En este proyecto se presenta un sistema de monitorización continua de pacientes especialmente diseñado para pacientes con covid-19.
Historia
Hemos propuesto un sistema inteligente de monitoreo de pacientes para monitorear automáticamente el estado de salud de los pacientes a través de redes conectadas basadas en sensores. Este sistema está especialmente diseñado para pacientes con Covid-19. Se utilizan varios sensores para recopilar los comportamientos biológicos de un paciente. Luego, la información biológica significativa se envía a la nube de IoT. El sistema es más inteligente y puede detectar la condición crítica de un paciente procesando los datos de los sensores y proporciona instantáneamente notificaciones automáticas a los médicos / enfermeras y al personal a cargo del hospital. Los médicos y enfermeras se benefician de este sistema al observar a sus pacientes (correspondientes) de forma remota sin visitarlos en persona. Los familiares de los pacientes también pueden beneficiarse de este sistema con acceso limitado.
Componentes de hardware
Placa de desarrollo (AVR-IoT WG)
Características:
- Microcontrolador ATmega4808
- Sensor de luz TEMT6000
- Sensor de temperatura MCP9808
- Dispositivo ATECC608A Crypto Authentication ™
- Módulo WiFi WINC1510
- Depurador nEDBG integrado
- USB y alimentado por batería
- Cargador de batería Li-Ion / Lipo integrado
Arduino UNO
El Arduino Uno es una placa de microcontrolador de código abierto basada en el microcontrolador Microchip ATmega328P y desarrollado por Arduino.cc. La placa está equipada con conjuntos de pines de entrada / salida (E / S) digitales y analógicas que pueden conectarse a varias placas de expansión (protectores) y otros circuitos. La placa tiene 14 pines de E / S digitales (seis con capacidad de salida PWM), 6 pines de E / S analógicas y es programable con Arduino IDE (Entorno de desarrollo integrado), a través de un cable USB tipo B. Puede ser alimentado por el cable USB o por una batería externa de 9 voltios, aunque acepta voltajes entre 7 y 20 voltios.
Paso 1: Introducción a la placa AVR-IoT WG de Microchip
Esta placa tiene un sensor de temperatura incorporado y un sensor de luz que un firmware precargado publica los datos de los sensores en la nube (Google Cloud).
La placa de desarrollo AVR-IoT WG cuenta con dos sensores:
• Un sensor de luz
• Un sensor de temperatura de alta precisión: MCP9808
Además de esto, planeamos usar algunos sensores más con Arduino Uno que se explicarán más adelante.
Paso 2: agregar el dispositivo a la nube
Primero, inicie sesión en el núcleo de Google IoT y cree un nuevo proyecto y anote su ID de proyecto, que será necesario más adelante cuando programe el hardware para conectarse al proyecto.
Nota: Aquí, había utilizado una cuenta de prueba gratuita del servicio Google Cloud. En la consola de Google Cloud, puede encontrar el núcleo de IoT en la barra lateral.
Cree un registro:
Para registrar el dispositivo:
Anote la ID del dispositivo del archivo Click me, que lo dirigirá a un enlace.
Después de este paso, el dispositivo se agrega correctamente a Google Cloud.
Ahora, vaya al programa ATMEL START e ingrese su ID de proyecto , ID de registro. es decir, ID del proyecto: avr-iot, ID de registro: AVR-IoT y host MQTT: mqtt.googleapis.com en el caso de nuestro proyecto.
Finalmente, exporte el proyecto a ATMEL Studio 7 y habilite el depurador para iniciar el programa.
Paso 3: Agregar otros sensores usando Arduino Uno
Conexión del sensor de frecuencia cardíaca y el sensor BME280
El MAX30100 es una solución integrada de sensor de pulsioximetría y monitor de frecuencia cardíaca. Combina dos LED, un fotodetector, óptica optimizada y procesamiento de señales analógicas de bajo ruido para detectar señales de pulsioximetría y frecuencia cardíaca. El MAX30100 funciona con fuentes de alimentación de 1,8 V y 3,3 V y se puede apagar mediante software con una corriente de espera insignificante, lo que permite que la fuente de alimentación permanezca conectada en todo momento.
Bosch ha intensificado su juego con su nuevo sensor BME280, un sensor ambiental con temperatura, presión barométrica y humedad. Este sensor es ideal para todo tipo de detección ambiental en interiores e incluso se puede usar tanto en I2C como en SPI. Este sensor de precisión de Bosch es la mejor solución de detección de bajo costo para medir la humedad con una precisión de ± 3%, la presión barométrica con una precisión absoluta de ± 1 hPa y la temperatura con una precisión de ± 1.0 ° C. Debido a que la presión cambia con la altitud y las mediciones de presión son tan buenas, también puede usarlo como altímetro con una precisión de ± 1 metro o más.
Conexiones:
Arduino --------------- MAX30100
VCC(3.3v) -> VCC(3.3v)
GND -> GND(0V)
SCK -> SCK
SDA -> SDA
Arduino --------------- BME280
VCC(3.3v) -> VCC(3.3v)
GND -> GND(0V)
SCK -> SCK
SDA -> SDA
***Please refer the circuit diagram.Hemos conectado ambos sensores a través del bus I2C. Por defecto, ambos sensores tienen diferentes direcciones de bus, lo que evita colisiones.
Paso 4: carga del firmware
Antes de cargar el firmware, tenemos que crear un bus (UART) para conectar Arduino con la placa Microchip AVR-IOT-WG.
Conexiones UART:
Arduino ------------------ Microchip AVR-IOT-WG Board
VIN -> VCC(5.0 V)
GND -> GND(0 V)
D0 (RX) -> PC0 (TX)
D1 (TX) -> PC1 (RX)Una vez realizada la conexión, cargue el código de los sensores que utilizan Arduino IDE. El código se agrega al repositorio de GitHub, que se puede encontrar en la sección de código.
En el caso de la placa Microchip AVR-IOT, exporte el proyecto desde ATMEL START.
Seleccione la configuración de la solución como versión y el depurador como UDPI como nEDBG.
Finalmente, presione la flecha verde junto a Configuración de la solución para iniciar el programa.
Nota: asegúrese de que el programa esté correctamente cargado sin errores.
Paso 5: configurar Google Cloud para publicar y suscribirse
Cree una nueva función en Google Cloud Functions.
Configure los siguientes parámetros:
- Activador: Cloud Pub / Sub
- Tema – AVR-IOT
Genera automáticamente el código para las funciones PUB / SUB .
Paso 6: Verificar los datos publicados en Google Cloud
Los datos se publican en Google Cloud. Estos datos, que se registran, se pueden mostrar en un sitio web o en una aplicación móvil.
Supervisión de aplicaciones [aplicación móvil]
Hemos desarrollado una aplicación móvil para monitorizar al paciente de forma remota. La aplicación móvil muestra la información biológica del paciente. Esa información es frecuencia cardíaca, spo2, temperatura corporal y humedad, etc.
El dispositivo propuesto (prototipo)
Video de demostración
Privacidad de datos
Toda la información de identificación personal y los datos de salud médica están encriptados. Solo las personas autorizadas tienen acceso a los datos.
Conclusión
Nuestro sistema propuesto, descrito en este proyecto, permite a los médicos o enfermeras, y el personal a cargo del hospital les permite monitorear al paciente en la unidad de UCI en tiempo real, mejorando la eficiencia y la calidad del servicio. Existe una gran oportunidad para modificar este sistema como un dispositivo portátil que monitorea a personas mayores o bebés de forma remota desde cualquier lugar.
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