Thiết kế và thi công thiết bị đo nhịp tim, nồng độ oxy trong máu và nhiệt độ

MỤC LỤC Trang bìa i Nhiệm vụ đồ án .ii Lịch trình iii Cam đoan v Lời cảm ơn .vi Mục lục vii Liệt kê hình vẽ x Liệt kê bảng xii Tóm tắt xiii CHƯƠNG TỔNG QUAN 1.1 Đặt vấn đề 1.2 Mục tiêu 1.3 Nội dung thực 1.4 Giới hạn 1.5 Bố cục đề tài CHƯƠNG CƠ SỞ LÝ THUYẾT 2.1 Tổng quan phương pháp đo 2.1.1 Phương pháp đo nhịp tim 2.1.2 Phương pháp đo Sp02 dựa vào hấp thụ quang học 2.1.3 Phương pháp đo nhiệt độ 2.2 Giới thiệu phần cứng 2.2.1 Cảm biến nhịp tim nồng độ oxy máu MAX30100 2.2.2 Cảm biến đo nhiệt độ hồng ngoại MXL90614 2.2.3 Tổng quan module Arduino Mega 2560 10 2.2.4 Tổng quan công nghệ Bluetooth 12 2.2.5 Tổng quan hình OLED 14 BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP- Y SINH vii 2.3 Giới thiệu phần mềm 14 2.3.1 MIT App Inventor 14 2.3.2 Phần mềm lập trình Arduino IDE 15 CHƯƠNG TÍNH TỐN VÀ THIẾT KẾ 16 3.1 Giới thiệu hệ thống 16 3.2 Tính tốn thiết kế hệ thống 16 3.2.1 Thiết kế sơ đồ khối hệ thống 16 3.2.2 Tính tốn thiết kế khối 17 3.2.3 Sơ đồ nguyên lý toàn mạch 26 CHƯƠNG THI CÔNG HỆ THỐNG 27 4.1 Giới thiệu 27 4.2 Thi công hệ thống 27 4.2.1 Thi công bo mạch 27 4.2.2 Đóng gói thi cơng mơ hình 31 4.3 Lập trình hệ thống 36 4.3.1 Lưu đồ giải thuật 36 4.3.2 Phần mềm lập trình cho vi điều khiển 40 4.3.3 Phần mềm lập trình cho điện thoại 40 4.4 Tài liệu hướng dẫn sử dụng thao tác 42 4.4.1 Tài liệu hướng dẫn sử dụng 42 4.4.2 Quy trình thao tác 44 CHƯƠNG KẾT QUẢ_NHẬN XÉT_ĐÁNH GIÁ 46 5.1 Kết 46 5.1.1 Tổng quan kết đạt 46 5.1.2 Kết thi công phần cứng 46 5.1.3 Kết thi công phần mềm 48 5.1.4 Kết chạy thực tế thiết bị 49 BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP- Y SINH viii 5.2 Nhận xét 54 5.3 Đánh giá 55 CHƯƠNG KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN 56 6.1 Kết luận 56 6.2 Hướng phát triển 56 TÀI LIỆU THAM KHẢO 57 PHỤ LỤC 58 BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP- Y SINH ix LIỆT KÊ HÌNH VẼ Hình Trang Hình 2.1 Cách đo nhịp tim thủ công tay Hình 2.2 Đo nhịp tim ống nghe Hình 2.3 Đo nhịp tim phương pháp quang Hình 2.4 Tư đặt ngón tay đo nồng độ oxy máu Hình 2.5 Cảm biến nhịp tim MAX30100 Hình 2.6 Cảm biến đo nhiệt độ hồng ngoại MXL90614 Hình 2.7 Sơ đồ chân cảm biến MXL90614 10 Hình 2.8 Vị trí chân Arduino Mega 11 Hình 2.9 Ứng dụng Bluetooth điều khiển thiết bị ngoại vi 13 Hình 3.1 Sơ đồ khối hệ thống 17 Hình 3.2 Board Arduino Mega 2560 20 Hình 3.3 Module tích hợp cảm biến MAX30100 20 Hình 3.4 Cảm biến nhiệt độ hồng ngoại khơng tiếp xúc MLX90614 21 Hình 3.5 Mạch điện khối nút nhấn 22 Hình 3.6 Module Bluetooth HC- 05 24 Hình 3.7 Mạch cầu phân áp giúp hạn dịng vào chân RX 24 Hình 3.8 Sơ đồ nguyên lý toàn mạch 26 Hình 4.1 Sơ đồ mạch in vẽ phần mềm Altium 28 Hình Sơ đồ 3D mạch vẽ phần mềm Altium 28 Hình 4.3 Mạch in giấy 30 Hình 4.4 Board mạch lớp 30 Hình 4.5 Board mạch lớp 31 Hình 4.6 Thiết kế hộp đựng (ảnh mơ hình) 32 Hình 4.7 Thi công lắp phần vào hộp đựng 32 Hình 4.8 Thiết kế tay cầm 33 Hình 4.9 Tay cầm đo nhiệt độ hoàn thành 33 Hình 4.10 Thiết kế hộp đựng cảm biến Max30100 34 Hình 4.11 Hộp đựng cảm biến Max30100 hoàn thành 34 Hình 4.12 Bên mơ hình thiết bị 35 Hình 4.13 Thiết bị sau hoàn thiện 35 BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP- Y SINH x Hình 4.14 Lưu đồ giải thuật chương trình 36 Hình 4.15 Lưu đồ chọn chế độ sử dụng 37 Hình 4.16 Lưu đồ chương trình đo nhịp tim, spo2 38 Hình 4.17 Lưu đồ chương trình đo nhiệt độ 39 Hình 4.18 Lưu đồ chương trình cho App 41 Hình 4.19 Các nút nhấn công tắc thiết bị 42 Hình 4.20 Cách đo nhịp tim Spo2 43 Hình 4.21 Cách đo nhiệt độ trán 43 Hình 4.22 Nút nhấn chọn chế độ App 45 Hình 4.23 Trạng thái hiển thị Bluetooth trước sau kết nối 45 Hình 4.24 File lưu kết đo App điện thoại 45 Hình 4.25 Quy trình chọn chế độ đo nhiệt độ 44 Hình 4.26 Quy trình chọn chế độ đo nhịp tim, spo2 45 Hình 4.27 Quy trình thao tác cho thiết bị đo 45 Hình 5.1 Chi tiết bên thiết bị 47 Hình 5.2 Mơ hình hồn thành 47 Hình 5.3 Màn hình App 48 Hình 5.4 Giao diện hiển thị kết đo nhiệt độ 48 Hình 5.5 Giao diện hiển thị kết đo nhịp tim, Spo2 49 Hình 5.6 Kết lưu file text 49 Hình 5.7 Giao diện thiết bị cấp nguồn 50 Hình 5.8 Kết hiển thị đo nhiệt độ, nhịp tim Sp02 50 Hình 5.9 Kết so sánh thực nghiệm đo nhiệt độ 50 Hình 5.10 Kết so sánh thực nghiệm đo nhịp tim Spo2 52 BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP- Y SINH xi LIỆT KÊ BẢNG Bảng Trang Bảng 2.1 Thông số kĩ thuật cảm biến MAX30100………………………….9 Bảng 2.2 Thông số kĩ thuật Arduino Mega 2560……………………………….11 Bảng 2.3 Ưu điểm nhược điểm công nghệ bluetooth……………………… 13 Bảng 2.4 Bảng thông số kỹ thuật OLED……………………………………… 14 Bảng 3.1 Công suất tiêu thụ mạch điện…………………………………….18 Bảng 4.1 Danh sách dụng cụ thi công mạch……………………………… 27 Bảng 4.2 Danh sách linh kiện, module, cảm biến sử dụng hệ thống…29 Bảng 4.3 Chi tiết linh kiện, vật liệu để thi cơng mơ hình………………… 34 Bảng 5.1 Bảng so sánh thiết bị với nhiệt kế hồng ngoại……………………… 51 Bảng 5.2 Bảng so sánh giá trị nhịp tim, Spo2 đo máy theo dõi monitor comen thiết bị người đo trạng thái bình thường……………………… 53 Bảng 5.3 Bảng so sánh giá trị nhịp tim, Spo2 đo máy theo dõi monitor comen thiết bị người đo vừa tập thể dục………………………………….53 BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP- Y SINH xii TĨM TẮT Ngày nay, khoa học cơng nghệ phát triển cách mạnh mẽ, việc ứng dụng thiết bị điện tử vào đời sống ngày trở nên phổ biến Trong nhu cầu theo dõi sức khỏe ngày trở nên cần thiết ứng dụng nhiều chăm sóc sức khỏe y tế Nhịp tim, nồng độ oxy máu nhiệt độ yếu tố quan trọng để xác định tình trạng sức khỏe Biết thông số nhịp tim giúp người luyện tập thể thao xác định ngưỡng hoạt động nhịp tim để không vận động sức gây hại tới sức khỏe bị chấn thương Theo dõi nhịp tim thường xuyên giúp người phát kịp thời bệnh lý rối loạn nhịp tim Nội dung đề tài áp dụng kiến thức điện tử học để thiết kế mạch đo số nhịp tim, nồng độ oxy máu nhiệt độ Mạch gồm cảm biến nhiệt độ, nhịp tim, nồng độ oxy máu giao tiếp với điều khiển trung tâm Aduino Mega 2560 Không hiển thị liệu thông qua OLED, mạch hiển thị liệu qua App nhờ module Bluetooth Mơ hình thiết kế dạng hình khối chứa đựng tất mạch cảm biến sử dụng Số liệu hiển thị trên OLED App trực quan, dễ nhìn Người dùng dựa vào liệu để có định biện pháp phòng tránh bệnh cách kịp thời BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP- Y SINH xiii CHƯƠNG TỔNG QUAN Chương TỔNG QUAN 1.1 ĐẶT VẤN ĐỀ Ngày nay, khoa học công nghệ phát triển cách mạnh mẽ, việc ứng dụng thiết bị điện tử vào đời sống ngày trở nên phổ biến Trong nhu cầu theo dõi sức khỏe ngày trở nên cần thiết ứng dụng nhiều chăm sóc sức khỏe y tế Nhịp tim, nồng độ oxy máu nhiệt độ yếu tố quan trọng để xác định tình trạng sức khỏe Biết thông số nhịp tim giúp người luyện tập thể thao xác định ngưỡng hoạt động nhịp tim để không vận động sức gây hại tới sức khỏe bị chấn thương Theo dõi nhịp tim thường xuyên giúp người phát kịp thời bệnh lý rối loạn nhịp tim [1] Ngoài ra, theo dõi số Sp02 thường xuyên giúp bạn nắm rõ lượng oxy máu, biết bạn cần thêm oxy cho thể có xử lý kịp thời lượng oxy máu giảm đột ngột Bên cạnh đó, nhiệt độ thể góp phần quan trọng việc chuẩn đoán sức khỏe Nhiệt độ thể thước đo khả sinh thoát nhiệt thể Trong thể người, lượng không ngừng tạo q trình chuyển hóa Sự ổn định thân nhiệt điều kiện quan trọng cho hoạt động bình thường quan nội tạng Vì vậy, thường xuyên theo dõi nhiệt độ thể góp phần phát kịp thời vấn đề sức khỏe Hiện có nhiều đồ án nghiên cứu làm thiết bị đo nhịp tim, nồng độ oxy máu Luận văn Thạc Sĩ Đỗ Văn Ngọc làm đề tài “Nghiên cứu thiết kế mô hình máy đo nhịp tim nồng độ oxy máu” Đề tài nghiên cứu phương pháp đo nhịp tim nồng độ oxy máu không xâm lấn sử dụng kỹ thuật truyền xuyên qua Tập trung thiết kế tiền xử lý tín hiệu mạch xử lý trung tâm, đồng thời nghiên cứu sử dụng môi trường Java Eclipse để xây dựng phần mềm hệ điều hành Android để hiển thị giá trị thông số Thiết bị sử dụng vi điều khiển tiêu thụ nguồn thấp Texas Instruments MSP430 làm xử lý trung tâm, vi điều khiển có tích hợp DAC, ADC phục vụ cho việc lấy mẫu tín hiệu Truyền liệu qua giao tiếp Bluetooth [2] BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP- Y SINH CHƯƠNG TỔNG QUAN Bên cạnh đó, cịn có dự án tác giả Ashwini Kumar với đề tài “Máy đo nhịp tim Oxy máu thông minh với hệ thống tiết kiệm liệu tự động” Dự án sử dụng board Arduino Uno làm xử lý trung tâm, cảm biến Max30100 cảm biến giá trị nhịp tim nồng độ oxy máu Giá trị thông số hiển thị App Inventor điện thoại Android Dữ liệu truyền lên thông qua giao tiếp Bluetooth [3] Ngoài ra, với ý tưởng đo nhiệt độ khơng tiếp xúc có dự án tác giả Konstantin Dimitrov với đề tài “Nhiệt kế Oled không tiếp xúc”, giá trị nhiệt độ đo cảm biến nhiệt độ hồng ngoại MLX90614 hiển thị Oled với xử lý trung tâm board Arduino Uno Giá trị cảm biến gửi lên Oled qua chuẩn giao tiếp I2C [4] Với thực tế trên, nhóm em xin tìm hiểu nghiên cứu đề tài “Thiết kế thi công thiết bị đo nhịp tim, nồng độ Oxy máu nhiệt độ.” Với thiết bị người dùng đo thơng số sức khỏe nhịp tim, nồng độ Oxy máu nhiệt độ thể Số liệu số hiển thị App Inventor đồng thời lưu trữ dạng tệp tài liệu để dễ dàng chia sẻ thông tin cần tư vấn từ bác sĩ Bên cạnh đó, thiết bị cịn có hệ thống cảnh báo qua còi buzzer số khơng nằm ngưỡng bình thường Thiết bị sử dụng xử lý board Arduino Mega 2560 R3 sử dụng vi điều khiển Atmega 2560 làm trung tâm xử lý tín hiệu nhận từ cảm biến Kết hiển thị lên hình Oled gắn thiết bị hiển thị điện thoại thông qua App Inventor công nghệ Bluetooth [5] 1.2 MỤC TIÊU Thiết kế thi công thiết bị đo thông số sức khỏe nhịp tim, nồng độ Oxy máu nhiệt độ thể Thiết bị hiển thị giá trị hình Oled App Inventor điện thoại Android Ngồi ra, thiết bị cịn có khả cảnh báo thơng qua cịi buzzer cho người dùng thơng số đo khơng nằm ngưỡng bình thường 1.3 NỘI DUNG THỰC HIỆN Đề tài thực dựa nội dung sau đây: Nội dung 1: Tìm hiểu sở lý thuyết từ lựa chọn giải pháp cho đề tài BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP- Y SINH CHƯƠNG TỔNG QUAN Nội dung 2: Thiết kế sơ đồ khối, chức khối, tính tốn chọn giá trị linh kiện cho khối Nội dung 3: Thiết kế hệ thống điều khiển Nội dung 4: Thi công khối cảm biến, khối xử lý hiển thị Nội dung 5: Lập trình viết App chạy tảng Android, kết nối App điện thoại thiết bị Nội dung 6: Chạy thử nghiệm thiết bị, đánh giá kết đạt được, đề hướng phát triển Nội dung 7: Làm slide báo cáo, viết báo cáo đề tài 1.4 GIỚI HẠN - Thiết bị đo nhịp tim, nồng độ oxy máu nhiệt độ dùng môi trường khô không thấm nước - Thiết bị đo nhịp tim, nồng độ oxy máu nhiệt độ khơng có chức phân tích thơng số để đưa chuẩn đốn sức khỏe - Thiết bị đo nhịp tim, nồng độ oxy máu nhiệt độ kết nối với điện thoại qua Bluetooth phạm vi bán kính 10m 1.5 BỐ CỤC ĐỀ TÀI Bố cục báo cáo trình bày thành phần sau: Chương 1: Giới thiệu tổng quan đề tài, mục tiêu nghiên cứu, giới hạn, nội dung thực bố cục đề tài Chương 2: Cơ sở lí thuyết, chương tập trung tìm hiểu lí thuyết liên quan đến đề tài bao gồm kiến thức linh kiện, thiết bị sử dụng hệ thống Chương 3: Tính tốn thiết kế, chương trình bày cách chi tiết mơ hình hệ thống bao gồm sơ đồ khối, sơ đồ nguyên lý hoạt động hệ thống Chương 4: Thi công hệ thống Dựa vào thiết kế hệ thống, tiến hành thi công phần cứng phần mềm hệ thống Chương 5: Kiểm tra đánh giá kết đo Chương trình bày kết đồng thời đưa lời nhận xét, đánh giá mục tiêu trình bày chương Chương 6: Kết luận hướng phát triển Chương viết điều đạt hạn chế đề tài Từ đánh giá đưa giải pháp cho đề tài BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP- Y SINH CHƯƠNG KẾT QUẢ_NHẬN XÉT_ĐÁNH GIÁ Khi nhấn nút trở hình chuyển sang giao diện đo nhịp tim, Spo2 Nhấn kết nối Bluetooth để nhận kết từ thiết bị chi tiết hình 5.5 bên Hình 5.5 Giao diện hiển thị kết đo nhịp tim, Spo2 Kết đo từ thiết bị gửi lên App qua kết nối Bluetooth lưu lại dạng file text Flie lưu gồm kết thông số đo kèm theo thời gian hình 5.6, tiện ích giúp người dùng dễ dàng chia sẻ thông tin phục vụ cho việc tư vấn sức khỏe từ xa Hình 5.6 Kết lưu file text 5.1.4 Kết chạy thực tế thiết bị a Kết chạy thiết bị Khi bật nguồn thiết bị, hình Oled sáng hiển thị giao diện gồm tên thiết bị biểu tượng nhiệt kế nhịp tim hình 5.7 bên BỘ MƠN ĐIỆN TỬ CƠNG NGHIỆP- Y SINH 49 CHƯƠNG KẾT QUẢ_NHẬN XÉT_ĐÁNH GIÁ Hình 5.7 Giao diện thiết bị cấp nguồn Khi nhấn nút màu xanh để đo nhịp tim Spo2 bật công tắc để đo nhiệt độ tay cầm, điều khiển xử lý tín hiệu nhận điều khiển led xanh sáng báo hiệu trình đo hiển thị kết lên Oled hình 5.8 bên (a)Đo nhiệt độ (b) Đo nhịp tim Sp02 Hình 5.8 Kết hiển thị đo nhiệt độ, nhịp tim Sp02 Hình 5.8a ta thấy giá trị nhiệt độ đo 36.6 0C giá trị nhiệt độ thể người bình thường Trong hình 5.8b ta thấy giá trị nhịp tim 62 bpm nghĩa nhịp tim người đo 62 nhịp / phút Nồng độ Oxy máu 97 % nghĩa tỷ lệ BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP- Y SINH 50 CHƯƠNG KẾT QUẢ_NHẬN XÉT_ĐÁNH GIÁ phần trăm hemoglobine máu kết hợp với Oxy 97 % Thiết bị đo giá trị nhịp tim Spo2 nằm ngưỡng giá trị người bình thường b So sánh kết thiết bị so với số máy thị trường - Đo nhiệt độ Để biết độ xác giá trị nhiệt độ thu từ thiết bị, nhóm thực việc so sánh thiết bị với nhiệt kế hồng ngoại đo trán Omron MC – 720 Nhiệt kế đo cách trán - cm cho kết sau 1s có độ xác cao, chênh lệch ± 0,2 C so với thân nhiệt thực tế, ảnh hưởng mơi trường Nhóm thực việc so sánh kết thiết bị người khác nhiệt độ môi trường 30 0C Chi tiết kết so sánh mơ tả hình 5.9 bảng 5.1 bên Hình 5.9 Kết qủa so sánh thực nghiệm đo nhiệt độ Bảng 5.1 Bảng so sánh thiết bị với nhiệt kế hồng ngoại Giá trị thiết bị đo Sai số ( 0C ) ( 0C ) (%) 37 36.9 0.27 36.7 36.5 0.54 36.6 36.6 36.9 36.5 1.08 36.4 36.1 0.82 36.9 36.2 1.9 STT Giá trị nhiệt kế điện tử BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP- Y SINH 51 CHƯƠNG KẾT QUẢ_NHẬN XÉT_ĐÁNH GIÁ  Sai số trung bình thiết bị: 0.92% ứng với 0.34 0C  Thiết bị đo giá trị nhiệt độ đo bề mặt trán nên chịu ảnh hưởng nhiệt độ mơi trường, tính xác cịn hạn chế - Đo nhịp tim, nồng độ Oxy máu Để so sánh kết nhịp tim Spo2 nhóm thực đo máy theo dõi sức khỏe MONITOR COMEN Máy theo dõi thông số sức khỏe nhịp tim, Spo2, nhiệt độ, điện tim, huyết áp Máy có lọc giúp giảm nhiễu cho kết dạng sóng xác Để thực so sánh, nhóm thực đo người hai trường hợp thư giãn trạng thái bình thường vừa tập thể dục Ngón tay trái người đo kết nối với máy theo dõi, ngón tay phải đặt khe để ngón tay thiết bị nhóm Người đo ngồi ghế tư thoải mái thả lỏng hình 5.10 Kết so sánh chi tiết bảng 5.2 Hình 5.10 Kết so sánh thực nghiệm đo nhịp tim Spo2 Ở hình 5.10 nhóm thực đo đồng thời lúc giá trị nhịp tim Spo2 máy theo dõi sức khỏe thiết bị nhóm Ta có giá trị nhịp tim Spo2 đo máy theo dõi sức khỏe 67 bpm 99 % Trong giá trị đo thiết bị nhóm 66 bpm 98 % Ta thấy có sai số thiết bị BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP- Y SINH 52 CHƯƠNG KẾT QUẢ_NHẬN XÉT_ĐÁNH GIÁ Bảng 5.2 Bảng so sánh giá trị nhịp tim, Spo2 đo máy theo dõi monitor comen thiết bị người đo trạng thái bình thường Nhịp tim (số nhịp/phút) Sp02 (%) Máy STT Máy theo dõi monitor Thiết bị đo Sai số theo dõi (%) monitor comen Sai số Thiết bị đo (%) comen 98 94 4.08 77 70 9.09 98 96 2.04 70 65 7.14 100 96 4.08 85 92 8.24 99 98 1.01 83 81 2.41 98 97 1.02 65 69 6.15  Sai số trung bình thiết bị đo giá trị Spo2: 2.45 % ứng với giá trị Spo2 sai lệch 2.40 %  Sai số trung bình thiết bị đo giá trị nhịp tim: 6.61 % ứng với giá trị nhịp tim lệch nhịp / phút  Thiết bị đo giá trị nhịp tim, Spo2 kết đo sai số lớn Bảng 5.3 Bảng so sánh giá trị nhịp tim, Spo2 đo máy theo dõi monitor comen thiết bị người đo vừa tập thể dục Nhịp tim (số nhịp/phút) Sp02 (%) Máy STT theo dõi monitor Máy Thiết bị đo Sai số theo dõi (%) monitor comen Thiết bị đo Sai số (%) comen 99 110 11.1 100 95 98 99 1.02 99 110 11.11 100 98 98 100 2.04 BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP- Y SINH 53 CHƯƠNG KẾT QUẢ_NHẬN XÉT_ĐÁNH GIÁ 97 98 1.03 99 115 16.16 99 97 2.02 110 97 11.82  Sai số trung bình thiết bị đo giá trị Spo2: 3.43 % ứng với giá trị Spo2 sai lệch 3.4 %  Sai số trung bình thiết bị đo giá trị nhịp tim: 9.226 % ứng với giá trị nhịp tim lệch nhịp / phút  Ở trạng thái vừa tập thể dục xong giá trị nhịp tim Spo2 có sai số lớn trạng thái bình thường Đặc biệt giá trị nhịp tim có sai số lớn 5.2 NHẬN XÉT Sau hoàn thành mạch in lắp ráp hình board mạch thành mơ hình hồn chỉnh, kết đạt sau: Mặt trước hệ thống hình Oled 1.3 inch đủ lớn để người dùng quan sát, cố định chắn hộp cách điện mica Sau hoàn thành sản phẩm có mức độ hồn thiện tốt tính thẩm mỹ khả vận hành thực tế Có khả đáp ứng nhanh yêu cầu người dùng, cụ thể nhiệt độ 6s/1 lần nhịp tim, nồng độ oxy máu 5s/lần Hệ thống cảnh báo còi buzzer hoạt động ổn định với ngưỡng ban đầu đặt Sau thực xong nhóm hồn thành cơng việc mà đề tài đề tạo giao diện ứng dụng Android điện thoại Màn hình hiển thị thực tế với App Android đồng tốt Sản phẩm hoạt động ổn định Sản phẩm thi công gọn gàng, độ an tồn cao cách điện bảo vệ Thiết bị đo giá trị thông số nhiên kết có độ xác chưa cao Với giá trị nhiệt độ, đo cần mơi trường có nhiệt độ ổn định đo bề mặt trán nên kết bị ảnh hưởng nhiệt độ mơi trường, bên cạnh đo ko tiếp xúc nên khoảng cách từ cảm biến đến bề mặt đo ảnh hưởng đến kết Với giá trị nhịp tim Spo2 sản phẩm nhóm đo kết quả, nhiên trình đo cử động thở mạnh gây nhiễu trình đo kết khơng xác Bên cạnh đó, lúc bắt đầu đo thiết bị chưa hoạt động ổn định nên kết thu bị sai Tóm lại, thiết bị nhóm đo giá trị thơng số, hệ thống hoạt động ổn định liên tục, nhiên kết đo cịn nhiều sai số BỘ MƠN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP- Y SINH 54 CHƯƠNG KẾT QUẢ_NHẬN XÉT_ĐÁNH GIÁ 5.3 ĐÁNH GIÁ Sau 16 tuần nghiên cứu thực đề tài, hệ thống đáp ứng mục tiêu yêu cầu thiết kế Ưu điểm: - Hệ thống dễ sử dụng, dễ thao tác - Mơ hình bền, hoạt động tương đối ổn định thời gian dài - Giá thành rẻ - Sử dụng nhà, giường bệnh nhân, phòng khám tư - Không phụ thuộc vào nguồn điện 220V Nguồn cấp thể sạc lại để sử dụng Nhược điểm: - App điện thoại dùng kết nối Bluetooth nên khoảng cách kết nối hạn chế - Hệ thống liệu truyền nhận nội bảo mật chưa tốt, người lạ xâm nhập - Hệ thống đo phụ thuộc nhiều vào chất lượng cảm biến phương pháp đo hấp thụ quang học hên dễ bị nhiễu ánh sáng bên - Tay đo nhiệt độ nối dây với thiết bị nên khơng thể sử dụng linh hoạt BỘ MƠN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP- Y SINH 55 CHƯƠNG KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN Chương KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN 6.1 KẾT LUẬN Sau 16 tuần thực đề tài, tìm hiểu đọc tài liệu chuyên ngành có liên quan trang mạng, diễn đàn, cộng đồng nước quốc tế thông qua mạng Internet, tổng hợp kiến thức học xuyên suốt năm hướng dẫn tận hình thầy GVHD PGS.TS Nguyễn Thanh Hải, nhóm hồn thành đề tài “Thiết kế thi cơng thiết bị đo nhịp tim, nồng độ Oxy máu nhiệt độ.” Với mục tiêu đề tài đề ra, đề tài hoàn thành yêu cầu ban đầu đo nhịp tim, nồng độ Spo2 nhiệt độ Cảnh báo mức vượt ngưỡng nhịp tim, nồng độ Spo2 nhiệt độ còi buzzer Kết đo nhịp tim, nồng độ Spo2 nhiệt độ hiển thị oled giúp cho người dùng thấy kết đo cách trực quan Dữ liệu lần đo lưu lại thông qua ứng dụng điện thoại Các cảm biến hoạt động tương đối ổn định Oled hiển thị thông số đo thông qua giao thức truyền I2C Vì kiến thức, thời gian kinh phí nên thiết bị số hạn chế như: Dữ liệu sau đo gửi lên ứng dụng lần người Giao diện người dùng đơn giản, tính thẩm mỹ chưa cao (mơ hình to chưa gia công tỉ mỉ), thông tin gửi nhận liệu cịn có thời gian trễ, độ bảo mật thấp Ngoài trường hợp hết pin, hệ thống ngừng hoạt động chưa có nguồn dự phịng 6.2 HƯỚNG PHÁT TRIỂN Để tăng tính thực tế hiệu hệ thống áp dụng lên người hướng phát triển nhóm đề sau: - Thay hình lớn giúp phần hiển thị có kích thước rộng hơn, thị rõ ràng hơn, - App điện thoại: thêm chức lưu trữ liệu, thông tin nhân người dùng để người thân, bác sĩ theo dõi tình trạng sức khỏe người dùng dễ dàng Người dùng sử dụng, truy cập liệu App nơi BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP- Y SINH 56 TÀI LIỆU THAM KHẢO TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] N Xuân, "Các số sức khỏe bạn cần biết", 01/03/2020 [2] Nguyễn Văn Ngọc “Nghiên cứu thiết kế mơ hình máy đo nhịp tim nồng độ oxy máu” Luận Văn Thạc Sĩ Kỹ Thuật, Đại Học Đà Nẵng, 2013, 01/03/2020 [3] A K sinha, "Smart Blood Oxygen And Heart Rate Monitor With Automatic Data Saving System", 05/03/2020 [4] K Dimitrov, "A Minutes Contactless OLED Thermometer With Arduino", 07/03/2020 [5] Lê Mỹ Hà, Phạm Quang Huy, " Lập trình IOT với Arduino", nhà xuất niên, 07/03/2020 [6] “cach-do-nhip-tim-don-gian”, 03/05/2020 [7] “pulse-oximeter-spo2”, 03/05/2020 [8] “Các thang đo nhiệt độ lịch sử”, 05/05/2020 [9] “Cảm Biến Nhịp Tim Oxy Trong Máu MAX30100”, 03/05/2020 [10] “Melexis MLX90614 infrared thermometer”, 03/05/2020.< www.mouser.vn> [11] Trịnh Minh Phương, “Nghiên cứu ứng dụng công nghệ IOT cho giám sát môi trường”, trường Đh Công Nghệ, Hà Nội, 15/05/2020 [12] Tìm hiểu cơng nghệ Bluetooth, 15/05/2020 [13] “man-hinh-oled-1-3-inch-giao-tiep-i2c-blue”, 05/2020 [14] vietdung126, “Giới thiệu ngôn ngữ Drag and Drop MIT App Inventor”, 15/05/2020 [15] “ArduinoVN, “Cài đặt Driver Arduini IDE”, 03/05/2020 BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP- Y SINH 57 PHỤ LỤC PHỤ LỤC #include #include "MAX30100_PulseOximeter.h" #include "Adafruit_GFX.h" #include #include #define OLED_RESET #define REPORTING_PERIOD_MS 5000 #define REPORTING_PERIOD_MS1 6000 Adafruit_SH1106 display(OLED_RESET); Adafruit_MLX90614 mlx = Adafruit_MLX90614(); const unsigned char bitmap [] PROGMEM { 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x1f, 0xc1, 0xfc, 0x00, 0x3f, 0xe3, 0xfe, 0x00, 0x7f, 0xf7, 0xff, 0x00, 0x7f, 0xf7, 0xff, 0x00, 0x7f, 0xf7, 0xff, 0x00, 0xff, 0xf5, 0xff, 0x80, 0xff, 0xea, 0xff, 0x80, 0x44, 0x0a, 0x07, 0x00, 0x7b, 0xff, 0xff, 0x00, 0x3f, 0xff, 0xfe, 0x00, 0x1f, 0xff, 0xfc, 0x00, 0x07, 0xff, 0xf0, 0x00, 0x01, 0xff, 0xc0, 0x00, 0x00, 0xff, 0x80, 0x00, 0x00, 0x3e, 0x00, 0x00, 0x00, 0x1c, 0x00, 0x00, 0x00, 0x08, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00 }; static const unsigned char PROGMEM logo1_bmp[] = { 0x07, 0x03, 0x80, 0x3f, 0xff, 0xf8, 0x3f, 0xff, 0xf8, 0x7f, 0xff, 0xf8, 0x7f, 0xff, 0xf8, 0x1f, 0xff, 0xe0, 0x03, 0xff, 0x00, 0x03, 0xff, 0x00, 0x00, 0x78, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00 }; static const unsigned char PROGMEM logo2_bmp[] = { 0x00, 0x00, 0x08, 0x00, 0x00, 0x20, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x0c, 0x00, 0x00, 0x70, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x0c, 0x01, 0x80, 0xc8, 0x01, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x9e, 0x01, 0x80, 0x88, 0x03, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0xda, 0x02, 0xc1, 0x04, 0x07, 0x80, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x01, 0xf3, 0x36, 0x43, 0x06, 0x6c, 0x80, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x03, 0xb3, 0x7c, 0x7e, 0x02, 0xf8, 0x5c, 0x00, 0x00, 0x00, 0xff, 0xfc, 0x11, BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP- Y SINH 58 PHỤ LỤC 0xe4, 0x36, 0x03, 0x98, 0x7b, 0xff, 0xfe, 0x00, 0x00, 0x00, 0x01, 0xc0, 0x00, 0x01, 0x80, 0x20, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x80, 0x00, 0x01, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00 }; int buttonState1 = 0; const int buttonPin1 = 2; int buttonState2 = 0; const int buttonPin2 = 3; double temp = 0; double temp1; double temp2; double temp3; int Nhip_tim; int Spo2; uint32_t tsLastReport = 0; int led = ; int buzzer = 9; const int Laser_Pin=5; PulseOximeter pox; void onBeatDetected() { display.drawBitmap( 60, 20, bitmap, 25, 19, 1); display.display(); } void DO_MAX30100() { onBeatDetected(); pox.update(); digitalWrite(5,LOW); if (millis() - tsLastReport > REPORTING_PERIOD_MS) { Nhip_tim = pox.getHeartRate(); Spo2 = pox.getSpO2(); Serial.print(Nhip_tim); Serial.print("|"); Serial.print(Spo2); if (( < Nhip_tim )&& ( < Spo2 ) ) { if ( Nhip_tim < 60 || Nhip_tim > 100 || Spo2 < 93) { digitalWrite(9,HIGH); } BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP- Y SINH 59 PHỤ LỤC else { digitalWrite(9,LOW); } } else { digitalWrite(9,LOW); } display.clearDisplay(); display.setTextSize(1); display.setCursor(0,8); display.println("NHIP TIM"); display.setCursor(39, 35); display.println("Bpm"); display.setTextSize(2); display.setCursor(0, 30); display.println(Nhip_tim); display.setTextSize(1); display.setCursor(94,8); display.println("SPO2"); display.setCursor(122, 35); display.println("%"); display.setTextSize(2); display.setCursor(94, 30); display.print(Spo2); tsLastReport = millis(); display.display();} } void DO_NHIETDO() { digitalWrite(Laser_Pin, HIGH); if (millis() - tsLastReport > REPORTING_PERIOD_MS1) { temp1 = mlx.readObjectTempC()+3.3 ; delay(10); temp2 = mlx.readObjectTempC()+3.3 ; delay(10); temp3 = mlx.readObjectTempC()+3.3 ; temp = (temp1+temp2+temp3)/3; Serial.print(temp,1); BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP- Y SINH 60 PHỤ LỤC if ( temp>39) { digitalWrite(9,HIGH); } else { digitalWrite(9,LOW); } display.clearDisplay(); display.setTextSize(1); display.setCursor(48,8); display.println("NHIET DO"); display.setTextSize(2); display.setCursor(40, 30); display.print(temp,1); display.setCursor(101, 30); display.print("C"); display.fillCircle(94, 31, 2, WHITE); display.fillCircle(15, 53, 7, WHITE); display.drawRoundRect(12, 14, 7, 38, 4, WHITE); for (int i = 20; i