Thiết kế và thi công thiết bị giảm run tay cho bệnh nhân parkinson

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP NGÀNH KỸ THUẬT Y SINH THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG THIẾT BỊ GIẢM RUN TAY CHO BỆNH NHÂN PARKINSON GVHD: THS NGÔ BÁ VIỆT SVTH: TIÊU HỮU ĐẠT HỒ HỒNG NGÂN SKL008900 Tp.Hồ Chí Minh, tháng 6/2022 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 - KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP NGÀNH KỸ THUẬT Y SINH ĐỀ TÀI: THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG THIẾT BỊ GIẢM RUN TAY CHO BỆNH NHÂN PARKINSON GVHD: ThS Ngô Bá Việt SVTH: Tiêu Hữu Đạt 18129014 Hồ Hồng Ngân 18129036 Tp Hồ Chí Minh – 6/2022 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 - KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP NGÀNH KỸ THUẬT Y SINH ĐỀ TÀI: THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG THIẾT BỊ GIẢM RUN TAY CHO BỆNH NHÂN PARKINSON GVHD: ThS Ngô Bá Việt SVTH: Tiêu Hữu Đạt 18129014 Hồ Hồng Ngân 18129036 Tp Hồ Chí Minh – 6/2022 TRƯỜNG ĐH SPKT TP HỒ CHÍ MINH KHOA ĐIỆN-ĐIỆN TỬ BỘ MƠN ĐIỆN TỬ CƠNG NGHIỆP – Y SINH CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập - Tự - Hạnh phúc Tp HCM, ngày 28 tháng năm 2022 NHIỆM VỤ KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP Họ tên sinh viên: Chuyên ngành: Hệ đào tạo: Khóa: Tiêu Hữu Đạt Hồ Hồng Ngân Kỹ thuật Y Sinh Đại học quy 2018 MSSV: 18129014 MSSV: 18129036 Mã ngành: 7520212D Mã hệ: Lớp: 181290B I TÊN ĐỀ TÀI: THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG THIẾT BỊ GIẢM RUN TAY CHO BỆNH NHÂN PARKINSON II NHIỆM VỤ Các số liệu ban đầu: - Thiết bị thu liệu run từ cảm biến gia tốc - Ngơn ngữ lập trình C/C++ Nội dung thực hiện: - Lên ý tưởng tìm hiểu tài liệu liên quan đến đề tài - Tìm hiểu linh kiện sử dụng đề tài - Nghiên cứu chế tạo phận quay hồi chuyển điện - Nghiên cứu lập trình phận thu nhận xử lý tín hiệu - Kết nối phận động phận xử lý - Thiết kế mô hình thiết bị - Thi cơng phần cứng, chạy thử nghiệm hiệu chỉnh III NGÀY GIAO NHIỆM VỤ: 25/02/2022 IV NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ: 15/06/2022 V HỌ VÀ TÊN CÁN BỘ HƯỚNG DẪN: ThS Ngô Bá Việt CÁN BỘ HƯỚNG DẪN BM ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH i TRƯỜNG ĐH SPKT TP HỒ CHÍ MINH KHOA ĐIỆN-ĐIỆN TỬ BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập - Tự - Hạnh phúc Tp HCM, ngày 28 tháng năm 2022 LỊCH TRÌNH THỰC HIỆN KHĨA LUẬN TỐT NGHIỆP Họ tên sinh viên 1: Tiêu Hữu Đạt Lớp:181290B MSSV:18129014 Họ tên sinh viên 1: Hồ Hồng Ngân Lớp:181290B MSSV:18129036 Tên đề tài: Thiết kế thi công thiết bị giảm run tay cho bệnh nhân Parkinson Tuần/ngày Nội dung Tuần - Gặp GVHD để nghe phổ biến yêu cầu (25/02 – 27/02) đề tài, tiến hành lên ý tưởng lựa Xác nhận GVHD chọn đề tài - GVHD tiến hành xét duyệt đề tài Tuần - Viết đề cương cho đề tài (28/02 – 06/03) Tuần – Tuần (07/03 – 20/03) - Phân tích tìm hiểu phương pháp thực đề tài - Tìm hiểu lý thuyết quay quanh đề tài Tuần (21/03 – 27/03) - Thiết kế sơ đồ khối giải thích chức - Thiết kế khối quay hồi chuyển, bao gồm bánh đà trục quay Tuần – Tuần - Thi công khối quay hồi chuyển (28/03 – 10/04) - Tiến hành tính tốn thơng số đề tài - Thiết kế kết nối khối điều khiển Tuần - Thi công thiết bị mô run (11/04 – 17/04) ii - Lập trình chương trình thu thập tín hiệu tính tốn dựa vào cơng thức tính Tuần – Tuần 10 (18/04 – 1/05) Tuần 11 (02/05 – 08/05) - Lập trình chương trình điều khiển động BLDC theo biên độ run - Thiết kế thi cơng mơ hình mơ run - Tiến hành thí nghiệm để thu nhận kết từ mơ hình mơ Tuần 12 (09/05 – 15/05) - Thiết kế thi công hộp cho khối điều khiển đặt cổ tay Tuần 13 – Tuần 14 - Kết hợp mơ hình mơ run với (16/05 – 29/05) thiết bị giảm run để tiến hành thí nghiệm để thu nhận kết - Hiệu chỉnh thiết bị Tuần 15 (30/05 – 05/06) - Hoàn thiện thiết bị - Viết báo cáo Tuần 16 - Hoàn thành báo cáo (06/06 – 16/06) - Làm thuyết trình GV HƯỚNG DẪN (Ký ghi rõ họ tên) iii LỜI CAM ĐOAN Đề tài “Thiết kế thi công thiết bị giảm run tay cho bệnh nhân Parkinson” đề tài nhóm tự thực dựa vào số tài liệu trước khơng chép từ tài liệu hay cơng trình có trước Nhóm sinh viên thực đề tài Tiêu Hữu Đạt – Hồ Hồng Ngân iv LỜI CẢM ƠN Lời nhóm em xin gửi lời cảm ơn chân thành với tất lòng tri ân đến thầy Ngô Bá Việt Thầy hướng dẫn chi tiết, tận tình hỗ trợ, tạo điều kiện thực đề tài bao dung lỗi sai, tác phong thiếu kinh nghiệm trình thực đề tài nhóm em Song đó, nhóm em gửi lời cảm ơn đến thầy cô khoa Điện – Điện tử truyền đạt tri thức tạo điều kiện cho chúng em thời gian học tập trường Nhóm xin chân thành cảm ơn anh chị, bạn bè ngành Kỹ thuật Y sinh chia sẻ, trao đổi kiến thức, kinh nghiệm để hỗ trợ nhau, góp phần đóp góp cho đề tài Cuối cùng, nhóm em xin cảm ơn gia đình, cha mẹ ln tạo điều kiện học tập, quan tâm, giúp đỡ, động viên chúng em suốt quãng thời gian học hoàn thành đề tài Do thiếu kinh nghiệm thực tế kiến thức chuyên môn nên khộng tránh khỏi thiếu sót q trình thực đề tài Kính mong nhận góp ý từ thầy cơ, bạn bè để đề tài hồn thiện Chúng em xin chân thành cảm ơn! Nhóm sinh viên thực đề tài Tiêu Hữu Đạt – Hồ Hồng Ngân v MỤC LỤC NHIỆM VỤ KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP I LỊCH TRÌNH THỰC HIỆN KHĨA LUẬN TỐT NGHIỆP II LỜI CAM ĐOAN IV LỜI CẢM ƠN V MỤC LỤC VI LIỆT KÊ HÌNH ẢNH IX LIỆT KÊ BẢNG XI DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT XII TÓM TẮT XIII CHƯƠNG TỔNG QUAN .1 1.1 ĐẶT VẤN ĐỀ .1 1.2 MỤC TIÊU 1.3 NỘI DUNG NGHIÊN CỨU 1.4 GIỚI HẠN .2 1.5 BỐ CỤC CHƯƠNG CƠ SỞ LÝ THUYẾT 2.1 GIỚI THIỆU 2.2 TỔNG QUAN VỀ BỆNH PARKINSON 2.1.1 Bệnh Parkinson 2.2.2 Run tay .5 2.3 PHƯƠNG PHÁP GIẢM RUN BẰNG CON QUAY HỒI CHUYỂN 2.4 PHƯƠNG PHÁP ĐIỀU CHẾ ĐỘ RỘNG XUNG PWM 13 2.4.1 Nguyên lý hoạt động 13 2.4.2 Đặc điểm phương pháp điều chế PWM 13 2.5 GIỚI THIỆU PHẦN CỨNG 14 2.5.1 Cảm biến imu LSM6DSOX .14 2.5.2 Cảm biến hồng ngoại .14 2.5.3 Arduino Nano RP2040 Connect .15 2.5.4 Động Brushless DC RS2205 2300KV 16 a Cấu tạo 16 b Nguyên lý hoạt động 16 vi 2.5.5 Mạch điều khiển động Brushless No Hall 500W 16 2.6 GIỚI THIỆU PHẦN MỀM 17 2.6.1 Phần mềm lập trình Arduino IDE 17 2.6.2 Phần mềm Solidworks thiết kế quay hồi chuyển 18 CHƯƠNG TÍNH TỐN VÀ THIẾT KẾ .19 3.1 GIỚI THIỆU 19 3.2 TÍNH TỐN VÀ THIẾT KẾ THIẾT BỊ .19 3.2.1 Thiết kế sơ đồ khối 19 3.2.2 Tính tốn thiết kế thiết bị 20 a Thiết kế khối cảm biến .20 b Lựa chọn khối xử lý trung tâm 21 c Thiết kế khối quay hồi chuyển 22 d Thiết kế khối điều khiển động 25 e Thiết kế khối nguồn 27 f Tính tốn thơng số hệ thống 28 3.2.3 Sơ đồ nguyên lý thiết bị .29 3.2.4 Thiết kế mô hình mơ run .30 CHƯƠNG THI CÔNG HỆ THỐNG 31 4.1 GIỚI THIỆU 31 4.2 THI CÔNG HỆ THỐNG .31 4.2.1 Thi cơng mơ hình mơ run 31 4.2.2 Thi công khối quay hồi chuyển 31 4.2.3 Lắp ráp kiểm tra khối điều khiển 33 4.3 LẬP TRÌNH THIẾT BỊ .34 4.3.1 Lưu đồ giải thuật chương trình .34 4.3.2 Lưu đồ giải thuật chương trình 35 a Chương trình đọc giá trị từ cảm biến .35 b Chương trình xử lý tín hiệu đầu vào 35 c Chương trình tính toán đặc trưng .36 d Chương trình đếm số vịng quay rpm động .37 e Chương trình tính rpm đáp ứng 38 f Chương trình kiểm tra trạng thái 39 vii CHƯƠNG KẾT QUẢ_NHẬN XÉT_ĐÁNH GIÁ Bảng 5.2: Kết phân ngưỡng trạng thái tay SỐ LẦN ĐO TRẠNG THÁI 10 11 12 13 14 15 Giữ yên Đ Đ Đ Đ Đ Đ Đ Đ Đ Đ Đ Đ Đ S Đ Cử động Đ Đ Đ Đ Đ Đ S Đ Đ Đ Đ Đ Đ Đ Đ Run Đ Đ Đ Đ Đ Đ Đ S Đ Đ Đ Đ S Đ Đ Mơ hình ML đánh dựa vào phương pháp đơn giản sử dụng độ xác Accuracy Để quan sát cụ thể loại liệu phân loại nhầm, phương pháp ma trận Confusion sử dụng để đánh giá cách cụ thể trạng thái dễ bị nhầm lẫn Mơ hình DT xây dựng với tổng instance 488 với class instance đạt 464, lại class instance sai 24 Từ đó, mơ hình thuật tốn đánh giá có độ xác Accuracy = 95.082% với ma trận Confusion bên Từ kết đo bảng 5.2 bảng 5.3 thấy việc phân ngưỡng trạng thái tay hoạt động ổn định, nhiên trường hợp run thường xảy sai sót trường hợp cịn lại Bảng 5.3: Ma trận Confusion thuật toán DT Cử động Giữ yên Run Cử động 167 12 Giữ yên 107 Run 12 190 5.3 THỰC NGHIỆM ĐÁNH GIÁ TÍNH HOẠT ĐỘNG ỔN ĐỊNH CỦA THIẾT BỊ 5.3.1 Mơ tả thí nghiệm Hình 5.6: Thực nghiệm bàn tay người BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 47 CHƯƠNG KẾT QUẢ_NHẬN XÉT_ĐÁNH GIÁ Để tiến hành thực nghiệm cho thiết bị, đề tài xây dựng mơ hình mơ run thiết kế chương nhằm mục đích đánh giá hiệu suất giảm run thiết bị Khi thu trường hợp run, tay đồng thời đeo thiết bị giảm run để thu xác giá trị run chịu ảnh hưởng trọng lượng thiết bị Tay đặt song song với mặt bàn đeo thiết bị hình 5.6, tiến hành đo so sánh biên độ run cho hai trường hợp run giảm run với 20 lần đo Mặt khác, vẽ hình xoắn ốc Archimedean tiêu chuẩn vàng để phát run Trong thực nghiệm đề tài, hình xoắn ốc in sẵn giấy với đường vẽ màu đỏ Khi tiến hành thực nghiệm, đường xoắn ốc màu đỏ lấy làm tiêu chuẩn để vẽ Nhằm phân biệt đường xoắn ốc tiêu chuẩn với đường xoắn ốc vẽ từ tay đường vẽ từ tay vẽ màu đen Hình xoắn ốc vẽ với hai trường hợp run giảm run, bắt đầu vẽ từ đường cong xuất phát từ điểm cố định dần vẽ xa khỏi tâm, thể hình 5.7 Sự biến dạng đường xoắn định lượng giá trị thu mức độ nghiêm trọng chứng run tay Hình 5.7: Hình xoắn ốc Archimedean 5.2.2 Kết đo giá trị nhận xét Thực nghiệm tiến hành với 20 lần đo với thời gian lần đo 10s Bảng 5.3 trình bày kết đo biên độ, tần số hai trường hợp run giảm run đeo thiết bị, số vòng quay hồi đáp thiết bị Kết bảng 5.4 trình bày thơng số run khác xem xét RMS gia tốc vận tốc góc Cả hai bảng tính độ lệch chuẩn lần đo độ tin cậy phép đo theo cơng thức sau: Trung bình TB = (a1 +a2 +⋯+an ) N (n ∈ [1, N]) Độ lệch chuẩn SD = BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH ∑(x−x̅)2 (n−1) (5.1) (5.2) 48 CHƯƠNG KẾT QUẢ_NHẬN XÉT_ĐÁNH GIÁ Độ tin cậy (%) = (1 − SD TB ) 100 (5.3) Bảng 5.4: Kết đo biên độ tần số hai trường hợp run giảm run Biên độ (cm) 7.11 4.58 10.24 8.9 1.18 2.42 9.58 2.04 3.8 2.02 4.59 1.35 9.79 12.27 13.56 2.58 2.49 11.88 3.44 8.77 8.835 5.195 Tần số (Hz) 3.9 4.85 2.29 2.45 6.68 4.67 2.33 5.01 3.64 4.94 3.22 5.83 3.01 2.68 2.54 5.76 5.82 2.65 4.89 3.01 4.645 1.385 Giảm run Biên độ Tần số (cm) (Hz) 2.11 5.08 10.25 2.3 1.37 5.76 2.51 4.29 3.44 3.8 4.1 3.3 3.97 3.38 5.96 2.71 8.05 2.33 8.76 2.12 0.88 6.62 5.01 2.73 4.46 2.89 1.38 7.48 11.48 2.57 2.26 5.74 4.14 4.18 4.39 4.03 2.03 5.89 2.18 5.65 5.734 4.956 3.334 1.780 41.193 70.179 41.869 Run Số lần đo 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 TB SD Độ tin cậy (%) 64.078 Số vòng quay hồi đáp (RPM) 3743 17190 3804 10377 7005 4767 14285 4243 4221 4138 2167 1614 3496 8284 4080 4080 9119 13248 4605 4605 7462 4058 45.611 Từ kết đo bảng 5.4, giá trị tần số không thay đổi với trường hợp run giảm run 4.645±1.385Hz, 4.956±1.78Hz Biên độ giảm không lý tưởng với biên độ từ 8.835±5.195cm giảm 5.734±3.334cm, số vòng quay động trung bình nằm khoảng 7462±4058RPM Kết thu đo hai thông số biên độ tần số cho thấy, tần số không thay đổi nhiều biên độ phụ thuộc vào giá trị gia tốc công thức (3.12) nên chênh lệch không cao Để trình bày chi tiết giá trị gia tốc vận tốc góc bảng 5.5 trình bày giá trị RMS gia tốc, vận tốc góc trước sau sử dụng thiết bị BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 49 CHƯƠNG KẾT QUẢ_NHẬN XÉT_ĐÁNH GIÁ Bảng 5.5: Kết đo RMS gia tốc vận tốc hai trường hợp run giảm run Số lần đo 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 TB SD Độ tin cậy (%) Run RMS gia tốc RMS vận tốc góc (°/𝒔) (𝐦/𝐬𝟐 ) 0.43 13.35 0.41 13.65 0.39 18.93 0.22 12.12 0.26 15.55 0.28 14.15 0.28 11.18 0.39 13.85 0.38 12.98 0.38 11.66 0.41 12.91 0.42 9.28 0.41 11.37 0.39 14.58 0.38 15.66 0.38 10.25 0.38 11.3 0.39 13.3 0.37 13.96 0.38 13.78 0.454 16.014 0.059 2.052 87.04 87.185 Giảm run RMS gia tốc RMS vận tốc góc (°/𝒔) (𝐦/𝐬𝟐 ) 0.22 3.79 0.22 4.43 0.19 5.09 0.19 5.06 0.2 5.2 0.18 4.5 0.19 5.53 0.18 5.88 0.18 4.2 0.16 4.82 0.16 4.15 0.15 6.18 0.15 4.82 0.26 4.58 0.07 5.96 0.28 6.02 0.28 5.61 0.28 3.9 0.26 5.84 0.27 5.46 0.247 5.847 0.051 0.815 79.463 86.058 Từ kết bảng 5.5 cho thấy, sử dụng thiết bị giá trị vận tốc góc giảm run đáng kể, từ 16.014±2.052⁰/s giảm 5.847±0.815⁰/s Còn giá trị gia tốc chênh lệch khơng q lớn trình bày trên, phần gây ảnh hưởng đến kết đo biên độ Ngoài hai kết cần quan tâm đề tài trình bày theo dạng biểu đồ để thuận lợi cho việc đánh giá thiết bị Để đánh giá xác hơn, thực nghiệm tiến hành 50 lần đo với biểu đồ hình 5.8 thể giá trị trước sau giảm run Bảng giá trị thực nghiệm với 50 lần đo trình bày chi tiết phụ lục B Giá trị cao thấp RMS vận tốc góc trước giảm run 18.93 9.28 Sau đeo thiết bị giảm run vào tay, giá trị vận tốc góc cao đạt 8.73 thấp 3.31 với đơn vị ⁰/s BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 50 CHƯƠNG KẾT QUẢ_NHẬN XÉT_ĐÁNH GIÁ Biểu đồ so sánh RMS vận tốc góc trước sau giảm run 18.93 Vận tốc góc (⁰/s) 20 15 8.73 10 9.28 3.31 11 13 15 17 19 21 23 25 27 29 31 33 35 37 39 41 43 45 47 49 Số lần đo Run Giảm run Hình 5.8: Biểu đồ so sánh RMS vận tốc góc trước sau dùng thiết bị Thiết bị hỗ trợ giảm run mặt góc độ khơng làm thay đổi tần số, trình bày biểu mẫu so sánh tần số hình 5.9 Kết sau 50 lần đo có tần số run cao 12Hz thấp 2.29Hz, tần số sau giảm run cao thấp 10.63Hz, 2Hz Tần số (Hz) Biểu đồ so sánh tần số trước sau giảm run 14 12 10 12.4 10.63 0.78 11 13 15 17 19 21 23 25 27 29 31 33 35 37 39 41 43 45 47 49 Số lần đo Run Giảm run Hình 5.9: Biểu đồ so sánh tần số trước sau dùng thiết bị Bảng 5.6 trình bày hiệu suất chi tiết thiết bị Hiệu suất run thiết bị đánh giá theo công thức 5.5 độ lớn độ lệch chuẩn SSD theo công thức 5.4 Sau trải qua 50 lần thực nghiệm, hiệu suất thiết bị đạt 62.9±1.94% RMS vận tốc góc Từ khẳng định, thiết bị giảm run đáng kể mặt góc độ dao động khơng làm thay đổi tần số run SSD = √(SDrun)2 + (SDgiảmrun)2 Hiệu suất (%) = (1 − TBgiảmrun TBrun BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH ) ∗ 100 (5.4) (5.5) 51 CHƯƠNG KẾT QUẢ_NHẬN XÉT_ĐÁNH GIÁ Bảng 5.6: Hiệu suất thiết bị TB SSD Độ tin cậy (%) RMS gia tốc 48.283 0.066 99.864 Hiệu suất giảm run (%) RMS vận tốc góc 62.942 1.944 96.911 Biên độ 36.532 7.198 80.296 5.2.3 Kết hình vẽ xoắn ốc Archimedean Vẽ hình xoắn ốc Archimedeam phương pháp phổ biến để phát chứng run tay, đánh giá mức độ bệnh Trong phạm vi thực nghiệm đề tài, hình vẽ xoắn ốc màu đỏ xem hình mẫu tiêu chuẩn in giấy Khi bắt đầu thực nghiệm, đường vẽ màu đen tay người thực nghiệm vẽ tiến hành vẽ từ tâm dần xa khỏi tâm vòng xoắn Động tác nêu thực với 20 lần đo với trường, không dùng thiết bị (run) có dùng thiết bị (giảm run) Hai kết thu với kích thước trọng lượng tay khác tùy thuộc vào người thực nghiệm, thể hình 5.10 5.11 Hình 5.10 kết thực nghiệm sinh viên hình 5.11 kết thực nghiệm sinh viên (a) Trạng thái run (b) Khử run Hình 5.10: Kết hình vẽ xoắn ốc sinh viên BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 52 CHƯƠNG KẾT QUẢ_NHẬN XÉT_ĐÁNH GIÁ (a) Trạng thái run (b) Khử run Hình 5.11: Kết hình vẽ xoắn ốc sinh viên Với kết từ hình 5.10 5.11, so sánh hình vẽ trạng thái run giảm run tay cho thấy kết đạt đeo thiết bị Khi không sử dụng thiết bị, hình xoắn ốc vẽ với biên độ dao động lớn tạo thành đường sóng nhấp nhơ, lệch khỏi hình xoắn ốc tiêu chuẩn Ở trường hợp giảm run, hình vẽ có biên độ dao động thấp hơn, hạn chế nhấp nhô bất quy luật sóng, nhiên chưa triệt tiêu hoàn toàn biên độ run So sánh hình 5.10 hình 5.11 với trường hợp có kích thước trọng lượng khác cho thấy kết biên độ run biên độ giảm run khác Từ thấy mơ run thiết bị giảm run phụ thuộc vào kích cỡ trọng lượng tay nên tạo khác biệt hình 5.2.4 Đánh giá nhận xét Từ kết thực nghiệm thực hiện, giá trị gia tốc giảm không đáng kể vận tốc góc giảm rõ rệt so hai trường hợp Cho thấy, thiết bị hiệu triệt tiêu góc run mà khơng làm thay đổi tần số Thiết bị hỗ trợ giảm run với hiệu suất đạt 50%, nhiên chưa hoàn toàn triệt tiêu run động Khả giảm run phụ thuộc vào yếu tố kích thước, trọng lượng bàn tay diện tích tiếp xúc thiết bị đến tay Các hoạt động cầm nắm, viết chữ cải thiện trước BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 53 CHƯƠNG KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN Chương KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN Trong chương này, đề tài trình bày kết luận đúc kết từ chương trước đưa hướng phát triển, triển vọng đề tài tương lai 6.1 KẾT LUẬN Sau hoàn thành thiết bị, đề tài thực giảm chứng run người bệnh phù hợp với lý thuyết trình bày Mơ hình thực với mục tiêu đề thiết bị đeo tay có khả tự điều chỉnh chống lại chứng run tay dựa thu thập tín hiệu từ cảm biến điều chỉnh tốc độ động Thiết bị hỗ trợ giảm run với hiệu suất đạt 50% mặt góc run mà khơng làm thay đổi tần số run cải thiện hoạt động sinh hoạt cầm nắm, viết chữ Mặt khác, đề tài cịn có số nhược điểm sau, thiết bị có kích thước lớn so với bàn tay người có trọng lượng nặng Do khả giảm run phụ thuộc vào diện tích tiếp xúc với thiết bị nên thiết bị chưa hoàn toàn phù hợp với tay số người sử dụng Song đó, thiết bị chưa hồn toàn triệt tiêu run rẩy 6.2 HƯỚNG PHÁT TRIỂN Từ kết đạt cho thấy thiết bị cần cải thiện phát triển tương lai Với nhược điểm trình bày mục 6.1, việc cải thiện thiết kế mơ hình để phù hợp đặt tay người sử dụng điều cần ưu tiên trước hết Thiết kế thiết bị có kích thước phù hợp giúp tăng khả tiếp xúc thiết bị với tay giảm trọng lượng để tạo thoải mái cho người dùng, đồng thời tăng hiệu suất hoạt động thiết bị Ngồi sử dụng pin thay sử dụng dây nguồn cấp, nâng cao tính linh hoạt thiết bị tích hợp tính khác hiển thị pin, mức độ run,… BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 54 TÀI LIỆU THAM KHẢO TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Ngày Parkinson giới – World Parkinson day (11/4/2021), Cổng thông tin điện tử - Trạm y tế phường Phú Trung, truy cập 20/2/2022 [2] Bệnh PARKINSON – Những vấn đề người bệnh cần nắm rõ, Hội thần kinh học Việt Nam, truy cập 20/2/2022 [3] Alexandra Karamesinis, Roy V.Sillitoe Abbas Z.KouZani (2021), Wearable Peripheral Electrical Stimulation Devices for the Reduction of Essential Tremor: A Review, US National Library of Medicine, National Institutes of Health, DOI: 10.1109/ACCESS.2021.3084819 [4] Simon Parkin (2016), Hope in a Glove for Parkinson’s Patients by Simon Parkinarchive, technologyreview, truy cập 21/2/2022 [5] Mayo Clinic (2018), Parkinson's disease, truy cập 21/2/2022 [6] Bệnh Parkinson chữa khỏi khơng điều trị nào, Medlatec, truy cập 21/2/2022 [8] N Maserejian, L Vinikoor-Imler, A Dilley, Estimation of the 2020 Global Population of Parkinson’s Disease (PD) [abstract], Mov Disord 2020; 35 (suppl 1) [9] Giuliana Grimaldi, Mario Manto (2010), Neurological tremor: sensors, signal processing & emerging applications Sensors, doi: 10,3390 / s100201399 [10] Po-Chieh Lin, Kai-Hsiang Chen, Bing-Shiang Yang & Yu-Jung Chen (2018), A digital assessment system for evaluating kinetic tremor in essential tremor and Parkinson’s disease, doi: 10.1186 / s12883-018-1027-2 [11] Hong Ji Lee and partner (2016), Tremor frequency characteristics in Parkinson's disease under resting-state and stress-state conditions, doi: 10.1016/j.jns.2016.01.058 [12] Zsuzsanna Farkas and partner (2006), Asymmetry of tremor intensity and frequency in Parkinson’s disease and essential tremor, doi: 10.1016/j.parkreldis.2005.07.008 [13] B.Hellwig, P.Mund, B.Schelter, B Guschlbauer, J Timmer (2008), A longitudinal study of tremor frequencies in Parkinson’s disease and essential tremor, doi: 10.1016/j.clinph.2008.11.002 [14] Gyroscope Physics, REAL WORLD PHYSICS PROBLEMS, truy cập 25/2/2022 [15] Donatas Lukšys, Gintaras Jonaitis, Julius Griškevičius (2018), Quantitative Analysis of Parkinsonian Tremor in a Clinical Setting Using Inertial Measurement Units, Parkinson’s Disease, vol.2018, Article ID 1683831, page 7, doi: 10.1155/2018/1683831 BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 55 TÀI LIỆU THAM KHẢO [16] Adibah M Zulkefli and partner (2019), Intelligent glove for suppression of resting tremor in Parkinson’s disease, doi: 10.21595/vp.201921078 [17] STMicroelectronics, Datasheet Arduino Nano RP2040 CONNECT [18] Datasheet Brushless Motor RS2205 [19] Browerbasser, Lý thuyết cách đọc liệu cảm biến IMU, ngày truy cập 2/10/2021 [20] Nguyễn Mạnh Quân, Tìm hiểu quay hồi chuyển hướng dẫn tạo ứng dụng la bàn 10 phút, truy cập 2/10/2021 [21] Ryan Goodrich, Accelerometer, What They Are and How They Work, LiveScience Contributor – 01/10/2013 [22] Gadget Gangster, Accelerometer & Gyro Tutorial, truy cập 2/10/2021 [23] Christopher McFadden, Everything You Ever Wanted to Know About Gyroscopes, 11/8/2020 [24] David Muse, Ian Sun, Alec Wehse (2019), Gyroscopic Stabilization For Uniaxial Ronational Hand Tremors, Degree of Bachelor of Science in Mechanical Engineering, Worcester Polytechnic Institute [25] Cảm biến hồng ngoại - Nguyên lý, ứng dụng lưu ý lắp đặt, sử dụng thiết bị, LabVIETCHEM, truy cập 2/10/2021 [26] Cảm biến hồng ngoại gì? Nguyên lý hoạt động sao?, Thegioidienco, truy cập 2/10/2021 [27] Tổng hợp (2017), So Sánh Ưu Nhược Điểm Của Pin Li-Po Li-ion, truy cập 2/10/2021 [28] Brendon Connor Allen (2018), Effect of Gyroscope Parameters on Gyroscopic Tremor Suppression in a Single Degree of Freedom, Master of Science, Brigham Young Unversity [29] Y Zhou, M.E Jenkins, M.D Naish (2016), The measurement and analysis of Parkinsonian hand tremor, IEEE-EMBS International Conference on Biomedical and Health Informatics, ISSN: 2168-2208, doi:10.1109/BHI.2016.7455922 [30] Phuong Dang (2021), PWM gì? Cách điều chế độ rộng xung, truy cập 6/7/2022 [31] Giáo trình Vật lý 1, Đại học Sư phạm Kỹ Thuật TP HCM, chương 10, trang 11, 2018 [32] Precession of a Gyroscope, University Physics volume 1, University of Central Florida, 2016 [33] Gyroscope, Byju’s website, truy cập 9/6/2022 [34] Gyro sensors – How they work and what’s ahead, Epsondevice, truy cập 9/6/2022 [35] IBM Cloud Education, Machine Learning, IBM, truy cập 10/6/2022 BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 56 TÀI LIỆU THAM KHẢO [36] Tiep Vu Huu (2018), Bài 34: Decision Trees (1): Iterative Dichotomiser 3, Machinelearningcoban, truy cập 11/6/2022 [37] José Bagur (2022), MicroPython and the IMU Machine Learning Core Features, docs.arduino, truy cập 11/6/2022 [38] Stefano Calzetti, Mario Baratti, Michael Gresty, Leslie Findley (1987), Frequency/amplitude characteristics of postural tremor of the hands in a population of patients with bilateral essential tremor: implications for the classification and mechanism of essential tremor, Journal of Neurology, Neurosurgery and Psychiatry, doi: 10.1136/jnnp.50.5.561 BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 57 PHỤ LỤC PHỤ LỤC A: CÁCH TẠO DECISION TREE PHÂN LOẠI HOẠT ĐỘNG DỰA TRÊN MACHINE LEARING CORE IMU LSM6DSOX BẰNG ARDUINO NANO RP2040 CONNECT Như nhắc trước IMU LSM6DSOX cảm biến trục gia tốc vận tốc góc nhà sản xuất ST Microelectronics sản xuất Với lõi máy học cảm biến đề tài xây dựng Decision tree phân loại hoạt động xảy tay run người bệnh Parkinson Để xây dựng mơ trước tiên cần nguồn liệu đầu vào xác định dược hoạt động cần phân loại Cơng việc hồn tồn dễ dàng dựa vi điều khiển Arduino Nano Rp2040 Connect tích hợp cảm biến LSM6DSOX mã nguồn mở có sẵn (ArduinoCore-mbed - https://github.com/arduino/ArduinoCorembed/tree/master/libraries/MLC) Sau mã nguồn chạy vi điều khiển, có 10s để kích hoạt chế độ lưu trữ liệu Flash memory Bằng cách chạm lần vào vị trí IMU LSM6DSOX Arduino, lúc đèn xanh bật lên, tiếp tục thao tác chạm lần vào cảm biến kích hoạt trạng thái ghi liệu (đèn xanh nhấp nháy) Lúc chuyển động cảm biến thu cất trữ Tiếp tục chạm lần thoát khỏi trạng thái ghi liệu (đèn xanh sáng) Với IMU tạo nhà sản xuất ST Microelectronics cung cấp công cụ hỗ trợ cho dịng chip Unico_GUI cơng cụ đó, với cơng cụ chắn nguồn liệu thu đủ lượng xác, Decision tree xây dựng với nguồn liệu đầu vào thông số mà người hiệu chỉnh Chi tiết xem tại:https://docs.arduino.cc/tutorials/nano-rp2040-connect/rp2040imu-advanced Hình 1: Giao diện cơng cụ Unico_GUI BỘ MƠN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 58 PHỤ LỤC PHỤ LỤC B: BẢNG GIÁ TRỊ THỰC NGHIỆM VỚI 50 LẦN ĐO Giảm run Run Số lần đo Biên độ Tần số RMS gia tốc 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 0.81 8.04 4.24 8.16 9.76 6.52 4.45 17.77 7.33 11.4 19 17.94 17.11 17.08 16.92 17.49 3.12 4.6 3.12 1.58 4.75 16.06 15.37 17.36 0.7 17.77 16.57 15.29 17.93 4.31 7.11 4.58 10.24 8.9 1.18 2.42 9.58 2.04 3.8 2.02 11.48 3.65 5.02 3.63 3.33 4.1 4.96 2.49 3.76 3.02 2.35 2.43 2.49 2.5 2.52 2.48 5.82 0.78 5.81 8.19 4.74 2.58 2.64 2.49 12.4 2.49 2.58 2.68 2.45 5.02 3.9 4.85 2.29 2.45 6.68 4.67 2.33 5.01 3.64 4.94 0.42 0.43 0.43 0.43 0.43 0.43 0.43 0.43 0.41 0.42 0.41 0.42 0.43 0.43 0.42 0.43 0.42 0.42 0.42 0.43 0.43 0.42 0.41 0.42 0.41 0.44 0.44 0.44 0.43 0.43 0.43 0.41 0.39 0.22 0.26 0.28 0.28 0.39 0.38 0.38 RMS vận tốc góc 13.54 13.96 13.25 13.67 14.64 14.73 13.84 13.12 14.48 15.33 14.81 14.6 13.55 14.4 14.5 13.87 13.73 13.25 13.54 14.56 14.37 13.59 13.05 14.56 13.82 14.8 14.76 15.88 12.96 12.86 13.35 13.65 18.93 12.12 15.55 14.15 11.18 13.85 12.98 11.66 Biên độ Tần số RMS gia tốc 3.18 10.98 14.45 14.64 15.13 8.22 4.57 8.51 13.05 4.05 5.36 7.29 9.4 2.09 6.81 5.41 2.08 0.44 1.47 6.16 4.37 3.56 3.12 3.43 5.1 4.96 10.57 10.11 0.8 4.48 2.11 10.25 1.37 2.51 3.44 4.1 3.97 5.96 8.05 8.76 5.78 3.1 2.7 2.68 2.62 3.55 4.75 3.46 2.77 4.94 4.29 2.59 2.33 4.99 2.56 3.03 4.79 10.63 5.81 2.86 3.39 3.93 4.08 3.91 3.26 2.28 2.31 8.22 3.45 5.08 2.3 5.76 4.29 3.8 3.3 3.38 2.71 2.33 2.12 0.21 0.22 0.22 0.21 0.21 0.2 0.23 0.22 0.01 0.22 0.23 0.2 0.21 0.21 0.21 0.21 0.22 0.21 0.22 0.23 0.26 0.21 0.22 0.22 0.22 0.22 0.22 0.22 0.21 0.22 0.22 0.22 0.19 0.19 0.2 0.18 0.19 0.18 0.18 0.16 BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH Số RMS vòng vận quay tốc (RPM) góc 6.54 4418 5.17 4223 7.07 4036 6.38 4580 7.65 4209 5.04 4147 5.96 4050 7.41 4397 7.43 4329 6.61 4233 8.73 6448 4.8 4163 4.38 3971 3.95 4176 4.2 4156 4.11 4709 4.2 4091 4.47 4131 4.59 4375 4.03 4142 3.42 4042 5.25 4412 3.66 4841 4.5 6428 3.69 5778 3.96 5605 4.67 9113 3.31 3599 4.02 3559 3.93 3894 3.79 3743 4.43 17190 5.09 3804 5.06 10377 5.2 7005 4.5 4767 5.53 14285 5.88 4243 4.2 4221 4.82 4138 59 PHỤ LỤC 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 TB SD Độ tin cậy (%) 4.59 1.35 9.79 12.27 13.56 2.58 2.49 11.88 3.44 8.77 8.903 6.065 3.22 5.83 3.01 2.68 2.54 5.76 5.82 2.65 4.89 3.01 4.021 2.189 0.41 0.42 0.41 0.39 0.38 0.38 0.38 0.39 0.37 0.38 0.402 0.047 12.91 9.28 11.37 14.58 15.66 10.25 11.3 13.3 13.96 13.78 13.72 1.517 0.88 5.01 4.46 1.38 11.48 2.26 4.14 4.39 2.03 2.18 5.650 3.877 6.62 2.73 2.89 7.48 2.57 5.74 4.18 4.03 5.89 5.65 3.998 1.744 0.16 0.15 0.15 0.26 0.07 0.28 0.28 0.28 0.26 0.27 0.208 0.046 4.15 6.18 4.82 4.58 5.96 6.02 5.61 3.9 5.84 5.46 5.083 1.216 31.87 45.57 88.35 88.94 31.39 56.38 77.80 76.07 BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 2167 1614 3496 8284 4080 4080 9119 13248 4605 4605 5347 60 S K L 0