Đồ án tốt nghiệp công nghệ kỹ thuật máy tính thiết kế và thi công thiết bị theo dõi sức khỏe di động

Thiết kế và thi công thiết bị theo dõi sức khỏe di động là đồ án tốt nghiệp công nghệ kỹ thuật máy tính, ứng dụng công nghệ hiện đại.

Người đăng

Ẩn danh

Thể loại

đồ án tốt nghiệp

2024

80
12
1

Phí lưu trữ

30 Point

Mục lục chi tiết

LỜI CAM ĐOAN

LỜI CÁM ƠN

1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN ĐỀ TÀI

1.1. Tình hình nghiên cứu

1.2. Các nghiên cứu trong và ngoài nước

1.3. Mục đích nghiên cứu

1.4. Nhiệm vụ đề tài

1.5. Giới hạn đề tài

1.6. Đối tượng, phạm vi và phương pháp nghiên cứu

1.7. Bố cục đề tài

2. CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT

2.1. Cấu tạo, chức năng của trái tim

2.2. Các bệnh lý tim mạch thường gặp

2.3. Khái niệm và tầm quan trọng của SpO2

2.4. Các yếu tố ảnh hưởng đến SpO2

2.5. Tổng quan về hệ thống GSM/GPRS

2.6. Giới thiệu AT command

2.7. Tổng quan về Firebase

2.8. Chuẩn truyền thông UART

2.9. Chuẩn truyền thông I2C

2.10. Giới thiệu linh kiện

3. CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ VÀ XÂY DỰNG HỆ THỐNG

3.1. Sơ đồ tổng quát của hệ thống. Chi tiết chức năng từng khối. Thiết kế từng khối

3.2. Khối điều khiển trung tâm

3.3. Khối cảm biến

3.4. Khối hiển thị

4. CHƯƠNG 4: KẾT QUẢ THI CÔNG

4.1. Kết quả thiết kế mạch PCB

4.2. Kết quả mô hình thực tế. Kết quả phần mềm

4.3. Phân tích và đánh giá kết quả thực tế

5. CHƯƠNG 5: KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN

5.1. Nhận xét và đánh giá chung. Hướng phát triển

DANH MỤC HÌNH ẢNH

DANH MỤC BẢNG BIỂU

DANH SÁCH CÁC TỪ VIẾT TẮT

Tóm tắt

I. Thiết kế thiết bị theo dõi sức khỏe

Phần này tập trung vào thiết kế thiết bị theo dõi sức khỏe, sử dụng các công nghệ hiện đại như cảm biến MAX30100 để đo nhịp tim và nồng độ Oxy trong máu (SpO2). Thiết bị được thiết kế để hỗ trợ người dùng, đặc biệt là người cao tuổi và những người có bệnh nền, trong việc theo dõi sức khỏe liên tục. Module SIMCOM A7680C được tích hợp để thực hiện cuộc gọi và gửi tin nhắn cảnh báo khẩn cấp khi phát hiện các chỉ số sức khỏe bất thường. Màn hình LCD SSD1306 được sử dụng để hiển thị thông tin trực quan, giúp người dùng dễ dàng theo dõi.

1.1. Công nghệ theo dõi sức khỏe

Công nghệ theo dõi sức khỏe trong thiết bị này dựa trên việc kết hợp các cảm biến y tế và hệ thống truyền thông không dây. Cảm biến MAX30100 được sử dụng để đo nhịp tim và SpO2, trong khi module SIMCOM A7680C đảm bảo khả năng kết nối mạng di động GSM/GPRS. Dữ liệu được lưu trữ trên Firebase, một nền tảng đám mây, giúp người dùng và bác sĩ có thể truy cập và phân tích dữ liệu từ xa.

1.2. Thiết kế hệ thống theo dõi sức khỏe

Thiết kế hệ thống theo dõi sức khỏe bao gồm các khối chức năng chính: khối cảm biến, khối điều khiển trung tâm (sử dụng vi điều khiển ESP32), khối hiển thị và khối truyền thông. Khối cảm biến thu thập dữ liệu nhịp tim và SpO2, khối điều khiển xử lý dữ liệu và gửi cảnh báo khi cần thiết. Khối hiển thị cung cấp thông tin trực quan, trong khi khối truyền thông đảm bảo kết nối với mạng di động và đám mây.

II. Thi công thiết bị y tế

Phần này mô tả quá trình thi công thiết bị y tế, từ việc lựa chọn linh kiện đến việc lắp ráp và thử nghiệm. Module MAX30100SIMCOM A7680C được tích hợp vào hệ thống, cùng với màn hình LCD SSD1306buzzer để phát tín hiệu cảnh báo. Quá trình thi công bao gồm việc thiết kế mạch in PCB, lắp ráp các linh kiện và lập trình cho vi điều khiển ESP32. Thiết bị được thử nghiệm trong các tình huống thực tế để đảm bảo tính ổn định và độ chính xác.

2.1. Lựa chọn linh kiện

Lựa chọn linh kiện là bước quan trọng trong quá trình thi công. Cảm biến MAX30100 được chọn vì độ chính xác cao trong việc đo nhịp tim và SpO2. Module SIMCOM A7680C được sử dụng để đảm bảo khả năng kết nối mạng di động. Màn hình LCD SSD1306 được chọn vì kích thước nhỏ gọn và khả năng hiển thị thông tin rõ ràng. Vi điều khiển ESP32 được sử dụng làm bộ xử lý trung tâm nhờ khả năng xử lý mạnh mẽ và hỗ trợ kết nối Wi-Fi.

2.2. Lắp ráp và thử nghiệm

Quá trình lắp ráp và thử nghiệm bao gồm việc thiết kế mạch in PCB, lắp ráp các linh kiện và lập trình cho vi điều khiển ESP32. Thiết bị được thử nghiệm trong các tình huống thực tế để đảm bảo tính ổn định và độ chính xác. Các thử nghiệm bao gồm đo nhịp tim và SpO2, gửi cảnh báo khẩn cấp và lưu trữ dữ liệu trên Firebase. Kết quả thử nghiệm cho thấy thiết bị hoạt động ổn định và đáp ứng được các yêu cầu đề ra.

III. Ứng dụng công nghệ trong y tế

Phần này phân tích ứng dụng công nghệ trong y tế thông qua việc phát triển thiết bị theo dõi sức khỏe di động. Thiết bị này không chỉ giúp người dùng theo dõi sức khỏe liên tục mà còn cung cấp các cảnh báo kịp thời trong trường hợp khẩn cấp. Công nghệ thông tin trong y tế được áp dụng để kết nối thiết bị với hệ thống đám mây, giúp bác sĩ và người thân có thể theo dõi sức khỏe từ xa. Thiết bị này có tiềm năng lớn trong việc cải thiện chất lượng chăm sóc sức khỏe, đặc biệt là đối với người cao tuổi và những người có bệnh nền.

3.1. Giải pháp theo dõi sức khỏe

Giải pháp theo dõi sức khỏe được đề xuất trong đồ án này là một thiết bị di động có khả năng đo nhịp tim và SpO2, gửi cảnh báo khẩn cấp và lưu trữ dữ liệu trên đám mây. Thiết bị này giúp người dùng chủ động theo dõi sức khỏe và nhận được sự hỗ trợ kịp thời từ người thân và bác sĩ. Công nghệ thông tin trong y tế được áp dụng để kết nối thiết bị với hệ thống đám mây, giúp bác sĩ và người thân có thể theo dõi sức khỏe từ xa.

3.2. Thiết bị y tế di động

Thiết bị y tế di động được phát triển trong đồ án này là một giải pháp hiệu quả để theo dõi sức khỏe liên tục. Thiết bị này có khả năng đo nhịp tim và SpO2, gửi cảnh báo khẩn cấp và lưu trữ dữ liệu trên đám mây. Thiết bị y tế di động này có tiềm năng lớn trong việc cải thiện chất lượng chăm sóc sức khỏe, đặc biệt là đối với người cao tuổi và những người có bệnh nền.

21/02/2025

Trích đoạn nội dung tài liệu

Chương 1: Tổng quan 12 Đây là chương giới thiệu về đề tài, cho người đọc một cái nhìn tổng quát về nhiệm vụ, phương pháp nghiên cứu, đối tượng được hướng đến và những mục tiêu của đề tài. Chương 2: Cơ sở lý thuyết Chương 2 là nơi để tổng hợp các kiến thức, lý thuyết cần thiết để triển khai đề tài. Giải thích các vấn đề, khái niệm có liên quan đến đề tài nghiên cứu. Bên cạnh đó cơ sở lý thuyết được dùng để làm tăng độ tin cậy đề tài bằng các nghiên cứu, lý thuyết đã chứng minh.

Chương 3: Giới thiệu linh kiện Là chương giới thiệu các linh kiện được sử dụng trong đề tài. Đưa ra các thông tin chi tiết của linh kiện được sử dụng như điện áp hoạt động, chức năng, kích thước, … và nêu một số lưu ý khi sử dụng linh kiện. Chương 4: Thiết kế và xây dựng hệ thống Là chương quan trọng của luận văn. Hệ thống được mô tả chi tiết về các thành phần, tính năng.

Trình bày rõ các phương pháp, trình tự thiết kế của từng khối, cách hoạt động, sự tương tác, liên kết trao đổi thông tin giữa các khối để tạo ra một hệ thống hoàn chỉnh đáp ứng được các mục tiêu ban đầu đã đề ra. Chương 5: Kết quả thi công Kết quả đạt được sau thi công sẽ được thể hiện rõ nhất ở chương này. Trình bày chi tiết các kết quả đạt được qua thực nghiệm, so sánh với kết quả dự kiến. Xem xét tính tin cậy của kết quả.

Từ đó đưa ra được các đánh giá và tìm ra các điểm hạn chế còn tồn đọng của đề tài. Chương 6: Kết luận và hướng phát triển Chương này dùng để kết luận đề dựa vào kết quả thực nghiệm hậu thi công. Đồng thời từ các hạn chế đã phát hiện để đưa ra được những giải pháp và hướng phát triển phù hợp trong tương lai. 13 Chương 2 : CƠ SỞ LÝ THUYẾT 2.

Cấu tạo, chức năng của trái tim 2. Khái niệm Tim là một trong những cơ quan quan trọng nhất của cơ thể con người, có cấu trúc hình nón rỗng, tim nằm ở vị trí ngực trái, có nhiệm vụ cung cấp Oxy cùng chất dinh dưỡng thông qua việc bơm máu đi khắp cơ thể. Trung bình tim đập 100.000 lần/ngày ở một người khỏe mạnh và bơm 7200l máu đi nuôi cơ thể. Ngay khi tim ngừng đập, cơ thể sẽ rơi vào trạng thái chết lâm sàng.

𝑠ố 𝑛ℎị𝑝 𝑡𝑖𝑚 đậ𝑝 Công thức tính nhịp tim là: 𝑡ℎờ𝑖 𝑔𝑖𝑎𝑛 2. Cấu tạo Cấu tạo của tim được chia ra làm nhiều phần: - Buồng tim: tim có tổng cộng 4 buồng, mỗi buồng có một công dụng khác nhau nhằm phục vụ cho việc bơm máu đi khắp cơ thể gồm: tâm nhĩ trái phải và tâm thất trái phải. - Thành tim: giữ vai trò co bóp để đưa máu đi khắp cơ thể thông qua các đường mạch máu. - Ngoại tâm mạc.

- Van tim: gồm van động mạch phổi, van 3 lá, van động mạch chủ và cuối cùng là van 2 lá. Nếu chỉ mỗi trái tim thì không thể nào giúp cơ thể hoạt động, đi liền với tim đó chính là hệ tuần hoàn máu, bao gồm các động mạch, mao mạch và các tĩnh mạch. Chức năng Tim hoạt động giống một máy bơm bơm máu đi khắp cơ thể, mỗi ngày tim bơm đi 7200l máu để nuôi cơ thể. Máu ít Oxy sẽ được truyền vào và bơm vào phổi, sau khi được cung cấp đủ Oxy thì sẽ được tim truyền tiếp đi xuống các mô cơ và nội tạng để cơ thể hoạt động.

Các bệnh lý tim mạch thường gặp Bệnh tim mạch là các bệnh có nguy cơ tử vong cao nếu không được phát hiện sớm, là những bệnh đặc biệt nguy hiểm. Bệnh tim mạch thường xuất hiện ở những người thuộc lứa trên 50 tuổi. Nhưng hiện tại các bệnh này đang trẻ hóa do các đồ ăn nhanh 14 nhiều dầu mỡ và các tác động môi trường khác. Một số bệnh về tim mạch thường thấy như: nhồi máu cơ tim, suy tim, rối loạn nhịp tim… Bên cạnh các phương pháp phòng ngừa truyền thống như tập thể dục, ăn uống lành mạnh thì giờ đây, ở thời đại công nghệ hóa hiện đại hóa, chúng ta có thể áp dụng các thiết bị theo dõi để có thể nắm bắt kịp thời các bất thường của tim càng sớm càng tốt, thông qua đó có thể phát hiện sớm các bệnh lý và đưa ra hướng điều trị phù hợp.

Khái niệm và tầm quan trọng của SpO2 2. Khái niệm Saturation of Peripheral Oxygen hay quen thuộc hơn với từ SpO2 là mức độ bão hòa Oxy trong máu của cơ thể mỗi người. Đây là một chỉ số rất quan trọng, và để hiểu rõ hơn về nó thì trước tiên ta cần phải biết 2 khái niệm: Hemoglobin (Hb) và Oxy huyết cầu. Trong đó Oxy huyết cầu là các hồng cầu chứa Oxy được bơm đi khắp cơ thể thông qua hệ tuần hoàn máu.

Còn Hemoglobin là một loại proteins xuất hiện trong huyết tương, nó có khả năng hợp nhất với Oxy tạo thành Oxy huyết cầu. SpO2 chỉ ra số lượng Hemoglobin đã kết hợp với Oxy trong máu với đơn vị đo %. 𝐻𝑏 𝑐ó 𝑂𝑥𝑦 Công thức được sử dụng để tính SpO2 là: 𝐻𝑏 𝑘ℎô𝑛𝑔 𝑐ó 𝑂𝑥𝑦+𝐻𝑏 𝑐ó 𝑂𝑥𝑦 2. Các yếu tố ảnh hưởng đến SpO2 Có nhiều yếu tố ảnh hưởng đến chỉ số SpO2 của cơ thể, trong đó có 3 yếu tố gồm tuổi tác, các hoạt động và sức khỏe.

Trong đó thì chúng ta sẽ xoáy sâu vào 2 yếu tố chính là tuổi tác và sức khỏe. Về tuổi tác thì con số SpO2 ở trẻ em và trẻ vị thành niên và các lứa trung niên giao động từ 97% cho đến 100%, vì cơ thể ở độ tuổi này cần nhiều Oxy để hoạt động bình thường và phát triển. Đối với người già thì tỉ lệ SpO2 trong máu sẽ giảm xuống ở mức 92% - 96%. Các vấn đề về sức khỏe cũng khiến cho lượng SpO2 thay đổi, như các bệnh lý về hô hấp hay tim mạch.

Vào năm 2020 thì một đại dịch đã xảy ra, đó chính là Covid-19, đây là một loại virus lây nhiễm qua không khí có tỉ lệ tử vong rất cao, loại virus này tấn công trực tiếp vào phổi của bệnh nhân. Khi mắc Covid-19 thì tỉ lệ SpO2 trong máu sẽ xuống ngưỡng rất thấp. Tuy nhiên nhờ vào sự phát triển của ngành y tế đã cho ra các loại vacxin ngăn ngừa, nên đại dịch đã được dập tắt. Qua đó cho thấy việc theo dõi chỉ số SpO2 của người thân cũng là rất cần thiết.

Nó có thể cho biết được nhiều thông tin hữu ích và có thể giúp cho việc chẩn đoán các bệnh từ sớm một phần dễ dàng hơn. Tổng quan về hệ thống GSM/GPRS 2. Hệ thống GSM 15 Hệ thống thông tin di động toàn cầu (GSM) là công nghệ được sử dụng cho các dịch vụ mạng thông tin di động. Tới thời điểm hiện tại, GSM đã có hơn 2 tỷ thuê bao với hơn 212 quốc gia trên toàn cầu.

GSM cho phép các thuê bao chuyển vùng linh hoạt (roaming) với nhau vì vậy các loại điện thoại sử dụng GSM có thể kết nối với nhau dù ở bất kì đâu trên thế giới. Với lượng thiết bị khổng lồ, GSM vẫn đang là chuẩn di động phổ biến nhất trên thế giới. Khả năng phủ sóng vượt địa hình cho phép người sử dụng thiết bị di động của họ bất kì đâu và bất kì khi nào. Về phía khách hàng, GSM có lợi thế rất lớn khi nó cung cấp cuộc gọi chất lượng cao cùng dịch vụ nhắn tin với giá thành thấp.

Thông qua các lợi thế này, lượng người dùng mạng GSM cũng tăng dần qua từng năm, nhờ vậy càng nhiều thiết bị triển khai mạng GSM càng khiến mạng lưới di động này phát triển nhanh chóng. Vào đầu những thập niên 80 của thế kỷ 20, ở Châu Âu đã phát hiện ra một loại mạng di động chỉ sử dụng trong khu vực nhỏ. Những năm sau đó, vào năm 1982, CEPT đã chuẩn hóa loại mạng di động này và tạo ra GSM với mục đích ban đầu là phủ sóng toàn Châu Âu. Điện thoại di động sử dụng công nghệ GSM đầu tiên được tạo ra bởi Radiolinja tại Phần Lan.

Vào cuối năm 1993, với sự phát triển nhanh chóng thì GSM đã đạt ngưỡng 1 triệu thuê bao với 70 nhà cung cấp khác nhau và phủ sóng trên 48 quốc gia.1 Cấu trúc mạng CSM [1] 16 Các phân hệ trong mạng GSM: - Phân hệ chuyển mạch NSS: Network switching SubSystem - Phân hệ vô tuyến RSS = BSS + MS: Radio SubSystem o BSS = TRAU + BSC + BTS ▪ TRAU: bộ chuyển đổi mã và phối hợp tốc độ. ▪ BSC: bộ điều khiển trạm gốc ▪ BTS: trạm thu phát gốc o MS (chính là những chiếc di động) = ME + SIM ▪ ME: phần cứng và phần mềm ▪ SIM: lưu trữ thông tin thuê bao. - Phân hệ vận hành và bảo dưỡng OMS [1] 2. Dịch vụ GPRS Dịch vụ GPRS, hay tiếng Việt là dịch vụ vô tuyến gói tổng hợp là một loại dữ liệu di động dạng gói dành cho các thiết bị sử dụng hệ thống GSM và các loại thiết bị di động IS-136.

Tốc độ dữ liệu của GPRS được trải từ khoảng 56 kbps tới 114 kbps. Có khá nhiều dịch vụ có thể dùng thông qua GPRS, chẳng hạn như WAP – giao thức ứng dụng không dây hay là SMS – short message service, MMS – dịch vụ nhắn tin đa phương tiện và các dịch vụ toàn cầu sử dụng email hoặc vào mạng WWW. Trong khi các dữ liệu gọi điện, nhắn tin thông qua cách chuyển mạch truyền thống tính theo số phút kết nối, Các gói tin được chuyển thông qua dịch vụ GPRS được tính bằng số MB đã truyền, bất kể người dùng có sử dụng hay không. GPRS sử dụng phương pháp gói nỗ lực tối đa, không giống với chuyển mạch, QoS (chất lượng dịch vụ) luôn được bảo đảm ở một mức độ nhất định xuyên suốt quá trình kết nối của người dùng.

Trong GSM, phương pháp đa truy cập được kết hợp với dịch vụ GPRS dựa trên FDD và TDMA. Trong một phiên kết nối, người dùng sẽ có một kênh tần số dùng để download hoặc upload. Kênh này sẽ được kết hợp với ghép kênh thống kê theo miền thời gian hay liên lạc theo chế độ gói tin. Nhờ vậy, vài người dùng có thể chia sẻ cùng 1 kênh tần số mà không bị ảnh hưởng lẫn nhau.

Các gói này có 1 độ lớn cố định, tùy theo khoảng thời gian của GSM. Dịch vụ download sử dụng chế độ FIFO, trong khi upload sử dụng mô hình tương tự như ALOHA reservation.

Nội dung được bảo vệ bản quyền — Tải xuống đầy đủ

Tài liệu "Thiết kế và thi công thiết bị theo dõi sức khỏe di động - Đồ án tốt nghiệp công nghệ kỹ thuật máy tính" trình bày một cái nhìn sâu sắc về việc phát triển các thiết bị công nghệ nhằm theo dõi sức khỏe cá nhân một cách hiệu quả. Nội dung chính của tài liệu bao gồm quy trình thiết kế, các công nghệ hiện đại được áp dụng, và những lợi ích mà thiết bị này mang lại cho người dùng, như khả năng theo dõi sức khỏe liên tục và cải thiện chất lượng cuộc sống.

Để mở rộng thêm kiến thức về các ứng dụng công nghệ trong y tế, bạn có thể tham khảo các tài liệu liên quan như Luận văn thạc sĩ vật lý kỹ thuật ứng dụng laser bán dẫn công suất thấp trong điều trị chứng đau cổ tay do bao hoạt dịch gân bị sưng, nơi khám phá ứng dụng của laser trong điều trị đau, hay Luận văn thạc sĩ vật lý kỹ thuật ứng dụng laser bán dẫn công suất thấp trong điều trị đau khớp vai, cung cấp cái nhìn về công nghệ laser trong điều trị các vấn đề khớp. Ngoài ra, bạn cũng có thể tìm hiểu thêm về Luận văn thạc sĩ kỹ thuật cơ điện tử nghiên cứu thiết kế và điều khiển máy thở đơn giản, một tài liệu liên quan đến thiết bị y tế hỗ trợ hô hấp. Những tài liệu này sẽ giúp bạn có cái nhìn toàn diện hơn về sự phát triển công nghệ trong lĩnh vực y tế.