ĐẶT VẤN ĐỀ Ngày nay, công nghệ thông tin nói chung và công nghệ phần mềm nói riêng đã phát triển mạnh mẽ và chiếm một vị trí quan trong trong tiến trình công nghiệp hóa, hiện đại hóa đất nước. Công nghệ thông tin được ứng dụng trên rất nhiều lĩnh vực và trong việc y tế cũng được đầu tư và quan tâm nhiều hơn. Công nghệ thông tin giúp mọi thứ trong lĩnh vực y tế được tự động hóa hơn.Việc đo nhịp tim và nồng độ oxi trong máu cũng vậy. Nếu trước đây các y tế bác sĩ cần đo và ghi lại thông tin của các bệnh nhân vào sổ sách sau đó mới tiến hành nhập dữ liệu vào máy để lưu trữ, việc này rất mất nhiều thời gian và công sức.
Việc phát triển một hệ thống ghi nhận thông tin và cập nhật thường xuyên vừa hiệu quả, vừa tiết kiệm rất nhiều thời gian và chi phí, tối ưu hóa lưu trữ dữ liệu và tài nguyên một cách hiệu quả. Vì vậy, với mong muốn được tìm hiểu sâu về arduino trong lĩnh vực y tế nên em đã chọn đề tài “Hệ thống ghi nhận thông tin nhịp tim và nồng độ oxy trong máu – Giao tiếp mạng Blockchain và hệ thống HIS” 2.2 PHẠM VI ĐỀ TÀI Đề tài tập trung nghiên cứu việc ghi nhận thông tin nhịp tim và nồng độ oxi trong máu.3 ĐỐI TƯỢNG SỬ DỤNG Tất cả mọi người đều có thể sử dụng, đặt biệt là các bệnh nhân cần được theo dõi sức khỏe thường xuyên.4 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU Nghiên cứu các tài liệu về arduino (thông số kĩ thuật, sơ đồ kết nối, thư viện hỗ trợ, code tham khảo, cơ chế hoạt động,…). Nghiên cứu cơ chế hoạt động của Blockchain. Phương pháp thực nghiệm: phân tích, thiết kế, xây dựng, phát triển và kiểm thử phần mềm.5 MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU Tìm hiểu nguyên lý đo nhịp tim và nồng độ oxy trong máu.
Áp dụng các kiến thực được học vào thực tế và tìm hiểu sâu hơn. Thiết kế thiết bị kết hợp đo nhịp tim và nồng độ oxy trong máu.1 Giới thiệu về nhịp tim 2.1 Nhịp tim là gì? Nhịp tim được hiểu là một số lần co bóp trong vòng một phút. Đây là thông số đặc trưng của mỗi người và sẽ biến thiên theo sự lão hóa của chúng ta. Nhịp tim được đo theo đơn vị nhịp/phút Nhịp tim được xác định khi bạn đang trong trạng thái nghỉ ngơi và cơ thể không phải cử động mạnh.
Nhịp tim chuẩn đối với người bình thường Nhịp tim chuẩn có thể khác nhau ở mỗi người, tùy thuộc vào độ tuổi, thể trạng, giới tính,. Đối với người từ 18 tuổi trở lên, nhịp tim bình thường trong lúc nghỉ ngơi dao động trong khoảng từ 60 đến 100 nhịp mỗi phút. Thông thường, người có thể trạng càng khỏe mạnh, thì nhịp tim càng thấp. Đối với những vận động viên chuyên nghiệp, khi ở chế độ nghỉ ngơi, nhịp tim trung bình của họ chỉ khoảng 40 nhịp một phút.
Ví dụ như vận động viên đua xe đạp Lance Armstrong - huyền thoại của làng thể thao thế giới, tim của anh chỉ đập khoảng 32 nhịp mỗi phút. Theo nghiên cứu của Cơ quan y tế quốc gia tại Vương quốc Anh, dưới đây là bảng tiêu chuẩn nhịp tim lý tưởng theo từng độ tuổi: Hình 5: Bảng tiêu chuẩn nhịp tim 2.3 Thận trọng với rối loạn nhịp tim Nếu do một nguyên nhân hoặc tác động nào đó khiến cho nhịp đập trái tim trở nên bất thường, như nhịp tim nhanh (hơn 100 nhịp mỗi phút), nhịp tim chậm (dưới 60 nhịp mỗi phút) hoặc tim đập lúc nhanh, lúc chậm, thậm chí có 6 nhịp tim tim đập nhưng không thấy mạch, thì được gọi là rối loạn nhịp tim. Trong cuộc sống hàng ngày, không thể tránh khỏi những lúc trái tim bị lạc nhịp. Tình trạng này thường xuất phát từ những nguyên nhân rất “đời thường”, chẳng hạn như: Căng thẳng, hoạt động gắng sức, rối loạn tâm lý, hay những thói quen xấu như thức khuya, hút thuốc lá, sử dụng một số chất kích thích như rượu bia, cà phê, trà đặc,.
Hình 6: Những triệu chứng của rối loạn nhịp tim Bên cạnh đó, các bệnh lý liên quan trực tiếp đến tim mạch như: Suy tim, Thiếu máu cơ tim, các bệnh lý về van tim (hở van tim và hẹp van tim), viêm cơ tim, bệnh tim bẩm sinh,. đều là những căn nguyên ảnh hưởng đến quá trình dẫn truyền xung động điện trong tim và gây ra rối loạn nhịp tim. Giới thiệu về nồng độ oxi trong máu 2.1 Nồng độ oxi trong máu là gì SpO2 là viết tắt của cụm từ Saturation of peripheral oxygen - độ bão hòa oxy trong máu ngoại vi. Hiểu một cách khác, SpO2 là tỷ lệ hemoglobin oxy hóa (hemoglobin có chứa oxy) so với tổng lượng hemoglobin trong máu.
Hemoglobin là một protein được tìm thấy trong các tế bào hồng cầu, quyết định màu đỏ của hồng cầu. Chỉ số SpO2 có thể được đo bằng phép đo xung - một phương pháp gián tiếp, không xâm lấn (không đưa các dụng cụ vào trong cơ thể). Nó hoạt động bằng cách phát ra và tự hấp thu một làn sóng ánh sáng đi qua các mạch máu hoặc mao mạch trong đầu ngón tay, đầu ngón chân hoặc dái tai. Sự thay đổi của sóng ánh sáng xuyên qua ngón tay, ngón chân hoặc dái tai sẽ cho biết kết quả của phép đo SpO2 vì mức độ oxy bão hòa gây ra các biến đổi về màu sắc của máu.2 Chỉ số SpO2 ở người bình thường là bao nhiêu Giá trị chỉ số SpO2 được biểu thị bằng 1%.
Nếu máy đo oxy cho kết quả 97% thì chứng tỏ mỗi tế bào hồng cầu được tạo ra bởi 97% oxygenated và 3% không oxy hóa hemoglobin. Giá trị SpO2 bình thường sẽ dao động ở mức 95 - 100%. 7 Chỉ số oxy hóa máu tốt là rất cần thiết vì cung cấp đủ năng lượng cho cơ bắp hoạt động. Nếu giá trị SpO2 xuống dưới 95%, đây là dấu hiệu cảnh báo oxy hóa máu kém, còn được gọi là tình trạng máu thiếu oxy.
Các nghiên cứu chứng minh rằng chỉ số SpO2 từ 94% trở lên là chỉ số bình thường, đảm bảo an toàn. Thang đo chỉ số SpO2 tiêu chuẩn: SpO2 từ 97 - 99%: Chỉ số oxy trong máu tốt; SpO2 từ 94 - 96%: Chỉ số oxy trong máu trung bình, cần thở thêm oxy; SpO2 từ 90% - 93%: Chỉ số oxy trong máu thấp, cần xin ý kiến của bác sĩ chủ trị; SpO2 dưới 92% không thở oxy hoặc dưới 95% có thở oxy: Dấu hiệu suy hô hấp rất nặng; SpO2 dưới 90%: Biểu hiện của một ca cấp cứu trên lâm sàng. Chỉ số SpO2 ở trẻ sơ sinh: Ở trẻ sơ sinh, chỉ số SpO2 an toàn giống như của người lớn, đó là trên 94%. Nếu chỉ số SpO2 của trẻ giảm xuống dưới mức 90% thì cần thông báo cho y bác sĩ để được hỗ trợ can thiệp kịp thời.3 Tác dụng và sự cần thiết của việc theo dõi chỉ số SpO2 Khi bạn vận động, cơ thể sẽ cần lượng oxy nhiều hơn để duy trì hoạt động.
Nếu đột ngột bị gián đoạn hay không cung cấp đủ lượng oxy cần thiết, tế bào não sẽ chết dần, dẫn đến nguy cơ đột quỵ. Chính vì lý do đó, việc theo dõi việc theo dõi chỉ số SpO2 thường xuyên là vô cùng quan trọng, đặc biệt trong quá trình luyện tập cường độ cao hay với những người có bệnh lý về tim mạch, huyết áp, hen suyễn. Nhìn vào giá trị SpO2, bạn có thể điều tiết chế độ tập, tránh vận động quá sức gây chấn thương và các biến chứng nguy hiểm khác. Ngoài ra, việc đo SpO2 còn được ứng dụng đối với những người yêu thích leo núi, thám hiểm.
Càng lên cao, lượng oxy cơ thể hít vào cơ thể càng ít, lúc này người dùng có thể theo dõi giá trị SpO2 để ra quyết định đi tiếp hoặc trở về để đảm bảo an toàn.3 Các thiết bị sử dụng 2. Kit RF Thu Phát Wifi ESP8266 NodeMCU Lua D1 Mini Hình 7: Kit RF Thu Phát Wifi ESP8266 NodeMCU Lua D1 Mini Kit RF thu phát Wifi ESP8266 NodeMCU Lua D1 Mini là kit phát triển dựa trên nền chip Wifi SoC ESP8266 với thiết kế dễ sử dụng và đặc biệt là có thể sử dụng trực tiếp trình biên dịch của Arduino để lập trình và nạp code, điều này khiến việc sử dụng và lập trình các ứng dụng trên ESP8266 trở nên rất đơn giản. Kit RF thu phát Wifi ESP8266 NodeMCU Lua D1 Mini có thiết kế nhỏ gọn, tích hợp sẵn mạch nạp chương trình và giao tiếp UART CH340, thường được dùng cho các ứng dụng cần kết nối, thu thập dữ liệu và điều khiển qua sóng Wifi, đặc biệt là các ứng dụng liên quan đến IoT. Thông số kỹ thuật: Model: NodeMCU Lua D1 Mini IC chính: ESP8266 Wifi SoC phiên bản ESP12 Phiên bản firmware: Node MCU.
Chip nạp và giao tiếp UART: CH340 GPIO tương thích hoàn toàn với firmware Node MCU. Cấp nguồn: 5VDC MicroUSB hoặc vào các chân 5V, 3V3 GIPO giao tiếp mức 3.3VDC Thiết kế nhỏ gọn, có thể cắm trực tiếp vào test board. Tương thích hoàn toàn với trình biên dịch Arduino. Kích thước: 34.
Cảm Biến Nhịp Tim Và Oxy Trong Máu MAX30102 MH-ET LIVE 9 Hình 8: MAX30102 MH-ET LIVE Cảm biến nhịp tim và oxy trong máu MAX30102 MH-ET LIVE có thiết kế tiện dụng dễ dàng đeo vào ngón tay, cổ tay, được sử dụng để đo nhịp tim và nồng độ Oxy trong máu, thích hợp cho nhiều ứng dụng liên quan đến y sinh, cảm biến sử dụng phương pháp đo quang phổ biến hiện nay với thiết kế và chất liệu mắt đo chuyên biệt từ chính hãng Maxim cho độ chính xác và độ bền cao, cảm biến sử dụng giao tiếp I2C với bộ thư viện sẵn có trên Arduino rất dễ sử dụng. Thông số kỹ thuật: Cảm biến nhịp tim và oxy trong máu MAX30102 IC chính: MAX30102 Đo được nhịp tim và nồng độ Oxy trong máu. Điện áp sử dụng: 3. Nhỏ gọn, siêu tiết kiệm năng lượng, thích hợp cho các thiết bị đo nhỏ gọn, Wearable Devices.
Giao tiếp: I2C, mức tín hiệu TTL. Kích thước: 20.5mm MAX30102 ESP8266 VIN 3.3 ~ 5V GND GND D2 SDA D1 SCL Bảng 1: Kết nối MAX30102 với ESP8266 10 2.3 Màn Hình Oled 0.96 Inch Giao Tiếp I2C Hình 9: OLed 0.96 Màn hình Oled 0.96 inch giao tiếp I2C cho khả năng hiển thị đẹp, sang trọng, rõ nét vào ban ngày và khả năng tiết kiệm năng lượng tối đa với mức chi phí phù hợp, màn hình sử dụng giao tiếp I2C cho chất lượng đường truyền ổn định và rất dễ giao tiếp chỉ với 2 chân GPIO. Thông tin kỹ thuật: Điện áp sử dụng: 2. Công suất tiêu thụ: 0.