Raksha - Vitals Monitor para sa Mga Manggagawa sa Frontline: 6 na Hakbang (na may Mga Larawan)

2024 May -akda: John Day | [email protected]. Huling binago: 2024-01-30 13:11

Ang mga naisusuot na teknolohiya sa pagsubaybay sa kalusugan, kabilang ang mga smartwatches at fitness tracker, ay nakakuha ng malaking interes ng consumer sa nakaraang ilang taon. Hindi lamang ang interes na ito ang pangunahin na hinimok ng mabilis na paglaki ng demand sa naisusuot na merkado ng teknolohiya para sa lahat ng lugar, patuloy, at laganap na pagsubaybay ng mga mahahalagang palatandaan, ngunit ito ay napakinabangan ng state-of-the-art na teknolohikal na pagpapaunlad sa sensor teknolohiya at mga wireless na komunikasyon. Ang naisusuot na merkado ng teknolohiya ay nagkakahalaga ng higit sa $ 13.2 bilyon sa pagtatapos ng 2016 at ang halaga nito ay tinatayang aabot sa $ 34 bilyon sa pagtatapos ng 2020.

Maraming mga sensor para sa pagsukat ng mga vitals ng katawan ng tao na mahalaga para sa isang doktor o isang gamot na malaman ang mga problema sa kalusugan. Alam nating lahat na sinuri muna ng doktor ang Rate ng Puso upang malaman ang Pagkakaiba-iba ng Heart Rate (HRV) at temperatura ng katawan. Ngunit ang kasalukuyang mga naisusuot na banda at aparato ay nabigo sa kawastuhan at kakayahang ulitin ng sinusukat na data. Karamihan sa mga ito ay nangyayari dahil sa miss missment ng fitness tracker at maling pagbasa atbp. Karamihan sa mga gumagamit ng LED at Photodiode based Photo Plethysmography (PPG) na mga sensor para sa pagsukat ng rate ng puso.

Mga Tampok:

• Nakasuot ng lakas ng baterya
• Sinusukat ang real-time na rate ng puso at inter-beat Interval (IBI)
• Sinusukat ang real-time na temperatura ng katawan
• Plot ng real-time na grap sa display
• Nagpapadala ng data sa pamamagitan ng Bluetooth sa mobile phone
• Maaaring maitala ang data at direktang ipadala sa doktor para sa karagdagang pagsusuri.
• Mahusay na pamamahala ng baterya na may kasamang pagtulog.
• Sa pamamagitan ng pagpapadala ng data sa cloud lumilikha ito ng isang malaking database para sa mga mananaliksik na nagtatrabaho sa mga medikal na solusyon sa COVID-19.

Mga gamit

Kailangan ng Hardware:

• SparkFun Arduino Pro Mini 328 - 5V / 16MHz × 1
• pulse sensor × 1
• thermistor 10k × 1
• Rechargeable Battery, 3.7 V × 1
• HC-05 Bluetooth Module × 1

Mga software app at serbisyong online

Arduino IDE

Mga tool sa kamay at katha machine

• 3D Printer (generic)
• Bakal na bakal (pangkaraniwan)

Hakbang 1: Magsimula Na Tayo

Sa kasalukuyan, ang mga modernong naisusuot na aparato ay hindi na nakatuon lamang sa mga simpleng pagsukat sa pagsubaybay sa fitness tulad ng bilang ng mga hakbang na kinuha sa isang araw, sinusubaybayan din nila ang mahahalagang pagsasaalang-alang sa pisyolohikal, tulad ng Heart Rate Variability (HRV), mga panukalang glucose, pagbabasa ng presyon ng dugo, at marami pang karagdagang impormasyon na nauugnay sa kalusugan. Kabilang sa maraming mahahalagang palatandaan na sinusukat, ang pagkalkula ng rate ng puso (HR) ay naging isa sa pinakamahalagang mga parameter. Sa loob ng maraming taon, ang file na Electrocardiogram (ECG) ay ginamit bilang isang nangingibabaw na diskarte sa pagsubaybay sa puso upang makilala ang mga abnormalidad sa puso at upang makita ang mga iregularidad sa mga ritmo sa puso. Ang ECG ay isang pagtatala ng aktibidad ng kuryente ng puso. Ipinapakita nito ang mga pagkakaiba-iba sa amplitude ng ECG signal kumpara sa oras. Ang naitala na aktibidad na elektrikal ay nagmula sa pagkasira ng kondaktibo na daanan ng puso at mga tisyu ng kalamnan ng puso sa panahon ng bawat siklo ng puso. Kahit na ang mga tradisyonal na teknolohiya ng pagsubaybay sa puso na gumagamit ng mga signal ng ECG ay sumailalim sa patuloy na pagpapabuti sa mga dekada upang matugunan ang patuloy na pagbabago ng mga kinakailangan ng kanilang mga gumagamit, partikular sa mga tuntunin ng kawastuhan ng pagsukat.

Ang mga diskarteng ito, hanggang ngayon, ay hindi napahusay sa punto ng pag-aalok ng kakayahang umangkop, madaling dalhin, at kaginhawaan ng gumagamit. Halimbawa, para epektibo ang pagpapatakbo ng ECG, maraming mga bio-electrode ang dapat mailagay sa ilang mga lokasyon ng katawan; ang pamamaraang ito ay lubos na naglilimita sa paglipat ng kakayahang umangkop at kadaliang kumilos ng mga gumagamit. Bilang karagdagan, ipinakita ng PPG ang kanyang sarili na maging isang alternatibong pamamaraan ng pagsubaybay sa HR. Sa pamamagitan ng paggamit ng detalyadong pagsusuri ng signal, nag-aalok ang signal ng PPG ng mahusay na potensyal na palitan ang mga pag-record ng ECG para sa pagkuha ng mga signal ng HRV, lalo na sa pagsubaybay sa mga malulusog na indibidwal. Samakatuwid, upang mapagtagumpayan ang mga limitasyon ng ECG, maaaring magamit ang isang alternatibong solusyon batay sa teknolohiya ng PPG. Sa pamamagitan ng lahat ng data na ito maaari nating tapusin na ang pagsukat sa rate ng puso at temperatura ng katawan at pag-aralan ang mga ito upang malaman upang suriin kung mayroong abnormal na pagtaas ng temperatura ng katawan at pagbaba ng mga antas ng SpO2 oxygen sa hemoglobin ay makakatulong sa maagang pagtuklas ng COVID-19. Dahil ang aparato na ito ay hindi naisusuot makakatulong ito sa mga front line na manggagawa tulad ng mga doktor, nars, opisyal ng pulisya at mga manggagawa sa kalinisan na gumagawa ng serbisyo sa araw at gabi upang labanan laban sa COVID-19.

Kunin ang mga kinakailangang bahagi na maaari naming baguhin ang mga display at uri ng sensor batay sa kinakailangan. Mayroong isa pang mahusay na sensor MAX30100 o MAX30102 para sa pagsukat ng rate ng puso gamit ang diskarte sa PPG. Gumagamit ako ng isang 10k thermistor para sa pagsukat ng temperatura, maaaring gumamit ang anumang sensor ng temperatura tulad ng LM35 o DS1280 atbp

Hakbang 2: Pagdidisenyo ng Kaso

Upang magsuot ng isang naisusuot na gadget, dapat itong isara sa isang tamang kaso upang maprotektahan mula sa mga pinsala, kaya't nagpatuloy ako at dinisenyo ang isang kaso na maaaring magkasya sa lahat ng aking mga sensor at MCU.

Hakbang 3: Assembling Electronics

Ngayon kailangan naming ikonekta ang lahat ng kinakailangang mga sangkap, mas maaga mayroon akong plano ng pagpili ng ESP12E bilang MCU ngunit dahil mayroon lamang itong 1 ADC pin at nais kong i-interface ang 2 mga analog na aparato ay bumalik ako sa Arduino na may isang pagsasaayos ng Bluetooth.

Halos pinili ko ang ESP 12E

Sa pamamagitan ng isang tao ay maaaring direktang ipadala ang data sa cloud ay maaaring isang personal server o website tulad ng mga bagay na pagsasalita at ibinahagi nang direkta sa mga nag-aalala na tauhan mula doon.

Skematika

Ang naunang koneksyon na batay sa kable ay may maraming mga isyu sa pagkasira ng kawad dahil sa pag-ikot at pag-on ng pinipigilan na espasyo, kalaunan lumipat ako sa insulated na tanso na tanso mula sa armature ng isang DC motor. Alin ang medyo matatag na dapat kong sabihin.

Hakbang 4: Pag-coding

Ang pangunahing ideya ay ganito.

Ang prinsipyo ng pagtatrabaho ng mga sensor ng PPG ay karaniwang sa pamamagitan ng pag-iilaw ng Liwanag sa kamay at pagsukat ng tindi ng ilaw sa pamamagitan ng paggamit ng photo-diode. Narito ginagamit ko ang istante ng pulse sensor mula sa www.pulsesensor.com. Nabanggit ko ang iba pang mga kahalili sa seksyon ng mga bahagi. Susukatin namin ang pagkakaiba-iba ng analog boltahe sa analog pin 0 na kung saan, isang sukat ng daloy ng dugo sa daliri o sa pulso kung saan maaari naming masukat ang rate ng puso at ang IBI. Para sa pagsukat ng temperatura ay gumagamit kami ng 10k NTC thermistor, ang minahan ay nakuha mula sa isang laptop baterya pack. Dito, ginagamit ang isang thermistor na uri ng NTC na 10kΩ. Ang NTC ng 10kΩ ay nangangahulugang ang thermistor na ito ay may paglaban ng 10kΩ sa 25 ° C. Ang boltahe sa kabila ng 10kΩ risistor ay ibinibigay sa ADC ng pro-mini-board.

Ang temperatura ay maaaring malaman mula sa paglaban ng thermistor gamit ang equinasyong Steinhart-Hart. Temperatura sa Kelvin = 1 / (A + B [ln (R)] + C [ln (R)] ^ 3) kung saan A = 0.001129148, B = Ang 0.000234125 at C = 8.76741 * 10 ^ -8 at R ay ang paglaban ng thermistor. Tandaan na ang pag-andar ng log () sa Arduino ay talagang isang natural na pag-log.

int thermistor_adc_val;

dobleng output_voltage, thermistor_resistance, therm_res_ln, temperatura, tempf; thermistor_adc_val = analogRead (thermistor_output);

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

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

/ * Paglaban sa kilo ohms * /

thermistor_resistance = thermistor_resistance * 1000;

/ * Paglaban sa ohm * /

therm_res_ln = log (thermistor_resistance);

/ * Steinhart-Hart Thermistor Equation: * / / * Temperatura sa Kelvin = 1 / (A + B [ln (R)] + C [ln (R)] ^ 3) * / / * kung saan A = 0.001129148, B = 0.000234125 at 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 sa Kelvin * / temperatura = temperatura - 273.15; / * Temperatura sa degree Celsius * /

Serial.print ("Temperatura sa degree Celsius =");

Serial.println (temperatura);

Ang kumpletong code ay matatagpuan dito.

Hakbang 5: Pagsubok at Paggawa

Hakbang 6: Mga Pagpapahusay sa Hinaharap at Konklusyon

Mga pagpapahusay sa hinaharap:

• Nais kong idagdag ang mga sumusunod na tampok:
• Ang paggamit ng Tiny ML at Tensorflow lite upang makita ang anomalya.
• Pag-optimize ng baterya sa pamamagitan ng paggamit ng BLE
• Android application para sa mga naisapersonal na mga notification at mungkahi tungkol sa kalusugan
• Pagdaragdag ng isang motor na panginginig para sa pag-alerto

Konklusyon:

Sa tulong ng mga sensor ng opensource at electronics, maaari talaga tayong gumawa ng mga pagbabago sa buhay ng mga manggagawa sa unahan sa pamamagitan ng pagtuklas ng mga sintomas ng COVID-19 ibig sabihin, ang pagkakaiba-iba sa HRV at temperatura ng Katawan ay maaaring makita ang mga pagbabago at imungkahi sa kanila na ma-quarantine upang ihinto ang pagkalat ng sakit. Ang pinakamagandang bahagi ng aparatong ito ay, mas mababa sa 15 $ na mas mura kaysa sa anumang magagamit na fitness tracker atbp. Kaya't maaaring gawin ito ng gobyerno at protektahan ang mga manggagawa sa harap.