I. Giới thiệu về Mô hình IoT Giám sát Bệnh nhân tại HCMUTE
Đồ án tốt nghiệp "Thiết kế và thi công mô hình sử dụng IoT giám sát bệnh nhân" tại trường HCMUTE tập trung vào việc xây dựng một hệ thống giám sát sức khỏe bệnh nhân từ xa dựa trên công nghệ Internet of Things (IoT). Hệ thống này nhắm đến việc đo lường các chỉ số sinh tồn quan trọng như thân nhiệt và nhịp tim, truyền dữ liệu về trung tâm giám sát thông qua mạng không dây, và hiển thị dữ liệu trên giao diện web sử dụng Firebase. Đây là một ứng dụng cụ thể của IoT in patient monitoring và Remote patient monitoring (RPM), góp phần vào sự phát triển của Smart healthcare solutions và Công nghệ IoT trong y tế tại Việt Nam. Nghiên cứu này đóng góp vào lĩnh vực HCMUTE research và Ứng dụng IoT tại HCMUTE, cụ thể là ứng dụng trong chăm sóc sức khỏe.
1.1. Mục tiêu và phạm vi nghiên cứu
Mục tiêu chính là thiết kế và triển khai một hệ thống IoT based healthcare system để giám sát thân nhiệt và nhịp tim bệnh nhân. Hệ thống sử dụng các Medical IoT devices như cảm biến nhiệt độ LM35 và cảm biến nhịp tim Pulse Sensor. Dữ liệu được truyền qua mạng không dây, cụ thể là sử dụng ESP8266 NodeMCU và Wi-Fi in healthcare IoT, lên nền tảng đám mây Firebase. Phạm vi nghiên cứu tập trung vào thiết kế phần cứng, lập trình phần mềm cho Medical IoT devices, thiết lập kết nối không dây, và xây dựng giao diện người dùng trên web. Nghiên cứu này không đề cập đến các vấn đề phức tạp hơn như Data security in medical IoT, Cloud computing in healthcare IoT, hay Big data analytics in healthcare. Đây là một Case study IoT patient monitoring với quy mô nhỏ, tập trung vào việc chứng minh khả thi của công nghệ.
1.2. Công nghệ và phương pháp
Hệ thống sử dụng vi điều khiển STM32F103C8T6 làm trung tâm xử lý dữ liệu. Dữ liệu từ các Wearable sensors for patient monitoring được thu thập và xử lý trước khi truyền lên module ESP8266 NodeMCU. Data acquisition in IoT healthcare được thực hiện thông qua giao tiếp I2C và UART. Dữ liệu được lưu trữ và hiển thị trên web server sử dụng Firebase. Hệ thống được thiết kế dựa trên mô hình client-server. Hai client thu thập dữ liệu từ hai bệnh nhân, truyền dữ liệu về server, và dữ liệu được hiển thị trên màn hình và web server. Thiết kế hệ thống IoT bao gồm cả phần cứng và phần mềm. Thi công hệ thống IoT được thực hiện dựa trên các thành phần sẵn có trên thị trường. Đây là một ví dụ ứng dụng của Sensor networks for healthcare và Wireless sensor networks (WSN) in healthcare ở quy mô nhỏ.
II. Phân tích thiết kế và triển khai hệ thống
Phần này trình bày chi tiết về quá trình thiết kế và triển khai hệ thống giám sát bệnh nhân. Nó bao gồm việc lựa chọn các thành phần phần cứng, thiết kế mạch điện, lập trình vi điều khiển và module WiFi, và xây dựng giao diện web. Quá trình này thể hiện rõ quá trình Thiết kế hệ thống IoT và Thi công hệ thống IoT. Việc sử dụng các Medical IoT devices và Wearable sensors for patient monitoring được mô tả một cách cụ thể. Các vấn đề liên quan đến Data transmission in healthcare IoT và Energy efficiency in healthcare IoT cũng được đề cập.
2.1. Thiết kế phần cứng
Thiết kế phần cứng bao gồm sơ đồ nguyên lý, lựa chọn linh kiện, và quá trình lắp ráp. Việc lựa chọn vi điều khiển STM32F103C8T6, cảm biến LM35, cảm biến nhịp tim Pulse Sensor, và module ESP8266 NodeMCU được giải thích. Sơ đồ kết nối giữa các thành phần được trình bày rõ ràng. Các vấn đề về Interoperability in healthcare IoT được xem xét trong quá trình lựa chọn và kết nối các thành phần. IoT project HCMUTE này nhấn mạnh vào sự đơn giản và khả năng thực hiện. Đặc biệt, vấn đề Scalability of IoT in healthcare được xem xét để đảm bảo hệ thống có thể mở rộng trong tương lai.
2.2. Thiết kế phần mềm
Thiết kế phần mềm bao gồm lập trình vi điều khiển STM32F103C8T6 để thu thập dữ liệu từ các cảm biến, lập trình module ESP8266 NodeMCU để truyền dữ liệu không dây, và xây dựng giao diện web trên Firebase. Các thuật toán xử lý dữ liệu được mô tả. Giám sát bệnh nhân từ xa được thực hiện thông qua việc truyền dữ liệu lên Firebase. Mô hình giám sát sức khỏe này được thiết kế để đơn giản và dễ sử dụng. Các vấn đề về Security protocols in healthcare IoT được xem xét ở mức độ cơ bản để bảo mật dữ liệu. Machine learning in patient monitoring và Artificial intelligence in healthcare IoT không được ứng dụng trong đồ án này, do phạm vi nghiên cứu hạn chế.
III. Kết quả và thảo luận
Phần này trình bày kết quả thử nghiệm và đánh giá hiệu quả của hệ thống. Kết quả đo lường và độ chính xác của hệ thống được phân tích. Các vấn đề gặp phải trong quá trình triển khai và các giải pháp được đưa ra. Phần này cũng thảo luận về những hạn chế của hệ thống và hướng phát triển trong tương lai. Mô hình giám sát sức khỏe này, dù còn đơn giản, nhưng đã chứng minh khả năng ứng dụng của IoT trong lĩnh vực y tế. Các chỉ số chính được giám sát là nhiệt độ và nhịp tim, thể hiện ứng dụng thực tiễn của IoT for elderly care và IoT for chronic disease management ở quy mô nhỏ.
3.1. Đánh giá hiệu quả hệ thống
Phần này trình bày kết quả thử nghiệm hệ thống, bao gồm độ chính xác của việc đo thân nhiệt và nhịp tim. Độ chính xác này được so sánh với các thiết bị đo tiêu chuẩn. Hiệu quả của việc truyền dữ liệu không dây được đánh giá dựa trên tốc độ truyền và độ tin cậy. Khả năng sử dụng của giao diện web được đánh giá. Phần này cũng đề cập đến Cost-effectiveness of IoT in healthcare, nhấn mạnh vào việc sử dụng các linh kiện giá thành thấp. Challenges of IoT in healthcare, như vấn đề tiêu thụ năng lượng và độ bền của pin, cũng được đề cập.
3.2. Hạn chế và hướng phát triển
Hệ thống này còn một số hạn chế, chẳng hạn như phạm vi giám sát chỉ giới hạn ở thân nhiệt và nhịp tim, không tích hợp các tính năng cảnh báo tự động, và chưa xử lý tốt vấn đề bảo mật dữ liệu. Các hướng phát triển trong tương lai bao gồm mở rộng phạm vi giám sát, tích hợp các tính năng thông minh hơn như Predictive analytics in healthcare, và nâng cao tính bảo mật của hệ thống. Việc ứng dụng Artificial intelligence in healthcare IoT và Machine learning in patient monitoring là những hướng phát triển tiềm năng. IoT for remote diagnosis cũng là một hướng nghiên cứu thú vị trong tương lai.
