Système de soins de santé portable utilisant l'IOT : 8 étapes

2024 Auteur: John Day | [email protected]. Dernière modifié: 2024-01-30 09:06

Dans le présent travail, les capteurs sont enveloppés dans

le manteau portable et il mesure la température, l'ECG, la position, la pression artérielle et le BPM de l'utilisateur et l'envoie via le serveur ThingSpeak. Il affiche une représentation graphique des données mesurées. La transformation des données est effectuée par le contrôleur principal principal d'Arduino. Lorsque les capteurs sont mesurés, Arduino exécute le programme et la clé API ThingSpeak est également insérée dans le programme.

Étape 1: Composants requis

1. Arduino UNO

2. LM75 (Capteur de température)

3. AD8232 (capteur ECG)

4. HW01 (capteur d'impulsion)

5. ESP8266 (module Wi-Fi)

6. Fils binaires

7. Câble USB pour le débogage

8. Batterie au lithium-ion de 4 (9v)

9. Manteau de pluie

10. Boite en coton (25X25cm)

11. Pistolet à colle avec 2 bâtons.

Étape 2: connexion du LM75 et de l'Arduino

Le LM75 implique le protocole I2C avec Arduino. Ainsi, la température est détectée et elle sera convertie en données numériques à l'aide du convertisseur analogique-numérique delta sigma 9 bits intégré. En raison de la précision du LM75, il est utilisé pour mesurer la température de l'utilisateur. La résolution du capteur est de 9 bits et il a une adresse esclave de 7 bits. ainsi, le format des données est un complément à deux avec l'adresse de l'esclave. La fréquence de fonctionnement du capteur LM75 est de 400KHz. Le LM75 contient un filtre passe-bas pour augmenter la fiabilité de la communication dans un environnement bruyant.

Les broches Arduino A4 et A5 impliquent une communication d'interface à deux fils, elles seront donc connectées aux broches SDA et SCL du LM75.

LM75 ------ ARDUINO

SCL ---- A5 (entrée analogique)

SDA ---- A4 (entrée analogique)

VCC ---- 3,3 V

TERRE ---- TERRE

Étape 3: connexion entre le module d'impulsion et Arduino

Dans ce travail, le capteur de pouls est utilisé. Le capteur de pouls est un capteur Plug and Play bien conçu à travers lequel l'utilisateur peut prendre des données de fréquence cardiaque ou de fréquence cardiaque en direct et peut les alimenter où il veut.

Connectez le capteur de pouls à la carte Arduino Uno comme suit: + à +5 V et - à GND S à A0. Connectez l'écran LCD à la carte Arduino Uno comme suit: VSS à +5V et VDD à GND et RS à 12 et RW à GND et E à D11 et D4 à D5 et D5 à D4 et D6 à D3 et D7 à D2 et A/VSS à +5V et K/VDD à GND. Connectez le potentiomètre 10K à l'écran LCD comme suit: Données à v0 et VCC à +5V. Connectez la LED à l'Arduino comme suit: LED1 (ROUGE, broche clignotante) à D13 et LED2 (VERT, taux de fondu) à D8.

Capteur d'IMPULSION ------ Arduino

VSS ------ +5V

TERRE ------ TERRE

S ----- A0

Lorsque le capteur touche la peau, la LED du capteur clignote.

Étape 4: Connexion entre le capteur ECG et Arduino

Le capteur ECG AD8232 est interfacé avec Arduino et les électrodes sont placées au niveau du bras gauche, du bras droit et de la jambe droite. En cela, l'entraînement de la jambe droite agit comme une rétroaction vers le circuit. Il y a trois entrées des électrodes, il mesure l'activité électrique du cœur et il sera indiqué par LED. Pour réduire le bruit, l'amplificateur d'instrumentation (BW: 2 KHz) est utilisé et deux filtres passe-haut sont utilisés pour réduire les artefacts de mouvement et le potentiel de la demi-cellule de l'électrode. AD8232 est configuré en configuration à trois électrodes.

CONNEXION: L'électrode du bras gauche est connectée à la broche +IN de l'AD8232 et l'électrode du bras droit est connectée à la broche -IN de l'AD8232 et la rétroaction de la jambe droite est connectée à la broche RLDFB de l'AD8232. La détection des dérivations dans ce capteur est AC ou DC. Pour cela, AC est utilisé. La broche LO- est connectée à la broche analogique (11) d'Arduino et la broche LO+ est connectée à la broche analogique (10) de l'Arduino et la sortie des électrodes est connectée à la broche A1 d'Arduino.

Capteur ECG ------ Arduino

LO- ------ Broche analogique (11)

LO+ ------ Broche analogique (10)

Sortie ------ A1

Les électrodes placées sur le corps du patient détectent les petits changements de potentiel électro sur la peau qui résultent de la dépolarisation du muscle cardiaque pendant la portée du rythme cardiaque, contrairement à un ECG triplé conventionnel dans lequel tendent les électrodes placées sur les membres et la poitrine du patient. Lors de la mesure du signal ECG, la durée de phase et d'amplitude de l'intervalle PR et de l'intervalle QR varie dans des conditions anormales. Les anomalies sont définies dans la programmation Arduino.

Paramètres ECG normaux Paramètres ECG anormaux

Onde P 0,06-0,11 <0,25 -------------------------------------------- --------- Ondes T plates ou inversées Ischémie coronaire

Complexe QRS <0,12 0,8-1,2 -------------------------------------------- ------- Bloc de branche QRS Bundle augmenté

Onde T 0,16 <0,5 --------------------------------------------- ------------------ Augmentation du bloc PR AV

Intervalle QT 0,36-0,44 ---------------------------------------------- --------------- Hypercalcémie à intervalle QT court

Intervalle PR 0,12-0,20 ---------------------------------------------- ------ PR long, QRS large, QT court Hyperkaliémie

montre les anomalies dans le signal ECG qui est Il sera inclus dans le codage Arduino et lorsque les anomalies se produisent, il sera envoyé comme message d'alerte aux numéros de téléphone portables particuliers. Nous avons un fichier de bibliothèque séparé qui est inclus dans le programme

Étape 5: Interfaçage du module Wi-Fi et de l'Arduino

Le module Wi-Fi ESP8266 est un émetteur-récepteur sans fil autonome à faible coût qui peut être utilisé pour les développements IoT de point final. Le module Wi-Fi ESP8266 permet la connectivité Internet aux applications embarquées. Il utilise le protocole de communication TCP/UDP pour se connecter au serveur/client. Pour communiquer avec le module Wi-Fi ESP8266, le microcontrôleur doit utiliser un ensemble de commandes AT. Le microcontrôleur communique avec le module Wi-Fi ESP8266-01 en utilisant UART ayant un débit en bauds spécifié (par défaut 115200).

REMARQUES:

1. Le module Wi-Fi ESP8266 peut être programmé à l'aide de l'IDE Arduino et, pour ce faire, vous devez apporter quelques modifications à l'IDE Arduino. Tout d'abord, allez dans Fichier -> Préférences dans l'IDE Arduino et dans la section URL du gestionnaire de cartes supplémentaires. Maintenant, allez dans Outils -> Carte -> Gestionnaire de cartes et recherchez ESP8266 dans le champ de recherche. Sélectionnez la communauté ESP8266 by ESP8266 et cliquez sur Installer.

2.. Le module ESP8266 fonctionne sur une alimentation de 3,3 V et tout ce qui est supérieur à cela, comme 5 V par exemple, tuera le SoC. Ainsi, la broche VCC et la broche CH_PD du module ESP8266 ESP-01 sont connectées à une alimentation 3,3 V.

3. Le module Wi-Fi a deux modes de fonctionnement: le mode de programmation et le mode normal. En mode de programmation, vous pouvez télécharger le programme ou le micrologiciel sur le module ESP8266 et en mode normal, le programme ou le micrologiciel téléchargé s'exécutera normalement.

4. Afin d'activer le mode de programmation, la broche GPIO0 doit être connectée à GND. Dans le schéma de circuit, nous avons connecté un commutateur SPDT à la broche GPIO0. Basculer le levier de SPDT fera basculer l'ESP8266 entre le mode de programmation (GPIO0 est connecté à GND) et le mode normal (GPIO0 agit comme une broche GPIO). De plus, le RST (Reset) jouera un rôle important dans l'activation du mode de programmation. La broche RST est une broche LOW active et, par conséquent, elle est connectée à GND via un bouton poussoir. Ainsi, chaque fois que le bouton est enfoncé, le module ESP8266 se réinitialise.

Lien:

Les broches RX et TX du module ESP8266 sont connectées aux broches RX et TX de la carte Arduino. Étant donné que le SoC ESP8266 ne peut pas tolérer 5V, la broche RX d'Arduino est connectée via un convertisseur de niveau composé d'une résistance de 1KΩ et de 2,2KΩ.

Module Wi-Fi ------ Arduino

VCC ---------------- 3.3V

TERRE ---------------- TERRE

CH_PD ---------------- 3.3V

RST ---------------- GND (normalement ouvert)

GPIO0 ---------------- GND

TX ---------------- TX d'Arduino

RX ------------------ RX d'Arduino (convertisseur de niveau traversant)

Après connexion et configuration:

L'ESP8266 en mode programmation (GPIO0 est connecté à GND), connectez l'Arduino au système. Une fois le module ESP8266 allumé, appuyez sur le bouton RST et ouvrez l'IDE Arduino. Dans les options de la carte (Outils -> Carte), sélectionnez la carte "Generic ESP8266". Sélectionnez le numéro de port approprié dans l'IDE. Maintenant, ouvrez le Blink Sketch et changez la broche LED en 2. Ici, 2 signifie la broche GPIO2 du module ESP8266. Avant de lancer le téléchargement, assurez-vous que GPIO0 est d'abord connecté à GND, puis appuyez sur le bouton RST. Appuyez sur le bouton de téléchargement et le code prendra un certain temps à compiler et à télécharger. Vous pouvez voir la progression au bas de l'IDE. Une fois le programme téléchargé avec succès, vous pouvez supprimer le GPIO0 de GND. La LED connectée à GPIO2 clignotera.

Étape 6: programmer

Le programme sert à interfacer le LM75, le module Pulse, le capteur ECG et le module Wi-Fi à Arduino

Étape 7: Configuration du serveur ThingSpeak

ThingSpeak est une plate-forme d'applications pour. l'Internet des objets. Il s'agit d'une plate-forme ouverte avec des analyses MATLAB. ThingSpeak permet de construire une application autour des données collectées par des capteurs. Les fonctionnalités de ThingSpeak incluent: la collecte de données en temps réel, le traitement des données, les visualisations, les applications et les plug-ins

Au cœur de ThingSpeak se trouve un canal ThingSpeak. Un canal est utilisé pour stocker les données. Chaque canal comprend 8 champs pour tout type de données, 3 champs d'emplacement et 1 champ d'état. Une fois que vous avez un canal ThingSpeak, vous pouvez publier des données sur le canal, demander à ThingSpeak de traiter les données, puis demander à votre application de récupérer les données.

PAS:

1. Créez un compte dans ThingSpeak.

2. Créez une nouvelle chaîne et nommez-la.

3. Et créez 3 déposés et spécifiez son nom pour chaque déposé.

4. Notez l'ID de canal de ThingSpeak.

5. Notez la clé API.

6. Et mentionnez-le dans Programme pour transmettre les données de l'ESP8266.

7. Maintenant, visualisez les données sont obtenues.

Étape 8: Configuration de la conclusion (matériel)

La configuration matérielle de notre projet Il contient tous les composants matériels du projet et il sera emballé et inséré dans un manteau portable pour le confort des patients. Le manteau avec capteurs est fabriqué par nos soins et fournit une mesure sans erreur aux utilisateurs. Les données biologiques de l'utilisateur, les informations sont stockées dans le serveur ThingSpeak pour une analyse et une surveillance à long terme. C'est ce que le projet impliquait dans le système de santé

METTRE EN PLACE:

1. Placez les circuits à l'intérieur de la boîte en coton.

2. L'utilisation d'un pistolet à colle permet de le fixer à la boîte.

3. Connectez la batterie au VIN d'Arduino à la borne positive de la batterie et GND d'Arduino à la borne négative de la batterie

4. Fixez ensuite la boîte à l'intérieur du manteau à l'aide d'un pistolet à colle.

Une fois que le codage sans erreur est établi, le programme est exécuté et l'on est prêt à voir la sortie Senor sur une plate-forme comme l'affichage de la sortie Arduino et plus tard, les informations sont transférées vers le cloud ThingSpeak via le Web et nous serons prêts à les visualiser sur le monde Plate-forme. L'interface Web peut être développée pour mettre en œuvre davantage de fonctionnalités dans la visualisation, la gestion et l'analyse des données afin de fournir une meilleure interface et une meilleure expérience à l'utilisateur. En utilisant la configuration du travail proposé, le médecin peut dépister l'état du patient 24h/24 et 7j/7 et tout changement brutal de l'état du patient est notifié au médecin ou au personnel paramédical par le biais d'une notification toast. De plus, comme les informations sont accessibles dans le serveur Thingspeak, l'état du patient peut être contrôlé à distance depuis n'importe où sur la planète. En plus de simplement voir les informations antérieures d'un patient, nous pouvons utiliser ces informations pour une compréhension rapide et guérir la santé du patient par des experts respectifs.