I. Thiết kế mạch điện tử ECG
Phần này tập trung vào thiết kế mạch điện tử ECG, bao gồm việc lựa chọn các linh kiện điện tử phù hợp như cảm biến ECG (ADS1292R được đề cập trong tài liệu), vi điều khiển (ESP8266 được sử dụng), và các thành phần khác cần thiết để thu nhận tín hiệu ECG một cách chính xác và hiệu quả. Việc thiết kế mạch cần đảm bảo chất lượng tín hiệu đầu ra, giảm thiểu nhiễu và sai số. Tài liệu đề cập đến việc sử dụng module Wifi LUA ESP8266 CP2102 Nodemcu để kết nối không dây, cho thấy sự quan tâm đến tính di động và tiện lợi của thiết bị. Thiết kế mạch cần tuân thủ các quy định về thiết bị y tế, đảm bảo an toàn cho người sử dụng. Một điểm đáng chú ý là việc sử dụng mạch khuyếch đại đo và mạch khuyếch đại vi sai trong ADS1292R để cải thiện chất lượng tín hiệu. Bộ lọc tín hiệu cũng là một phần quan trọng, giúp loại bỏ nhiễu và đảm bảo tín hiệu ECG chính xác. Tài liệu không cung cấp thông tin chi tiết về thiết kế mạch, chỉ đề cập đến các linh kiện chính. Tuy nhiên, đây là một phần quan trọng cần được mô tả kỹ lưỡng hơn trong báo cáo chính thức.
1.1 Lựa chọn linh kiện và mô tả chức năng
Lựa chọn cảm biến ECG ADS1292R là một quyết định hợp lý, vì đây là cảm biến có độ chính xác cao và được sử dụng rộng rãi trong các thiết bị đo ECG. Vi điều khiển ESP8266 đóng vai trò trung tâm, xử lý tín hiệu, kết nối không dây và điều khiển toàn bộ hệ thống. Việc sử dụng module Wifi cho phép truyền dữ liệu ECG không dây đến smartphone, tăng tính tiện dụng của thiết bị. Tài liệu cần bổ sung thông tin về các linh kiện khác như mạch nguồn, IC chuyển đổi mức logic, và các linh kiện hỗ trợ khác. Mô tả chức năng của từng linh kiện cần được làm rõ hơn, kèm theo các thông số kỹ thuật quan trọng. Thiết kế mạch in cũng cần được đề cập đến, bao gồm việc bố trí linh kiện, đường dẫn tín hiệu và các biện pháp giảm nhiễu. Phát hiện lead-off cũng là một khía cạnh quan trọng cần được xem xét để đảm bảo độ tin cậy của phép đo. Tài liệu nên trình bày rõ ràng hơn về cách thức hoạt động của các mạch con trong hệ thống, chẳng hạn như mạch lọc tín hiệu hay mạch khuyếch đại. Việc phân tích lựa chọn phương pháp lọc tín hiệu (ví dụ: lọc thông thấp, lọc thông cao, lọc thông dải) cũng cần được đưa ra để làm rõ sự lựa chọn của tác giả.
1.2 Xử lý và lọc tín hiệu ECG
Tài liệu đề cập đến việc sử dụng bộ lọc số để xử lý tín hiệu ECG, nhưng chưa cung cấp thông tin cụ thể về thuật toán lọc được sử dụng. Việc lựa chọn thuật toán lọc phù hợp là rất quan trọng để giảm thiểu nhiễu và đảm bảo chất lượng tín hiệu. Tài liệu cần mô tả chi tiết về phương pháp lọc được sử dụng, bao gồm loại bộ lọc (ví dụ: lọc thông thấp, lọc thông cao, lọc notch), thứ tự bộ lọc (ví dụ: bộ lọc FIR, IIR), và các thông số thiết kế của bộ lọc. Phân tích sự ảnh hưởng của các thông số bộ lọc tới chất lượng tín hiệu ra cần được trình bày rõ ràng. Xử lý tín hiệu ECG bao gồm nhiều khía cạnh, trong đó việc loại bỏ nhiễu là rất quan trọng. Tài liệu cần đề cập đến các loại nhiễu thường gặp trong tín hiệu ECG (ví dụ: nhiễu nguồn, nhiễu cơ bắp) và các phương pháp xử lý nhiễu hiệu quả. Mô hình hóa tín hiệu ECG có thể được sử dụng để đánh giá hiệu quả của quá trình lọc tín hiệu. Phân tích phổ tần số của tín hiệu ECG trước và sau khi lọc sẽ giúp minh họa rõ ràng hơn hiệu quả của quá trình lọc. Cuối cùng, cần có một phần đánh giá chất lượng tín hiệu ECG sau khi xử lý.
II. Thiết kế phần mềm ECG
Phần này tập trung vào thiết kế phần mềm ECG, bao gồm cả phần mềm nhúng trên vi điều khiển ESP8266 và ứng dụng di động trên smartphone. Phần mềm nhúng chịu trách nhiệm thu thập, xử lý và truyền dữ liệu ECG. Ứng dụng di động hiển thị dữ liệu ECG và cho phép người dùng tương tác với thiết bị. Phát triển ứng dụng Android được đề cập trong tài liệu, nhấn mạnh sự cần thiết của việc thiết kế giao diện người dùng thân thiện và dễ sử dụng. Lưu trữ dữ liệu ECG trên điện thoại và trên server là những chức năng quan trọng cần được xem xét. An ninh và bảo mật dữ liệu y tế cũng cần được ưu tiên hàng đầu. Tích hợp dữ liệu ECG từ nhiều nguồn khác nhau cũng là một điểm cần lưu ý trong thiết kế phần mềm.
2.1 Phát triển ứng dụng Android
Tài liệu chỉ đề cập đến việc phát triển ứng dụng Android, nhưng chưa cung cấp thông tin chi tiết về kiến trúc phần mềm, giao diện người dùng, hay các chức năng cụ thể. Thiết kế giao diện người dùng (UI) cần phải thân thiện, dễ sử dụng và trực quan, giúp người dùng dễ dàng theo dõi dữ liệu ECG. Chức năng chính của ứng dụng cần bao gồm hiển thị dữ liệu ECG theo thời gian thực, lưu trữ dữ liệu, chia sẻ dữ liệu, và các tính năng khác tùy thuộc vào mục tiêu của thiết bị. Kiến trúc phần mềm nên được thiết kế một cách mô đun để dễ dàng bảo trì và mở rộng. Việc sử dụng các thư viện và khung công tác phù hợp sẽ giúp quá trình phát triển phần mềm trở nên nhanh chóng và hiệu quả. Quản lý dữ liệu trong ứng dụng cũng là một khía cạnh quan trọng cần được xem xét, bao gồm việc lưu trữ dữ liệu cục bộ trên điện thoại và đồng bộ dữ liệu lên server. Bảo mật dữ liệu là một vấn đề quan trọng cần được ưu tiên, đảm bảo rằng dữ liệu ECG của người dùng được bảo vệ an toàn.
2.2 Phần mềm nhúng trên vi điều khiển
Phần mềm nhúng trên vi điều khiển ESP8266 chịu trách nhiệm thu thập tín hiệu ECG từ cảm biến, xử lý tín hiệu (bao gồm lọc nhiễu), và truyền dữ liệu đến ứng dụng di động thông qua kết nối Wifi. Lập trình vi điều khiển cần phải hiệu quả và tiết kiệm năng lượng, để đảm bảo thời lượng sử dụng của thiết bị. Việc sử dụng giao thức truyền thông phù hợp (ví dụ: TCP/IP, UDP) là rất quan trọng để đảm bảo độ tin cậy và hiệu quả của quá trình truyền dữ liệu. Quản lý bộ nhớ trên vi điều khiển cũng cần được xem xét để tránh tình trạng tràn bộ nhớ. Xử lý lỗi cần được tích hợp vào phần mềm nhúng để xử lý các tình huống bất thường trong quá trình hoạt động. Tài liệu cần cung cấp thông tin chi tiết hơn về thuật toán điều khiển, phương pháp xử lý tín hiệu và giao thức truyền thông được sử dụng. Mã nguồn minh họa cho một số phần chức năng quan trọng sẽ giúp tăng tính thuyết phục cho phần này.
III. Thu thập và lưu trữ dữ liệu ECG
Phần này tập trung vào quá trình thu thập dữ liệu ECG, bao gồm việc sử dụng cảm biến ECG, xử lý tín hiệu và lưu trữ dữ liệu. Thu thập dữ liệu cần đảm bảo chất lượng tín hiệu cao và giảm thiểu nhiễu. Xử lý tín hiệu bao gồm lọc nhiễu và xử lý tín hiệu để chuẩn bị cho việc lưu trữ và phân tích. Lưu trữ dữ liệu cần đảm bảo tính toàn vẹn và an toàn của dữ liệu. Lưu trữ dữ liệu ECG trên điện thoại và trên server được đề cập, cho thấy sự quan tâm đến tính khả dụng và khả năng chia sẻ dữ liệu. An toàn dữ liệu y tế là một yếu tố cần được xem xét kỹ lưỡng. Cơ sở dữ liệu ECG cần được thiết kế để dễ dàng truy xuất và phân tích dữ liệu. Các tiêu chuẩn về an toàn dữ liệu y tế cần được tuân thủ chặt chẽ.
3.1 Quá trình thu thập dữ liệu
Mô tả chi tiết quá trình thu thập dữ liệu ECG từ cảm biến ADS1292R là rất quan trọng. Việc hiệu chỉnh cảm biến và thiết lập các thông số thu thập dữ liệu cần được làm rõ. Tần số lấy mẫu và độ phân giải cần được xác định phù hợp để đảm bảo chất lượng dữ liệu. Kiểm tra chất lượng tín hiệu sau khi thu thập là cần thiết để phát hiện các lỗi trong quá trình thu thập dữ liệu. Xử lý lead-off là một vấn đề cần được đề cập đến để tránh việc đo bị nhiễu do tín hiệu bị mất. Các kỹ thuật giảm nhiễu cần được áp dụng trong quá trình thu thập dữ liệu để cải thiện chất lượng dữ liệu. Phương pháp kiểm tra chất lượng dữ liệu thu được, ví dụ như đánh giá phổ tần số của tín hiệu cần được làm rõ.
3.2 Lưu trữ và bảo mật dữ liệu
Lưu trữ dữ liệu ECG trên cả thiết bị di động và server là một tính năng quan trọng. Việc lựa chọn cơ sở dữ liệu phù hợp (ví dụ: cơ sở dữ liệu quan hệ, cơ sở dữ liệu NoSQL) là cần thiết để tối ưu hóa hiệu suất và khả năng mở rộng. Cấu trúc cơ sở dữ liệu cần được thiết kế sao cho dễ dàng truy xuất và phân tích dữ liệu. Bảo mật dữ liệu là một yếu tố rất quan trọng, đặc biệt là khi dữ liệu liên quan đến sức khỏe của người dùng. Các biện pháp bảo mật cần được áp dụng để bảo vệ dữ liệu khỏi truy cập trái phép và bị mất mát. Mã hóa dữ liệu là một giải pháp bảo mật nên được xem xét. Quản lý phiên người dùng để tránh truy cập trái phép cũng rất quan trọng. Tài liệu nên nêu rõ các biện pháp được sử dụng để đảm bảo an toàn dữ liệu và tuân thủ các quy định về bảo mật thông tin y tế.
IV. Hiển thị dữ liệu ECG trên smartphone
Phần này tập trung vào việc hiển thị dữ liệu ECG trên smartphone. Giao diện người dùng cần được thiết kế thân thiện và dễ sử dụng, cho phép người dùng dễ dàng theo dõi dữ liệu ECG. Các chức năng hiển thị cần bao gồm hiển thị tín hiệu ECG theo thời gian thực, hiển thị thông số nhịp tim, và các thông tin khác liên quan đến dữ liệu ECG. Tài liệu đề cập đến việc sử dụng ứng dụng Android, cho thấy sự chú trọng đến tính di động và thuận tiện cho người dùng. Khả năng tương tác của ứng dụng cũng cần được xem xét, cho phép người dùng tùy chỉnh các thông số hiển thị và lưu trữ dữ liệu. Tốc độ hiển thị dữ liệu cần được tối ưu để đảm bảo trải nghiệm người dùng tốt nhất.
4.1 Thiết kế giao diện người dùng
Giao diện người dùng (UI) của ứng dụng Android cần được thiết kế sao cho trực quan, dễ sử dụng và thân thiện với người dùng. Việc sử dụng các biểu tượng và màu sắc phù hợp sẽ giúp người dùng dễ dàng hiểu và tương tác với ứng dụng. Thiết kế đồ họa cần phải chuyên nghiệp và hiện đại. Ứng dụng cần hiển thị dữ liệu ECG một cách rõ ràng và dễ hiểu, bao gồm cả biểu đồ ECG và thông số nhịp tim. Khả năng tùy chỉnh các thông số hiển thị cần được tích hợp vào ứng dụng, cho phép người dùng tùy chỉnh các thông số theo nhu cầu của mình. Tài liệu nên có các hình ảnh minh họa về giao diện người dùng để người đọc dễ hình dung.
4.2 Tối ưu hóa hiệu suất hiển thị
Hiệu suất hiển thị dữ liệu ECG trên smartphone là rất quan trọng để đảm bảo trải nghiệm người dùng tốt nhất. Ứng dụng cần phải hiển thị dữ liệu một cách mượt mà và không bị gián đoạn. Việc tối ưu hóa mã nguồn và sử dụng các thư viện hiệu năng cao là cần thiết. Quản lý bộ nhớ và xử lý các thao tác đồ họa hiệu quả là rất quan trọng để tránh tình trạng ứng dụng bị chậm hoặc bị treo. Tốc độ truyền dữ liệu giữa vi điều khiển và smartphone cần được tối ưu để đảm bảo dữ liệu được hiển thị một cách nhanh chóng và chính xác. Phương pháp nén dữ liệu có thể được sử dụng để giảm dung lượng dữ liệu cần truyền. Các thử nghiệm hiệu năng cần được thực hiện để đánh giá hiệu suất của ứng dụng.
