Ракша - Урд талын ажилчдад зориулсан Vitals монитор: 6 алхам (зурагтай)

2024 Зохиолч: John Day | [email protected]. Хамгийн сүүлд өөрчлөгдсөн: 2024-01-30 11:01

Ухаалаг цаг, фитнесс трекер гэх мэт зүүж болох эрүүл мэндийн хяналтын технологи нь сүүлийн хэдэн жилийн хугацаанд хэрэглэгчдийн сонирхлыг ихээхэн татаж байна. Энэхүү ашиг сонирхлыг зөвхөн элэгддэг технологийн зах зээлийн эрэлт хэрэгцээний хурдацтай өсөлт нь чухал шинж тэмдгүүдийг хаа сайгүй, тасралтгүй, өргөнөөр хянах боломжийг олгосноос гадна мэдрэгчийн хамгийн сүүлийн үеийн технологийн хөгжлөөс үүдэлтэй юм. технологи, утасгүй холбоо. Зүүдэг технологийн зах зээлийг 2016 оны эцсээр 13.2 тэрбум доллараар үнэлсэн бөгөөд 2020 оны эцэс гэхэд 34 тэрбум долларт хүрэх төлөвтэй байна.

Хүний биеийн амьдралыг хэмжих олон тооны мэдрэгч байдаг бөгөөд энэ нь эмч, эмчийн эрүүл мэндийн асуудлуудыг мэдэх шаардлагатай байдаг. Зүрхний цохилтын хэлбэлзэл (HRV) болон биеийн температурыг мэдэхийн тулд эмч эхлээд зүрхний цохилтыг шалгадаг гэдгийг бид бүгд мэднэ. Гэхдээ одоогийн зүүж болох тууз, төхөөрөмжүүд нь хэмжсэн өгөгдлийн нарийвчлал, давтагдах чадвар алдагддаг. Энэ нь ихэвчлэн фитнесс трекерийг буруу тохируулах, буруу унших гэх мэтээс болдог. Ихэнх нь зүрхний цохилтыг хэмжихийн тулд LED ба фотодиод дээр суурилсан фото плетизмографи (PPG) мэдрэгчийг ашигладаг.

Онцлог:

• Зайгаар ажилладаг элэгддэг
• Бодит цагийн зүрхний цохилт ба цохилтын интервал (IBI) -ийг хэмждэг.
• Бодит цагийн биеийн температурыг хэмждэг
• Бодит цагийн графикийг дэлгэц дээр харуулна
• Bluetooth -ээр өгөгдлийг гар утас руу илгээдэг
• Мэдээллийг бүртгэж, цаашдын шинжилгээ хийлгэхийн тулд шууд эмчид илгээж болно.
• Унтлагын багтаамжтай батерейны сайн удирдлага.
• Өгөгдлийг үүлэн рүү илгээсэнээр энэ нь COVID-19-ийн эмчилгээний шийдэл дээр ажиллаж буй судлаачдын хувьд асар том мэдээллийн санг бий болгодог.

Хангамж

Шаардлагатай тоног төхөөрөмж:

• SparkFun Arduino Pro Mini 328 - 5V/16MHz × 1
• импульсийн мэдрэгч × 1
• термистор 10k × 1
• Цэнэглэдэг батерей, 3.7 В × 1
• HC-05 Bluetooth модуль × 1

Програм хангамж, онлайн үйлчилгээ

Arduino IDE

Гар багаж хэрэгсэл, үйлдвэрлэх машин

• 3D принтер (ерөнхий)
• Гагнуурын төмөр (ерөнхий)

Алхам 1: Эхлээд үзье

Одоогийн байдлаар орчин үеийн элэгддэг төхөөрөмжүүд нь фитнессийг хянах энгийн хэмжилтүүд дээр төвлөрөхөө больсон, тухайлбал нэг өдрийн дотор хийсэн алхамын тоо, зүрхний цохилтын хэлбэлзэл (HRV), глюкозын хэмжилт, цусны даралтын үзүүлэлт, эрүүл мэндтэй холбоотой нэмэлт мэдээлэл. Олон тооны чухал шинж тэмдгүүдийн дотроос зүрхний цохилтыг тооцоолох нь хамгийн үнэ цэнэтэй үзүүлэлтүүдийн нэг юм. Олон жилийн турш зүрхний электрокардиограмм (ЭКГ) нь зүрх судасны тогтолцооны хэвийн бус байдлыг тодорхойлох, зүрхний хэмнэлийн зөрчлийг илрүүлэх зорилгоор зүрхний мониторингийн гол техник болгон ашиглагдаж ирсэн. ЭКГ бол зүрхний цахилгаан үйл ажиллагааны бичлэг юм. Энэ нь ЭКГ -ийн дохионы далайц ба цаг хугацааны өөрчлөлтийг харуулдаг. Энэхүү бүртгэгдсэн цахилгаан үйл ажиллагаа нь зүрхний мөчлөг бүрт зүрхний дамжуулагч зам ба зүрхний булчингийн эдүүдийн деполяризациас үүдэлтэй юм. ЭКГ дохио ашиглан зүрхний хяналт тавих уламжлалт технологи нь хэдэн арван жилийн турш хэрэглэгчдийнхээ байнга өөрчлөгдөж буй шаардлагыг, тухайлбал хэмжилтийн нарийвчлалыг сайжруулах зорилгоор тасралтгүй сайжруулсаар ирсэн.

Эдгээр техник нь өнөөг хүртэл хэрэглэгчийн уян хатан байдал, зөөвөрлөлт, тав тухыг санал болгох хэмжээнд хүртэл сайжруулаагүй байна. Жишээлбэл, ЭКГ үр дүнтэй ажиллахын тулд хэд хэдэн био электродыг биеийн тодорхой байршилд байрлуулах ёстой; Энэхүү процедур нь хэрэглэгчдийн хөдөлгөөнт уян хатан байдал, хөдөлгөөнийг ихээхэн хязгаарладаг. Нэмж дурдахад PPG нь хүний нөөцийг хянах өөр нэг арга болохоо харуулсан. Дохионы нарийвчилсан шинжилгээг ашигласнаар PPG дохио нь HRV дохиог гаргаж авах ЭКГ -ийн бичлэгийг солих, ялангуяа эрүүл хүмүүсийг хянах боломжийг олгодог. Тиймээс ЭКГ -ын хязгаарлалтыг даван туулахын тулд PPG технологид суурилсан өөр шийдлийг ашиглаж болно. Эдгээр бүх өгөгдлөөр бид зүрхний цохилт, биеийн температурыг хэмжиж, дүн шинжилгээ хийх нь гемоглобин дахь биеийн температурын өсөлт, хүчилтөрөгчийн SpO2 түвшинг бууруулах эсэхийг мэдэхийн тулд COVID-19-ийг эрт илрүүлэхэд тусална гэж дүгнэж болно. Энэ төхөөрөмж нь өмсдөг тул энэ нь COVID-19-тэй тэмцэхийн тулд өдөр шөнөгүй ажилладаг эмч, сувилагч, цагдаа, ариун цэврийн ажилтнууд гэх мэт урд талын ажилчдад туслах болно.

Шаардлагад үндэслэн дэлгэц, мэдрэгчийн төрлийг өөрчлөх шаардлагатай хэсгүүдийг аваарай. PPG техник ашиглан зүрхний цохилтыг хэмжих өөр нэг сайн MAX30100 эсвэл MAX30102 мэдрэгч байдаг. Би температур хэмжихдээ 10к термистор ашигладаг, LM35 эсвэл DS1280 гэх мэт ямар ч температур мэдрэгчийг ашиглаж болно.

Алхам 2: Хэргийн загвар гаргах

Зүүдэг хэрэгслийг өмсөхийн тулд түүнийг эвдрэлээс хамгаалахын тулд зохих хайрцагт хийх ёстой тул би бүх мэдрэгч болон MCU -ууддаа тохирох хайрцгийг зохион бүтээв.

Алхам 3: Электроникийг угсрах

Одоо бид шаардлагатай бүх бүрэлдэхүүн хэсгүүдийг холбох хэрэгтэй байна, өмнө нь би ESP12E -ийг MCU болгон сонгох төлөвлөгөөтэй байсан, гэхдээ энэ нь зөвхөн 1 ADC зүүтэй тул би 2 аналог төхөөрөмжтэй интерфэйс хийхийг хүссэн бөгөөд би Bluetooth тохиргоогоор Arduino руу буцаж очсон.

Би бараг ESP 12E -ийг сонгосон

ESP -ийн тусламжтайгаар та өгөгдлийг үүл рүү шууд илгээх боломжтой бөгөөд энэ нь хувийн сервер эсвэл вэбсайт байж болох юм.

Схем

Өмнө нь кабель суурилсан холболт нь хязгаарлагдмал орон зайд эргэх, эргэх зэргээс шалтгаалан утас тасрахтай холбоотой олон асуудалтай тулгарч байсан, дараа нь би DC моторын арматураас тусгаарлагдсан зэс утас руу шилжсэн. Аль нь баттай гэж би хэлэх ёстой.

Алхам 4: Кодлох

Үндсэн санаа нь иймэрхүү байна.

PPG мэдрэгчийн ажиллах зарчим нь үндсэндээ гэрлийн хурууны үзүүрийг гэрэлтүүлж, гэрэл диод ашиглан гэрлийн эрч хүчийг хэмжих явдал юм. Энд би www.pulsesensor.com сайтын тавиурын импульс мэдрэгчийг ашиглаж байна. Би хэсгүүдийн хэсэгт өөр хувилбаруудын талаар дурдсан. Бид аналог хүчдэлийн хэлбэлзлийг 0 аналог зүү дээр хэмжих бөгөөд энэ нь эргээд хурууны үзүүр эсвэл бугуйны цусны урсгалыг хэмжиж зүрхний цохилт, IBI-ийг хэмжих болно. 10k NTC термистор, миний зөөврийн компьютерын батерейны багцаас гаргаж авсан. Энд 10 кОм -ийн NTC төрлийн термисторыг ашигладаг. NTC 10kΩ гэдэг нь энэ термистор 25 ° C -т 10 кОм эсэргүүцэлтэй байна гэсэн үг юм. 10 кОм эсэргүүцэл дээрх хүчдэлийг мини хавтангийн ADC-д өгдөг.

Температурыг Steinhart-Hart тэгшитгэлийн тусламжтайгаар термисторын эсэргүүцлээс олж болно. Келвин дэх температур = 1 / (A + B [ln (R)] + C [ln (R)]^3) энд A = 0.001129148, B = 0.000234125 ба C = 8.76741*10^-8 ба R нь термисторын эсэргүүцэл юм. Arduino дахь log () функц нь үнэндээ байгалийн бүртгэл гэдгийг анхаарна уу.

int thermistor_adc_val;

давхар гаралтын хүчдэл, термисторын эсэргүүцэл, therm_res_ln, температур, tempf; thermistor_adc_val = analogRead (thermistor_output);

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

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

/ * Килограмм ом дахь эсэргүүцэл */

thermistor_resistance = thermistor_resistance * 1000;

/ * Ом дахь эсэргүүцэл */

therm_res_ln = лог (термисторын эсэргүүцэл);

/* Steinhart-Hart Thermistor Equation:* / /* Температур нь Келвин = 1 / (A + B [ln (R)] + C [ln (R)]^3)* / /* энд A = 0.001129148, B = 0.000234125 ба С = 8.76741 * 10^-8 * / температур = (1 / (0.001129148 + (0.000234125 * therm_res_ln) + (0.0000000876741 * therm_res_ln * therm_res_ln * therm_res_ln))); / * Кельвин дэх температур */ температур = температур - 273.15; / * Цельсийн градусын температур */

Serial.print ("Цельсийн градусын температур =");

Цуваа.хэвлэх (температур);

Бүрэн кодыг эндээс олж болно.

Алхам 5: Туршилт ба ажил

Алхам 6: Ирээдүйн сайжруулалт ба дүгнэлт

Ирээдүйн сайжруулалтууд:

• Би дараах онцлогуудыг нэмж өгөхийг хүсч байна.
• Tiny ML болон Tensorflow lite ашиглан гажигийг илрүүлэх.
• BLE ашиглан батерейг оновчтой болгох
• Эрүүл мэндийн талаархи хувийн мэдэгдэл, зөвлөмжид зориулсан Android програм
• Сэрэмжлүүлэхийн тулд чичиргээ мотор нэмж байна

Дүгнэлт:

Нээлттэй эх үүсвэрийн мэдрэгч, электроникийн тусламжтайгаар бид COVID-19 шинж тэмдгийг илрүүлэх замаар фронтын ажилчдын амьдралд үнэхээр өөрчлөлт оруулах боломжтой, өөрөөр хэлбэл HRV ба биеийн температурын өөрчлөлт нь өөрчлөлтийг илрүүлж, тархалтыг зогсоохын тулд хорио цээрийн дэглэмд хамрагдахыг санал болгож чадна. өвчний талаар. Энэ төхөөрөмжийн хамгийн сайн тал нь 15 доллараас доош үнэтэй бөгөөд энэ нь фитнесс трекер гэх мэтээс хамаагүй хямд бөгөөд улмаар засгийн газар үүнийг хийж, фронтын ажилчдыг хамгаалах боломжтой юм.