Raksha - Vitals Monitor za delavce na prvem mestu: 6 korakov (s slikami)

2024 Avtor: John Day | [email protected]. Nazadnje spremenjeno: 2024-01-30 12:03

Nosljive tehnologije za spremljanje zdravja, vključno s pametnimi urami in sledilci telesne pripravljenosti, so v zadnjih nekaj letih pritegnile veliko zanimanje potrošnikov. Ne samo, da je to zanimanje predvsem spodbudila hitra rast povpraševanja na trgu nosljive tehnologije po vseprisotnem, stalnem in vseprisotnem spremljanju vitalnih znakov, ampak so ga spodbudili tudi najsodobnejši tehnološki razvoj senzorjev. tehnologijo in brezžično komunikacijo. Trg nosljive tehnologije je bil do konca leta 2016 vreden več kot 13,2 milijarde USD, njegova vrednost pa naj bi do konca leta 2020 dosegla 34 milijard USD.

Obstaja veliko senzorjev za merjenje vitalnih lastnosti človeškega telesa, ki so nujni za zdravnika ali zdravnika, da pozna zdravstvene težave. Vsi vemo, da zdravnik najprej preveri srčni utrip, da ugotovi variabilnost srčnega utripa (HRV) in telesno temperaturo. Toda trenutni nosljivi pasovi in naprave ne uspevajo pri natančnosti in ponovljivosti merjenih podatkov. To se večinoma zgodi zaradi napačne poravnave sledilca telesne pripravljenosti in napačnih odčitkov itd. Večina za merjenje srčnega utripa uporablja senzorje za foto pletizmografijo na osnovi LED in fotodiode.

Lastnosti:

• Nosljiv na baterije
• Meri srčni utrip v realnem času in interval med bitji (IBI)
• Meri telesno temperaturo v realnem času
• Na zaslonu prikaže grafikon v realnem času
• Pošilja podatke prek Bluetootha v mobilni telefon
• Podatke je mogoče posneti in poslati neposredno zdravniku za nadaljnjo analizo.
• Dobro upravljanje baterije z vključenim spanjem.
• S pošiljanjem podatkov v oblak ustvari ogromno bazo podatkov za raziskovalce, ki se ukvarjajo z medicinskimi rešitvami za COVID-19.

Zaloge

Potrebna strojna oprema:

• SparkFun Arduino Pro Mini 328 - 5V/16MHz × 1
• impulzni senzor × 1
• termistor 10k × 1
• Polnilna baterija, 3,7 V × 1
• Modul Bluetooth HC-05 × 1

Programske aplikacije in spletne storitve

Arduino IDE

Ročna orodja in stroji za izdelavo

• 3D tiskalnik (generično)
• Spajkalnik (generično)

1. korak: Začnimo

Trenutno sodobne nosljive naprave niso več osredotočene le na preproste meritve sledenja telesni pripravljenosti, kot je število korakov, opravljenih v enem dnevu, spremljajo pa tudi pomembne fiziološke vidike, kot so variabilnost srčnega utripa (HRV), meritve glukoze, odčitki krvnega tlaka in veliko dodatnih zdravstvenih informacij. Med številnimi izmerjenimi vitalnimi znaki je bil izračun srčnega utripa (HR) eden najdragocenejših parametrov. Datotečni elektrokardiogram (EKG) se že vrsto let uporablja kot prevladujoča tehnika spremljanja srca za ugotavljanje srčno -žilnih nepravilnosti in odkrivanje nepravilnosti v srčnih ritmih. EKG je posnetek električne aktivnosti srca. Prikazuje razlike v amplitudi EKG signala glede na čas. Ta zabeležena električna aktivnost izvira iz depolarizacije prevodne poti srca in srčnih mišičnih tkiv med vsakim srčnim ciklom. Čeprav se tradicionalne tehnologije za spremljanje srca, ki uporabljajo signale EKG, že desetletja nenehno izboljšujejo, da bi zadovoljile nenehno spreminjajoče se zahteve svojih uporabnikov, zlasti glede natančnosti meritev.

Te tehnike doslej niso bile izboljšane do te mere, da bi uporabniku ponujale prilagodljivost, prenosljivost in udobje. Na primer, da bi EKG deloval učinkovito, je treba na določene lokacije telesa namestiti več bio-elektrod; ta postopek močno omejuje gibljivo gibljivost in mobilnost uporabnikov. Poleg tega se je PPG izkazal kot alternativna tehnika spremljanja kadrov. Z uporabo podrobne analize signala signal PPG ponuja odličen potencial za zamenjavo posnetkov EKG za ekstrakcijo signalov HRV, zlasti pri spremljanju zdravih posameznikov. Zato je za premagovanje omejitev EKG mogoče uporabiti alternativno rešitev, ki temelji na tehnologiji PPG. Na podlagi vseh teh podatkov lahko sklepamo, da bo merjenje srčnega utripa in telesne temperature ter njihova analiza, da bi ugotovili, ali obstaja nenormalno zvišanje telesne temperature in znižanje ravni kisika SpO2 v hemoglobinu, pomagalo pri zgodnjem odkrivanju COVID-19. Ker je ta naprava nosljiva, lahko pomaga delavcem na prvi liniji, kot so zdravniki, medicinske sestre, policisti in sanitarni delavci, ki opravljajo dnevno in nočno službo v boju proti COVID-19.

Pridobite potrebne dele, na podlagi zahtev lahko spremenimo zaslone in tip senzorja. Obstaja še en dober senzor MAX30100 ali MAX30102 za merjenje srčnega utripa s tehniko PPG. Za merjenje temperature uporabljam 10k termistor, lahko uporabimo kateri koli temperaturni senzor, na primer LM35 ali DS1280 itd.

2. korak: Oblikovanje ohišja

Da bi nosili pripomoček za nošenje, ga je treba zaščititi pred poškodbami, zato sem šel naprej in oblikoval ohišje, ki ustreza vsem mojim senzorjem in MCU -jem.

3. korak: Sestavljanje elektronike

Zdaj moramo povezati vse potrebne komponente, prej sem imel načrt, da izberem ESP12E za MCU, a ker ima samo en 1 pin ADC in sem želel povezati 2 analogni napravi, sem se vrnil na Arduino s konfiguracijo Bluetooth.

Skoraj sem se odločil za ESP 12E

Z ESP lahko neposredno pošljete podatke v oblak, lahko je osebni strežnik ali spletno mesto, kot je Thingspeak, in jih posredujete neposredno zadevnemu osebju.

Shematično

Prejšnja kabelska povezava je imela veliko težav s prekinitvijo žice zaradi zvijanja v omejenem prostoru, kasneje sem prešel na izolirano bakreno žico iz armature enosmernega motorja. Kar je zelo trdno, bi moral reči.

4. korak: Kodiranje

Osnovna ideja je takšna.

Princip delovanja senzorjev PPG je v osnovi osvetlitev svetlobe na konici prsta in merjenje jakosti svetlobe s pomočjo foto diode. Tukaj uporabljam senzor pulza na polici z www.pulsesensor.com. V razdelku z deli sem omenil druge možnosti. Izmerili bomo analogno variacijo napetosti na analognem zatiču 0, kar je merjenje pretoka krvi na konici prsta ali na zapestju, s katerim lahko izmerimo srčni utrip in IBI. 10k NTC termistor, moj je izločen iz baterije prenosnega računalnika. Tu se uporablja termistor tipa NTC 10 kΩ. NTC 10 kΩ pomeni, da ima ta termistor upor 10 kΩ pri 25 ° C. Napetost na 10kΩ uporu je podana na ADC pro-mini plošče.

Temperaturo lahko ugotovimo iz upora termistorja s pomočjo Steinhart-Hartove enačbe. Temperatura v Kelvinih = 1 / (A + B [ln (R)] + C [ln (R)]^3) kjer je A = 0,001129148, B = 0,000234125 in C = 8,76741*10^-8 in R je upor termistorja. Upoštevajte, da je funkcija log () v Arduinu dejansko naraven dnevnik.

int termistor_adc_val;

dvojna izhodna_napetost, odpornost_termistorja, term_res_ln, temperatura, tempf; termistor_adc_val = analogRead (izhod termistorja);

izhodna_napetost = ((termistor_adc_val * 3.301) / 1023.0);

odpor termistorja = ((3.301 * (10 / izhodna_napetost)) - 10);

/ * Odpornost v kilo ohmih */

odpor termistorja = odpor termistorja * 1000;

/ * Odpornost v ohmih */

therm_res_ln = log (odpor termistorja);

/* Steinhart-Hartjeva termistorska enačba:* / /* Temperatura v Kelvinih = 1 / (A + B [ln (R)] + C [ln (R)]^3)* / /* kjer je A = 0,001129148, B = 0,000234125 in C = 8,76741 * 10^-8 * / temperatura = (1 / (0,001129148 + (0,000234125 * therm_res_ln) + (0,0000000876741 * therm_res_ln * therm_res_ln * therm_res_ln))); / * Temperatura v Kelvinih */ temperatura = temperatura - 273,15; / * Temperatura v stopinjah Celzija */

Serial.print ("Temperatura v stopinjah Celzija =");

Serial.println (temperatura);

Celotno kodo najdete tukaj.

5. korak: Preizkušanje in delo

Korak 6: Prihodnje izboljšave in zaključek

Prihodnje izboljšave:

• Rad bi dodal naslednje funkcije:
• Za odkrivanje anomalije uporabite Tiny ML in Tensorflow lite.
• Optimiziranje baterije z uporabo BLE
• Aplikacija Android za prilagojena obvestila in predloge v zvezi z zdravjem
• Dodajanje vibracijskega motorja za opozarjanje

Zaključek:

S pomočjo senzorjev odprtega vira in elektronike lahko resnično spremenimo življenje delavcev na prvem mestu z odkrivanjem simptomov COVID-19, tj. Spremembo HRV in telesne temperature lahko zaznamo spremembe in jim predlagamo, da se ustavijo v karanteno, da preprečijo širjenje bolezni. Najboljši del te naprave je, da je pod 15 USD, kar je veliko ceneje od vseh razpoložljivih sledilcev telesne pripravljenosti itd., Zato jih lahko vlada naredi in zaščiti delavce na prvi liniji.