THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG THIẾT BỊ ĐO NHỊP TIM, NỒNG ĐỘ OXY TRONG MÁU VÀ NHIỆT ĐỘ

“Thiết kế và thi công thiết bị đo nhịp tim, nồng độ Oxy trong máu và nhiệt độ.”. Với thiết bị này người dùng có thể theo dõi 3 thông số sức khỏe là nhịp tim, nồng độ Oxy trong máu và nhiệt độ cơ thể. Số liệu các chỉ số sẽ được hiển thị trên App Inventor đồng thời sẽ được lưu trữ dưới dạng tệp tài liệu để dễ dàng chia sẻ thông tin khi cần sự tư vấn từ bác sĩ. Bên cạnh đó, thiết bị còn có hệ thống cảnh báo qua còi buzzer khi một trong các chỉ số không nằm trong ngưỡng bình thường.

BỘ GIÁO DỤC & ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP HỒ CHÍ MINH KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH - ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP NGÀNH ĐIỆN TỬ Y SINH ĐỀ TÀI: THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG THIẾT BỊ ĐO NHỊP TIM, NỒNG ĐỘ OXY TRONG MÁU VÀ NHIỆT ĐỘ GVHD: PGS.TS Nguyễn Thanh Hải SVTH: Đinh Ngọc Vĩnh An Dương Thị Kiều Oanh Tp Hồ Chí Minh – 08/2020 16129001 16129050 MỤC LỤC MỤC LỤC i LIỆT KÊ HÌNH ẢNH iii LIỆT KÊ BẢNG v TÓM TẮT vi 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 10 2.2.3 Tổng quan module Arduino Mega 2560 11 2.2.4 Tổng quan công nghệ Bluetooth 12 2.2.5 Tổng quan hình OLED 14 2.3 Giới thiệu phần mềm 15 2.3.1 MIT App Inventor .15 2.3.2 Phần mềm lập trình Arduino IDE 16 Chương TÍNH TỐN VÀ THIẾT KẾ 18 3.1 Giới thiệu hệ thống .18 3.2 Tính tốn thiết kế hệ thống 18 3.2.1 Thiết kế sơ đồ khối hệ thống 18 3.2.2 Tính tốn thiết kế khối 19 3.2.3 Sơ đồ nguyên lý toàn mạch 29 Chương THI CÔNG HỆ THỐNG 30 4.1 Giới thiệu .30 4.2 Thi công hệ thống 30 4.2.1 Thi công bo mạch .30 BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CƠNG NGHIỆP- Y SINH i 4.2.2 Đóng gói thi cơng mơ hình 34 4.3 Lập trình hệ thống 39 4.3.1 Lưu đồ giải thuật 39 4.3.2 Phần mềm lập trình cho vi điều khiển 42 4.3.3 Phần mềm lập trình cho điện thoại 43 4.4 Tài liệu hướng dẫn sử dụng thao tác 45 4.4.1 Tài liệu hướng dẫn sử dụng 45 4.4.2 Quy trình thao tác 47 Chương KẾT QUẢ_NHẬN XÉT_ĐÁNH GIÁ 48 5.1 Kết 48 5.1.1 Tổng quan kết đạt 48 5.1.2 Kết thi công phần cứng .48 5.1.3 Kết thi công phần mềm .50 5.1.4 Kết chạy thực tế thiết bị 51 5.2 Nhận xét 55 5.3 Đánh giá .56 Chương KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN 57 6.1 Kết luận 57 6.2 Hướng phát triển 57 TÀI LIỆU THAM KHẢO 58 PHỤ LỤC 59 BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CƠNG NGHIỆP- Y SINH ii LIỆT KÊ HÌNH ẢNH Hình Trang Hình 2.1 Cách đo nhịp tim thủ cơng tay Hình 2.2 Đo nhịp tim ống nghe Hình 2.3 Đo nhịp tim phương pháp quang .6 Hình 2.4 Tư đặt ngón tay đo nồng độ oxy máu Hình 2.5 Nhiệt kế thủy ngân Hình 2.6 Cảm biến nhịp tim MAX30100 Hình 2.7 Cảm biến đo nhiệt độ hồng ngoại MXL90614 10 Hình 2.8 Sơ đồ chân cảm biến MXL90614 .10 Hình 2.9 Board Arduino Mega 2560 .11 Hình 2.10 Ứng dụng Bluetooth điều khiển thiết bị ngoại vi .13 Hình 2.11 Màn hình OLED 15 Hình 2.12 Biểu tượng MIT App Inventor .15 Hình 2.13 Vùng giao diện phần mềm arduino IDE 16 Hình 2.14 Các cơng cụ hỗ trợ 17 Hình 2.15 Vùng viết chương trình 17 Hình 3.1 Sơ đồ khối hệ thống 19 Hình 3.2 Board Arduino Mega 2560 .21 Hình 3.3 Module tích hợp cảm biến MAX30100 22 Hình 3.4 Cảm biến nhiệt độ hồng ngoại không tiếp xúc MLX90614 .23 Hình 3.5 Mạch điện khối nút nhấn 24 Hình 3.6 Nút nhấn tự giữ 12mm màu xanh .24 Hình 3.7 Cơng tắc on – off 24 Hình 3.8 Led đục xanh 25 Hình 3.9 Màn hình Oled 1.3 Inch Blue 26 Hình 3.10 Hình Module Bluetooth HC- 05 27 Hình 11 Mạch cầu phân áp giúp hạn dòng vào chân RX 27 Hình 3.12 Buzzer thực tế .28 Hình 13 Sơ đồ nguyên lý toàn mạch 29 BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CƠNG NGHIỆP- Y SINH iii Hình 4.1 Sơ đồ mạch in vẽ phần mềm Altium .31 Hình Sơ đồ 3D mạch vẽ phần mềm Altium .31 Hình 4.3 Mạch in giấy 33 Hình 4.4 Board mạch lớp 33 Hình 4.5 Board mạch lớp 34 Hình 4.6 Thiết kế hộp đựng (ảnh mơ hình) .35 Hình 4.7 Thi công lắp phần vào hộp đựng 35 Hình 4.8 Thiết kế tay cầm .36 Hình 4.9 Tay cầm đo nhiệt độ hoàn thành 36 Hình 4.10 Thiết kế hộp đựng cảm biến Max30100 37 Hình 4.11 Hộp đựng cảm biến Max30100 hoàn thành .37 Hình 4.12 Bên mơ hình thiết bị 38 Hình 4.13 Thiết bị sau hoàn thiện .38 Hình 4.14 Lưu đồ giải thuật chương trình .39 Hình 4.15 Lưu đồ giải thuật chi tiết chương trình 40 Hình 4.16 Lưu đồ chương trình đo nhịp tim 41 Hình 4.17 Lưu đồ chương trình đo nhiệt độ .42 Hình 4.18 Giao diện Arduino IDE 43 Hình 4.19 Lưu đồ chương trình cho app 44 Hình 4.20 Các nút nhấn công tắc thiết bị 45 Hình 4.21 Cách đo nhịp tim Spo2 46 Hình 4.22 Cách đo nhiệt độ trán 46 Hình 4.23 Quy trình thao tác cho thiết bị đo 47 Hình 4.24 Quy trình chọn chế độ đo nhiệt độ 47 Hình 4.25 Quy trình chọn chế độđo nhịp tim, spo2 47 Hình 5.1 Chi tiết bên thiết bị 49 Hình 5.2 Mặt thiết bị 49 Hình 5.3 Màn hình App 50 Hình 5.4 Giao diện hiển thị kết đo nhiệt độ 50 Hình 5.5 Giao diện hiển thị kết đo nhịp tim, Spo2 51 Hình 5.6 Kết lưu file text 51 Hình 5.7 Giao diện thiết bị cấp nguồn .52 BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP- Y SINH iv Hình 5.8 Kết hiển thị đo nhiệt độ, nhịp tim Sp02 52 Hình 5.9 Kết sánh thực nghiệm đo nhịp tim Spo2 54 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 12 Bảng 2.3 Ưu điểm nhược điểm công nghệ bluetooth 14 Bảng 2.4 Bảng thông số kỹ thuật OLED 15 Bảng 3.1 Công suất tiêu thụ mạch điện 20 Bảng 4.1 Danh sách dụng cụ thi công mạch 30 Bảng 4.2 Danh sách linh kiện, module, cảm biến sử dụng hệ thống .32 Bảng 4.3 Chi tiết linh kiện, vật liệu để thi cơng mơ hình 37 Bảng 5.1 Bảng so sánh thiết bị với nhiệt kế hồng ngoại 53 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 54 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 55 BỘ MƠN ĐIỆN TỬ CƠNG NGHIỆP- Y SINH v TĨM TẮT 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 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 phịng tránh bệnh cách kịp thời BỘ MƠN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP- Y SINH vi 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 thơng 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 đốn sức khỏe Nhiệt độ thể thước đo khả sinh thoát nhiệt thể Trong thể người, lượng không ngừng tạo 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 mơ 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] 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 BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP- Y SINH CHƯƠNG TỔNG QUAN 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] Ngồi 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 theo dõi 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 theo dõi 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 Ngoài 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 Đề tài thực dựa nội dung sau đây: Nội dung 1: Tìm hiểu sở lý thuyết từ lựa chọn giải pháp cho đề tài Nội dung 2: Thiết kế sơ đồ khối, chức khối, tính tốn chọn giá trị linh kiện cho khối BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP- Y SINH CHƯƠNG TỔNG QUAN 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 cảm biến, thiết bị ngoại vi, mạch điều khiển phần mềm, ngôn ngữ lập trình liên quan đến đề tài 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 CÔNG NGHIỆP- Y SINH 51 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 bên (a)Đo nhiệt độ (b) Đo nhịp tim Sp02 Hình 5.8 Kết hiển thị đo nhiệt độ, nhịp tim Sp02 Như nhình 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 BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP- Y SINH 52 CHƯƠNG KẾT QUẢ_NHẬN XÉT_ĐÁNH GIÁ nhịp tim người đo 62 nhịp / phút Nồng độ Oxy máu 97 % nghĩa tỷ lệ 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 0C so với thân nhiệt thực tế, ảnh hưởng mơi trường Nhóm thực việc so sánh kết thiết bị người khác nhiệt độ môi trường 300 C Chi tiết kết so sánh mô tả bảng bên 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 • 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 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 BỘ MƠN ĐIỆN TỬ CƠNG NGHIỆP- Y SINH 53 CHƯƠNG KẾT QUẢ_NHẬN XÉT_ĐÁNH GIÁ 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 Kết so sánh chi tiết bảng 5.2 Hình 5.9 Kết sánh thực nghiệm đo nhịp tim Spo2 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 theo dõi monitor Máy Thiết bị đo Sai số theo dõi (%) monitor comen Thiết bị đo Sai số (%) 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 BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP- Y SINH 54 CHƯƠNG KẾT QUẢ_NHẬN XÉT_ĐÁNH GIÁ • 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 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 hoàn 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 BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP- Y SINH 55 CHƯƠNG KẾT QUẢ_NHẬN XÉT_ĐÁNH GIÁ đồng tốt Sản phẩm hoạt động ổn định Sản phẩm thi cơng 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 môi 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 thông số, hệ thống hoạt động ổn định liên tục, nhiên kết đo nhiều sai số 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, phịng khám tư - Khơng 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 ngồi - Tay đo nhiệt độ cịn nối dây với thiết bị nên sử dụng linh hoạt BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP- Y SINH 56 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 công 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 cịn số hạn chế như: Dữ liệu sau đo gửi lên ứng dụng lần người Giao diện người dùng cịn đơn giản, tính thẩm mỹ chưa cao (mơ hình to chưa gia cơng tỉ mỉ), thơng 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 57 TÀI LIỆU THAM KHẢO TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] N Xuân, "Các số sức khỏe bạn cần biết" VnExpress, 01/03/2020 [2] Nguyễn Văn Ngọc “Nghiên cứu thiết kế mô 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" Electronicsforu.com, 05/03/2020 [4] K Dimitrov, "A Minutes Contactless OLED Thermometer With Arduino" 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”, roiloannhiptim.com,03/05/2020 [7] “pulse-oximeter-spo2”, slideshare.net,03/05/2020 [8] “Các thang đo nhiệt độ lịch sử”, dethi.violet.vn,05/05/2020 [9] “Cảm Biến Nhịp Tim Oxy Trong Máu MAX30100”, wiki.chipfc.com, 03/05/2020 [10] “Melexis MLX90614 infrared thermometer”, www.mouser.vn,03/05/2020 [11] “ArduinoVN, “Cài đặt Driver Arduini IDE”, arduino.vn, 03/05/2020 [12] Trịnh Minh Phương, “Nghiên cứu ứng dụng công nghệ IOT cho giám sát môi trường”, trường Đh Cơng Nghệ, Hà Nội, 15/05/2020 [13] Tìm hiểu công nghệ Bluetooth, https://quantrimang.com/,15/05/2020 [14] vietdung126, “Giới thiệu ngôn ngữ Drag and Drop MIT App Inventor”, http://tinhte.vn/, 15/05/2020 [15] Tìm hiểu cơng nghệ Bluetooth, https://quantrimang.com/,15/05/2020 [16] “man-hinh-oled-1-3-inch-giao-tiep-i2c-blue”, nshopvn.com,15/05/2020 BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP- Y SINH 58 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, BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP- Y SINH 59 PHỤ LỤC 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, 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; double temp4; double temp5; 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(); BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP- Y SINH 60 PHỤ LỤC 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); } 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); BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP- Y SINH 61 PHỤ LỤC 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); temp5 = mlx.readObjectTempC()+3.3 ; temp = (temp1+temp2+temp3+temp4+temp5)/3; Serial.print(temp,1); 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); BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP- Y SINH 62 PHỤ LỤC 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