Raksha - front ishchilari uchun Vitals monitor: 6 qadam (rasmlar bilan)

2024 Muallif: John Day | [email protected]. Oxirgi o'zgartirilgan: 2024-01-30 13:24

Sog'likni kuzatish texnologiyalari, shu jumladan aqlli soatlar va fitnes -trekerlar, so'nggi bir necha yil ichida iste'molchilarning katta qiziqishini uyg'otdi. Bu qiziqish nafaqat eskiruvchi texnologiya bozorida hayotiy belgilarning doimiy, doimiy va keng qamrovli monitoringi uchun talabning tez o'sishi bilan rag'batlantirildi, balki sensorlardagi zamonaviy texnologik ishlanmalardan ham foydalanildi. texnologiya va simsiz aloqa. Kiyiladigan texnologiya bozori 2016 yil oxiriga kelib 13,2 milliard dollardan oshdi va uning qiymati 2020 yil oxiriga kelib 34 milliard dollarga yetishi kutilmoqda.

Shifokor yoki shifokor sog'liq muammolarini bilishi uchun zarur bo'lgan inson tanasining hayotiyligini o'lchash uchun ko'plab sensorlar mavjud. Biz hammamiz bilamizki, shifokor birinchi navbatda yurak urish tezligini (HRV) va tana haroratini bilish uchun yurak urish tezligini tekshiradi. Ammo hozirgi taqiladigan tasmalar va qurilmalar o'lchangan ma'lumotlarning aniqligi va takrorlanishida muvaffaqiyatsizlikka uchraydi. Bu, asosan, fitnes -trekerning noto'g'ri hizalanishi va noto'g'ri o'qish tufayli sodir bo'ladi. Ko'pchilik yurak urish tezligini o'lchash uchun LED va fotodiodli fotopletizmografiya (PPG) sensorlaridan foydalanadi.

Xususiyatlari:

• Batareya bilan ishlaydigan kiyiladigan
• Haqiqiy vaqtda yurak urish tezligi va urish oralig'ini o'lchaydi (IBI)
• Haqiqiy vaqtda tana haroratini o'lchaydi
• Displeyda real vaqtda grafikni chizish
• Bluetooth orqali ma'lumotlarni mobil telefonga yuboradi
• Ma'lumotlar yozilishi va keyingi tahlil uchun to'g'ridan -to'g'ri shifokorga yuborilishi mumkin.
• Uyquni o'z ichiga olgan batareyani yaxshi boshqarish.
• Ma'lumotni bulutga yuborish orqali u COVID-19ga tibbiy echimlar ustida ishlaydigan tadqiqotchilar uchun ulkan ma'lumotlar bazasini yaratadi.

Ta'minotlar

Kerakli uskunalar:

• SparkFun Arduino Pro Mini 328 - 5V/16MHz × 1
• puls sensori × 1
• termistor 10k × 1
• Zaryadlanuvchi batareya, 3,7 V × 1
• HC-05 Bluetooth moduli × 1

Dasturiy ta'minot va onlayn xizmatlar

Arduino IDE

Qo'l asboblari va ishlab chiqarish mashinalari

• 3D printer (umumiy)
• Lehimlash temir (umumiy)

1 -qadam: Boshlaylik

Hozirgi vaqtda zamonaviy taqiladigan qurilmalar nafaqat oddiy kuzatuv o'lchovlariga, balki bir kunda bajarilgan qadamlar soniga, balki yurak urish tezligining o'zgaruvchanligi (HRV), glyukoza o'lchovlari, qon bosimi ko'rsatkichlari va sog'liq bilan bog'liq ko'plab qo'shimcha ma'lumotlar. O'lchangan ko'plab hayotiy belgilar orasida yurak urish tezligini hisoblash eng muhim ko'rsatkichlardan biri hisoblanadi. Ko'p yillar davomida elektrokardiogramma (EKG) yurak -qon tomir tizimining anormalliklarini aniqlash va yurak ritmidagi nosimmetrikliklarni aniqlash uchun yurakni nazorat qilishning asosiy usuli sifatida ishlatilgan. EKG - bu yurakning elektr faolligini qayd etish. Bu vaqtga nisbatan EKG signalining amplitudasidagi o'zgarishlarni ko'rsatadi. Bu qayd etilgan elektr faolligi har bir yurak tsikli davomida yurakning o'tkazuvchan yo'lini va yurak mushak to'qimalarining depolarizatsiyasidan kelib chiqadi. EKG signallaridan foydalangan holda an'anaviy yurak monitoringi texnologiyalari o'nlab yillar davomida o'z foydalanuvchilarining o'zgaruvchan talablarini, xususan o'lchov aniqligi nuqtai nazaridan, doimiy ravishda takomillashib bordi.

Bu texnikalar hozirgacha foydalanuvchiga moslashuvchanlik, ko'chma va qulaylik taklif qiladigan darajada yaxshilanmagan. Masalan, EKGning samarali ishlashi uchun tananing bir necha joylariga bir nechta bioelektrodlarni qo'yish kerak; Ushbu protsedura foydalanuvchilarning harakatchanligi va harakatchanligini sezilarli darajada cheklaydi. Bundan tashqari, PPG o'zini kadrlar monitoringining muqobil usuli sifatida ko'rsatdi. Signalning batafsil tahlilidan foydalanib, PPG signali, ayniqsa sog'lom odamlarni kuzatishda, HRV signallarini olish uchun EKG yozuvlarini almashtirish uchun ajoyib imkoniyatlarni taqdim etadi. Shuning uchun EKG cheklovlarini bartaraf etish uchun PPG texnologiyasiga asoslangan muqobil echimdan foydalanish mumkin. Bu ma'lumotlarning barchasidan xulosa qilishimiz mumkinki, yurak urish tezligini va tana haroratini o'lchash va ularni tahlil qilish, tana haroratining anormal ko'tarilishi yoki gemoglobinda SpO2 kislorod darajasini pasaytirishini bilish uchun COVID-19 ni erta aniqlashda yordam beradi. Bu qurilma taqiladigan kiyim bo'lgani uchun, bu shifokorlar, hamshiralar, militsiya xodimlari va sanitariya xodimlari kabi oldingi ishchilarga COVID-19 bilan kurashish uchun kechayu kunduz xizmat ko'rsatishda yordam berishi mumkin.

Kerakli qismlarni oling, biz talabga binoan displey va sensor turini o'zgartira olamiz. PPG texnikasi yordamida yurak urish tezligini o'lchash uchun yana bir yaxshi MAX30100 yoki MAX30102 sensori mavjud. Men haroratni o'lchash uchun 10k termistordan foydalanaman, LM35 yoki DS1280 kabi har qanday harorat sensori ishlatilishi mumkin.

2 -qadam: Kosonni loyihalash

Kiyinadigan gadjetni kiyish uchun uni shikastlanishdan himoya qilish uchun uni to'g'ri korpusga qo'yish kerak, shuning uchun men oldinga o'tib, barcha sensorlarim va MCU -larimga mos keladigan korpusni ishlab chiqdim.

3 -qadam: elektronikani yig'ish

Endi biz barcha kerakli komponentalarni ulashimiz kerak, ilgari men ESP12E ni MCU sifatida tanlashni rejalashtirgan edim, lekin u faqat bitta ADC piniga ega va men 2 analogli qurilmaga ulanishni xohlagan edim, Bluetooth konfiguratsiyasi bilan Arduino -ga qaytdim.

Men deyarli ESP 12E ni tanladim

ESP yordamida ma'lumotlarni to'g'ridan -to'g'ri bulutga yuborish shaxsiy server yoki veb -sayt bo'lishi mumkin va u yerdan tegishli xodimlarga to'g'ridan -to'g'ri ulashiladi.

Sxematik

Avvalgi kabelga ulanishda tor joy bo'shliqda burilish va burilish tufayli simi uzilib qolishi bilan bog'liq muammolar ko'p bo'lgan, keyinroq men doimiy dvigatel armaturasidan izolyatsiyalangan mis simga o'tdim. Aytishim kerakki, bu juda mustahkam.

4 -qadam: kodlash

Asosiy fikr shunday.

PPG sensorlarining ishlash printsipi asosan barmoq uchida nurni yoritish va fotodiod yordamida yorug'lik qizg'inligini o'lchashdir. Bu erda men www.pulsesensor.com saytidagi raf puls sensori ishlataman. Men qismlar bo'limida boshqa alternativalarni aytdim. Biz analog kuchlanish 0 ni analog pinda o'lchaymiz, bu o'z navbatida barmoq uchida yoki bilakdagi qon oqimining o'lchami bo'lib, biz yurak urish tezligi va IBI ni o'lchay olamiz. 10k NTC termistor, meniki noutbuk batareyalari to'plamidan olinadi. Bu erda NTC tipidagi 10kΩ termistor ishlatiladi. NTC 10kΩ bu termistor 25 ° C da 10kΩ qarshilikka ega ekanligini bildiradi. 10 kΩ qarshilik qarshiligidagi kuchlanish pro-mini-plataning ADC ga beriladi.

Haroratni Steinxart-Xart tenglamasi yordamida termistor qarshiligidan bilib olish mumkin. Kelvindagi harorat = 1 / (A + B [ln (R)] + C [ln (R)]^3) bu erda A = 0.001129148, B = 0.000234125 va C = 8.76741*10^-8 va R-termistor qarshiligi. E'tibor bering, Arduino -dagi log () funktsiyasi aslida tabiiy jurnaldir.

int termistor_adc_val;

ikki marta chiqish_ kuchlanish, termistor qarshilik, term_res_ln, harorat, tempf; thermistor_adc_val = analogRead (thermistor_output);

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

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

/ * Kilo ohmda qarshilik */

thermistor_resistance = thermistor_resistance * 1000;

/ * Ohmda qarshilik */

term_res_ln = jurnal (termistor_ qarshilik);

/* Shtaynxart-Xart termistor tenglamasi:* / /* Kelvindagi harorat = 1 / (A + B [ln (R)] + C [ln (R)]^3)* / /* bu erda A = 0.001129148, B = 0.000234125 va C = 8.76741 * 10^-8 * / harorat = (1 / (0.001129148 + (0.000234125 * therm_res_ln) + (0.0000000876741 * therm_res_ln * therm_res_ln * therm_res_ln)))); / * Kelvindagi harorat */ harorat = harorat - 273,15; / * Tselsiy bo'yicha harorat */

Serial.print ("Harorat Selsiy darajasida =");

Serial.println (harorat);

To'liq kodni bu erda topishingiz mumkin.

5 -qadam: sinov va ishlash

6 -qadam: Kelajakdagi yaxshilanishlar va xulosa

Kelajakdagi yaxshilanishlar:

• Men quyidagi xususiyatlarni qo'shmoqchiman:
• Anomaliyani aniqlash uchun Tiny ML va Tensorflow lite -dan foydalanish.
• BLE yordamida batareyani optimallashtirish
• Sog'liqni saqlash bo'yicha shaxsiy bildirishnomalar va takliflar uchun Android ilovasi
• Ogohlantirish uchun tebranish motorini qo'shish

Xulosa:

Ochiq manbali datchiklar va elektronika yordamida biz COVID-19 alomatlarini aniqlab, frontal ishchilar hayotida haqiqatan ham o'zgarishlar qila olamiz, ya'ni HRV va tana haroratining o'zgarishi o'zgarishlarni aniqlab, ularni tarqalishini to'xtatish uchun karantinga qo'yishni taklif qilishi mumkin. kasallik haqida. Ushbu qurilmaning eng yaxshi tomoni shundaki, u 15 dollardan past, bu har qanday mavjud bo'lgan fitnes -trekka qaraganda ancha arzon va shuning uchun hukumat ularni ishlab chiqarishi va oldingi ishchilarni himoya qilishi mumkin.