TfCD - AmbiHeart: 6 алхам (зурагтай)

2024 Зохиолч: John Day | [email protected]. Хамгийн сүүлд өөрчлөгдсөн: 2024-01-30 11:05

Танилцуулга

Бидний бие махбодийн амин чухал үйл ажиллагааны талаархи мэдлэг нь эрүүл мэндийн асуудлыг илрүүлэхэд тусалдаг. Орчин үеийн технологи нь дотоод орчинд зүрхний цохилтыг хэмжих багаж хэрэгслээр хангадаг. Дельфтийн Техникийн Их Сургуулийн Advanced Concept Design (TfCD дэд курс) мастер курсын нэг хэсэг болгон бид био санал хүсэлтийн төхөөрөмжийг бүтээсэн.

Чамд юу хэрэгтэй?

1 Пульс мэдрэгч

1 RGB LED

3 эсэргүүцэл (220 Ом)

Ардуино Уно

9V батерей

Талхны самбар

3D хэвлэсэн хаалт

Давуу талууд

Хөнгөн өнгөөр хэмжилт хийх нь түүхий тооноос илүү ойлгох, тайлбарлахад хялбар байдаг. Үүнийг бас зөөврийн болгож болно. Жижиг бичил хянагч, талхны хавтанг ашиглах нь хаалтын хэмжээг нэмэгдүүлэх боломжийг олгоно. Манай код нь зүрхний цохилтын дундаж утгыг ашигладаг боловч кодыг бага зэрэг өөрчилснөөр та өөрийн насны ангилал, эрүүл мэндийн байдлын талаархи санал хүсэлтийг илүү тодорхой болгож өөрчлөх боломжтой.

Сул талууд

Гол сул тал бол зүрхний цохилт мэдрэгчийн хариу үйлдэл юм. Зүрхний цохилтыг илрүүлэх, хүссэн санал хүсэлтийг харуулахад хэсэг хугацаа шаардагдана. Энэ саатал нь заримдаа ач холбогдолтой байж магадгүй бөгөөд энэ нь буруу гүйцэтгэлд хүргэж болзошгүй юм.

Алхам 1: Электроникийг бэлтгэх

Зүрхний цохилтын мэдрэгч нь фото плетизмографийн зарчимд суурилдаг. Энэ нь биеийн аль ч эрхтэнээр дамжих цусны эзлэхүүний өөрчлөлтийг хэмждэг бөгөөд энэ нь тухайн эрхтэнээр дамжин гэрлийн эрч хүчийг өөрчилдөг (судасны бүс). Энэ төсөлд импульсийн цаг хугацаа илүү чухал байдаг. Цусны урсгалын хэмжээг зүрхний импульсийн хурдаар тодорхойлдог бөгөөд гэрэл цусанд шингэдэг тул дохионы импульс нь зүрхний цохилттой тэнцүү байдаг.

Нэгдүгээрт, судасны цохилтын мэдрэгчийг Arduino -тай холбож BPM -ийг илрүүлэх ёстой (минутанд цохилт). Импульс мэдрэгчийг A1 руу холбоно уу. Arduino самбар дээрх удирдамж нь BPM илрүүлэхтэй зэрэгцэн анивчих ёстой.

Хоёрдугаарт, схем диаграммд үзүүлсэн шиг RGB LED -ийг 220 Ом -ийн 3 резистортой холбоно. Улаан зүүг 10 -д, ногоон зүүг 6 -д, ногоон зүүг 9 -тэй холбоно уу.

Алхам 2: Програмчлал

Зүрхний цохилтын хэмжилтийг ашиглан LED -ийг тооцоолсон давтамжтайгаар импульсийн тусламжтайгаар импульс хийнэ үү. Ихэнх хүмүүсийн зүрхний цохилт 70 орчим минутанд байдаг. Нэг LED ажиллуулсны дараа та IBI ашиглан өөр нэг бүдгэрүүлэх аргыг ашиглаж болно. Насанд хүрэгчдийн хэвийн амрах зүрхний цохилт минутанд 60-100 цохилт байдаг. Та туршилтын сэдвийнхээ дагуу BPM -ийг энэ хүрээнд ангилж болно.

Энд бид амарч буй хүмүүсийг туршиж үзэхийг хүсч байсан бөгөөд энэ түвшингээс дээш ба доорхи АДБ -ыг 5 ангилалд оруулав

Сэтгэл түгшээсэн (40 -өөс доош) - (цэнхэр)

Анхааруулга (40-60) - (цэнхэрээс ногоон хүртэл градиент)

Сайн (60-100) - (ногоон)

Анхааруулга (100 -аас 120 хүртэл) - (ногооноос улаан хүртэл градиент)

Сэтгэл түгшээсэн (120 -оос дээш) - (улаан)

BPM -ийг эдгээр ангилалд хуваах логик нь:

хэрэв (BPM <40)

R = 0

G = 0

B = 0

хэрэв (40 <BPM <60)

R = 0

G = (((BPM-40)/20)*255)

B = (((60-BPM)/20)*255)

хэрэв (60 <BPM <100)

R = 0

G = 255

B = 0

хэрэв (100 <АД <120)

R = (((BPM-100)/20)*255)

G = (((120-BPM)/20)*255)

B = 0

хэрэв (120 <BPM)

R = 255

G = 0

B = 0

Та Processing Visualizer програмыг ашиглан импульсийн мэдрэгчийг шалгаж, BPM ба IBI хэрхэн өөрчлөгдөж байгааг харах боломжтой. Визуализаторыг ашиглахад тусгай номын сан хэрэгтэй, хэрвээ та цуваа плоттер ашиггүй гэж бодож байвал BPM өгөгдлийг Visualizer -д унших боломжтой оролт болгон боловсруулдаг энэхүү програмыг ашиглаж болно.

Урьдчилан ачаалагдсан номын сангүйгээр импульсийн мэдрэгч ашиглан зүрхний цохилтыг хэмжих хэд хэдэн арга байдаг. Бид ижил төстэй хэрэглээний аль нэгэнд ашигласан дараах логикийг ашиглан зүрхний цохилтыг тооцоолохдоо таван импульс ашигласан.

Five_pusle_time = time2-time1;

Single_pulse_time = Таван түлхэх_ цаг /5;

хурд = 60000/ Single_pulse_time;

time1 нь импульсийн тоолуурын анхны утга юм

time2 бол импульсийн тоолуурын утга юм

зүрхний цохилт нь эцсийн зүрхний цохилт юм.

Алхам 3: Загварчлал ба 3D хэвлэх

Хэмжлийн тав тухтай байдал, электроникийн аюулгүй байдлыг хангах үүднээс хашлага хийхийг зөвлөж байна. Үүнээс гадна энэ нь ашиглалтын явцад эд ангиудыг богино холболтоос хамгаалах болно. Бид органик гоо зүйг дагаж мөрддөг энгийн хэлбэрийг бүтээсэн. Энэ нь импульс мэдрэгчийн нүхтэй, Arduino болон талхны хавтангийн хавирга бүхий доод хэсэг, мөн гэрлийн чиглүүлэгч бүхий дээд хэсэгт харааны сайн санал өгөхөд хуваагддаг.

Алхам 4: Цахилгаан механик прототип

Бүрээсийг бэлэн болгосны дараа импульсийн мэдрэгчийг нүхний урд чиглүүлэгч хавирганд хийнэ. Хуруу нь мэдрэгч рүү хүрч, гадаргууг бүрэн бүрхсэн эсэхийг шалгаарай. Харааны санал хүсэлтийн үр нөлөөг сайжруулахын тулд дээд бүрхүүлийн дотоод гадаргууг тунгалаг бус хальсаар хучих (бид хөнгөн цагаан тугалган цаас хэрэглэсэн), дунд хэсэгт нь нүх үлдээхгүй. Энэ нь гэрлийг тодорхой нээлхий болгон хязгаарлах болно. Arduino -ийг зөөврийн компьютерээс салгаад 5В -оос дээш батерейг холбоно уу (бид энд 9V ашигладаг байсан). Одоо бүх цахилгаан хэрэгслийг доод бүрхүүлд хийж, дээд хаалттай хамт хаа.

Алхам 5: Туршилт ба алдааг олж засварлах

Одоо үр дүнг шалгаж үзэх цаг боллоо! мэдрэгчийг дотор нь байрлуулсан тул хаалтыг онгойлгохын өмнөхөн мэдрэгчийн мэдрэмтгий байдалд бага зэрэг өөрчлөлт орох магадлалтай. Бусад бүх холболтууд бүрэн бүтэн байгаа эсэхийг шалгаарай. Хэрэв энэ нь ямар нэг зүйл буруу юм шиг санагдаж байвал бид танд үүнийг шийдвэрлэхэд туслах цөөн хэдэн тохиолдлыг танилцуулж байна.

Боломжит алдаа нь мэдрэгчийн оролт эсвэл RGB LED -ийн гаралттай холбоотой байж болно. Мэдрэгчтэй холбоотой алдааг олж засварлахын тулд цөөн хэдэн зүйлийг анхаарч үзэх хэрэгтэй. Хэрэв мэдрэгч BPM -ийг илрүүлж байгаа бол самбар дээр LED байх ёстой (L) нь таны BPM -тэй зэрэгцэн анивчдаг. Хэрэв та анивчихгүй бол A1 дээрх оролтын терминалыг шалгана уу. Хэрэв импульс мэдрэгчийн гэрэл асахгүй бол та бусад хоёр терминалыг (5V ба GND) шалгах хэрэгтэй. Цуваа плоттер эсвэл цуваа монитор нь мэдрэгч ажиллаж байгаа эсэхийг шалгахад туслах болно.

Хэрэв та RGB дээр ямар ч гэрэл харахгүй бол эхлээд оролтын терминалыг (A1) шалгах хэрэгтэй, учир нь код нь зөвхөн BPM илрүүлсэн тохиолдолд л ажилладаг. Хэрэв мэдрэгчээс авахуулаад бүх зүйл зүгээр юм шиг санагдаж байвал талхны самбар дээр анзаарагдаагүй богино холболтыг хайгаарай.

Алхам 6: Хэрэглэгчийн тест хийх

Одоо бэлэн прототиптэй болсноор та зүрхний цохилтыг хэмжиж хөнгөн санал авах боломжтой. Эрүүл мэндийнхээ талаар мэдээлэл авсан хэдий ч та янз бүрийн сэтгэл хөдлөлөөр тоглож, төхөөрөмжийн хариу үйлдлийг шалгаж болно. Үүнийг бясалгалын хэрэгсэл болгон ашиглаж болно.