Универсальное устройство для контроля здоровья человека — различия между версиями

Материал из Department of Theoretical and Applied Mechanics
Перейти к: навигация, поиск
м (Необходимо изготовить опытные образцы.)
 
(не показано 15 промежуточных версий 1 участника)
Строка 1: Строка 1:
−
[[Файл:Hydro-fracture.gif|thumb|250px|right|[http://www.davidicke.com/articles/corporate-crime/43173-oil-and-gas-collection-hydraulic-fracturing-toxic-chemicals-and-the-surge-of-earthquake-activity-in-arkansas Поясняющая картинка]]]  
+
[[File:Atwatch.png|thumb|Корпус устройства]]
  
 +
В жизни человека одним из главных факторов является его здоровье, сохранность которого очень важна для любого из нас и всего общества в целом. Поэтому мы решили рассмотреть различные варианты по увеличению качества здравоохранения каждого человека на планете. Проведя исследования, мы поняли, что множество людей погибает или остаются инвалидами из-за поздней индикации болезни. Главной причиной гибели являются сердечно-сосудистые заболевания (ССЗ). Поэтому, используя современные технологии программирования и автоматизации, мы решили разработать устройство, способное предупреждать человека об ухудшении в его здоровье, и по надобности привлекать постороннюю помощь.
 +
<br />
  
−
В жизни человека одним из главных факторов является его здоровье, сохранность которого очень важна для любого из нас и всего общества в целом. Поэтому я решил рассмотреть различные варианты по увеличению качества здравоохранения каждого человека на планете. Проведя исследования, я понял, что множество людей погибает или остаются инвалидами из-за поздней индикации болезни. Главной причиной гибели являются сердечно-сосудистые заболевания (ССЗ). Поэтому, используя современные технологии программирования и автоматизации, я решил разработать устройство, способное предупреждать человека об ухудшении в его здоровье, и по надобности привлекать постороннюю помощь.
 
−
<br />
 
 
Основной идеей устройства является отслеживание параметров человека, и их анализ в режиме реального времени. В случае отклонения параметров от нормы предпринимаются действия по предупреждению человека, а затем и привлечению сторонней помощи.
 
Основной идеей устройства является отслеживание параметров человека, и их анализ в режиме реального времени. В случае отклонения параметров от нормы предпринимаются действия по предупреждению человека, а затем и привлечению сторонней помощи.
−
 
−
 
  
 
==Описание==
 
==Описание==
Строка 12: Строка 10:
 
* '''Смертность:'''  
 
* '''Смертность:'''  
 
  ССЗ являются основной причиной смерти во всем мире: ни по какой другой причине ежегодно не умирает столько людей, сколько от ССЗ.
 
  ССЗ являются основной причиной смерти во всем мире: ни по какой другой причине ежегодно не умирает столько людей, сколько от ССЗ.
−
  По оценкам, в 2012 году от ССЗ умерло 17,5 миллиона человек, что составило 31% всех случаев смерти в мире. <br />
+
  По оценкам, в 2012 году от ССЗ умерло 17,5 миллиона человек, что составило 31% всех случаев смерти в мире.  
−
 
 
 
* '''Доступность:'''
 
* '''Доступность:'''
−
  Более 75% случаев смерти от ССЗ происходят в странах с низким и средним уровнем дохода.<br />
+
  Более 75% случаев смерти от ССЗ происходят в странах с низким и средним уровнем дохода.
−
 
 
* '''Своевременность:'''
 
* '''Своевременность:'''
−
  Люди, страдающие ССЗ или подвергающиеся высокому риску таких заболеваний, нуждаются в раннем выявлении и оказании помощи путем консультирования и, при необходимости, приема лекарственных средств.<br />
+
  Люди, страдающие ССЗ или подвергающиеся высокому риску таких заболеваний, нуждаются в раннем выявлении и оказании помощи путем консультирования и, при необходимости, приема лекарственных средств.
−
 
 
* '''Реальность:'''
 
* '''Реальность:'''
−
  На данный момент не существует компактного переносимого устройства, которое могло бы одновременно отслеживать параметры человека и предпринимать какие то действия для улучшения его состояния.<br />
+
  На данный момент не существует компактного переносимого устройства, которое могло бы одновременно отслеживать параметры человека и предпринимать какие то действия для улучшения его состояния.
  
 
===Проектная команда===
 
===Проектная команда===
 
''Список исполнителей и их ответственность в проекте.''
 
''Список исполнителей и их ответственность в проекте.''
−
* [[Example: Personal page|Земляк Артём]] (куратор/научный руководитель)
+
* [https://vk.com/glebmiroshnik Глеб Мирошник] (Научный руководитель)
−
* [[Заготовка: Персональная страница|Квашнин Артём]] (программист)
+
* [https://vk.com/artyomzemlyak Земляк Артём] (Дизайнер)
 +
* [https://vk.com/1kvin Квашнин Артём] (Инженер-микроэлектронщик)
  
−
===Поставленные цели===
+
===Цель===
−
''Опишите что (и к какому времени) хотелось бы сделать/получить. Советую использовать [http://www.tqmxxi.ru/marketing/analitica/SMART.htm SMART-принцип]. Можно расписать общий план реализации проекта.''
+
''Разработать дешёвое и удобное устройство с большим набором инструментов для отслеживания основных параметров человека и окружающей среды с низким энергопотреблением в компактном корпусе.''
  
 
==Работа по проекту==
 
==Работа по проекту==
 
{| class="wikitable"
 
{| class="wikitable"
 
|-
 
|-
−
|'''Срок'''
+
!'''Срок'''
−
|'''Задача'''
+
!'''Задача'''
−
|'''Возникающие проблемы'''
+
!'''Возникающие проблемы'''
−
|'''Что сделано к сроку'''
+
!'''Что сделано к сроку'''
 +
|-
 +
| ''01.04.2018-01.09.2018''
 +
| ''Разработать новый корпус и спроектировать новую печатную плату для него. Провести эксперименты с самодельным Bluetooth модулем.''
 +
| ''Микросхему Bluetooth модуля(CC2541) удалось прошить, но телефон не обнаруживает устройство...''
 +
| ''Спроектирован корпус и печатная плата. Необходимо изготовить опытные образцы.''
 +
|-
 +
| ''01.02.2018-01.04.2018''
 +
| ''Тестирование и отладка системы обнаружения болезней и создание новых режимов работы.''
 +
| ''Для получения точных данных необходим плотный и постоянный контакт датчика с кожей.''
 +
| ''Тесты прошли успешно, добавлены режимы: Активный-специально для занятия спортом и Напоминание о приёме таблеток.''
 +
|-
 +
| ''01.09.2017-01.02.2018''
 +
| ''Разработка прошивки способной автономно обнаружить проблемы сердечно сосудистой системы(дальше ССЗ).''
 +
| ''Проблема с нехваткой данных для болезней ССЗ.''
 +
| ''Устройство способно обнаружить аритмию, тахикардию, брадикардию.''
 +
|-
 +
| ''01.07.2017-01.09.2017''
 +
| ''Провести анализ беспроводной  модулей передачи данных и внедрить их в устройство.''
 +
| ''Модули беспроводной передачи обладают большим потреблением в ходе своей работы.''
 +
| ''Удалось разместить модуль NRF24l01+ на устройстве и протестировать его. BLE всё ещё требует исследований.''
 +
|-
 +
| ''01.05.2017-01.07.2017''
 +
| ''Встроить BLE в устройство для беспроводной синхронизации данных с телефоном. Доработка прошивки с возможностью передачи данных на компьютер.''
 +
| ''BLE не смог заработать на новой печатной плате, а так же нуждался с собственной системе питания. Возникла потребность в USB UART конвертере на плате.''
 +
| ''Устройство способно передавать формировать пакеты с данными. Начата разработка совершенно новой печатной платы. Начаты эксперименты.''
 +
|-
 +
| ''01.11.2016-01.05.2017''
 +
| ''Разработать новую модификацию печатной платы с новой системой энергосбережения. Создать прошивку для микроконтроллера с базовым функционалом.''
 +
| ''Сложности с программированием микроконтроллера из-за большого количества контрактов.''
 +
| ''Спроектирована и создана плата потребляющая в 2-3 раза меньше энергии и обладающая дополненным функционалом, устройства может считывать данные с датчиков и выводить показания на экран.''
 +
|-
 +
| ''01.07.2016-01.11.2016''
 +
| ''Разработать печатную плату и корпус устройства.''
 +
| ''Были исследованы способы крепления и форм факторы корпуса, не все они оказались реализуемыми.''
 +
| ''Разработана плата и корпус устройства в форм факторе наручных часов. Материалом корпуса был выбран полиамид, который обладает хорошими химическими и физическими свойствами в том числе и Биологической совместимостью в соответствии с EN ISO 10993-1 и USP / уровенем VI/121 °C.''
 
|-
 
|-
 
| ''01.05.2016-01.07.2016''
 
| ''01.05.2016-01.07.2016''
Строка 46: Строка 77:
  
 
==Результаты по проекту==
 
==Результаты по проекту==
−
''Сюда вынести значимые результаты, полученные в ходе работы над проектом (публикации, программы, описания, статьи,...), и время их получения (наиболее свежие результаты должны быть снизу)''
+
* Сертификат Autodesk
 +
* Сертификат RICOH
 +
* 1 Место в конкурсе «Учёные будущего» (2017)
 +
* 1 Место в конкурсе «МЕЖДУНАРОДНАЯ НАУЧНАЯ СТУДЕНЧЕСКАЯ КОНФЕРЕНЦИЯ» (2017)
 +
* 2 Место в конкурсе «Юниор» (2018)
 +
* 2 Место в конкурсе «РОСТ» (2017)
 +
* 3 Место в конкурсе «Балтийский научно-инженерный конкурс» (2018)
 +
 
  
 
==Литература и ссылки==
 
==Литература и ссылки==
−
''Актуальная информация, используемая в проекте''
+
[[File:Активный режим.png|thumb|Активный режим]]
−
* [[Медиа: Neural_network_toolbox_manual.pdf |Книга/Печатная статья]]
+
[[File:По расписанию.png|thumb|По расписанию]]
−
* [http://google.ru Ссылка]
+
[[File:Срочная помощь.png|thumb|Режим предупреждения]]
−
* [[Нейронные сети|Статья с этого вики-сайта]]
+
[[File:Режим предупреждения.png|thumb|Срочная помощь]]
 +
 
 +
''Веб-ресурсы''
 +
* [http://medicina.dobro-est.com/temperatura-tela-ponizhennaya-normalnaya-i-vyisokaya.html Температура тела: пониженная, нормальная и высокая]
 +
* [http://serdcezdorovo.ru/puls/zdorovogo-cheloveka-v-minutu.html Частота пульса здорового человека]
 +
* [http://www.aif.ru/health/life/1428346 Метеозависимость: как предупредить «погодное» недомогани]
 +
* [https://davlenies.ru/diagnostika/davlenie-cheloveka-norma-po-vozrastu.html Какая норма давления человека в зависимости от возраста — таблица показателей]
 +
* [http://zdorovushka-rf.ru/blogs/articles/uroven-kisloroda-v-krovi Здоровушка- Уровень кислорода в крови]
 +
* [http://www.smp42.ru/index.php/informatsiya-dlya-spetsialistov/pulsoksimetriya Норма сатурации кислорода в крови]
 +
* [http://www.who.int/ru/news-room/fact-sheets/detail/the-top-10-causes-of-death 10 ведущих причин смерти в мире]
 +
* [https://med.vesti.ru/articles/pitanie-i-zozh/defitsit-vitamina-d-priznaki-kotorye-nuzhno-znat/ Чем опасен недостаток витамина D]
 +
* [https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%A1%D0%B5%D1%80%D0%B4%D0%B5%D1%87%D0%BD%D0%BE-%D1%81%D0%BE%D1%81%D1%83%D0%B4%D0%B8%D1%81%D1%82%D0%BE%D0%B5_%D0%B7%D0%B0%D0%B1%D0%BE%D0%BB%D0%B5%D0%B2%D0%B0%D0%BD%D0%B8%D0%B5 Сердечно-сосудистые заболевания]
 +
* [https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%97%D0%B0%D0%B1%D0%BE%D0%BB%D0%B5%D0%B2%D0%B0%D0%BD%D0%B8%D1%8F_%D1%81%D0%B5%D1%80%D0%B4%D1%86%D0%B0 Заболевания сердца]
 +
* [http://sosudinfo.ru/serdce/ekg/ Электрокардиография (ЭКГ): основы теории, снятие, анализ, выявление патологий]
 +
* [http://doctoroff.ru/ekg-pri-porokah-serdca ЭКГ при пороках сердца]
 +
* [https://meduniver.com/Medical/Therapy/117.html ЭКГ : При патологиях: миокардит, перикардит, кардиомиопатия]
 +
* [https://prototypster.ru/blog/post/4/ prototypster - МАТЕРИАЛЫ ДЛЯ 3D ПЕЧАТИ]
 +
* [http://fitneschasy.ru/v-12-plyusyi-i-minusyi-umnyih-chasov-rabotayushhih-na-baze-sotovyih-setey/ ПЛЮСЫ И МИНУСЫ УМНЫХ ЧАСОВ]
 +
* [https://habr.com/company/dronk/blog/372049/ Умные часы или умный браслет?]
 +
* [https://habr.com/company/promwad/blog/188534/ Промдизайн для электроники: как разработать корпус устройства]
 +
* [http://oserdce.com/diagnostika/puls/pulsometry-na-palec.html Пульсометры на палец: выбираем наиболее удобный]
 +
* [http://velosipedinfo.ru/sravnitelnyiy-analiz-pulsometrov СРАВНИТЕЛЬНЫЙ АНАЛИЗ ПУЛЬСОМЕТРОВ С НАГРУДНЫМ ДАТЧИКОМ И БЕЗ]
 +
* [https://ismartwatch.ru/7099-rejting-luchshix-nagrudnyx-pulsometrov Рейтинг лучших нагрудных пульсометров]
 +
* [https://medgadgets.ru/fitness/luchshij-pulsometr.html Какой он — лучший пульсометр?!]
 +
* [http://we.easyelectronics.ru/AVR/avr-power-management-ili-kak-pravilno-spat.html AVR - Power management или как правильно спать]
 +
* [http://www.gaw.ru/html.cgi/txt/doc/micros/avr/pico_power/start.htm Технология picoPower®]
 +
* [https://cyberleninka.ru/article/n/novye-flash-mikrokontrollery-pic16-so-sverhnizkim-energopotrebleniem-ot-microchip Новые Flash-микроконтроллеры со сверхнизким энергопотреблением от Microchip]
 +
* [http://microchip.com.ru/Support/nanowatt.html Советы по уменьшению энергопотребления NanoWatt PIC контроллеров]
 +
* [https://habr.com/post/120611/ Сравниваем микроконтроллеры до 50 рублей: ARM жаждет крови]
 +
* [http://www.avislab.com/blog/stm32-pwr_ru/ STM32. Программирование STM32F103. PWR]
 +
* [https://www.compel.ru/lib/ne/2011/2/3-stm32-epoha-32-bitnyih-mikrokontrollerov-nastupila STM32: эпоха 32-битных микроконтроллеров наступила]
 +
* [https://cyberleninka.ru/article/n/semeystvo-mikrokontrollerov-avr-so-sverhnizkim-energopotrebleniem-picopower Семейство микроконтроллеров AVR со сверхнизким энергопотреблением picoPower]
 +
* [https://habr.com/company/yandex/blog/311046/ Измеряем потребление батарейки на мобильных устройствах. Эксперимент в Яндексе]
 +
''Печатные издания''
 +
* Маейр Р.В. Основы электроники
 +
* Никулин С. А., Повный А. В. Энциклопедия начинающего радиолюбителя
 +
* Баранов В.Н. Применение Микроконтроллеров AVR: схемы алгоритмы программы.
 +
''Даташиты на микросхемы''<br />
 +
 
 +
DS1337 DS3231M ATmega328p ATmega1284p ATmega644p BME280 BMP280 MCP73832  LP2980  HMC5883L SSD1306 SH1106 ATTiny10 MPU6050 XC6206P252MR MAX30102 MAX30100
 +
 
 +
==Мини Галерея==
 +
<gallery>
 +
File:Печатная плата v4.jpg|Печатная плата v4
 +
File:Печатная плата v3.jpg|Печатная плата v3
 +
File:Печатная плата v1.png|Печатная плата v2
 +
File:Печатная плата v2.png|Печатная плата v1
 +
File:Структура.jpg|Структура
 +
File:ATWatch v3 LP.jpg|ATWatch v3 LP
 +
File:Вид изнутри .jpg|Вид изнутри
 +
File:Корпус и печатные платы.jpg|Корпус и печатные платы
 +
File:ПО вывод данных.jpg|ПО вывод данных
 +
File:ПО настройка.jpg|ПО настройка
 +
File:Датчик сердцебиения .jpg|Датчик сердцебиения
 +
File:Собранная печатная плата.jpg|Собранная печатная плата
 +
File:Maxim NanoPower.jpg|Maxim NanoPower
 +
</gallery>
  
 
==См. также==
 
==См. также==
−
''Другие страницы, релевантные данной: схожие проекты, информация по теме и т.п. В общем всё, что может заинтересовать человека, просматривающего данную страницу.''<br><br>
 
  
−
''Не забываем добавить [http://tm.spbstu.ru/?title=%D0%A1%D0%BB%D1%83%D0%B6%D0%B5%D0%B1%D0%BD%D0%B0%D1%8F:Categories&limit=250 категории]. Помимо прочих категорий обязательно выбрать одно из двух: "Категория:Студенческие проекты" (студентам и школьникам!) либо "Категория:Научные проекты"''
 
 
[[Category:Студенческие проекты]]
 
[[Category:Студенческие проекты]]

Текущая версия на 20:02, 24 июля 2018

Корпус устройства

В жизни человека одним из главных факторов является его здоровье, сохранность которого очень важна для любого из нас и всего общества в целом. Поэтому мы решили рассмотреть различные варианты по увеличению качества здравоохранения каждого человека на планете. Проведя исследования, мы поняли, что множество людей погибает или остаются инвалидами из-за поздней индикации болезни. Главной причиной гибели являются сердечно-сосудистые заболевания (ССЗ). Поэтому, используя современные технологии программирования и автоматизации, мы решили разработать устройство, способное предупреждать человека об ухудшении в его здоровье, и по надобности привлекать постороннюю помощь.

Основной идеей устройства является отслеживание параметров человека, и их анализ в режиме реального времени. В случае отклонения параметров от нормы предпринимаются действия по предупреждению человека, а затем и привлечению сторонней помощи.

Описание[править]

Актуальность[править]

  • Смертность: 
	ССЗ являются основной причиной смерти во всем мире: ни по какой другой причине ежегодно не умирает столько людей, сколько от ССЗ.
	По оценкам, в 2012 году от ССЗ умерло 17,5 миллиона человек, что составило 31% всех случаев смерти в мире.
  • Доступность:
	Более 75% случаев смерти от ССЗ происходят в странах с низким и средним уровнем дохода.
  • Своевременность:
	Люди, страдающие ССЗ или подвергающиеся высокому риску таких заболеваний, нуждаются в раннем выявлении и оказании помощи путем консультирования и, при необходимости, приема лекарственных средств.
  • Реальность:
	На данный момент не существует компактного переносимого устройства, которое могло бы одновременно отслеживать параметры человека и предпринимать какие то действия для улучшения его состояния.

Проектная команда[править]

Список исполнителей и их ответственность в проекте.

Цель[править]

Разработать дешёвое и удобное устройство с большим набором инструментов для отслеживания основных параметров человека и окружающей среды с низким энергопотреблением в компактном корпусе.

Работа по проекту[править]

Срок Задача Возникающие проблемы Что сделано к сроку
01.04.2018-01.09.2018 Разработать новый корпус и спроектировать новую печатную плату для него. Провести эксперименты с самодельным Bluetooth модулем. Микросхему Bluetooth модуля(CC2541) удалось прошить, но телефон не обнаруживает устройство... Спроектирован корпус и печатная плата. Необходимо изготовить опытные образцы.
01.02.2018-01.04.2018 Тестирование и отладка системы обнаружения болезней и создание новых режимов работы. Для получения точных данных необходим плотный и постоянный контакт датчика с кожей. Тесты прошли успешно, добавлены режимы: Активный-специально для занятия спортом и Напоминание о приёме таблеток.
01.09.2017-01.02.2018 Разработка прошивки способной автономно обнаружить проблемы сердечно сосудистой системы(дальше ССЗ). Проблема с нехваткой данных для болезней ССЗ. Устройство способно обнаружить аритмию, тахикардию, брадикардию.
01.07.2017-01.09.2017 Провести анализ беспроводной модулей передачи данных и внедрить их в устройство. Модули беспроводной передачи обладают большим потреблением в ходе своей работы. Удалось разместить модуль NRF24l01+ на устройстве и протестировать его. BLE всё ещё требует исследований.
01.05.2017-01.07.2017 Встроить BLE в устройство для беспроводной синхронизации данных с телефоном. Доработка прошивки с возможностью передачи данных на компьютер. BLE не смог заработать на новой печатной плате, а так же нуждался с собственной системе питания. Возникла потребность в USB UART конвертере на плате. Устройство способно передавать формировать пакеты с данными. Начата разработка совершенно новой печатной платы. Начаты эксперименты.
01.11.2016-01.05.2017 Разработать новую модификацию печатной платы с новой системой энергосбережения. Создать прошивку для микроконтроллера с базовым функционалом. Сложности с программированием микроконтроллера из-за большого количества контрактов. Спроектирована и создана плата потребляющая в 2-3 раза меньше энергии и обладающая дополненным функционалом, устройства может считывать данные с датчиков и выводить показания на экран.
01.07.2016-01.11.2016 Разработать печатную плату и корпус устройства. Были исследованы способы крепления и форм факторы корпуса, не все они оказались реализуемыми. Разработана плата и корпус устройства в форм факторе наручных часов. Материалом корпуса был выбран полиамид, который обладает хорошими химическими и физическими свойствами в том числе и Биологической совместимостью в соответствии с EN ISO 10993-1 и USP / уровенем VI/121 °C.
01.05.2016-01.07.2016 Провести исследование энергопотребления микроконтроллеров фирм Atmel, STM, MICROCHIP. Выявить лучший микроконтроллер исходя из критериев: ток потребления, цена, возможности, размер. В ходе работы выявлен недостаток памяти 8 битных контроллеров. Использование сверх низкого напряжения(1.8v) оказалось не оптимальным из-за различных характеристик комплектующих и высоком потребление понижающих DC-DC преобразователей. Проведены максимально полные исследования с разными семействами микроконтроллеров(Atmega, Attiny, STM32, STM8, PIC). STM32 показываем максимальную производительность и широкий функционал на ровне с Atmgea, но благодаря архитектуре picoPower и технологичному тех процессу, микроконтроллеры фирмы Atmel оказались более подходящими.

Результаты по проекту[править]

  • Сертификат Autodesk
  • Сертификат RICOH
  • 1 Место в конкурсе «Учёные будущего» (2017)
  • 1 Место в конкурсе «МЕЖДУНАРОДНАЯ НАУЧНАЯ СТУДЕНЧЕСКАЯ КОНФЕРЕНЦИЯ» (2017)
  • 2 Место в конкурсе «Юниор» (2018)
  • 2 Место в конкурсе «РОСТ» (2017)
  • 3 Место в конкурсе «Балтийский научно-инженерный конкурс» (2018)


Литература и ссылки[править]

Активный режим
По расписанию
Режим предупреждения
Срочная помощь

Веб-ресурсы

Печатные издания

  • Маейр Р.В. Основы электроники
  • Никулин С. А., Повный А. В. Энциклопедия начинающего радиолюбителя
  • Баранов В.Н. Применение Микроконтроллеров AVR: схемы алгоритмы программы.

Даташиты на микросхемы

DS1337 DS3231M ATmega328p ATmega1284p ATmega644p BME280 BMP280 MCP73832 LP2980 HMC5883L SSD1306 SH1106 ATTiny10 MPU6050 XC6206P252MR MAX30102 MAX30100

Мини Галерея[править]

  • Печатная плата v4

  • Печатная плата v3

  • Печатная плата v2

  • Печатная плата v1

  • Структура

  • ATWatch v3 LP

  • Вид изнутри

  • Корпус и печатные платы

  • ПО вывод данных

  • ПО настройка

  • Датчик сердцебиения

  • Собранная печатная плата

  • Maxim NanoPower

См. также[править]

Источник — «http://tm.spbstu.ru/?title=Универсальное_устройство_для_контроля_здоровья_человека&oldid=51067»