רקשה - צג ויטלים לעובדים בחזית: 6 שלבים (עם תמונות)

2024 מְחַבֵּר: John Day | [email protected]. שונה לאחרונה: 2024-01-30 09:13

טכנולוגיות ניטור בריאות לבישות, כולל שעונים חכמים ומעקבי כושר, משכו עניין רב של צרכנים בשנים האחרונות. עניין זה לא רק עודד בעיקר את הגידול המהיר בביקושים בשוק הטכנולוגיה הלבישה למעקב אחר הסימנים החיוניים בכל מקום, רציף וחודר, אלא הוא מנוף על ידי ההתפתחויות הטכנולוגיות החדישות ביותר בתחום החיישנים. טכנולוגיה ותקשורת אלחוטית. שוק הטכנולוגיה הלבישה הוערך ביותר מ -13.2 מיליארד דולר עד סוף שנת 2016 ושוויו צפוי להגיע ל -34 מיליארד דולר עד סוף 2020.

ישנם חיישנים רבים למדידת חיוניים של גוף האדם החיוניים לרופא או לחובש בכדי לדעת את הבעיות הבריאותיות. כולנו יודעים שהרופא בודק תחילה את קצב הלב כדי לדעת את שונות הדופק (HRV) וטמפרטורת הגוף. אך הלהקות והמכשירים הלבישים הנוכחיים נכשלים בדיוק ובחזרה על הנתונים הנמדדים. זה קורה בעיקר בגלל חוסר יישור של גשש הכושר וקריאה שגויה וכו '. רובם משתמשים בחיישני ה- Photo Plethysmography (PPG) מבוססי LED ופוטודיודה לצורך מדידת קצב הלב.

מאפיינים:

• לביש המונע על ידי סוללה
• מודד קצב לב בזמן אמת ומרווח בין פעימות (IBI)
• מודד טמפרטורת גוף בזמן אמת
• משרטט גרף בזמן אמת בתצוגה
• שולח נתונים דרך בלוטות 'לטלפון הנייד
• ניתן לרשום נתונים ולשלוח אותם ישירות לרופא לצורך ניתוח נוסף.
• ניהול סוללות טוב עם שינה כלולה.
• על ידי שליחת הנתונים לענן הוא יוצר מאגר מידע עצום לחוקרים העובדים על פתרונות רפואיים ל- COVID-19.

אספקה

חומרה דרושה:

• SparkFun Arduino Pro Mini 328 - 5V/16MHz × 1
• חיישן דופק × 1
• תרמיסטור 10k × 1
• סוללה נטענת, 3.7 V × 1
• מודול בלוטות 'HC-05 × 1

אפליקציות תוכנה ושירותים מקוונים

Arduino IDE

כלי יד ומכונות ייצור

• מדפסת תלת מימד (כללית)
• מלחם (גנרי)

שלב 1: נתחיל

נכון לעכשיו, מכשירים לבישים מודרניים כבר אינם ממוקדים רק במדידות פשוטות למעקב אחר כושר גופני כגון מספר הצעדים שננקטו ביום, הם גם עוקבים אחר שיקולים פיזיולוגיים חשובים, כגון שונות קצב הלב (HRV), מדדי גלוקוז, קריאות לחץ דם, וכן מידע נוסף הקשור לבריאות. בין הסימנים החיוניים הרבים שנמדדו, חישוב הדופק (HR) היה אחד הפרמטרים היקרים ביותר. במשך שנים רבות, אלקטרוקרדיוגרמה קבצים (א.ק.ג.) שימשה כטכניקת ניטור לב דומיננטית לזיהוי הפרעות לב וכלי דם ולזיהוי אי סדרים במקצבי הלב. א.ק.ג הוא רישום של הפעילות החשמלית של הלב. הוא מציג את השונות במשרעת האות ECG לעומת הזמן. פעילות חשמלית מוקלטת זו מקורה בדיפולריזציה של המסלול המוליך של הלב ורקמות שריר הלב במהלך כל מחזור לב. למרות שטכנולוגיות ניטור לב מסורתיות המשתמשות באותות הא.ק.ג עברו שיפורים מתמשכים במשך עשרות שנים כדי לתת מענה לדרישות המשתנות של משתמשיהן, במיוחד מבחינת דיוק המדידה.

טכניקות אלה, עד כה, לא שופרו עד כדי להציע למשתמש גמישות, ניידות ונוחות. לדוגמה, על מנת שהאק ג יפעל ביעילות, יש להציב כמה אלקטרודות ביו במקומות גוף מסוימים; הליך זה מגביל מאוד את הגמישות והניידות של המשתמשים. בנוסף, PPG הוכיחה את עצמה כטכניקת ניטור משאבי אנוש חלופית. באמצעות ניתוח אותות מפורט, האות PPG מציע פוטנציאל מצוין להחליף הקלטות א.ק.ג לחילוץ אותות HRV, במיוחד במעקב אחר אנשים בריאים. לכן, כדי להתגבר על מגבלות הא.ק.ג, ניתן להשתמש בפתרון חלופי המבוסס על טכנולוגיית PPG. על פי כל הנתונים הללו אנו יכולים להסיק שמדידת קצב הלב וטמפרטורת הגוף וניתוחם כדי לדעת האם ישנן עלייה חדה בגוף והורדת רמות החמצן SpO2 בהמוגלובין יעזרו באיתור מוקדם של COVID-19. מכיוון שמכשיר זה לביש, זה יכול לסייע לעובדי קו חזית כגון רופאים, אחיות, שוטרים ועובדי תברואה שעושים שירות יומי ולילה כדי להילחם נגד COVID-19.

קבל את החלקים הדרושים, נוכל לשנות את המסכים ואת סוג החיישן בהתאם לדרישה. יש עוד חיישן אחד MAX30100 או MAX30102 למדידת קצב הלב באמצעות טכניקת PPG. אני משתמש בטרמיסטור 10k למדידת טמפרטורה, אפשר להשתמש בכל חיישן טמפרטורה כגון LM35 או DS1280 וכו '.

שלב 2: עיצוב המארז

על מנת ללבוש גאדג'ט לביש, הוא צריך להיות מוקף במארז מתאים על מנת להגן מפני נזקים, אז המשכתי ועיצבתי מארז שיכול להתאים לכל החיישנים וה- MCU שלי.

שלב 3: הרכבת אלקטרוניקה

כעת עלינו לחבר את כל הרכיבים הנדרשים, קודם לכן הייתה לי תוכנית לבחור ESP12E כ- MCU אך מכיוון שיש לה רק סיכה אחת ל- ADC ורציתי לממשק 2 מכשירים אנלוגיים חזרתי לארדואינו עם תצורת בלוטות '.

כמעט בחרתי ב- ESP 12E

עם ESP אפשר לשלוח את הנתונים ישירות לענן, וייתכן שהם שרת אישי או אתר אינטרנט כמו דברים שנשמעו ומשותפים ישירות עם הצוות הנוגע משם.

סכמטי

בחיבור הקודם מבוסס הכבלים היו הרבה בעיות עם ניתוק חוטים עקב פיתול וסיבוב בחלל מוגבל, מאוחר יותר עברתי לחוט נחושת מבודד מאבנית מנוע DC. וזה די חזק אני צריך לומר.

שלב 4: קידוד

הרעיון הבסיסי הוא כזה.

עקרון העבודה של חיישני PPG הוא בעצם הארת אור בקצה האצבע ומדידת עוצמת האור באמצעות פוטודודה. כאן אני משתמש בחיישן הדופק של המדף מ- www.pulsesensor.com. הזכרתי חלופות אחרות בחלק החלקים. נמדוד את וריאציית המתח האנלוגי בסיכה 0 האנלוגית, שהיא, בתורו, מדידה של זרימת הדם בקצה האצבע או בפרק כף היד באמצעותה אנו יכולים למדוד את קצב הלב ואת IBI. למדידת טמפרטורה אנו משתמשים ב- 10k תרמיסטור NTC, שלי מופק מארז סוללות למחשב נייד. כאן משתמשים בתרמיסטור מסוג NTC של 10kΩ. NTC של 10kΩ פירושו שלתרמיסטור זה יש התנגדות של 10kΩ ב -25 ° C. המתח על פני הנגד 10kΩ ניתן ל- ADC של הלוח הפרו-מיני.

ניתן לגלות את הטמפרטורה מהתנגדות התרמיסטור באמצעות משוואת שטיינהרט-הארט. הטמפרטורה בקלווין = 1 / (A + B [ln (R)] + C [ln (R)]^3) כאשר A = 0.001129148, B = 0.000234125 ו- C = 8.76741*10^-8 ו- R היא ההתנגדות הטרמיסטורית. שים לב שפונקציית log () ב- Arduino היא למעשה יומן טבעי.

int thermistor_adc_val;

פלט_פלט כפול, thermistor_resistance, therm_res_ln, טמפרטורה, tempf; thermistor_adc_val = analogRead (thermistor_output);

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

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

/ * התנגדות בקילו אוהם */

thermistor_resistance = thermistor_resistance * 1000;

/ * התנגדות באוהם */

therm_res_ln = log (thermistor_resistance);

/* משוואת הטרמיסטור של שטיינהרט-הארט:* / /* הטמפרטורה בקלווין = 1 / (A + B [ln (R)] + C [ln (R)]^3)* / /* כאשר A = 0.001129148, B = 0.000234125 ו- C = 8.76741 * 10^-8 * / טמפרטורה = (1 / (0.001129148 + (0.000234125 * therm_res_ln) + (0.0000000876741 * therm_res_ln * therm_res_ln * therm_res_ln))); / * טמפרטורה בקלווין */ טמפרטורה = טמפרטורה - 273.15; / * טמפרטורה במעלות צלזיוס */

Serial.print ("טמפרטורה במעלות צלזיוס =");

Serial.println (טמפרטורה);

קוד מלא ניתן למצוא כאן.

שלב 5: בדיקה ועבודה

שלב 6: שיפורים ומסקנות עתידיות

שיפורים עתידיים:

• ברצוני להוסיף את התכונות הבאות:
• שימוש ב- Tiny ML ו- Tensorflow lite לאיתור החריגה.
• ייעול הסוללה באמצעות BLE
• אפליקציית Android להודעות ולהצעות מותאמות אישית בנוגע לבריאות
• הוספת מנוע רטט להתראה

סיכום:

בעזרת חיישני opensource ואלקטרוניקה, אנו יכולים באמת לבצע שינויים בחייהם של עובדי חזית באמצעות זיהוי תסמיני COVID-19 כלומר, וריאציה ב- HRV וטמפרטורת הגוף ניתן לזהות את השינויים ולהציע להם להסגר כדי לעצור את ההתפשטות. של המחלה. החלק הטוב ביותר במכשיר זה הוא שהוא נמוך מ -15 $ וזה הרבה יותר זול מכל גשש כושר זמין וכו 'ומכאן שהממשלה יכולה לייצר אותם ולהגן על עובדי החזית.