KỶ YẾU NGHIÊN CỨU KHOA HỌC SINH VIÊN NĂM HỌC 2018 2019 P a g e 18 | 82 THIẾT KẾ THIẾT BỊ GIÁM SÁT SỨC KHỎE KHÔNG DÂY Giảng viên hướng dẫn TS Nguyễn Văn Bình Sinh viên thực hiện Đỗ Ngọc Thành Lớp CQ 56[.]
KỶ YẾU NGHIÊN CỨU KHOA HỌC SINH VIÊN NĂM HỌC 2018-2019 THIẾT KẾ THIẾT BỊ GIÁM SÁT SỨC KHỎE KHÔNG DÂY Giảng viên hướng dẫn: TS Nguyễn Văn Bình Sinh viên thực hiện: Đỗ Ngọc Thành Lớp: CQ.56.TĐH Nguyễn Trọng Nhật Lớp: CQ.56.TĐH Tóm tắt: Ở nước ta nay, hệ thống sở vật chất y tế hầu hết bệnh viện cịn lạc hậu, việc chăm sóc theo dõi sức khỏe cho bệnh nhân bị động chưa có thiết bị hỗ trợ nhiều, thao tác cịn thủ cơng Việc ứng dụng IoT thành tựu công nghiệp 4.0 vào lĩnh vực đời sống, lĩnh vực y tế nâng cao chất lượng sống nâng cao khả nâng chăm sóc sức khỏe người Đây động lực để nhóm tác giả tiến hành nghiên cứu thiết kế thiết bị giám sát sức khỏe khơng dây (thiết bị đeo tay) có chức đo lường số liên quan đến sức khỏe nhiều bệnh nhân phịng bệnh truyền thơng tin liệu đến thu trung tâm Thiết bị thu tiến hành nhận liệu, phân tích số để xác định tình trạng sức khỏe theo thời gian thực Đồng thời, gửi thông tin, liệu người lên máy chủ đám mây, từ cho phép phần mềm giám sát điện thoại thơng minh máy tính truy cập liệu Dữ liệu sức khỏe lưu trữ quản lý theo thời gian sở liệu thiết bị phát tín hiệu cảnh báo trường hợp khẩn cấp Như vậy, thiết bị hỗ trợ đắc lực cho bác sĩ theo dõi bệnh nhân, giúp người bệnh xử lý kịp thời trường hợp khẩn cấp nhằm tránh xảy cố đáng tiếc Từ khóa: IoT, cơng nghiệp 4.0, thiết bị đeo tay không dây, theo dõi sức khỏe online ĐẶT VẤN ĐỀ Vấn đề sức khỏe người đặt lên hàng đầu cần trọng có nhiều thay đổi thói quen sinh hoạt sử dụng thực phẩm Theo thống kê, tình trạng sức khỏe người ngày xuống nhiều thực phẩm chứa chất độc hại, dẫn đến nhiều loại bệnh xuất việc chăm sóc sức khỏe trở nên khó khăn Trên giới nay, với phát triển ngành điện tử trở thành ngành đa nhiệm vụ, đáp ứng đòi hỏi không ngừng ngành nhiều lĩnh vực khác nhu cầu thiết yếu người sống hàng ngày Một ứng dụng quan trọng ngành công nghệ điện tử chăm sóc sức khỏe người ứng dụng cơng nghệ cảm biến để số thể như: đo nhiệt độ hồng ngoại, đo nhịp tim nồng độ ôxy máu, đo điện tim, đo huyết áp, … Ở nước ta nay, thị trường có thiết bị đeo tay đo lường số liên quan đến sức khỏe thiết bị đồng hồ thông minh đeo tay hãng Apple, Samsung, … Tuy nhiên, giá thành thiết bị cao liệu sức khỏe không quản lý tập trung mà có cá nhân người sử dụng theo dõi độc lập, không cho phép bác sĩ truy cập giám sát Vì vậy, nghiên cứu đề xuất thiết bị có giá thành rẻ hỗ trợ theo dõi tình trạng sức khỏe bệnh nhân nhằm nâng cao chất lượng đời sống người P a g e 18 | 82 KỶ YẾU NGHIÊN CỨU KHOA HỌC SINH VIÊN NĂM HỌC 2018-2019 CÁC NỘI DUNG CHÍNH 2.1 Phương pháp nghiên cứu - Nghiên cứu, tổng hợp ứng dụng thành tựu công nghệ đo lường ứng dụng IoT vào lĩnh vực y tế - Nghiên cứu, tổng hợp thiết kế thiết bị đeo tay không dây thị trường - Thực nghiệm, đưa thiết bị sau thiết kế vào thử nghiệm thực tế nhằm đánh giá chất lượng thiết bị - Đánh giá so sánh chất lượng với thiết bị khác 2.2 Phương tiện nghiên cứu - Máy tính - Điện thoại thông minh với hệ điều hành Android - Internet - Phần mềm liên quan như: Visual Studio, Android Studio, Arduino IDE, 2.3 Nội dung nghiên cứu 2.3.1 Tổng quan y tế Việt Nam Hiện nay, hệ thống y tế nước ta chia tách thành nhiều phận nguồn lực thiết bị người thiếu yếu Ở địa phương tồn nhiều bệnh viện chun khoa có quy mơ nhỏ lẻ, chưa bảo đảm chất lượng thiết bị đội ngũ bác sĩ chuyên khoa nên không đáp ứng nhu cầu khám, chữa bệnh người dân Hệ thống y tế tuyến huyện lạc hậu, chất lượng không ổn định năm qua, đồng thời, trạm y tế tuyến xã, phường thay đổi quan chủ quản nhiều lần dẫn đến tình trạng chưa đảm bảo chất lượng dịch vụ nguồn lực y tế Để đáp ứng nhu cầu phục vụ nhân dân, cần đưa giải pháp khắc phục điểm yếu mà đặc biệt cần trọng khâu nâng cao chất lượng khám chữa bệnh, khắc phục tình trạng tải bệnh viện 2.3.2 Cơ sở lý thuyết giám sát sức khỏe không dây Các số liên quan đến sức khỏe như: nhịp tim, nồng độ ôxi máu, nhiệt độ thể, … phản ánh tình trạng sức khỏe người Việc ứng dụng công nghệ cảm biến đo lường số thiết kế thiết bị thực cần thiết Các liệu đo lường truyền tải lưu trữ dựa tảng công nghệ IoT Việc truyền liệu thơng qua chuẩn truyền thơng đặc trưng như: RF, wifi, … Từ đó, giúp người theo dõi truy cập liệu nơi lúc 2.3.3 Thiết kế thiết bị giám sát sức khỏe không dây Thiết kế phần cứng: Mạch đo truyền liệu,mạch thu liệu P a g e 19 | 82 KỶ YẾU NGHIÊN CỨU KHOA HỌC SINH VIÊN NĂM HỌC 2018-2019 - Mạch đo truyền liệu bao gồm khối sau: Hình Sơ đồ khối mạch đo truyền liệu + Khối vi điều khiển: Sử dụng vi điều khiển Atmega328p + Khối hiển thị: Để tương tác với người dùng thông qua hình OLED + Khối đo lường: Đo nhiệt độ, nhịp tim, nồng độ ôxi máu, + Khối truyền liệu RF: gửi liệu tới mạch thu + Khối nguồn nuôi: Tạo nguồn 5VDC để nuôi toàn lượng cho mạch - Mạch thu liệu bao gồm khối sau: Hình Sơ đồ khối mạch thu liệu + Khối nhận liệu từ sóng vơ tuyến: Dùng mơ đun ZIGBEE CC2530 để nhận tín hiệu + Khối giao tiếp máy tính MQTT: giao tiếp UART để nhận liệu đề phòng trường hợp wifi đảm bảo liệu khơng bị thất P a g e 20 | 82 KỶ YẾU NGHIÊN CỨU KHOA HỌC SINH VIÊN NĂM HỌC 2018-2019 + Khối vi điều khiển: Sử dụng vi điều khiển Atmega2560 + Khối nguồn nuôi: Sử dụng nguồn 5VDC cấp từ bên trực tiếp từ máy tính + Khối hiển thị: Dữ liệu hiển thị điện thoại thơng minh máy tính + Khối cảnh báo: Cảnh báo qua gọi âm Xây dựng phần mềm: Phần mềm xây dựng từ tính mã nguồn mở hệ điều hành Android cho điện thoại thông minh ngôn ngữ lập trình giao diện C# cho máy tính Các hệ thống lập trình tảng cho việc xây dựng phần mềm giao diện giám sát thông tin số sức khỏe Bên cạnh hệ thống quản lý sở liệu Microsoft mySQL sử dụng để phát triển 2.3.4 Thực nghiệm đánh giá Sau q trình nghiên cứu thiết kế hồn tất, thiết bị đo đeo vào tay thử nghiệm tính đo truyền liệu đến thiết bị thu trung tâm Hình Hình ảnh thiết bị đo thiết bị thu đưa vào thử nghiệm Giao diện phần mềm giám sát điện thoại thơng minh: Hình Giao diện giám sát phần mềm giám sát thông tin số sức khỏe điện thoại P a g e 21 | 82 KỶ YẾU NGHIÊN CỨU KHOA HỌC SINH VIÊN NĂM HỌC 2018-2019 Giao diện phần mềm giám sát máy tính hiển thị đầy đủ thông tin số liên quan đến sức khỏe tình trạng sức khỏe Hình Giao diện giám sát phần mềm giám sát thông tin số sức khỏe máy tính Hình Giao diện truy cập lịch sữ liệu phần mềm giám sát thông tin số sức khỏe máy tính Phân tích xử lý số liệu: Thơng tin số nhận từ thiết bị đo lường tương đối xác xử lý số liệu, đặt ngưỡng cảnh báo cho số tương đối ổn định, tín hiệu cảnh báo có tốc độ đáp ứng nhanh Đánh giá: - Nhìn chung thiết bị đáp ứng yêu cầu đặt thu thập số sức khỏe nhiều người, liệu quản lý sở liệu giao điện giám sát trực quan - Xây dựng thiết bị đo số sức khỏe quan trọng - Xây dựng phần mềm giám sát điện thoại thông minh có hệ điều hành android phần mềm máy tính P a g e 22 | 82 KỶ YẾU NGHIÊN CỨU KHOA HỌC SINH VIÊN NĂM HỌC 2018-2019 Định hướng phát triển: - Tối ưu hóa kích thước chất lượng cảm biến nhằm nâng cao chất lượng độ xác thiết bị - Tích hợp thêm nhiều cảm biến khác để đo số khác như: bước chân, kalo, huyết áp, … - Cải tiến mẫu mã hình dáng, cập nhật nhiều tính mới, … KẾT LUẬN Thơng qua q trình nghiên cứu thiết kế nhóm tác giả thiết kế thiết bị cho phép đo lường số liên quan đến sức khỏe hiển thị đầy đủ trạng thái sức khỏe phần mềm xây dựng hệ điều hành Android cho điện thoại thông minh phần mềm trên hệ điều hành Windows cho máy tính Qua q trình thử nghiệm, thiết bị đeo tay nhóm tác giả thiết kế mang lại hữu ích vơ to lớn cơng tác chăm sóc sức khỏe cho bệnh nhân nói riêng người nói chung Kết nghiên cứu giúp giảm chi phí, nguồn nhân lực, giảm thiểu tình trạng tải bệnh viện Thiết bị cần đầu tư nhiều mẫu mã, chất lượng, kích thước để đáp ứng nhu cầu thực tế ứng dựng rộng rãi ngành y tế Tài liệu tham khảo [1] Nguồn: https://Arduino.vn [2] Nguồn: https://github.com [3] “Điều khiển thiết bị từ xa sóng RF”, https://tailieu.vn [4] ZIGBEE CC2530 manual, http://www.ti.com/lit/ug/swru191f/swru191f.pdf [5] MAX30100manual,https://datasheets.maximintegrated.com/en/ds/MAX30100.pdf P a g e 23 | 82 ... hợp thiết kế thiết bị đeo tay không dây thị trường - Thực nghiệm, đưa thiết bị sau thiết kế vào thử nghiệm thực tế nhằm đánh giá chất lượng thiết bị - Đánh giá so sánh chất lượng với thiết bị. .. đến thiết bị thu trung tâm Hình Hình ảnh thiết bị đo thiết bị thu đưa vào thử nghiệm Giao diện phần mềm giám sát điện thoại thơng minh: Hình Giao diện giám sát phần mềm giám sát thông tin số sức. .. như: RF, wifi, … Từ đó, giúp người theo dõi truy cập liệu nơi lúc 2.3.3 Thiết kế thiết bị giám sát sức khỏe không dây Thiết kế phần cứng: Mạch đo truyền liệu,mạch thu liệu P a g e 19 | 82 KỶ YẾU