TfCD - AmbiHeart: 6 خطوات (بالصور)

2024 مؤلف: John Day | [email protected]. آخر تعديل: 2024-01-30 07:41

مقدمة

يمكن أن يساعد الوعي بوظائف الجسم الحيوية في اكتشاف المشاكل الصحية. توفر التكنولوجيا الحالية أدوات لأخذ قياسات معدل ضربات القلب في البيئة المحلية. كجزء من دورة الماجستير المتقدمة في تصميم المفاهيم (دورة فرعية TfCD) في جامعة ديلفت التقنية ، أنشأنا جهاز التغذية المرتدة الحيوية.

ماذا تحتاج؟

1 مستشعر نبضات

1 RGB LED

3 مقاومات (220 أوم)

اردوينو اونو

بطارية 9 فولت

اللوح

مرفقات مطبوعة ثلاثية الأبعاد

نقاط القوة

إن تقديم القياس بلون فاتح أسهل في الفهم والتفسير من الأرقام الأولية. يمكن أيضًا جعلها محمولة. سيسمح استخدام وحدة تحكم دقيقة ولوحة توصيل أصغر بزيادة حجم العلبة. يستخدم الكود الخاص بنا قيمًا متوسطة لمعدل ضربات القلب ، ولكن من خلال التغييرات الصغيرة في الكود ، يمكنك ضبط الملاحظات على قيم أكثر تحديدًا لفئتك العمرية وحالتك الصحية.

نقاط الضعف

يتمثل الضعف الرئيسي في استجابة مستشعر معدل ضربات القلب. يستغرق الأمر بعض الوقت لاكتشاف معدل ضربات القلب وإظهار الملاحظات المرغوبة. قد يكون هذا التأخير كبيرًا في بعض الأحيان وقد يؤدي إلى أداء خاطئ.

الخطوة الأولى: تجهيز الإلكترونيات

يعتمد مستشعر ضربات القلب على مبدأ التصوير التحجمي للصور. يقيس التغير في حجم الدم من خلال أي عضو في الجسم مما يسبب تغيرًا في شدة الضوء من خلال ذلك العضو (منطقة الأوعية الدموية). في هذا المشروع ، يكون توقيت النبضات أكثر أهمية. يتم تحديد تدفق حجم الدم من خلال معدل نبضات القلب ، وبما أن الدم يمتص الضوء ، فإن نبضات الإشارة تعادل دقات القلب.

أولاً ، يجب توصيل مستشعر النبض بـ Arduino لاكتشاف BPM (نبضة في الدقيقة). قم بتوصيل مستشعر النبض بـ A1. يجب أن يومض المصباح الموجود على لوحة Arduino بالتزامن مع اكتشاف BPM.

ثانيًا ، ضع RGB LED مع 3 مقاومات 220 أوم متصلة كما هو موضح في الرسم التخطيطي. قم بتوصيل الدبوس الأحمر بـ 10 ، والدبوس الأخضر بـ 6 ، والدبوس الأخضر بـ 9.

الخطوة الثانية: البرمجة

استخدم قياس معدل ضربات القلب لنبض مؤشر LED عند التردد المحسوب. يبلغ معدل ضربات القلب أثناء الراحة حوالي 70 نبضة في الدقيقة لمعظم الناس. بعد أن يكون لديك مؤشر LED يعمل ، يمكنك استخدام تلاشي آخر مع IBI. يتراوح معدل ضربات القلب الطبيعي عند البالغين من 60 إلى 100 نبضة في الدقيقة. يمكنك تصنيف BPM عبر هذا النطاق وفقًا لموضوع الاختبار الخاص بك.

أردنا هنا اختبار الأشخاص الذين يستريحون ، وبالتالي قمنا بتصنيف BPM أعلى وأسفل هذا النطاق إلى خمس فئات وفقًا لذلك

مزعج (أقل من 40) - (أزرق)

تحذير (40 إلى 60) - (التدرج من الأزرق إلى الأخضر)

جيد (60 إلى 100) - (أخضر)

تحذير (100 إلى 120) - (التدرج من الأخضر إلى الأحمر)

إنذار (فوق 120) - (أحمر)

منطق تصنيف BPM إلى هذه الفئات هو:

إذا (BPM <40)

R = 0

G = 0

ب = 0

إذا (40 <نبضة في الدقيقة <60)

R = 0

G = (((BPM-40) / 20) * 255)

B = (((60-BPM) / 20) * 255)

إذا (60 <نبضة في الدقيقة <100)

R = 0

ع = 255

ب = 0

إذا (100 <نبضة في الدقيقة <120)

R = (((BPM-100) / 20) * 255)

G = (((120-BPM) / 20) * 255)

ب = 0

إذا (120 <نبضة في الدقيقة)

ص = 255

G = 0

ب = 0

يمكنك الاستفادة من تطبيق معالجة Visualizer للتحقق من صحة مستشعر النبض ومعرفة كيفية تغير BPM و IBI. يحتاج استخدام المصور إلى مكتبات خاصة ، إذا كنت تعتقد أن الراسمة التسلسلية ليست مفيدة ، فيمكنك الاستفادة من هذا البرنامج ، الذي يعالج بيانات BPM في مدخلات قابلة للقراءة لـ Visualizer.

هناك عدة طرق لقياس ضربات القلب باستخدام مستشعر النبض بدون مكتبات محملة مسبقًا. استخدمنا المنطق التالي ، والذي تم استخدامه في أحد التطبيقات المماثلة ، باستخدام خمس نبضات لحساب دقات القلب.

Five_pusle_time = time2-time1 ؛

Single_pulse_time = Five_pusle_time / 5 ؛

المعدل = 60000 / وقت_نبض واحد ؛

حيث time1 هي قيمة عداد النبض الأول

الوقت 2 هو قائمة قيمة عداد النبض

المعدل هو معدل ضربات القلب النهائي.

الخطوة 3: النمذجة والطباعة ثلاثية الأبعاد

من أجل راحة القياس وسلامة الإلكترونيات ، يُنصح بعمل حاوية. علاوة على ذلك ، فإنه يمنع المكونات من قصر الدائرة أثناء الاستخدام. لقد صممنا شكلًا بسيطًا قابلاً للإمساك به يتبع الجماليات العضوية. وهي مقسمة إلى جزأين: الجزء السفلي به فتحة لمستشعر النبض وأضلاع تثبيت للأردوينو ولوح التجارب ، والجزء العلوي مزود بدليل ضوئي لإعطاء ملاحظات بصرية لطيفة.

الخطوة 4: النموذج الكهروميكانيكي

بمجرد أن تكون العبوات جاهزة ، ضع مستشعر النبض في الضلوع التوجيهية أمام الحفرة. تأكد من وصول الإصبع إلى المستشعر ويغطي السطح بالكامل. لتعزيز تأثير الملاحظات المرئية ، قم بتغطية السطح الداخلي للحاوية العلوية بفيلم معتم (استخدمنا رقائق الألومنيوم) مع ترك فتحة في المنتصف. سيقيد الضوء في فتحة معينة. افصل Arduino عن الكمبيوتر المحمول وقم بتوصيل بطارية تزيد عن 5 فولت (استخدمنا 9 فولت هنا) لجعلها محمولة. الآن ضع جميع الإلكترونيات في العلبة السفلية وأغلقها بالعلبة العلوية.

الخطوة 5: الاختبار واستكشاف الأخطاء وإصلاحها

حان الوقت الآن لمراجعة النتائج! منذ أن تم وضع المستشعر بالداخل ، قبل فتح العلبة مباشرة ، قد يكون هناك تغيير طفيف في حساسية المستشعر. تأكد من سلامة جميع الاتصالات الأخرى. إذا بدا أن هناك شيئًا خاطئًا ، فنحن نقدم هنا بعض الحالات لمساعدتك في التعامل معه.

يمكن أن تكون الأخطاء المحتملة إما مع الإدخال من المستشعر أو الإخراج لـ RGB LED. لاستكشاف الأخطاء وإصلاحها باستخدام المستشعر ، هناك بعض الأشياء التي يجب عليك مراقبتها. إذا كان المستشعر يكتشف BPM ، فيجب أن يكون هناك مؤشر LED على اللوحة (L) يومض متزامنًا مع BPM. إذا كنت لا ترى وميضًا ، فتحقق من طرف الإدخال على A1. إذا لم يتوهج الضوء الموجود على مستشعر النبض ، فعليك التحقق من المحطتين الأخريين (5V و GND). يمكن أن تساعدك الراسمة التسلسلية أو الشاشة التسلسلية أيضًا على التأكد من عمل المستشعر.

إذا كنت لا ترى أي ضوء على RGB ، فعليك أولاً التحقق من طرف الإدخال (A1) لأن الكود لا يعمل إلا إذا تم اكتشاف BPM. إذا كان كل شيء من المستشعرات يبدو جيدًا ، فابحث عن الدوائر القصيرة المهملة على اللوح.

الخطوة 6: اختبار المستخدم

الآن عندما يكون لديك نموذج أولي جاهز ، يمكنك قياس معدل ضربات قلبك لتلقي ردود فعل خفيفة. على الرغم من تلقي معلومات حول صحتك ، يمكنك اللعب بمشاعر مختلفة والتحقق من استجابة الجهاز. يمكن استخدامه أيضًا كأداة للتأمل.