Raksha - Vitals Monitor vir werkers in die voorste linies: 6 stappe (met foto's)

2024 Outeur: John Day | [email protected]. Laas verander: 2024-01-30 07:24

Drabare gesondheidsmoniteringstegnologieë, insluitend slimhorlosies en fiksheidsnyers, het die afgelope paar jaar aansienlike verbruikersbelangstelling getrek. Hierdie belangstelling is nie net veral aangemoedig deur die vinnige groei in vraag in die draagbare tegnologiemark vir die alomteenwoordige, deurlopende en deurdringende monitering van vitale tekens nie, maar dit is ingespan deur die nuutste tegnologiese ontwikkelings in sensor tegnologie en draadlose kommunikasie. Die mark vir drabare tegnologie was teen die einde van 2016 gewaardeer op meer as $ 13,2 miljard, en die waarde daarvan sal na verwagting teen einde 2020 $ 34 miljard beloop.

Daar is baie sensors vir die meting van vitale lewens in die menslike liggaam, wat noodsaaklik is vir 'n dokter of geneesheer om die gesondheidsprobleme te ken. Ons weet almal dat die dokter eers die hartklop kontroleer om die hartklopveranderlikheid (HRV) en liggaamstemperatuur te bepaal. Maar die huidige draagbare bande en toestelle misluk in die akkuraatheid en herhaalbaarheid van die gemete data. Dit gebeur meestal as gevolg van die verkeerde pas van die fiksheidsspoor en foutiewe lees, ens. Die meeste gebruik die LED- en fotodiode -gebaseerde foto -pletysmografie (PPG) sensors vir die hartklopmeting.

Kenmerke:

• Drabaar op batterye
• Meet intydse hartklop en interklopinterval (IBI)
• Meet intydse liggaamstemperatuur
• Teken 'n intydse grafiek op die skerm
• Stuur data via Bluetooth na die selfoon
• Data kan aangeteken word en direk na die dokter gestuur word vir verdere ontleding.
• Goeie batterybestuur met ingesluit slaap.
• Deur die data na die wolk te stuur, skep dit 'n groot databasis vir navorsers wat aan mediese oplossings vir COVID-19 werk.

Voorrade

Hardeware benodig:

• SparkFun Arduino Pro Mini 328 - 5V/16MHz × 1
• polssensor × 1
• termistor 10k × 1
• Herlaaibare battery, 3,7 V × 1
• HC-05 Bluetooth-module × 1

Sagteware -programme en aanlyndienste

Arduino IDE

Handgereedskap en vervaardigingsmasjiene

• 3D -drukker (generies)
• Soldeerbout (generies)

Stap 1: Kom ons begin

Tans is moderne draagbare toestelle nie meer net op eenvoudige fiksheidsmetings gefokus nie, soos die aantal stappe wat op 'n dag geneem word, dit monitor ook belangrike fisiologiese oorwegings, soos hartklopveranderlikheid (HRV), glukosemetings, bloeddrukmetings en baie ekstra gesondheidsverwante inligting. Onder die talle vitale tekens wat gemeet is, was die hartklopberekening (HR) een van die waardevolste parameters. Lêer -elektrokardiogram (EKG) word al jare lank gebruik as 'n dominante hartmoniteringstegniek om kardiovaskulêre afwykings te identifiseer en onreëlmatighede in hartritmes op te spoor. Die EKG is 'n opname van die elektriese aktiwiteit van die hart. Dit toon die variasies in die amplitude van die EKG -sein teenoor tyd. Hierdie aangetekende elektriese aktiwiteit is afkomstig van die depolarisasie van die geleidende pad van die hart en die hartspierweefsel tydens elke hartsiklus. Alhoewel tradisionele hartmoniteringstegnologieë wat die EKG-seine gebruik, dekades lank voortdurend verbeter is om aan die immer veranderende vereistes van hul gebruikers te voldoen, spesifiek wat die akkuraatheid van die meting betref.

Hierdie tegnieke is tot dusver nie verbeter tot die punt dat dit die gebruiker buigsaamheid, draagbaarheid en gemak bied nie. Byvoorbeeld, vir die EKG om effektief te werk, moet verskeie bio-elektrodes op sekere liggings geplaas word; hierdie prosedure beperk die bewegende buigsaamheid en mobiliteit van die gebruikers aansienlik. Boonop het PPG getoon dat dit 'n alternatiewe HR -moniteringstegniek is. Deur gedetailleerde seinanalise te gebruik, bied die PPG -sein uitstekende potensiaal om EKG -opnames te vervang vir die onttrekking van HRV -seine, veral by die monitering van gesonde individue. Om die EKG -beperkings te oorkom, kan 'n alternatiewe oplossing gebaseer op PPG -tegnologie dus gebruik word. Met al hierdie data kan ons tot die gevolgtrekking kom dat die meting van die hartklop en liggaamstemperatuur en die ontleding daarvan om te bepaal of daar abnormale liggaamstemperatuurverhogings en laer SpO2-suurstofvlakke in hemoglobien is, kan help in die vroeë opsporing van COVID-19. Aangesien hierdie toestel drabaar is, kan dit werkers in die voorste linies help, soos dokters, verpleegsters, polisiebeamptes en sanitasiewerkers wat dag en nag diens doen om COVID-19 te beveg.

Kry die vereiste onderdele, ons kan skerms en sensortipe verander op grond van die vereiste. Daar is nog 'n goeie sensor MAX30100 of MAX30102 vir die hartklopmeting met behulp van PPG -tegniek. Ek gebruik 'n 10k termistor vir temperatuurmeting, u kan enige temperatuursensor soos LM35 of DS1280, ens.

Stap 2: Ontwerp die saak

Om 'n draagbare apparaat te dra, moet dit in 'n behoorlike omhulsel omhul word om te beskerm teen skade, daarom het ek 'n omhulsel ontwerp wat by al my sensors en MCU's pas.

Stap 3: Monteer elektronika

Nou moet ons al die vereiste komponente verbind, vroeër was ek van plan om ESP12E as MCU te kies, maar aangesien dit slegs een 1 ADC -pen het en ek wou 2 analoog toestelle koppel, keer ek terug na Arduino met 'n Bluetooth -konfigurasie.

Ek het amper ESP 12E gekies

Met ESP kan u die data direk na die wolk stuur, dit kan 'n persoonlike bediener of webwerf wees, soos dinge wat hoog is, en daarvandaan direk met die betrokke personeel gedeel word.

Skematiese

Die vroeëre kabelgebaseerde verbinding het baie probleme gehad met die onderbreking van die draad as gevolg van draai en draai in beperkte ruimte, en later het ek na die geïsoleerde koperdraad van die anker van 'n GS-motor gegaan. Wat redelik robuust is, moet ek sê.

Stap 4: Kodering

Die basiese idee is soos volg.

Die werkingsbeginsel van PPG-sensors is basies deur die lig op die vingerpunt te verlig en die intensiteit van lig te meet met behulp van fotodiode. Hier gebruik ek die rakpolsensor van www.pulsesensor.com. Ek het ander alternatiewe in die onderdele -afdeling genoem. Ons sal die analoogspanningsvariasie meet aan die analoog pen 0, wat op sy beurt 'n meting is van die bloedvloei aan die vinger of by die pols waarmee ons die hartklop en die IBI kan meet. Vir temperatuurmeting gebruik ons 'n 10k NTC -termistor, myne word uit 'n skootrekenaarpakket gehaal. Hier word 'n NTC -tipe termistor van 10kΩ gebruik. NTC van 10kΩ beteken dat hierdie termistor 'n weerstand van 10kΩ by 25 ° C het. Die spanning oor die 10kΩ-weerstand word aan die ADC van die pro-mini-bord gegee.

Die temperatuur kan bepaal word uit termistorweerstand deur gebruik te maak van die Steinhart-Hart vergelyking. Temperatuur in Kelvin = 1 / (A + B [ln (R)] + C [ln (R)]^3) waar A = 0.001129148, B = 0.000234125 en C = 8.76741*10^-8 en R is die termistorweerstand. Let daarop dat die log () -funksie in Arduino eintlik 'n natuurlike log is.

int thermistor_adc_val;

dubbele uitset_spanning, termistor_weerstand, term_res_ln, temperatuur, tempf; thermistor_adc_val = analogRead (termistor_output);

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

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

/ * Weerstand in kilo ohm */

termistor_weerstand = termistor_weerstand * 1000;

/ * Weerstand in ohm */

therm_res_ln = log (termistor_weerstand);

/* Steinhart-Hart Thermistor-vergelyking:* / /* Temperatuur in Kelvin = 1 / (A + B [ln (R)] + C [ln (R)]^3)* / /* waar A = 0.001129148, B = 0.000234125 en C = 8.76741 * 10^-8 * / temperatuur = (1 / (0.001129148 + (0.000234125 * therm_res_ln) + (0.0000000876741 * therm_res_ln * therm_res_ln * therm_res_ln))); / * Temperatuur in Kelvin */ temperatuur = temperatuur - 273,15; / * Temperatuur in graad Celsius */

Serial.print ("Temperatuur in graad Celsius =");

Serial.println (temperatuur);

Volledige kode kan hier gevind word.

Stap 5: Toets en werk

Stap 6: Toekomstige verbeterings en gevolgtrekking

Toekomstige verbeterings:

• Ek wil die volgende funksies byvoeg:
• Gebruik Tiny ML en Tensorflow lite om die afwyking op te spoor.
• Optimaliseer battery deur BLE te gebruik
• Android -toepassing vir persoonlike kennisgewings en voorstelle rakende die gesondheid
• Voeg 'n vibrasiemotor by vir waarskuwing

Afsluiting:

Met behulp van open source-sensors en elektronika kan ons werklik lewens in die frontlinie-werkers aanbring deur die COVID-19-simptome op te spoor, dws variasie in HRV en liggaamstemperatuur kan 'n mens die veranderinge opspoor en voorstel dat hulle in kwarantyn geplaas word om die verspreiding te stop van die siekte. Die beste deel van hierdie toestel is dat dit minder as $ 15 is, wat baie goedkoper is as enige beskikbare fiksheidsspoor, ens.