Chương 1: Tổng quan: Giới thiêu chung, nêu tính cấp thiết của đề tài. Sự ứng dụng của đề tài trong lĩnh vực y tế, từ đó đưa ra lý do chọn đề tài, xác định mục tiêu, đối tượng và phạm vi nghiên cứu cho đề tài. Chương 2: Cơ sở lý thuyết: Nghiên cứu tổng quát về các chỉ số sức khoẻ con người, trình bày tổng quan về các phần cứng có liên quan đến đề tài, các chuẩn giao tiếp, dẫn dắt để xây dựng hoàn chỉnh mô hình. Chương 3: Thiết kế và xây dựng hệ thống: Từ yêu cầu đặt ra, trình bày sơ đồ khối hệ thống.
Tính toán và lựa chọn linh kiện phù hợp từ đó thiết kế mô hình. Chương 4: Thi công hệ thống: Thi công mạch in, kết nối linh kiện, thi công mô hình và lập trình cho hệ thống. Chương 5: Kết quả - nhận xét - đánh giá: Trình bày kết quả thu được sau khi thi công mô hình thông qua hình ảnh, video. Từ đó nhận xét và đánh giá sản phẩm dựa trên các yêu cầu đặt ra.
Chương 6: Kết luận và hướng phát triển: Dựa vào kết quả có được từ chương 5, đưa ra kết luận về ưu, nhược điểm hệ thống. Từ đó đưa ra định hướng để cải thiện và phát triển hệ thống. 3 CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT 2.1 GIỚI THIỆU VỀ MỘT SỐ CHỈ SỐ SỨC KHOẺ CON NGƯỜI [19] Theo tổ chức Y tế thế giới (WHO), sức khoẻ là trạng thái cơ thể đầy đủ về mặt thể chất, tinh thần và xã hội, không phải đơn thuần là tình trạng cơ thể không mắc bệnh. Các chỉ số đánh giá tình trạng bước đầu của sức khoẻ hay được sử dụng như: huyết áp, thân nhiệt, nhịp tim, nồng độ oxi trong máu,…Các chỉ số này có liên quan mật thiết với nhau và thường được lấy mẫu bằng biện pháp không xâm lấn, mang lại hiệu quả nhanh chống và an toàn trong y tế.1 Thân nhiệt Thân nhiệt là nhiệt độ của cơ thể con người.
Nhiệt độ cơ thể người trung bình vào khoảng 37℃ và không dao động quá 0,5℃ thì được xem là thân nhiệt người bình thường. Quá trình chuyển hoá năng lượng trong tế bào sinh nhiệt được toả ra môi trường thông qua da, hô hấp và bài tiết. Vì vậy, thân nhiệt ổn định cần đảm bảo cân bằng giữa quá trình sinh nhiệt và quá trình toả nhiệt. Có 3 trường hợp xấu đối thân nhiệt con người là hạ thân nhiệt, sốt và tăng thân nhiệt: - Hạ thân nhiệt: Thân nhiệt bình thường ở vùng trán vào khoảng 35,5-37,5℃.
Các trường hợp các từ 35-34℃ được xem là hạ thân nhiệt nhẹ, từ 34-32℃ là hạ thân nhiệt trung bình, từ 32-25℃ là hạ thân nhiệt nặng và nguy kịch khi dưới 25℃. - Sốt: Hiện tượng cơ thể bị nhiễm các loại virus, vi khuẩn nên cơ thể có xu hướng chống lại các loại virus, vi khuẩn đó bằng cách tăng nhiệt độ cơ thể. Nếu thân nhiệt đo được trên 38℃ là biểu hiện của sốt (kể cả do Covid-19). - Tăng thân nhiệt: Về bản chất, tăng thân nhiệt không giống với sốt.
Tăng thân nhiệt không phải là do cơ thể chống lại vi khuẩn hay virus xâm nhập, mà là do cơ thể tạm thời không phản ứng kịp với sự thay đổi của cơ thể với môi trường xung quanh nên cơ thể lúc này khó loại bỏ được nhiệt một cách nhanh chóng. Tăng thân nhiệt khi thân nhiệt trên 37℃ trường hợp nặng có thể có nhiều biến chứng nguy hiểm.2 Nhịp tim Nhịp tim là số lần co thắt của tim trong mỗi phút. Nhịp tim của người khoẻ mạnh trung bình vào khoảng 60-100 lần/phút, khi vận động mạnh hay lo lắng sẽ tăng trên 100 lần/phút, lúc ngủ nhịp sẽ về dưới 60 lần/phút. Tuy nhiên, theo nghiên cứu của Cơ quan y tế quốc gia (Anh), nhịp tim theo độ tuổi cũng có sự thay đổi lớn, được trình bày trong bảng 2.1: Thông tin về nhịp tim thay đổi theo độ tuổi Độ tuổi Nhịp tim tiêu chuẩn (bpm) Trẻ sơ sinh 120 – 160 Trẻ từ 1 – 12 tháng 80 – 140 Trẻ từ 1 – 2 tuổi 80 – 130 Trẻ từ 2 – 6 tuổi 75 – 120 Trẻ từ 7 – 12 tuổi 75 – 110 Người lớn từ 18 tuổi trở lên 60 – 100 Vận động viên 40 – 60 Giống xung clock cung cấp cho vi mạch số trong điện tử, chỉ số về nhịp tim rất quan trọng đến sức khoẻ con người, nó liên quan mật thiết đến chỉ số huyết áp (áp lực máu tác động lên thành mạch máu) quyết định vấn đề tăng hoặc hạ huyết áp, có ảnh hưởng lớn đến các vấn đề về sức khoẻ như: thiếu máu não, mệt mỏi,…do hạ huyết áp và đột quỵ do huyết áp cao đang rất phổ biến hiện nay.3 Nồng độ O2 trong máu Nồng độ O2 trong máu (SpO2) được hiểu như sau: Hemoglobin (viết tắt là Hb) là một thành phần quan trọng của máu, khi các phân tử Hb trong máu liên kết với các phân tử oxy sẽ tạo thành HbO2 giúp cho máu có thể đưa oxy đi nuôi dưỡng tất cả các cơ quan trong cơ thể.
Mỗi phân tử Hb có 4 nguyên tử sắt, chính các nguyên tử sắt này sẽ liên kết với 4 phân tử oxy và tạo ra liên kết HbO2. Hiện tượng bão hoà oxy trong máu tức là khi có đủ 4 phân tử oxy gắn vào Hb và hiện tượng này được gọi tắt với cái tên SpO2. Chỉ số SpO2 chính là thước đo lượng oxy đang được vận chuyển bởi các tế bào hồng cầu và duy trì sự cân bằng SpO2 trong máu có ý nghĩa sống còn đối với sức khỏe con người. Do đó, cần phải theo dõi chặt chẽ chỉ số này để có thể phát hiện nhanh chóng ra những bất thường khi có sự thiếu hụt oxy trong máu, từ đó giúp xử lý và điều trị cho bệnh nhân một cách kịp thời, tránh biến cố đáng tiếc xảy ra.
Chỉ số SpO2 phân thành 3 nhóm chính như sau: - SpO2 ≥ 97%: là trình trạng độ bão hoà oxy trong máu ở mức bình thường. - SpO2 từ 92 - 97%: người bệnh cần đặc biệt lưu ý và theo dõi tình trạng sức khỏe tại nhà. - SpO2 < 92%: đây là lúc bệnh nhân gặp hiện tượng thiếu oxy trong máu một cách nghiêm trọng, gây nên các triệu chứng như tím tái ở ngón tay, ở môi, bệnh diễn tiến nặng,. Khi đó cần hỗ trợ hô hấp cho bệnh nhân, thở oxy bằng thiết bị chuyên dụng.
Nếu đã được hỗ trợ thở oxy lưu lượng từ 5 - 10 lít/phút 5 nhưng SpO2 không thể đạt > 92% thì bệnh nhân có nguy cơ cao bị suy hô hấp, cần nhập viện cấp cứu để can thiệp sâu hơn. Đối với những người mắc Covid-19 nên giữ SpO2 ở mức trên 90% đến 95%. Nếu mức độ thấp hơn, nên tham khảo ý kiến bác sĩ, để có thể nhập viện và điều trị bổ sung oxy. Trong các tình huống nghiêm trọng hơn của Covid-19, độ bão hòa có thể giảm mạnh xuống dưới 80% và người bệnh cần phải nhập viện.2 TỔNG QUAN VỀ CÁC PHẦN CỨNG TRONG HỆ THỐNG 2.1 Ma trận phím 4x4 [4] Ma trận phím 4×4 có thiết kế nhỏ gọn, dễ kết nối và sử dụng, các chân của 16 phím được nối theo ma trận, tín hiệu khi nhấn phím sẽ là tín hiệu GND (0VDC) hoặc VCC (5VDC) tùy vào cách quét phím với vi điều khiển, bàn phím còn tích hợp vị trí để lắp thêm tụ chống dội (chống nhiễu), phù hợp cho các ứng dụng điều khiển bằng phím bấm.
Ma trận phím được ứng dụng rất nhiều cho việc học tập, thực hành và nghiên cứu về các dòng vi điều khiển phổ biến như: AVR, PIC, STM, 8051,… Hình ảnh thực tế và sơ đồ nguyên lý cho ma trận phím 4x4 được thể hiện như hình 2.3 lần lượt trình bày về thông số kỹ thuật và thông tin các chân của ma trận phím 4x4.1: Ma trận phím 4x4 Bảng 2.2: Thông số kỹ thuật cho ma trận phím 4x4 6 Min Nom Max STT Thông số Đơn vị (Nhỏ nhất) (chuẩn) (tối đa) 1. Dòng tải 30 mA 2. Điện áp hoạt động 24 V 3. Nhiệt độ hoạt động 0 70 ℃ 4.
Kích thước bàn phím 77x69 mm Bảng 2.3: Thông tin các chân của ma trận phím 4x4 Chân Tên Chức năng 8,7,6,5 H0, H1, H2, H3 Nối chung một đầu của phím theo hàng, cấp mức 0V 4,3,2,1 C0, C1, C2, C3 Nối chung một đầu của phím theo cột, cấp mức 5V Thư viện <Keypad.h> giúp hỗ trợ việc lập trình giữa ma trận phím với Arduino dễ dàng hơn.2 Module cảm biến vân tay AS608 [5] Cảm biến nhận dạng vân tay AS608 sử dụng giao tiếp UART hoặc USB để giao tiếp với Vi điều khiển hoặc kết nối trực tiếp với máy tính (thông qua mạch chuyển USB-UART hoặc giao tiếp USB). AS608 có tích hợp nhân xử lý nhận dạng vân tay phía trong, tự động gán vân tay với một chuỗi data và truyền qua giao tiếp UART ra ngoài nên hoàn toàn không cần các thao tác xử lý hình ảnh, đơn giản chỉ là phát lệnh đọc/ghi và so sánh chuỗi UART nên rất dễ sử dụng và lập trình. Hình ảnh thực tế và sơ đồ chân cho module cảm biến vân tay AS608 được thể hiện như hình 2.5 lần lượt trình bày về thông số kỹ thuật và thông tin các chân của module cảm biến vân tay AS608.2: Module cảm biến vân tay AS608 Bảng 2.4: Thông số kỹ thuật cho module cảm biến vân tay AS608 7 Ký Min Nom Max STT Thông số Đơn vị hiệu (nhỏ nhất) (chuẩn) (tối đa) 1 Vcc Điện áp hoạt động 3 3.6 V 2 I Dòng tiêu thụ 30 40 60 mA Bảng 2.5: Thông tin các chân của module cảm biến vân tay AS608 Chân Tên Mô tả 1 V+ Chân cấp nguồn 3.3V cho cảm biến hoạt động 2 Tx Chân truyền giao tiếp UART TTL 3 Rx Chân nhận giao tiếp UART TTL 4 GND Chân cấp nguồn 0V 5 TCH Chân Output của cảm biến chạm Touch, khi chạm tay vào cảm biến chân này sẽ xuất ra mức cao High, để sử dụng tính năng này cần cấp nguồn 3.3V cho chân VA. 6 VA Chân cấp nguồn 3.3V cho cảm biến chạm 7 D+ Chân tín hiệu kết nối USB D+ 8 D- Chân tín hiệu kết nối USB D- Thư viện <Adafruit_Fingerprint.h> giúp hỗ trợ việc lập trình giao tiếp giữa cảm biến vân tay với Arduino dễ dàng hơn.3 Module đọc mã QR GM65 [6] a.
Tổng quan về mã QR trên căn cước công dân Hiện nay, có nhiều loại mã khác nhau tùy theo mục đích sử dụng mà mã được chia thành 3 loại chính: mã 1D, 2D, 3D.