Scatola dell'infermiera: 7 passaggi

2024 Autore: John Day | [email protected]. Ultima modifica: 2024-01-30 10:01

"Nurse Box" è un sistema di scansione personale vitale che un individuo potrebbe utilizzare in un ambiente domestico per controllare regolarmente la propria temperatura e frequenza cardiaca con uno sforzo minimo o nullo. Nurse box registra e memorizza i dati sulla temperatura e sulla frequenza del polso e fa anche un passo avanti per inviarti un avviso quando i parametri vitali hanno superato i livelli di sicurezza. Questo dispositivo nella sua versione ideale ti aiuta a conservare importanti dati sanitari per l'analisi e ti consente di sapere quando qualcosa non va. "Nurse Box" non è in alcun modo un sostituto di un medico o di un soccorritore di emergenza, ma piuttosto un'infermiera automatizzata che ti controlla tutte le volte che vuoi e ti dice ogni volta che alcuni dati vitali sono fuori scala.

Passaggio 1: piani originali e sua evoluzione:

Il piano originale era di progettare la Nurse Box come descritto sopra con un circuito di rilevamento della temperatura e della frequenza del polso perfettamente funzionante. Inizialmente volevo incorporare l'applicazione Android che visualizza questi dati inviati dall'Infermiera Box.

Per fornire un contesto, a parte "creare" circuiti minimi come richiesto nelle classi di laboratorio al liceo, non ho mai creato alcun circuito fino a questo semestre. Ero più un programmatore e mi sentivo a mio agio a gestire codice complesso piuttosto che circuiti semplici. Quando mi sono iscritto a 297DP con il professor Charles Malloch, sapevo che sarebbe stato fuori dalla mia zona di comfort dove avevo un'alta probabilità di fallimento. Ho cercato di mantenere il mio progetto obiettivo ragionevolmente difficile perché sapevo che se avessi mirato a qualcosa di più difficile solo perché i miei colleghi stavano lavorando su progetti più sofisticati, sarei finito corto e deluso. Quindi, il piano originale non era niente di sofisticato sulla carta, ma si trovava al culmine di una ripida curva di apprendimento per me personalmente. Ho testato numerosi mini circuiti cercando di capire il controllo che un arduino aveva sul circuito e come potevo manipolarlo con il codice. Ho letto molto su Arduino e ho lavorato sull'intero kit dell'inventore di SparkFun. È stato un processo, ma un modo fantastico per comprendere veramente i circuiti e il codice. Dopo alcune settimane di esplorazione del kit dell'inventore, ho intrapreso la mia missione. Ho lavorato sul circuito della temperatura che ha richiesto un paio di settimane per capire e codificare. Sebbene esistessero implementazioni dirette online, volevo capire ed eseguire personalmente ogni riga di codice. Il circuito della frequenza degli impulsi era più impegnativo perché trattava diversi tipi di condensatori e un IC-LM324. Questo ha complicato il mio circuito e ho dovuto ridimensionare i miei piani di incorporare un modulo bluetooth e un'app Android per visualizzare i dati. È fattibile e ho già letto molto e imparato cosa dovevo fare per implementarlo, ma il tempo era limitato.

Passaggio 2: ricerca effettuata:

La ricerca è stato uno degli aspetti più integrali e dispendiosi in termini di tempo di questo progetto e di questo corso. Ho trascorso tutte le ore che potevo risparmiare a comprendere i concetti altrimenti astratti dietro arduino e circuiti. Guardare uno schema circuitale e posizionare i componenti non è la parte difficile: è trovare lo schema circuitale o capire perché uno schema è apparso su google in quel modo. Leggere i dati vitali e capire cosa significavano i dati e come presentarli al meglio all'utente dell'Infermiera Box è stata la chiave per formare i miei obiettivi e la visione di questo progetto. Non ho trovato articoli accademici utili quanto testi semplificati e video di YouTube che interrompevano il flusso in un circuito. La maggior parte delle volte, dopo aver letto, ricordo di aver fissato il mio circuito rendendomi conto che "funziona ma non come penso funzioni". Conoscere la teoria in classe era molto diverso dal leggere la teoria alla ricerca di un modo per implementarla su un progetto. Tutto ciò che sembrava insignificante come un resistore su uno schema in un libro di testo è diventato significativo. I concetti che ho imparato sono stati inestimabili. Sono persino entrato nella tana del coniglio della comunicazione wireless e della crittografia di sicurezza dello scambio di chiavi Diffie-helman per implementare un modo sicuro per inviare dati dal sistema al telefono. Francamente, la parte più eccitante dell'intero progetto sono state le cinque ore che ho passato a comprendere la crittografia, il cifrario Caesar, l'algoritmo RSA e l'algoritmo Diffie-Helman. Tuttavia, non sono riuscito a portare il progetto al livello in cui avrei potuto implementare nessuna di queste incredibili nuove cose che ho imparato nel corso del progetto.

Fase 3: Difficoltà incontrate:

Le sfide sono arrivate in due parti: personale e di sviluppo. Le sfide personali coinvolte hanno sottovalutato l'impegno di tempo richiesto per altre classi che hanno consumato il tempo che intendevo dedicare a questo progetto. Migliori capacità di gestione del tempo e una visione più chiara del quadro generale mi avrebbero aiutato a finire l'intero progetto in tempo piuttosto che una versione in scala.

Le sfide evolutive sono state numerose. La comprensione dei concetti ha richiesto tempo e molta lettura. L'implementazione era ancora più difficile perché le palle curve come una breadboard rotta e le parti che dovevano essere sostituite alle parti essenziali rendevano l'esplorazione più difficile ma più divertente. Far funzionare il codice andava bene, ma assicurarmi che facesse ciò che pensavo implicava un sacco di frugare con il multimetro e l'aspetto più difficile era che non sapevo cosa stavo cercando. Verso la fine, le sfide di sviluppo sono diventate più significative quando ho provato a implementare un modulo bluetooth e ha comportato un rinnovamento dell'intero circuito. Un altro problema è la precisione offerta da Nurse Box. I valori di temperatura sono disattivati e devono essere presi in considerazione. Se dovessimo ricavare la temperatura da una parte chiusa del corpo dovremo strutturare il circuito con una stratificazione usa e getta per il sensore in modo che sia igienico e preciso.

Passaggio 4: modifica necessaria in M5:

Makerspace M5 è stato lo spazio ideale per lo sviluppo di questo progetto. Entrando nella prima settimana dopo aver scelto il progetto su cui volevo lavorare, non c'era molto che mi aspettassi di imparare al di fuori dell'argomento di nicchia dei parametri vitali e dei circuiti ad esso correlati. Tuttavia, Makerspace mi ha permesso di discutere con i miei colleghi sui loro progetti tanto quanto pensavo ai miei e nel processo credo di aver imparato molto più di quanto avrei dovuto. Il progetto di Ayan Sengupta riguardante il pattern matching mi ha insegnato molto sull'apprendimento automatico, sui robot di formazione e sull'uso degli autovettori (finalmente!). Il progetto di Stephen Lendl relativo alla visualizzazione del meteo su mirror mi ha fatto conoscere Raspberry Pi e mi ha aiutato a realizzare la potenza delle API e di Python per ottenere aggiornamenti in tempo reale su un sistema. Ben Button e io ci siamo seduti per capire i transistor e come potrebbero essere usati per far girare un rotore tramite il flusso di corrente sequenziale. Ho ottenuto di più da quello spazio di produzione rispetto a quello che ho messo dentro ed è stato principalmente a causa della cultura che il luogo ha sostenuto, dove potevamo imparare qualsiasi cosa da chiunque. Personalmente non snellirei nulla in quello spazio, ma sicuramente vorrei sfruttare l'abbondanza di conoscenza in quella stanza facendoli commentare e suggerire idee sul mio progetto.

Passaggio 5: risultati:

I successi relativi a Nurse Box sono stati umilianti. Un circuito del sensore di temperatura e impulsi da zero è francamente tutto ciò che posso mostrare su una demo come un risultato che non dice molto. Tuttavia, il processo mi ha insegnato più di qualsiasi testo che ho letto negli ultimi due mesi. Ho imparato molto sui parametri vitali umani, sulla biologia che c'è dietro e sulla fisica per misurarli. Ho sviluppato i circuiti da zero e li ho confrontati con i modelli esistenti e ho appreso durante il processo le insidie che commetto durante la creazione dei circuiti. Ho finalmente capito la connessione e l'uso di un arduino e come leggere meglio i datasheet per l'IC coinvolto nel progetto. Come accennato, ho imparato quasi tutto quello che so sulla crittografia da zero per questa classe e penso di avere le conoscenze di base per sviluppare un sistema di sicurezza grezzo su Python. Mi sono persino sentito così motivato da iniziare a scrivere un algoritmo per la crittografia Diffie-Hellman. Inoltre, durante il corso ho imparato molto sull'apprendimento automatico, sul pattern matching, sui Raspberry Pi e sui transistor dai miei colleghi. Ho anche studiato l'app Android su Android Studio e so che posso riprendere da dove avevo lasciato in estate per visualizzare i dati raccolti.

Passaggio 6: come creare la propria cassetta dell'infermiera

Comprendere l'obiettivo è della massima priorità. Ho avuto un'enorme interpretazione errata del concetto di polso e pressione che mi ha riportato indietro di due settimane. Una volta che i concetti sono stati chiari, consiglierei di iniziare con circuiti molto rudimentali se non hai familiarità con i circuiti come me. È fondamentale conoscere il funzionamento delle parti e dei dispositivi e il flusso generale del sistema prima di lanciarsi nella creazione di un circuito complicato. Una volta fatto ciò, sarà importante suddividere il progetto in fasi e lavorarci sopra. Ho suddiviso il progetto in sensore di temperatura, sensore di frequenza cardiaca, modulo bluetooth, app Android. fasi. Molto rapidamente ho capito cosa potevo sperare di ottenere nel tempo limitato che avevo e cosa non potevo. Questo aiuta a lavorare in modo molto realistico e impedisce all'intero progetto di sembrare scoraggiante. Seguire alla cieca i passaggi su un sito Web porterebbe a molti problemi e a funzionalità estremamente limitate. Vorresti capire come si comporta il tuo circuito in modo da poterlo adattare a come lo immagini. Per quanto riguarda le parti del progetto che sono in corso di elaborazione, il modulo bluetooth e l'app per Android, lo sto facendo lavorando separatamente sulla configurazione e ricezione del modulo bluetooth e poi integrandolo nel circuito con le modifiche necessarie.

Il codice Arduino prevede un flusso sequenziale di attivazione, ricezione e manipolazione dei dati in loop. Una volta compreso, cercare come attivare una porta o ricevere dati è tutto ciò che devi fare. C'è una precisa ripartizione logica di questo e il debug del codice e l'analisi del circuito con multimetri è un ottimo modo per farlo.

Passaggio 7: passaggi successivi:

Nurse Box ha un ruolo importante da svolgere dal punto di vista dell'utente. Tuttavia, nella sua forma attuale limitiamo la trasmissione dei dati di Nurse Box alla trasmissione wireless di prossimità tramite bluetooth. Se possiamo aggiornare l'arduino a un Raspberry Pi, che in retrospettiva avrei dovuto iniziare, possiamo facilmente utilizzare il Wifi per la trasmissione di dati a lungo termine a causa della quale il medico personale dell'utente o, ad esempio, un parente stretto, potrebbe essere tenuti aggiornati per quanto riguarda i parametri vitali. È possibile aggiungere più elementi vitali come la pressione e questo renderà la Nurse Box ancora più potente. Incorporare un componente usa e getta sopra il sensore di temperatura senza compromettere la precisione sarà importante se dovessimo prendere la temperatura da parti del corpo chiuse. La messa a punto dell'efficienza e della precisione, l'ottimizzazione del flusso di dati e la protezione della trasmissione dei dati saranno i passaggi finali prima che Nurse Box possa essere svelato all'utente. C'è un preciso bisogno e spazio nella società per il concetto di uno scanner personale vitale che offra tanto quanto offre Nurse Box. Ci sono un sacco di sfide davanti, ma credo che valga la pena provarci.