Verpleegster: 7 stappen

2024 Auteur: John Day | [email protected]. Laatst gewijzigd: 2024-01-30 11:16

'Nurse Box' is een persoonlijk vitale scannersysteem dat een persoon thuis kan gebruiken om regelmatig zijn temperatuur en hartslag te controleren met weinig tot geen moeite. Nurse Box registreert en slaat uw temperatuur- en hartslaggegevens op en gaat zelfs nog een stap verder om u een waarschuwing te sturen wanneer de vitale functies de veiligheidsniveaus hebben overschreden. Dit apparaat in zijn ideale versie helpt u belangrijke gezondheidsgegevens bij te houden voor analyse en laat u weten wanneer er iets mis is. 'Nurse Box' is op geen enkele manier een vervanging voor een arts of een spoedeisende hulp, maar eerder een geautomatiseerde verpleegster die u zo vaak controleert als u wilt en u vertelt wanneer vitale gegevens niet kloppen.

Stap 1: Originele plannen en de evolutie ervan:

Het oorspronkelijke plan was om de Nurse Box te ontwerpen zoals hierboven beschreven met een volledig functionerend circuit voor temperatuurmeting en pulsfrequentie. Aanvankelijk wilde ik de Android-applicatie integreren die deze gegevens visualiseert zoals verzonden vanuit de Nurse Box.

Om wat context te bieden, afgezien van het "maken" van minimale circuits zoals vereist in laboratoriumlessen op de middelbare school, heb ik tot dit semester nooit echt circuits gemaakt. Ik was meer een programmeur en voelde me op mijn gemak bij het omgaan met complexe code in plaats van eenvoudige circuits. Toen ik me aanmeldde voor 297DP met professor Charles Malloch, wist ik dat dit buiten mijn comfortzone zou zijn, waar ik een grote kans op mislukking had. Ik probeerde mijn doelproject redelijk moeilijk te houden, omdat ik wist dat als ik me op iets moeilijkers zou richten, alleen omdat mijn collega's aan meer geavanceerde projecten werkten, ik kort en teleurgesteld zou zijn. Dus het oorspronkelijke plan was op papier niet geavanceerd, maar stond voor mij persoonlijk op het hoogtepunt van een steile leercurve. Ik heb talloze minicircuits uitgeprobeerd om de controle te begrijpen die een arduino op het circuit had en hoe ik het met code kon manipuleren. Ik las veel over Arduino en werkte de hele SparkFun-uitvinderskit door. Het was een proces, maar een fantastische manier om circuits en code echt te begrijpen. Na een paar weken van uitvinderskitverkenning, begon ik aan mijn missie. Ik werkte aan het temperatuurcircuit, wat een paar weken duurde om te begrijpen en te coderen. Hoewel directe implementaties online bestonden, wilde ik elke regel code zelf begrijpen en doen. Pulsfrequentiecircuit was uitdagender omdat het te maken had met verschillende soorten condensatoren en een IC-LM324. Dit compliceerde mijn circuit en ik moest terugschalen op mijn plannen om een bluetooth-module en Android-app op te nemen om de gegevens te visualiseren. Het is te doen en ik heb al veel gelezen en geleerd wat ik moest doen om dit te implementeren, maar de tijd was beperkt.

Stap 2: Onderzoek gedaan:

Onderzoek was een van de meest integrale en tijdrovende aspecten van dit project en deze cursus. Ik heb zoveel mogelijk uren besteed aan het begrijpen van de anders geabstraheerde concepten achter Arduino en circuits. Kijken naar een schakelschema en het plaatsen van de componenten is niet het moeilijke deel - het is het bedenken van het schakelschema of begrijpen waarom een schema op Google verscheen zoals het deed. Lezen over vitale functies en begrijpen wat de gegevens betekenden en hoe deze het beste aan de gebruiker van de Nurse Box konden worden gepresenteerd, was essentieel bij het vormen van mijn doelen en visie voor dit project. Ik vond wetenschappelijke artikelen niet zo nuttig als vereenvoudigde teksten en youtube-video's die de stroom in een circuit onderbraken. Meestal herinner ik me, na het lezen, dat ik naar mijn circuit staarde en me realiseerde dat "het werkt, maar niet zoals ik denk dat het werkt." Het kennen van de theorie in de klas was heel wat anders dan het lezen van de theorie op zoek naar een manier om het op een project te implementeren. Alles wat zo onbeduidend leek als een weerstand op een schema in een leerboek, werd significant. De concepten die ik leerde waren van onschatbare waarde. Ik ging zelfs in een konijnenhol van draadloze communicatie en Diffie-helman-sleuteluitwisselingsbeveiligingscodering om een veilige manier te implementeren om gegevens van het systeem naar de telefoon te verzenden. Eerlijk gezegd, het meest opwindende aan het hele project waren de vijf uur die ik besteedde aan het begrijpen van cryptografie, Ceasar-codering, RSA-algoritme en Diffie-Helman-algoritme. Ik kon het project echter niet op het niveau brengen waarop ik een van deze geweldige nieuwe dingen die ik in de loop van het project heb geleerd, had kunnen implementeren.

Stap 3: ondervonden moeilijkheden:

De uitdagingen bestonden uit twee delen: persoonlijk en ontwikkelingsgericht. Persoonlijke uitdagingen onderschatten de tijdsbesteding die nodig was voor andere klassen die de tijd opslokten die ik van plan was te behouden voor dit project. Betere vaardigheden op het gebied van tijdbeheer en een duidelijker beeld van het grote geheel zouden me hebben geholpen het hele project op tijd af te ronden in plaats van een geschaalde versie.

Ontwikkelingsproblemen waren talrijk. Het begrijpen van concepten kostte tijd en veel lezen. Het implementeren was nog moeilijker omdat kromme ballen zoals een kapotte breadboard en onderdelen die moesten worden vervangen door essentiële onderdelen het verkennen moeilijker maar leuker maakten. Het was oké om de code te laten werken, maar om ervoor te zorgen dat het deed wat ik dacht dat het deed, moest ik veel met de multimeter rondneuzen en het moeilijkste eraan was dat ik niet wist waar ik naar op zoek was. Tegen het einde werden de ontwikkelingsuitdagingen groter toen ik probeerde een bluetooth-module te implementeren en het hele circuit moest worden vernieuwd. Een ander probleem is de nauwkeurigheid die Nurse Box biedt. Temperatuurwaarden zijn uitgeschakeld en er moet rekening mee worden gehouden. Als we de temperatuur van een gesloten deel van het lichaam zouden krijgen, moeten we het circuit structureren met een gebruiks-en-gooilaag voor de sensor, zodat het hygiënisch en nauwkeurig is.

Stap 4: Wijziging nodig in M5:

Makerspace M5 was de ideale ruimte voor de ontwikkeling van dit project. Toen ik de eerste week binnenging nadat ik het project had uitgekozen waaraan ik wilde werken, verwachtte ik niet veel te leren buiten het niche-onderwerp van vitale functies en circuits die ermee verband houden. Makerspace maakte het me echter mogelijk om met mijn collega's over hun projecten te praten, net zoveel als ik aan de mijne dacht, en ik geloof dat ik daardoor veel meer heb geleerd dan ik had moeten doen. Het project van Ayan Sengupta met betrekking tot patroonherkenning heeft me zoveel geleerd over machine learning, het trainen van bots en het gebruik van eigenvectoren (eindelijk!). Het project van Stephen Lendl met betrekking tot Weerweergave op spiegel liet me kennismaken met Raspberry Pi en hielp me de kracht van API's en Python te realiseren om realtime updates op een systeem te krijgen. Ben Button en ik gingen zitten om transistors uit te zoeken en hoe ze konden worden gebruikt om een rotor te laten draaien door sequentiële stroom. Ik haalde meer uit die makerspace dan wat ik erin stopte en het was vooral vanwege de cultuur die de plek in stand hield waar we van iedereen iets konden leren. Persoonlijk zou ik niets in die ruimte stroomlijnen, maar ik zou zeker willen dat ik kapitaliseerde op de overvloed aan kennis in die ruimte door ze commentaar te geven en ideeën over mijn project aan te dragen.

Stap 5: Prestaties:

Prestaties met betrekking tot Nurse Box waren nederig. Een temperatuur- en pulssensorcircuit vanaf nul is eerlijk gezegd alles wat ik op een demo kan laten zien als een prestatie die niet veel zegt. Het proces heeft me echter meer geleerd dan welke tekst dan ook die ik de afgelopen twee maanden heb gelezen. Ik heb veel geleerd over de menselijke vitaliteit, de biologie erachter en de fysica bij het meten ervan. Ik heb de circuits helemaal opnieuw ontwikkeld en vergeleken met bestaande modellen en leerde tijdens het proces over de valkuilen die ik maak bij het maken van circuits. Ik begreep eindelijk de verbinding en het gebruik van een arduino en hoe ik datasheets beter kon lezen voor de IC die bij het project betrokken was. Zoals gezegd, heb ik voor deze klas bijna alles wat ik weet over cryptografie geleerd en ik denk dat ik nu de basiskennis heb om een grof beveiligingssysteem op Python te ontwikkelen. Ik voelde me zelfs zo gemotiveerd om een algoritme te gaan schrijven voor Diffie-Hellman-cryptografie. Daarnaast heb ik tijdens mijn cursus veel geleerd over machine learning, patroonherkenning, Raspberry Pi's en transistors van mijn collega's. om de verzamelde gegevens te visualiseren.

Stap 6: Hoe u uw eigen verpleegbox kunt maken?

Het begrijpen van het doel heeft de hoogste prioriteit. Ik had een enorme verkeerde interpretatie van het concept van pols en druk, waardoor ik twee weken terugliep. Als de concepten eenmaal niet beschikbaar zijn, zou ik aanraden om met zeer rudimentaire circuits te beginnen als je net zo onbekend bent met circuits als ik. Het is van cruciaal belang om bekend te zijn met de werking van de onderdelen en apparaten en de algemene stroom van het systeem voordat u aan de slag gaat met het maken van een gecompliceerd circuit. Als dat eenmaal is gebeurd, wordt het belangrijk om het project in fasen op te splitsen en deze door te werken. Ik heb het project opgesplitst in temperatuursensor, hartslagsensor, bluetooth-module en Android-app. stadia. Al snel realiseerde ik me wat ik kon hopen te bereiken in de beperkte tijd die ik had en wat ik niet kon. Dit helpt om heel realistisch te werken en zorgt ervoor dat het hele project niet ontmoedigend lijkt. Het blindelings volgen van stappen op een website zou tot veel problemen en zeer beperkte functionaliteit leiden. U zou willen begrijpen hoe uw circuit zich gedraagt, zodat u het kunt aanpassen aan wat u zich ervan voorstelt. Wat betreft de onderdelen van het project waar nog aan wordt gewerkt - de Bluetooth-module en de Android-app, ik doe dit door afzonderlijk te werken aan de installatie en ontvangst van de Bluetooth-module en dit vervolgens met de nodige aanpassingen in het circuit te integreren.

Arduino-code omvat een opeenvolgende stroom van het activeren, ontvangen en manipuleren van gegevens in een lus. Zodra u dit begrijpt, hoeft u alleen maar op te zoeken hoe u een poort activeert of gegevens ontvangt. Er is een duidelijke logische uitsplitsing hiervan en het debuggen van de code en het analyseren van het circuit met multimeters is een geweldige manier om dit aan te pakken.

Stap 7: Volgende stappen:

Nurse Box speelt een krachtige rol vanuit het oogpunt van de gebruiker. In zijn huidige vorm beperken we de gegevensoverdracht van de Nurse Box echter tot draadloze overdracht in de buurt via bluetooth. Als we de arduino kunnen upgraden naar een Raspberry Pi, waarmee ik achteraf gezien had moeten beginnen, kunnen we wifi gemakkelijk gebruiken voor gegevensoverdracht op lange termijn waardoor de persoonlijke arts van de gebruiker of zeg maar een naast familielid zou kunnen worden op de hoogte gehouden met betrekking tot de vitale zaken. Er kunnen meer vitale zaken worden toegevoegd, zoals druk, en dit maakt de Nurse Box des te krachtiger. Het opnemen van een gebruiks- en worpcomponent over de temperatuursensor zonder afbreuk te doen aan de nauwkeurigheid zal belangrijk zijn als we temperatuur zouden opnemen van afgesloten lichaamsdelen. Het verfijnen van efficiëntie en nauwkeurigheid en het optimaliseren van de gegevensstroom en het beveiligen van de overdracht van gegevens zijn de laatste stappen voordat Nurse Box aan de gebruiker kan worden onthuld. Er is duidelijk behoefte en ruimte in de samenleving voor het concept van een persoonlijke vitale scanner die net zoveel biedt als Nurse Box. Veel uitdagingen in het verschiet, maar ik denk dat het het proberen waard is.