CHƯƠNG 1: TONG QUAN VE DE TÀI 1.1 TINH CAP THIET CUA DE TAI Ngày nay, đời sống con người ngày càng được cải thiện thi nhu cầu chăm sóc, bảo vệ sức khỏe ngày càng được xem trọng và nâng cao. Đặt biệt trong những năm gần day, do nhiều yếu t6 khách quan và chủ quan (như: ô nhiễm không khí, nguồn nước; ăn uống những thực phẩm không đảm bảo an toàn: mat cân bằng thời gian làm việc - vận động: các thói quen gây hại như hút thuốc, uống rượu bia, thức khuya.) dẫn đến tình trạng sức khỏe của con người dé bị suy giảm. trường hop mặc bệnh tim mạch, suy nhược cơ thé, tiêu đường ngày cảng gia tăng. Nhận thấy điều này, con người trên toàn thế giới nói chung và người dân Việt Nam nói riêng đã dan ý thức và thường xuyên đến các cơ sở y tế dé kiểm tra, theo dõi tinh trạng sức khỏe định kỳ.
Việc nay đã gây sức ép cho các bệnh viện, trạm y tế do chưa kip đầu tư nguồn nhân lực, cơ sở vật chất, máy móc thiết bị đáp ứng nhu cầu người dân. Hơn nữa, việc di chuyển đến các nơi khám sức khỏe định kỳ sẽ tốn kém nhiều thời gian, chi phí và người dân cũng không thé theo dõi, kiểm tra liên tục các thông số sức khỏe ngay khi có triệu chứng bất thường tại nhà. Ngoài ra, đối với các bệnh nhân cao huyết áp, tim mạch vừa mới phẫu thuật hoặc đang trong thời gian theo dõi, điều trị, thống kê cho thay rang những người này vào ban đêm khi đang ngủ đôi khi xảy ra tình trạng tim ngừng đập, ngừng thở đột ngột. Trong trường hợp này, nếu có biện pháp thường xuyên theo dõi để phát hiện các triệu chứng bất thường thì chúng ta có thể sớm đưa ra biện pháp sơ cứu kịp thời, tránh được tình trạng đột quy, tai biến mạch máu não, thậm chí là tử vong.
Nhận thay sự cân thiết của việc giám sát sức khỏe thường xuyên, ngày nay các thiết bị điện tử thông minh có khả năng đo đạc các thông số sức khỏe mọi lúc mọi nơi đã ra đời và ngày càng được nhiều người biết đến. Chính vì thế, tôi đã lựa chọn thực hiện đề tài thiết kế một hệ thống tự giám sát, theo dõi thường xuyên các thông số sức khỏe (nhịp tim, năng lượng vận động, đường huyết) nhằm giúp người dân có thé tự chăm sóc sức khỏe của mình cách thuận tiện, thường xuyên, tiết kiệm chi phí và góp phân giảm tải cho các cơ sở y tế.2 MỤC TIỂU NGHIÊN CỨU 1.1 Mục tiêu chung Đề tài này góp phần vào việc nghiên cứu, phát triển hệ thống chăm sóc sức khỏe thường trực tại các bệnh viện và cũng có thé tiết giảm, rút gọn một số tính năng, độ chính xác để giảm giá thành nhăm thương mại hóa hệ thông này đến người tiêu dùng.2 Mục tiêu cu thể Về cơ ban, dé tài này sẽ tập trung nghiên cứu lý thuyết và thiết kế, chế tạo hệ thống theo dõi tình trạng sức khỏe bao gồm các tính năng như: đo nhịp đập của tim trên 01 phút, năng lượng tiêu hao do vận động (calo) và đo lượng đường trong máu. Sản phẩm đầu ra của đề tài là các mô hình thực tế có khả năng đo đạc 03 thông số trên và kết quả sẽ được hién thị trên smartphone.3 PHAM VI UNG DỤNG Đề tài này phục vụ mục đích nghiên cứu, ứng dụng một số thiết bi, công nghệ hiện hữu để chế tạo thử nghiệm hệ thống theo dõi, giám sát tình trạng sức khỏe để người dùng có thể kịp thời đưa ra biện pháp điều chỉnh, khắc phục hạn chế hoặc điều trị. Vì vậy, sản pham cuối của dé tài có độ chính xác ở mức chấp nhận được so với các phương pháp do đang áp dụng hiện nay và phù hợp cho việc theo dõi chiều hướng biến đối sức khỏe của cá nhân, gia đình, người chơi thé thao thông thường.
Sản phâm này cân được trải qua quá trình đầu tư nghiên cứu sâu hơn về mặt công nghệ đê tôi ưu độ chính xác nêu muôn ứng dụng vào các lĩnh vực y học, thê thao chuyên nghiệp.4 PHƯƠNG PHÁP THỰC HIỆN - Lý thuyết: Dựa trên những bài báo nghiên cứu khoa học có liên quan trong thời gian gần đây và tìm hiểu, cập nhật thêm các thông tin về hệ thông chăm sóc sức khỏe từ internet. - Thiết kế, thi công: Lựa chọn những module cảm biến, bộ xử lý trung tâm đã được chế tao, gia công sẵn ở trong và ngoài nước dé tiễn hành lắp ráp thành một hệ thống hoàn chỉnh, đáp ứng mục tiêu cụ thể của đề tài. - Đánh giá kết quả: Tiến hành đo đạc thử nghiệm. đánh giá kết quả thu được từ hệ thống mới chế tạo so với phương pháp đo hiện hữu để nghiên cứu giải pháp cải thiện độ chính xác.5 CÁC NGHIÊN CỨU KHÁC CÓ LIÊN QUAN Một số công trình nghiên cứu hiện nay liên quan đến hệ thống giám sát sức khỏe thường trực, từ xa như: [1] “A review of wearable sensors and systems with application in rehabilitation”, tác gia đã nghiên cứu về cảm biến Wearable và hệ thông giám sát sức khỏe từ xa giúp giải quyết, giám sát sinh lí có thé giúp đỡ trong việc chuẩn đoán và điều trị liên tục đối với các bệnh nhân mac bệnh thần kinh, tim mạch và phối như co giật, huyết áp, hen suyén.
Trang 2 [2l “Thiết bị giám sát sức khỏe SPHERE”, do nhóm các nhà khoa học tại Trường đại học Bristol và Southampton (Anh) chế tạo, có thé phát hiện bat ky những thay đối nào trong cử động, thói quen, chế độ ăn uống, cân nặng, tâm trạng lẫn nhịp tim. Không những vậy, SPHERE còn có thể phát hiện liệu người dùng có uống thuốc đúng liều lượng hay không và nhận diện được những triệu chứng của cơn đột quy bằng cách giám sát cử động bất thường của cơ thể hoặc nét mặt. Theo nhóm nghiên cứu, thiết bị có thể được lắp đặt ở nhiều nơi như trong nhà, trên quân áo, trên trang sức hay cay ghép vào bên trong cơ thé. [3] “Hệ thống giám sát sức khỏe từ xa- Telehealth”, để sử dụng bệnh nhân cần cây một vi mạch dưới da có nhiệm vụ gửi thông tin liên tục về tình trạng sức khỏe của họ đến hộp Telehealth.
Tiếp đó, thông tin từ chiếc hộp này sẽ được chuyển đến trung tâm tư vẫn sức khỏe, đó là một thiết bị nhỏ gọn hơn cả chiếc điện thoại bàn có thể giúp chủ nhân theo dõi nhịp tim, huyết áp, đường huyết, cân nặng cũng như sức khỏe tong quát đang trở thành một hệ thông chăm sóc sức khỏe tại gia hữu ích tại Anh. [4l “Build A Wrist Heart-Rate Monitor Using An Ultra-Low-Power MCU”, tác giả muốn thay thế các phương pháp theo dõi nhịp tim như người dùng phải cham vào chúng với ngón tay của mình (trường hợp của đồng hồ thé thao) hoặc mặc chúng trên ngực, có thể gây cảm giác khó chịu và không tự nhiên cho những người tập thể dục. Những giải pháp hiện tại được dựa trên việc đọc điện tâm đồ (ECG hoặc EKGs) bang photoplethysmographic (PPG) là kỹ thuật được sử dụng xung Oximeters. Các thiết bị này có thể liên tục theo dõi nhịp tim ở bat ky nơi nào có mach mau như cô tay.
Ngoài ra, hiện nay trên thế giới cũng có nhiều sản phẩm giám sát sức khỏe thương mại. Tuy nhiên, các sản phẩm chưa thật sự tối ưu, chưa đáp ứng được những yêu cầu cần thiết cho người sử dụng. Vì vậy, để tạo ra được sản phẩm giám sát sức khỏe thì mỗi cá nhân/ doanh nghiệp tại Việt Nam phải nhập khẩu từ nước ngoài với giá thành rất cao. Nhằm mục tiêu từng bước làm chủ công nghệ tại Việt Nam, tôi đã chọn dé tài này để nghiên cứu thử nghiệm thiết bị theo dõi, giám sát sức khỏe một cách tối ưu và hiệu quả.
Trang 3 CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYET 2.1 PHƯƠNG PHÁP ĐO NHỊP TIM 2.1 Giới thiệu chung Nhịp tim là một thông số sức khỏe rất quan trọng, liên quan trực tiếp đến toàn bộ hoạt động của hệ thống tim mạch trong cơ thể, đơn vị tính là số nhịp đập/phút (bpm). Tim đập ôn định sẽ bơm một lượng máu đều đặn đến khắp nơi trên cơ thể, cung cấp day đủ 6 xi, chất dinh dưỡng cho hoạt động của các tế bào. Theo thông tin y tế trên các website và diễn dan, chỉ số nhịp tim của người bình thường sẽ thay đổi theo từng lưới tuổi như sau: e Trẻ sơ sinh: 120-160 nhip/phut. e Trẻ nhỏ từ 1-12 tháng tuổi: 80-140 nhịp/phút.
e Trẻ nhỏ từ 1-2 tuổi: 80-130 nhịp/phút. e Trẻ nhỏ từ 2-6 tuổi: 75-120 nhịp/phút. e Trẻ nhỏ từ 7-12 tuổi: 75-110 nhịp/phút. e© Người lớn trên 18 tuổi: 60-100 nhịp/phút.
e Vận động viên, người tập thé hình: 40-60 nhip/phtt. Thông thường người càng khỏe mạnh, thi nhịp tim càng thấp, nhưng nếu thấp dưới giới hạn bình thường thì có thể đã bị mắc hội chứng nhịp tim chậm. Nhìn chung, nếu nhịp tim chậm không gây ra triệu chứng thì không cần điều trị, nhưng một khi gặp phải triệu chứng nặng (hay ngất xỉu) thì cần phải dùng thuốc, thậm chí cần phải được cây máy tạo nhịp tim vĩnh viễn. Trường hợp xấu nhất khi nhịp tim quá chậm (dưới 30 lan/ phút), 6 xy não bị thiếu tram trọng dẫn tới tình trạng ngất xiu, néu các biện pháp làm tăng nhịp tim không được thực hiện kip thời có thé dẫn đến tử vong.
Hiện nay, có các phương pháp do nhip tim dang được áp dung như sau: - Phương pháp thủ công: Nhịp tim là chỉ số đo lường tốc độ (nhanh hay chậm) của quả tim đang đập. Đôi khi, nhịp tim còn được gọi là mạch. Nhịp tim có thé được cảm nhận rõ ràng ở 2 cổ tay, đặc biệt là phía bên ngón tay cái. Thông thường, khi muốn đo mạch, người ta sẽ đặt nhẹ ngón trỏ và ngón giữa lên vùng này rồi đếm số nhịp đập trong 10 giây.
Từ đó, ta suy ra số nhịp đập trong 1 phút. Ưu điểm của phương pháp này là ít tốn kém chi phi đầu tư thiết bị. Tuy nhiên, kết quả đo phụ thuộc nhiễu kinh nghiệm, tay nghề của bác sĩ, nhân viên y tế, đặc biệt không thé đo, theo dõi nhịp tim khi đang vận động.1: Cách bat mach do nhip tim - Sử dung thiết bi điện tử: Hiện nay, trên thi trường có bán một số thiết bị điện tử có kha năng đo được nhịp tim như: vòng đeo tay Fitbit Charge 2, Withings, Sony smartband 2, Xiaomi Miband 2. Ưu điểm của các thiết bị này là cho phép người dùng có thể theo dõi nhịp tim trong suốt quá trình vận động hàng ngày.