Ракша - Фронттогу жумушчулар үчүн Vitals Monitor: 6 кадам (Сүрөттөр менен)

2024 Автор: John Day | [email protected]. Акыркы өзгөртүү: 2024-01-30 10:39

Кийиле турган ден соолукту көзөмөлдөө технологиялары, анын ичинде акылдуу сааттар жана фитнес трекерлери, акыркы бир нече жыл ичинде бир топ керектөөчүлөрдүн кызыгуусун жаратты. Бул кызыгуу, негизинен, бардык жерде, үзгүлтүксүз жана турмуштук белгилерди жайылтуу үчүн кийилүүчү технологиялар рыногунда суроо-талаптын тез өсүшү менен гана эмес, ошондой эле сенсордогу заманбап технологиялык өнүгүүлөрдүн жардамы менен ишке ашты. технология жана зымсыз байланыш. Кийилүүчү технологиялар рыногу 2016 -жылдын аягында 13.2 миллиард доллардан ашык бааланган жана анын баасы 2020 -жылдын аягында 34 миллиард долларга жетет деп болжолдонууда.

Адам денесинин жашоосун өлчөө үчүн көптөгөн сенсорлор бар, алар врачтын же дарыгердин ден соолук көйгөйлөрүн билиши үчүн абдан маанилүү. Баарыбыз билебиз, дарыгер адегенде жүрөктүн кагышын (HRV) жана дене температурасын билүү үчүн жүрөктүн кагышын текшерет. Бирок учурдагы тагынуучу тилкелер жана аппараттар өлчөнгөн маалыматтардын тактыгында жана кайталанышында ийгиликсиз. Бул көбүнчө фитнес трекеринин ката кетүүсүнөн жана жаңылыш окуудан улам болот. Көбү жүрөктүн кагышын өлчөө үчүн LED жана Photodiode негизделген Photo Plethismography (PPG) сенсорлорун колдонушат.

Өзгөчөлүктөрү:

• Батарея менен иштеген кийилүүчү
• Реалдуу убакытта жүрөктүн кагышын жана интервалдын аралыгын өлчөйт (IBI)
• Реалдуу убакытта дене температурасын өлчөйт
• Дисплейде реалдуу убакыт графигин түзөт
• Bluetooth аркылуу маалыматтарды мобилдик телефонго жөнөтөт
• Маалыматтар жазылып, андан ары талдоо үчүн түздөн -түз дарыгерге жөнөтүлүшү мүмкүн.
• Камтылган уйку менен батареяны жакшы башкаруу.
• Маалыматты булутка жөнөтүү менен ал COVID-19га медициналык чечимдерди иштеп жаткан изилдөөчүлөр үчүн чоң маалымат базасын түзөт.

Жабдуулар

Аппараттык камсыздоо керек:

• SparkFun Arduino Pro Mini 328 - 5V/16MHz × 1
• импульс сенсор × 1
• термистор 10k × 1
• Заряддалуучу батарея, 3.7 V × 1
• HC-05 Bluetooth модулу × 1

Программалык камсыздоо жана онлайн кызматтары

Arduino IDE

Кол куралдары жана фабрикалар

• 3D принтер (жалпы)
• Жалюзи (жалпы)

1 -кадам: Келгиле, баштайлы

Учурда, заманбап кийилүүчү аппараттар мындан ары фитнеске көз салуунун жөнөкөй өлчөөлөрүнө багытталган эмес, мисалы, бир күндө жасалган кадамдардын саны, алар ошондой эле жүрөктүн кагышынын өзгөрмөлүүлүгү (HRV), глюкоза өлчөөлөрү, кан басымынын көрсөткүчтөрү жана ден соолукка байланыштуу көптөгөн кошумча маалыматтар. Өлчөгөн көптөгөн маанилүү белгилердин ичинен жүрөктүн кагышын (HR) эсептөө эң баалуу параметрлердин бири болгон. Көп жылдар бою билэ электрокардиограмма (ЭКГ) жүрөк -кан тамыр системасынын аномалияларын аныктоо жана жүрөктүн ритминин бузулушун аныктоо үчүн жүрөктүн басымдуу методикасы катары колдонулат. ЭКГ - жүрөктүн электрдик активдүүлүгүн жазуу. Бул ЭКГ сигналынын амплитудасынын убакытка карата өзгөрүүсүн көрсөтөт. Бул жазылган электрдик активдүүлүк жүрөктүн жана жүрөктүн булчуң ткандарынын өткөрүүчү жолунун деполяризациясынан келип чыгат. ЭКГ сигналдарын колдонгон салттуу кардиологиялык мониторинг технологиялары ондогон жылдар бою, тактап айтканда, өлчөө тактыгы боюнча, алардын колдонуучуларынын дайыма өзгөрүп турган талаптарын канааттандыруу үчүн үзгүлтүксүз жакшыртууга дуушар болгон.

Бул ыкмалар азыркыга чейин колдонуучунун ийкемдүүлүгүн, портативдүүлүгүн жана ыңгайлуулугун сунуштай турган деңгээлге чейин өркүндөтүлгөн эмес. Мисалы, ЭКГнын эффективдүү иштеши үчүн дененин белгилүү жерлерине бир нече биоэлектроддор коюлушу керек; Бул процедура колдонуучулардын ийкемдүүлүгүн жана мобилдүүлүгүн абдан чектейт. Мындан тышкары, PPG өзүн кадрдык мониторингдин альтернативдүү ыкмасы катары көрсөттү. Сигналдын деталдуу анализин колдонуу менен, PPG сигналы, өзгөчө дени сак адамдарды көзөмөлдөөдө, HRV сигналдарын алуу үчүн ЭКГ жазууларын алмаштыруу үчүн эң сонун потенциалды сунуштайт. Ошондуктан, ЭКГнын чектөөлөрүн жоюу үчүн PPG технологиясына негизделген альтернативалуу чечимди колдонсо болот. Бул маалыматтардын бардыгынан улам, жүрөктүн кагышын жана дене температурасын өлчөө жана анализдөө гемоглобиндин дене температурасынын нормадан көтөрүлүшүн жана кычкылтектин SpO2 деңгээлинин төмөндүгүн текшерүү үчүн COVID-19ны эртерээк аныктоого жардам берет деген тыянак чыгарууга болот. Бул аппарат кийилүүчү болгондуктан, бул COVID-19 менен күрөшүү үчүн күнү-түнү кызмат кылып жаткан дарыгерлер, медайымдар, полиция кызматкерлери жана санитардык кызматкерлер сыяктуу фронттогу жумушчуларга жардам берет.

Талаптын негизинде биз дисплейди жана сенсордун түрүн өзгөртө алабыз. PPG техникасын колдонуу менен жүрөктүн кагышын өлчөө үчүн дагы бир жакшы сенсор MAX30100 же MAX30102 бар. Мен температураны өлчөө үчүн 10к термистор колдонуп жатам, LM35 же DS1280 ж.

2 -кадам: Дизайн

Кийиле турган гаджетти кийүү үчүн, ал бузулуулардан коргоо үчүн тиешелүү корпуска тиркелиши керек, ошондуктан мен алдыга чыгып, менин бардык сенсорлорума жана MCUларыма ылайыктуу корпусту иштеп чыктым.

3 -кадам: Электрониканы чогултуу

Эми биз бардык керектүү компоненттерди туташтырышыбыз керек, мурун менде MCU катары ESP12E тандоо планы бар болчу, бирок анын бир гана ADC пини бар болгондуктан, мен 2 аналогдук түзмөктү интерфейске киргизгим келип, Bluetooth конфигурациясы менен Arduinoго кайттым.

Мен дээрлик ESP 12E тандадым

ESP менен маалыматты түздөн -түз булутка жөнөтө аласыз, ал жеке сервер же нерселер сыяктуу вебсайт болушу мүмкүн жана ал жерден тиешелүү кызматкерлерге түздөн -түз бөлүшүлөт.

Схемалык

Мурда кабелдик туташууда зымдын таралышынан жана үзгүлтүккө учурашынан улам сынган көйгөйлөр көп болгон, кийинчерээк мен DC моторунун арматурасынан изоляцияланган жез зымга көчтүм. Кайсынысын айтсам абдан күчтүү.

4 -кадам: Коддоо

Негизги идея мындай.

PPG сенсорлорунун иштөө принциби негизинен жарыктын манжасынын учунда жарыктандыруу жана фото-диоддун жардамы менен жарыктын интенсивдүүлүгүн өлчөө. Бул жерде мен www.pulsesensor.com сайтындагы текче импульс сенсорун колдонуп жатам. Мен бөлүктөр бөлүмүндө башка альтернативаларды айттым. Биз аналогдук чыңалуунун өзгөрүүсүн 0 аналогдук пинде өлчөйбүз, бул өз кезегинде манжанын учунда же билекте кан агымын өлчөө, анын жардамы менен жүрөктүн кагышын жана IBIди өлчөй алабыз. 10k NTC термистору, меники ноутбуктун батарейкалар пакетинен алынат. Бул жерде NTC тибиндеги 10 кОмдук термистор колдонулат. NTC 10kΩ бул термистор 25 ° Cде 10kΩ каршылыкка ээ экенин билдирет. 10kΩ каршылыгындагы чыңалуу про-мини-тактанын ADCсине берилет.

Температураны Стейнхарт-Харт теңдемеси аркылуу термистордун каршылыгынан билүүгө болот. Келвиндеги температура = 1 / (A + B [ln (R)] + C [ln (R)]^3) мында A = 0.001129148, B = 0.000234125 жана С = 8.76741*10^-8 жана R термистордун каршылыгы. Ардуинодогу log () функциясы чындыгында табигый журнал экенин эске алыңыз.

int thermistor_adc_val;

double output_voltage, thermistor_resistance, therm_res_ln, температура, tempf; thermistor_adc_val = analogRead (thermistor_output);

output_voltage = ((thermistor_adc_val * 3.301) / 1023.0);

thermistor_resistance = ((3.301 * (10 / output_voltage)) - 10);

/ * Километрде каршылык */

thermistor_resistance = thermistor_resistance * 1000;

/ * Омдо каршылык */

therm_res_ln = журнал (thermistor_resistance);

/* Стейнхарт-Харт термистордук теңдемеси:* / /* Келвиндеги температура = 1 / (A + B [ln (R)] + C [ln (R)]^3)* / /* мында A = 0.001129148, B = 0.000234125 жана С = 8.76741 * 10^-8 * / температура = (1 / (0.001129148 + (0.000234125 * therm_res_ln) + (0.0000000876741 * therm_res_ln * therm_res_ln * therm_res_ln)))); / * Температура Кельвинде */ температура = температура - 273,15; / * Цельсий градусындагы температура */

Serial.print ("Цельсий градусындагы температура =");

Serial.println (температура);

Толук кодду бул жерден тапса болот.

5 -кадам: Тестирлөө жана иштөө

6 -кадам: Келечектеги жакшыртуулар жана корутунду

Келечектеги жакшыртуулар:

• Мен төмөнкү функцияларды кошкум келет:
• Аномалияны аныктоо үчүн Tiny ML жана Tensorflow lite колдонуу.
• BLEди колдонуу менен батареяны оптималдаштыруу
• Ден соолукка байланыштуу жекелештирилген эскертмелер жана сунуштар үчүн Android тиркемеси
• Эскертүү үчүн вибрация моторун кошуу

Жыйынтык:

Ачык булак сенсорлорунун жана электрониканын жардамы менен биз фронттогу жумушчулардын жашоосуна COVID-19 симптомдорун аныктоо аркылуу чындап өзгөрүүлөрдү киргизе алабыз, башкача айтканда, HRV жана Дене температурасынын өзгөрүүсү өзгөрүүлөрдү аныктап, аларды жайылышын токтотуу үчүн карантинге коюуну сунуштай алат. оору жөнүндө. Бул түзмөктүн эң жакшы жери - бул 15 доллардан төмөн, бул жеткиликтүү фитнес трекерине жана башкаларга караганда бир топ арзан, демек өкмөт муну жасай алат жана фронттогу жумушчуларды коргой алат.