Универсальное устройство для контроля здоровья человека

Материал из Department of Theoretical and Applied Mechanics
Перейти к: навигация, поиск
Корпус устройства
Структура

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

Актуальность

  • 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

Список исполнителей и их ответственность в проекте.

Цель

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

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, но не изготовлены 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

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


Литература и ссылки

Печатная плата v4
Печатная плата v3
Печатная плата v2
Печатная плата v1

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

См. также

Источник — «http://tm.spbstu.ru/?title=Универсальное_устройство_для_контроля_здоровья_человека&oldid=51060»