Giám sát nhịp tim qua điện thoại android

B GIO DC V O TO TRNG I HC B RA VNG TU VIN CNTT - IN - IN T ề N TT NGHIP CHUYấN ẩ: GIM ST NHP TIM QUA IN THOI ANDROID Trỡnh o to i hc H o to Chớnh quy Ngnh Cụng nghờ k thuõt iờn - iờn t Chuyờn ngnh Cụng ngh k thut in - in t Khoỏ hc 2013 - 2017 Ging viờn hng dn ThS Lu Hong Sinh viờn thc hin : Nguyn Vn Hi MSSV : 13030743 Nguyn Minh Quõn MSSV : 13030300 Vng Tu, thỏng nm 2017 LI CM N Trờn thc t khụng cú thnh cụng no m khụng gn lin vi s h tr, giỳp dự ớt hay nhiu, dự trc tip hay giỏn tip ca ngi khỏc.Trong sut thi gian k t nghiờn cu ti n nay, nhúm ó nhn c rt nhiu s quan tõm, giỳp ca quý Thy Cụ, gia ỡnh v bn bố Chỳng em xin chõn thnh cm n Ban Giỏm Hiu Trng i Hc B Ra - Vng Tu, ó to iu kin cho chỳng em lm ỏn ny Nhúm chỳng em xin chõn thnh cm n thy Lu Hong ó tn tõm hng dn nhúm bng tt c tõm huyt ca mỡnh, to mi iu kin cho chỳng em lm ti ny v úng gúp ý kin cho nhúm sut thi gian lm ti Lm vic vi thy chỳng em c hc hi rt nhiu iu b ớch ỏp dng vo cụng vic mai sau cng nh cuc sng hng ngy ng thi chỳng em cng gi li cỏm n n anh Lờ Vit Thanh, ngi ó cho chỳng em sỏng kin v ý tng hay hon thnh ti ny Cui cựng em xin gi li cm n n cỏc thy cụ Vin CNTT, in - in T ó truyn t cho chỳng em nhng kin thc hay v b ớch, chỳng em cú hnh trang bc vo i Nhúm chỳng em xin chõn thnh cm n! MC LC Li cm n Nhn xột, ỏnh giỏ ca ging viờn hng dn Nhn xột, ỏnh giỏ ca ging viờn phn bin Li m u CHNG I: GII THIU 1.1 Thc trng hin 1.2 S cp thit cn cú ca ti CHNG II: KHO ST, A RA TIấU CH CA TI 2.1 Kho sỏt cỏc phng phỏp o v ngoi nc .8 2.2 Xõy dng mụ hỡnh ca ti 12 CHNG III: XY DNG V THIT K Mễ HèNH O NHP TIM 3.1 a mụ hỡnh c th 14 3.2 Phõn tớch mụ hỡnh v chn cỏc thit b k h i 14 3.2.1 Phõn tớch mụ h ỡn h 14 3.2.2 Chn thit b phn cng 15 3.2.3 Chn phn mm 21 3.3 Lp trỡnh 29 3.3.1 Arduino thu thp v x lý thụng tin t cm bin 29 3.3.2 ng dng trờn in thoi 31 3.4 Sn phm hon thnh 33 CHNG IV: PHN TCH, NH GI KT QU CA Mễ HèNH 4.1 Phõn tớch kt q u 35 4.2 ỏnh giỏ kt qu ca mụ hỡnh 36 KT LUN V HNG PHT TRIN PH LC TI LIU THAM KHO LI M U Tớnh cp thit ca ti Mt tỡnh trng ang din ph bin hin l: hu ht cỏc v tai nn giao thụng u t vong trc n bnh vin lý gii iu ny cỏc bỏc s v cỏc nh khoa hc u ngnh u cho rng nguyờn nhõn ch yu l chm tr s cu i xe cu thng Ngoi cũn mt trng hp ph bin l cỏc bnh nhõn cú tin s mc cỏc bnh cao huyt ỏp, cỏc bnh tim mch hay cỏc bnh nhõn mi phu thut cn theo dừi, cỏc bnh nhõn b bnh truyn nhim m cn theo dừi thng xuyờn Cỏc thng kờ ch rng, cỏc i tng trờn vo ban ờm i ng thng cú tỡnh trng nh l ngng th t ngt hay tim ngng p, tng hoc gim huyt ỏp t ngt Tỡnh trng trờn nu khụng cú cỏc bin phỏp cu cha kp thi thỡ bnh nhõn cú th dn ti tỡnh trnh t qu hay tai bin mch mỏu nóo v cú th dn n t vong Qua nhng dn chng c th trờn, chỳng ta thy c tm quan trng ca vic phỏt hin sm c s thay i t ngt ca bnh nhõn bng cỏch o thụng s nhp tim t cỏc thụng s ny ta cú th a cỏc cnh bỏo cỏc chun oỏn mt cỏch nhanh nht cú th, hng dn nhõn viờn y t hay ngi nh bnh nhõn s cu kp thi ch xe cu thng n, t ú gim thiu thng vong ỏng tic xy Chớnh vỡ s nhn s cn thit ú, cỏc thit b di ng o cỏc thụng s sinh tn mi lỳc mi ni, hay cỏc thit b theo dừi, cnh bỏo tỡnh trng bnh nhõn i nh mt tt yu Tỡnh hỡnh nghiờn cu Mt ng dng dnh cho bnh vin nhm to nờn h thng qun lý sc khe bnh nhõn mt cỏch linh hot hn ng thi giỳp ngi nh bit chớnh xỏc tỡnh trng hin ti ca bnh nhõn ch thụng qua mt chic Smartphone Thit b ny c tớch hp mt cm bin nhp tim v c eo vo tay bnh nhõn, sau ú cỏc thụng s v nhp tim ca bnh nhõn s c gi v Server T Server bỏc s v y tỏ hoc ngi ph trỏch theo dừi qun lý bnh nhõn thụng qua mỏy tớnh v Smartphone m khụng cn n trc tip bnh nhõn Khi gp cỏc trng hp bt thng thỡ thit b s bỏo ng cho mi ngi xung quanh biờt, ng thi h thng s bỏo cho bỏc s hoc y tỏ bit lp tc i vi bnh nhõn b bnh truyn nhim cn cỏch ly thỡ thit b ny vụ cựng quan trng v gim thiu ri ro ỏng tic xy Thit b nh gn v cú kh nng thng mi húa cao, di triu ng, sn xut nhiu cú th gim chi phớ xung trờn 30%/ mt thit b Trong tng lai nhúm em s cũn tớch hp thờm nhiu cm bin v chc nng khỏc nhit , in nóo v.v T nhng thụng tin ú h thng s t ng chun oỏn bnh lp tc cho bnh nhõn m khụng cn s can thip ca bỏc s hay y tỏ gim gỏnh nng cho ngnh v gim chi phớ khỏm cha bnh Mc ớch nghiờn cu Thit k mụ hỡnh o nhp tim bng phng phỏp khụng xõm ln i tng v phm vi nghiờn cu a) i tng nghiờn cu - Kin thc y sinh v hot ng ca tim, nguyờn lý hot ng ca cm bin - Thut toỏn x lý tớn hiu nhn c t cm bin - Vi iu khin dựng thit k mụ hỡnh o v giỏm sỏt - Phn mm tng tỏc v giỏm sỏt trờn smartphone - Bng mch o hon chnh - Cỏc phng phỏp ỏnh giỏ chớnh xỏc v tin cy ca thit b o c thit k b) Phm vi nghiờn cu ti trung nghiờn cu phng phỏp o nhp tim khụng xõm ln s dng k thut truyn xuyờn qua Ni dung ca ti chung nghiờn cu cỏch thu thp v x lý tớn hiu trờn Arduino, t ú th hin c d liu cn o trờn mỏy tớnh thụng qua Processing ng thi nghiờn cu mụi trng Mit App Inventer xõy dng phn mm giỏm sỏt trờn Android Phm vi ca ti ch gii hn mụ hỡnh mỏy o thụng s nhp tim vi cụng sut nh Phng phỏp nghiờn cu - Tỡm hiu nhu cu, s cp thit thc t, kho sỏt cỏc gii phỏp ó cú hin nay, so sỏnh, ỏnh giỏ cỏc gii phỏp v a nhn xột cho mi gii phỏp - Thu thp ti liu, tỡm hiu nghiờn cu phng phỏp o nhp tim bng phng phỏp khụng xõm ln - X lý d liu c a v t cm bin, truyn d liu qua serial v giao tip qua Bluetooth - Xõy dng h thng giỏm sỏt trờn mỏy tớnh v trờn h iu hnh Android í ngha khoa hc v thc tin Cỏc phng phỏp o trc õy s dng s xõm ln, ngha l tỏc ng n c th bnh nhõn, vớ d nh dựng phng phỏp o khớ mỏu Phng phỏp o khớ mỏu l ly mu mỏu ca bnh nhõn v em phõn tớch s cho nhiu thụng s ú cú SpO2 iu ú cú th lm cho bnh nhõn cm thy khú chu v khú cú th s dng theo dừi liờn tc ti ny xut phng phỏp o nhp tim bng phng phỏp khụng xõm ln T khụng xõm ln cú ngha l khụng tỏc ng n c th bnh nhõn bng cỏch s dng mt u o cm bin gn trờn u ngún tay u o ny c thit k cho bnh nhõn khụng cm thy khú chu gn tin hnh o liờn tc mt khong thi gian di Vic thit k v x lý tớn hiu trc õy s dng cỏc mch lc, mch khuch i bng cỏc IC thụng thng, cng knh tn in, vic tớnh toỏn o c tớn hiu c thc hin bng cỏc loi vi iu khin cú in ỏp 5V Vi mc ớch nghiờn cu l thit b di ng v qun lý trờn PC, ti xut gii phỏp s dng cm bin nhp tim chuyờn dng, s dng chip Arduino chuyờn dng vi in ỏp nh 5V, dũng tiờu th thp, cú tớch hp sn cỏc b DAC, ADC phc v cho vic ly v x lý tớn hiu ti nhm ỏp ng nhu cu thc t hin l mt thit b di ng o nhp tim ca bnh nhõn mi lỳc, mi ni v cú th theo dừi bnh nhõn liờn tc Vi giỏ thnh cú th chp nhn c, ti cú th l mt gii phỏp hu ớch cho cỏc h gia ỡnh, bnh vin, trng hc vic chm súc v theo dừi bnh nhõn CHNG I : GII THIU Trỏi tim l mt nhng c quan quan trng nht c th ngi Nú hot ng nh mt mỏy bm lu thụng oxy v cht dinh dng a i khp c th cung cp nng lng cho ton b hot ng sng ca c th Mỏu lu thụng cng loi b cỏc sn phm cht thi phỏt sinh t c th lc b qua thn Khi c th c hot ng khỏc thỡ tc m tim p s khỏc nhau, t l thun vi tn s hot ng ca c th Bng cỏch phỏt hin cỏc in ỏp to bi cỏc nhp p ca tim, tc ca nú cú th d dng quan sỏt v s dng cho mt s mc ớch y t Mt in tõm (ECG) l mt bn phỏc tho ca in ỏp c to bi nhp p ca trỏi tim Giỏ tr nhp tim c th hin bng di õy: Tu Tui Nam P hu n -2 -3 -4 -5 5 -6 65 + -2 -3 -4 -5 5 -6 65 + Vn ng viờn -5 -5 -5 -5 -5 -5 Vn ng viờn -6 -5 -5 -6 -5 -5 Tuyt vi 56-61 55-61 -6 -6 57-61 56-61 Tuyt vi -6 -6 -6 -6 -6 -6 Tt -6 -6 -6 6 -6 -6 -6 Tt 6 -6 -6 -6 6 -6 -6 -6 Trờn trung bỡnh 6 -6 6 -7 -7 68-71 68-71 6 -6 Trờn trung bỡnh -7 -7 -7 -7 -7 -7 Trung bỡnh -7 -7 -7 -7 -7 -7 Trung binh -7 -7 -7 -7 7 -7 7 -7 Di trung bỡnh 74-81 75-81 -8 7 -8 76-81 -7 Di trung bỡnh -8 7 -8 -8 -8 -8 7 -8 Y u 82 + 82+ 83+ 84+ 82+ 80+ Y u 85 + Bng 1.1: Nhp tim cỏc la tui 83 + 85 + 84 + 84 + 85 + 1.1 Thc trng hin a) Trờn th gii Theo WHO, bnh tim mch ang l nguyờn nhõn t vong hng u ngi trờn ton th gii v chim nhiu nht cỏc nc ang phỏt trin Mi nm, ngi cht bnh tim v t qu nhiu hn c ung th, lao, st rột v HIV cng li b) nc ta hin Bnh tim mch l bnh cú nguy c gõy t vong cao Nm 1980, bnh Tim mch l bnh gõy t vong cao ng hng th t, cũn t nm 2000 thỡ bnh ny gõy t vong hng u Theo cỏc nm Hng u Th hai Th ba Th t 1980 Nhim khun S sinh Ung th Tim mch 1990 Nhim khun Tim mch Ung th S sinh 2000 Tim mch Ung th Cỏc nguyờn Nhim khun nhõn khỏc Hỡnh 1.1: Bng thng kờ Theo GS Phm Gia Khi, nguyờn Ch tch Hi tim mch hc Vit Nam, õy l iu ỏng bỏo ng, nhiờn a s ngi Vit Nam cha kin thc hiu ht cỏc nguy c bnh tim mch gõy "T l mc bnh tim ti Vit Nam rt cao, cú th l cao nht v bnh sut v t sut Nú c vớ nh mt sỏt th thm lng Nhng ngi b tng huyt ỏp hoc bin chng tim i a s khụng bit Cht vỡ suy tim, lon nhp tim, tc mch vnh ht sc ph bin", GS Khi núi Vi tỡnh hỡnh hin ti, Hi tim mch Vit Nam d bỏo, n nm 2017, Vit Nam s cú 1/5 dõn s mc bnh tim mch v tng huyt ỏp ỏng lu ý, t l tng huyt ỏp nhng ngi tr t 25 tui ang gia tng, chim 21,5% tng s ca mc 1.2 S cp thit cn phi cú ca ti Phỏt trin mt thit b tớch hp mi o nhp tim, thit b s dng ngún tay o c tớnh nhp tim Bnh liờn quan n tim mch ang ngy cng gia tng, nhu cu v mt thit b o nhp tim chớnh xỏc v giỏ c phi chng l iu cn thit m bo cht lng sc khe Tuy nhiờn, hu ht dng c o nhp tim tng mụi trng khỏc khụng theo mt quy tc no o c nhp tim chỳng em ó dựng cm bin nhp tim l thit b thõn thin vi ngi dựng, phự hp vi kinh t ca ngi s dng S dng cụng ngh quang hc phỏt hin dũng chy ca mỏu qua ngún tay Cú giai on c s dng phỏt hin cỏc xung trờn u ngún tay bao gm phỏt hin xung, khai thỏc tớn hiu v khuch i xung nh tớnh v nh lng ỏnh giỏ hiu sut ca thit b trờn cỏc tớn hiu thc s cho thy chớnh xỏc tớnh toỏn nhp tim, c di cng hot ng th cht Chỳng em so sỏnh hiu sut ca thit b vi cỏc thit b khỏc o nhp tim ca 10 i tng ca cỏc la tui khỏc Kt qu cho thy t l li ca thit b l khụng ỏng k - Phn code iu khin Hỡnh 3.12: on code gi d liu Hỡnh 3.13: on code x lý d liu + Tham kho chng trỡnh code phn ph lc 3.3.2 ng dng trờn in thoi - Lu gii thut: ^ Start Hỡnh 3.14: Lu gii thut ng dng trờn in thoi - ng dng giỏm sỏt trờn in thoi: Hỡnh 3.15: Giao din ca ng dng a U sJ MIT App Inventoi ô Q, Tun kim Ii2 ap p i nvento r.m it, edu/?loca Ie= en#6051785238904832 Blocks Viewer List_Bluetooth Elements BluetoothClientl call name set I E I TextColor Procedures Screenl BluetoothClientl đ lU scManhinhdanhsach đ OScManhinhchinh đ lU scM anhinhtacgia B ĩẽScManhinhhienthi d o c The selected item When directly changed by the programmer, e Selectionlndex property Is also changed to the first im in the ListPickerwIth the given value If the lue does notappear Selectionlndex will be setto E |o i if )bal bmpve Disconnect il nhietdo Canvas Label6 Label6 C hira ket noi TextColor Labels A l Bluetooth_Heart_Ri B List_Bluetooth M Selection when Label6 H variables name2 Connect address then Colors ^^AddressesAndNames^ AfterPicking List_Bluetooth if hietdo BeforeRicking List_Bluet0Qth Control mm NHIET DO dB Tab l eArra n gemen t; I List_Bluetooth | Rename Show Warnings c se Delete hn.jpg logoBV_new.png tim jpg Hinh 3.16: Code cỹa ung dung 3.4 Sn phm hon thnh Hỡnh 3.17: Mch o hon thin Bng danh sỏch V I N C N T T - I N - I N GVHD ThS Luu Hong Xúa 27 03:56:18 CH /0 2 30 03:56:18 CH /0 33 03:56:19 CH /0 22 03:56:24 CH /0 36 03:56:25 CH /0 6 211 03:56:27 CH /0 Khúa -2 BARIA VUNGTAU Thoỏt STT BPM Thi gian Thoỏt UNIVERSITY Cap Saint Iacqies Hỡnh 3.18: ng dng giỏm sỏt trờn in thoi android Hỡnh 3.19: Giao din giỏm sỏt trờn mỏy tớnh CHNG IV : PHN TCH, NH GI KẫT QU CA Mễ HèNH 4.1 Phõn tớch kt qu a) Kt qu o thc t Kho sỏt th c t trờn 10 ngi v so sỏnh vi cỏc sn phm o khỏc Ngi th L1 75 L2 73 Ngi th L1 78 L2 76 Ngi th Ngi th 63 70 72 72 Ngi th Ngi th 73 68 72 74 Ngi th Ngi th 80 80 75 83 Ngi th Ngi th 10 85 69 83 82 Hỡnh 4.1: Bng kho sỏt b) So sỏnh kt qu o vi thit b o chun Mỏy o H v tờn Nhp tim (l/p) Mỏy o Nguyn Vn Hi L1 L2 L3 L4 66 68 67 63 Mụ hỡnh Nguyn Vn Hi 70 69 66 65 Mỏy o Nguyn Minh Quõn 72 73 73 72 Mụ hỡnh Nguyn Minh Quõn 75 75 72 74 Hỡnh 4.2: Bng so sỏnh kt qu o 4.2 ỏnh giỏ kt qu ca mụ hỡnh a) ỏnh giỏ theo cỏc tiờu ó Sn phm lm ó t c nhng tiờu cn hng ti l thõn thit vi mụi trng v ngi s dng to cho h s tha mỏi, d s dng vi vi thao tỏc n gin, tn ớt nng lng v tin cy cao, chi phớ thp phự hp vi mi ngi b) u im ca mụ hỡnh o - Vi thit k nh trờn mch o nhp tim hot ng tt v n nh, phn cng v phn mn tng thớch vi nhiu thit b, d dng s dng tin li m giỏ thnh l r hn so vi cỏc thit b khỏc ngoi th trng - Qua thc nghim thc t cho thy thit b d s dng v t c cỏc yờu cu t nh sau: + D dng s dng ch vi vi thao tac dn gin + Nhanh chúng cho kt qu + Cú chớnh xỏc cao v sai s nh + Nhiu thụng s liờn quan cho ta cỏi nhỡn trc quan hn c) Nhc im ca mụ hỡnh o + Do thiu iu kin lờn thit b cũn to v cng knh + Do lp trỡnh bng vi x lý lờn cú sai s khụng ỏng k KT LUN V HNG PHT TRIN > Kt lun ti ó to mụ hỡnh mỏy o nhp tim mỏu bng k thut khụng xõm ln Cỏc tin x lý c rỳt gn xung mc ti thiu Phn mm c xõy dng vi cỏc chc nng tựy chn phự hp vi nhng i tng, nhim v c th.Thụng qua nhng o c trờn mt s i tng khỏc thỡ kt qu chung ca cỏc i tng l phự hp vi quy nh nhp tim Túm li, thi im hin ti, mụ hỡnh o cú chc nng o cỏc thụng s nhp tim ca ngi s dng mt ln mt thi im Khong cỏch gia ln o liờn tip l phỳt Kt qu ca mụ hỡnh o so sỏnh vi mỏy o hin i t chớnh xỏc tng i Phn mm tng tỏc trờn Smartphone cú kh nng hin th, lu d liu vo b nh Ngoi ra, va o xong, nu nhp tim nm ngoi quy nh thỡ Smartphone s phỏt mt õm thanh, ng thi hin thụng bỏo nhc nh ngi dựng Kt qu t c: - t c mc tiờu ban du - Thờm kinh nghim v lp trỡnh android v to app - Thờm kinh nghim v arduino v to cỏc d ỏn Hn ch: - Cu to mụ hỡnh cũn mang tớnh d ỏn lờn cha nh gn tụi a c v cũn thiu thm m - Hot ng o v giỏm sỏt cũn mt vi hn ch mụi trng o khỏc - Mch dựng vi x lý v cm bin theo nguyờn lý nhng tớn hiu thu c cũn nhiu > Hng phỏt trin phỏt trin t mụ hỡnh o thnh thit b o ũi hi cn rt nhiu cụng sc, cỏc ln th nghim, nõng cp, thay th i vi mụ hỡnh o ny chỳng ta cú th thit k cỏc b lc ti u hn na nhm khụi phc li gn nh hon ton dng tớn hiu Phn mm tng lai cú chc nng chun oỏn da trờn cỏc thụng s o c h tr bỏc s a quyt inh cui cựng Vi vic ng dng ca vi x lý, chỳng ta cú th phỏt trin ỏn mt cỏch a nng hn nh cú th hin th trờn in thoi thụng minh hoc qua mng wifi bỏc s v ngi nh bnh nhõn theo dừi mt cỏch tin li hn Mụ hỡnh cú th c thit k nh gn hn nh s dng cỏc vi iu khin nh hn nhng m bo cỏc tiờu chun nh tiờu th ngun thp, tớch hp cỏc ADC,DAC Khi kt hp vi k thut b trớ v chng nhiu tt thỡ mụ hỡnh cú th c ch to nh gn hn hin hn rt nhiu PH LC Code xut d liu: int sensorPin = A1 int reading; int voltage; volatile unsigned char temp; int pulsePin = A0; int blinkPin = 13; int fadePin = 5; int fadeRate = 0; const int buzzer = 11 ; volatile int BPM; volatile int Signal; volatile int IBI = 600; volatile boolean Pulse = false; volatile boolean QS = false; void setup() {pinMode(8,OUTPUT); pinMode(9,OUTPUT); pinMode( 10,OUTPUT); pinMode(buzzer,OUTPUT); pinMode(blinkPin,OUTPUT); pinMode(fadePin,OUTPUT); Serial.begin(9600); interruptSetup();} void loop() { nhietdo();canhbao(); if(BPM>=0&&temp>=0) {Serial.print(M 0M ); Serial.print(BPM); Serial.print(","); Serial.println(temp); delay(500); }} void nhietdo() { reading=analogRead(sensorPin); voltage=reading*5.0/1024; temp=voltage*100; } void canhbao() {if(49