Health Band: Asisten Wearable Cerdas Terpercaya untuk Lansia

Komponen dan Perlengkapan

Infineon DPS310 – 1 unit
Arduino Nano R3 – 1 unit
Espressif ESP8266 ESP-01 – 1 unit
Kabel jumper (umum) – 1 set
Baterai LiPo 3.7 V – 1 unit

Alat dan Mesin yang Diperlukan

Paku las (umum)

Aplikasi dan Layanan Online

Arduino IDE
Blynk

Tentang Proyek Ini

Apakah orang tua Anda tua dan tinggal sendirian? Tidak perlu khawatir. Menggunakan sensor tekanan Infineon DPS310 kami mengembangkan asisten virtual yang rapi di sekitar lengan Anda dalam bentuk karet tangan, yang mengurus pekerjaan yang memakan waktu ini dengan menyerahkan orang tua Anda ke tangan yang aman!

"Lansia saat ini mewakili sekitar 14,5 persen dari populasi AS, dan pada tahun 2030 akan ada sekitar 74 juta individu tua. Seiring dengan biaya perawatan kesehatan yang meningkat dan tekanan yang diberikan pada lembaga kesehatan untuk memberikan perawatan yang memadai, solusi baru untuk mengelola kesehatan lansia sangat diperlukan."

Setelah pencarian cepat dan melihat angka yang mengejutkan, ini adalah upaya kami untuk membantu lansia!

CERITA

Sudah beberapa tahun sejak nenek saya menderita tanda-tanda awal Alzheimer dan sayangnya kondisinya tampak memburuk. Hal ini menghasilkan serangkaian masalah tidak terduga seperti:

Memburu ke kerja (meskipun dia diberi saran untuk tidak)
Melewatkan makanannya atau kadang-kadang makan ganda
Tidak melakukan olahraganya

Semua ini karena kurangnya memori dan juga ketidaksadarannya terhadap kondisinya.

Ini menyebabkan ibu saya perlu bersama dirinya hampir sepanjang hari, tujuh hari seminggu. Tugas ini ternyata sangat melelahkan dan memakan waktu. Itulah saat kami mendapat ide untuk membuat asisten virtual yang dapat memantau perilaku dan aktivitas nenek saya, dan jika perlu juga dapat memberi tahu anggota keluarga dalam keadaan darurat. Memberi ibu saya jeda dan pada saat yang sama menjaga pasien tetap di tangan yang aman!

KOMPONEN DALAM SISTEM / KONSEP

Meskipun sistem ini berfokus terutama pada masalah yang dihadapi oleh pasien Alzheimer, kami telah menyisipkan banyak sistem lain dalam proyek kami yang mempengaruhi kehidupan semua lansia, membantu mereka melewati hambatan kehidupan sehari-hari mereka secara mandiri.

FUNGSI DAN KEMAMPUAN

Berikut adalah fungsi dan gerakan utama yang dapat dianalisis/terdeteksi oleh karet tangan kami:

Jatuh - studi menunjukkan bahwa masalah terbesar pada lansia adalah kehilangan kesehatan dan jatuh. Seringkali pasien tidak berdaya dan baru setelah beberapa waktu bantuan datang. Ini dapat dengan mudah dihindari dengan Health Band melalui deteksi penurunan tekanan tiba-tiba. Setelah terdeteksi, pesan secara otomatis dikirim ke keluarga untuk bantuan mencegah cedera memburuk.
Olahraga - untuk orang tua, malah sulit untuk mengajak mereka berolahraga atau berjalan kaki meskipun ini akan menjaga mereka tetap fit dan sehat. Kami mengira cara untuk memotivasi mereka dapat dengan menunjukkan jumlah langkah yang diambil atau dalam berapa waktu mereka telah berjalan, jadi mereka memiliki sesuatu yang mendorong mereka untuk berolahraga.
Demam - ini cukup sederhana, sensor juga memberikan suhu. Karet tangan yang bersentuhan dengan lengan memberikan suhu tubuh pasien secara langsung. Setiap lonjakan atau penurunan akan diingatkan lagi secara otomatis melalui pesan ke keluarga.
Status - memberi tahu keluarga status langsung pasien. Misalnya jika Health Band tidak mendeteksi banyak perubahan tekanan, pasien mungkin sedang tidur.

Kami memiliki tiga status: Tidur, Terjaga, dan Berolahraga. (yang dikatakan kami belum menyempurnakan fungsi ini karena terkadang kami menerima "status" yang salah. Kami juga berencana untuk menambahkan lebih banyak status)

RANGKAIAN

Sensor tekanan DPS310 yang kuat dari Infineon dapat disinkronkan menggunakan Bluetooth ke aplikasi. Aplikasi menghasilkan representasi visual langsung dari sensor. Meskipun berguna, itu memiliki keterbatasan untuk konsep kami.

Jadi untuk mengakses aliran data sensor, kami menghubungkan Arduino Nano, melalui bus I2C. Ini memungkinkan kami untuk menghitung data sehingga memungkinkan untuk menyimpulkan berbagai skenario tempat pasien berada.

Setelah kami mengatur bagian itu, kami menghubungkan Arduino ke modul WiFi ESP8266 yang memberinya kemampuan untuk berkomunikasi dengan aplikasi seluler.

PENGATURAN

Sebelum menyiapkan semuanya, Anda perlu menambahkan pin ke sensor. Potong dua panjang tujuh pin dan laskan mereka. Anda dapat menggunakan breadboard untuk mempermudah hal-hal.

Sensor Tekanan DPS310 ke Arduino Nano (I2C)

Catatan: orientasi sensor adalah seperti yang digambarkan dalam gambar

Pin 1 (SDA) pada sensor => Pin Analog 4 pada Arduino
Pin 2 (SCL) pada sensor => Pin Analog 5 pada Arduino
Pin 8 (GND) pada sensor => GND pada Arduino

Arduino Nano ke ESP8266 (modul WiFi)

Catatan: orientasi modul adalah seperti yang digambarkan dalam gambar

Pin 1 pada modul WiFi => Pin Digital 11 pada Arduino
Pin 2 pada modul WiFi => Pin Digital 10 pada Arduino
Pin 7 (GND) pada modul WiFi => GND pada Arduino
Pin 8 (Daya) pada modul WiFi => 3v3 pada Arduino

MEMBUAT KARET TANGAN

Semua komponen yang kecil rapi ditempatkan di pergelangan tangan Anda. Untuk membuat karet tangan sebenarnya, kami menggunakan Kanvas dan Bus untuk menyematkan komponen. Dan kemudian Velcro untuk membentuk sabuk.

Untuk membuat Health band DIY Anda, mulai dengan memotong bus dengan lebar telangan Anda. Lalu susun berbagai sensor, dan potong ukuran akhir. Bulatkan tepi untuk memberikan tampilan yang lebih rapi. Tekan pin ke dalam bus (memberi perlindungan dan pegangan), dan sematkan baterai ke dalam slot kecil.

Sekarang balik Karet Tangan dan las koneksi, pin seharusnya hanya keluar... Lakukan percobaan untuk melihat apakah semuanya berfungsi.

Tambahkan strip Velcro untuk membuat sabuk. Bungkus Karet Tangan dengan kanvas dan tempelkan dengan lem panas, ini memberikan finishing dan rasa yang rapi!

Karena kami tidak memiliki printer 3D, kami berencana untuk meningkatkan prototipe ini di masa depan dengan model 3D yang akan memiliki slot sempurna untuk semua komponen yang memberikan desain ergonomis pada Health Band kami!

***Kami akan memperbarui proyek ini, ketika kami mencetak model cetak 3D akhir kami, dengan gambar dan file cetak***

MENKODE BERBAGAI ALGORITMA

Sebelum kita memulai pemrograman sistem kami, ada beberapa pustaka yang perlu Anda instal agar program berfungsi. Pustaka yang perlu Anda unduh adalah:

Pustaka Wire (Biasanya sudah terinstal, ini bertanggung jawab untuk komunikasi antara Arduino Nano dan Sensor Tekanan DPS310) https://github.com/PaulStoffregen/Wire
Pustaka Sensor Tekanan DPS310 https://github.com/Infineon/DPS310-Pressure-Sensor
Pustaka Blynk (untuk Arduino Nano dapat berkomunikasi dengan cloud Blynk) https://github.com/blynkkk/blynk-library

Setelah Anda mengunduh setiap pustaka, pemasangan untuk masing-masing mengikuti proses yang sama: buka Arduino IDE dan pergi ke sketch (atas jendela). Lalu dari daftar drop-down klik include library. Selanjutnya klik add .ZIP library. Sekarang navigasikan ke tempat Anda menyimpan file yang Anda unduh dan klik open. Ulangi proses untuk ketiga-tiganya.

Sekarang Anda dapat mencoba mengunduh kode uji coba dan memeriksa apakah kompilasi berhasil. Unggah ke Arduino Nano Anda dan pastikan Anda mendapatkan data langsung dengan membuka serial monitor (digambarkan oleh ikon monitor di sudut kanan atas IDE).

Jika itu berfungsi dengan baik, lanjutkan dan unggah kode utama, Anda kemudian dapat mulai membangun aplikasi Anda.

MEMBANGUN APLIKASI

Untuk terhubung ke internet, kami menggunakan platform yang sudah jadi yang disebut Blynk, yang dapat diunduh dari android play store, tautan di bawah. Ada banyak contoh cara menggunakan aplikasi dengan Arduino yang semuanya tersedia dengan pergi ke files di Arduino IDE, lalu contoh dan di bawah daftar Blynk.

Tautan ke aplikasi Blynk: https://play.google.com/store/apps/details?id=cc.

Kami menggunakan Aplikasi untuk membuat representasi data dalam cara yang ramah pengguna.

Pilih Arduino Nano sebagai mikrokontroler Anda dan sebagai ''jenis koneksi'' WiFi. Anda kemudian akan menerima email dari "auth token" yang perlu Anda masukkan dalam kode, (disebut dalam kode).

Kami menambahkan beberapa widget seperti Gauge untuk mewakili suhu langsung, Value Display untuk penghitung langkah, dan LCD Display yang menunjukkan status saat ini. Ini adalah blok dasar yang dapat ditambahkan banyak fungsi lagi untuk kasus tertentu lainnya.

KESIMPULAN, BERHASIL SELURUHNYA!

Proyek ini memiliki beberapa kesalahan dan pembacaan yang salah. Salah satunya adalah suhu tubuh. yang dibaca oleh HealthBand adalah 36° Celsius (suhu pergelangan tangan) sementara termometer kelas medis membacanya sebagai 36.8° Celsius (suhu kaki).

Algoritma kami untuk langkah ternyata memberikan jumlah yang salah pada awalnya tetapi setelah beberapa upaya modifikasi, itu bekerja cukup akurat. Masalah lain ada pada fungsi status. Kami menambahkan lebih banyak variabel dan pernyataan untuk membuatnya lebih memahami status lainnya.

Pada akhirnya, kami dapat memperbaiki masalah dengan pengkalibrasi ulang dan HealthBand berhasil mengumpulkan data yang diperlukan. Nenek saya telah tanpa asisten selama dua minggu terakhir dan Karet Tangan berfungsi sangat bagus!

Sampai sekarang pesan jatuh atau demam belum diuji karena belum ada situasi seperti itu, tetapi secara teori mereka bekerja!

Ini adalah proyek yang bagus dan dapat diimplementasikan cukup mudah, kami berharap karet tangan ini dapat menyelamatkan jiwa dan menjaga orang tua tetap di tangan yang aman!

Kode

Generating Data Test

#include <ifx_dps310.h>
void setup() {
  Serial.begin(9600);
  while (!Serial);
  ifxDps310.begin(Wire);
  int temp_mr = 2; int temp_osr = 2;
  int prs_mr = 2; int prs_osr = 2;
  int ret = ifxDps310.startMeasureBothCont(temp_mr, temp_osr, prs_mr, prs_osr);
  if (ret != 0) {
    Serial.print("Init FAILED! ret = "); Serial.println(ret);
  } else {
    Serial.println("Init complete!");
  }
}
void loop() {
  unsigned char pressureCount = 20; long int pressure[pressureCount];
  unsigned char temperatureCount = 20; long int temperature[temperatureCount];
  int ret = ifxDps310.getContResults(temperature, temperatureCount, pressure, pressureCount);
  if (ret != 0) {
    Serial.println(); Serial.print("FAIL! ret = "); Serial.println(ret);
  } else {
    Serial.println(); Serial.print(temperatureCount); Serial.println(" temperature values found: ");
    for (int i = 0; i < temperatureCount; i++) {
      Serial.print(temperature[i]); Serial.println(" degrees of Celsius");
    }
    Serial.println(); Serial.print(pressureCount); Serial.println(" pressure values found: ");
    for (int i = 0; i < pressureCount; i++) {
      Serial.print(pressure[i]); Serial.println(" Pascal");
    }
  }
  delay(10000);
}

HealthBand with Blynk Application

#include <ifx_dps310.h>
#include <ESP8266WiFi.h>
#include <BlynkSimpleEsp8266.h>
#define BLYNK_PRINT Serial
char auth[] = "YourAuthToken";
char ssid[] = "YourNetworkName";
char pass[] = "YourPassword";
const unsigned char pressureLength = 50; unsigned char pressureCount = 0;
long int pressure[pressureLength]; unsigned char temperatureCount = 0;
const unsigned char temperatureLength = 50; long int temperature[temperatureLength];
int pressureFallingThresh = 1; int pressureSleepingThresh = 4;
int tempFeverThresh = 39; int pressureJogThresh = 5;
void setup() {
  Serial.begin(9600);
  Blynk.begin(auth, ssid, pass);
  while (!Serial);
  ifxDps310.begin(Wire);
  int ret = ifxDps310.setInterruptPolarity(1);
  ret = ifxDps310.setInterruptSources(1, 0, 0);
  ifxDps310.getIntStatusFifoFull();
  int interruptPin = 3; pinMode(interruptPin, INPUT);
  attachInterrupt(digitalPinToInterrupt(interruptPin), onFifoFull, RISING);
  int temp_mr = 3; int temp_osr = 2;
  int prs_mr = 1; int prs_osr = 3;
  ret = ifxDps310.startMeasureBothCont(temp_mr, temp_osr, prs_mr, prs_osr);
  if (ret != 0) { Serial.print("Init FAILED! ret = "); Serial.println(ret); }
  else { Serial.println("Init complete!"); }
}
void loop() {
  Blynk.run(); Serial.println("loop running"); delay(500);
  if (pressureCount == pressureLength && temperatureCount == temperatureLength) {
    Serial.println(); Serial.print(temperatureCount); Serial.println(" temperature values found: ");
    for (int i = 0; i < temperatureCount; i++) {
      Serial.print(temperature[i]);
      if (temperature[i] > tempFeverThresh) { feverEmail(); }
      Serial.println(" degrees of Celsius");
    }
    Serial.println(); Serial.print(pressureCount); Serial.println(" pressure values found: ");
    for (int i = 0; i < pressureCount; i++) {
      Serial.print(pressure[i]);
      if (pressure[i] < pressureFallingThresh) { fallEmail(); }
      else if (pressure[i] < pressureSleepingThresh && pressure[i] < pressureFallingThresh) { wakingUpEmail(); }
      Serial.println(" Pascal");
    }
    Serial.println(); Serial.println();
    pressureCount = 0; temperatureCount = 0;
  }
}
void feverEmail() { Serial.println("Button is pressed."); Blynk.email("your_email@mail.com", "Subject: your patient has fever", "your patient has a fever and his/ her body temp is", temperature); }
void fallEmail() { Serial.println("Button is pressed."); Blynk.email("your_email@mail.com", "Subject: your patient just had a fall", "your patient just had a fall and requires assistance"); }
void wakingUpEmail() { Serial.println("Button is pressed."); Blynk.email("your_email@mail.com", "Subject: your patient has just left his/her bed", "your patient has a just left the bed for unknown reasons, he/she needs assistance"); }
void onFifoFull() {
  Serial.println("Interrupt handler called");
  ifxDps310.getIntStatusFifoFull();
  unsigned char prs_freespace = pressureLength - pressureCount;
  unsigned char temp_freespace = temperatureLength - temperatureCount;
  ifxDps310.getContResults(&temperature[temperatureCount], temp_freespace, &pressure[pressureCount], prs_freespace);
  pressureCount += prs_freespace; temperatureCount += temp_freespace;
}

Skematik

Diagram rangkaian tersedia dalam dokumentasi proyek.

Sistem Pemantau Detak Jantung Real-Time dengan Arduino & Sensor Inframerah Grafik Data Langsung pada Arduino Mega: Sejarah TFT LCD dengan Sensor DHT11

Proses manufaktur

pencetakan 3D

Sistem Kontrol Otomatisasi

Teknologi Industri