Pielęgniarka: 7 kroków

2024 Autor: John Day | [email protected]. Ostatnio zmodyfikowany: 2024-01-30 11:29

„Skrzynka dla pielęgniarek” to osobisty system skanera życiowego, którego dana osoba może używać w domu, aby regularnie sprawdzać temperaturę i tętno bez większego wysiłku. Skrzynka pielęgniarki rejestruje i przechowuje dane dotyczące temperatury i tętna, a nawet idzie o krok dalej, aby wysłać ostrzeżenie, gdy parametry życiowe przekroczą poziom bezpieczeństwa. To urządzenie w swojej idealnej wersji pomaga zachować ważne dane dotyczące zdrowia do analizy i informuje, kiedy coś jest nie tak. „Skrzynka dla pielęgniarek” w żaden sposób nie zastępuje lekarza lub ratownika, ale raczej automatyczną pielęgniarkę, która sprawdza cię tak często, jak chcesz i mówi ci, gdy niektóre istotne dane są poza wykresem.

Krok 1: Oryginalne plany i ich ewolucja:

Pierwotny plan zakładał zaprojektowanie kabiny pielęgniarki w sposób opisany powyżej zw pełni funkcjonującym obwodem wykrywającym temperaturę i wykrywającym częstość tętna. Początkowo chciałem włączyć aplikację na Androida, która wizualizuje te dane w postaci wysłanej z Nurse Box.

Aby zapewnić pewien kontekst, poza „tworzeniem” minimalnych obwodów wymaganych na zajęciach laboratoryjnych w szkole średniej, nigdy tak naprawdę nie stworzyłem żadnych obwodów aż do tego semestru. Byłem bardziej programistą i czułem się komfortowo, mając do czynienia ze złożonym kodem, a nie prostymi obwodami. Kiedy zapisałem się na 297DP z profesorem Charlesem Mallochem, wiedziałem, że będzie to poza moją strefą komfortu, gdzie miałem dużą szansę na niepowodzenie. Starałem się, aby mój cel był dość trudny, ponieważ wiedziałem, że jeśli dążę do czegoś trudniejszego tylko dlatego, że moi rówieśnicy pracowali nad bardziej wyrafinowanymi projektami, skończę z brakiem i rozczarowaniem. Tak więc pierwotny plan nie był niczym wyrafinowanym na papierze, ale dla mnie osobiście stał na szczycie stromej krzywej uczenia się. Przetestowałem wiele miniobwodów, próbując zrozumieć kontrolę, jaką ma arduino na obwodzie i jak mogę manipulować nim za pomocą kodu. Dużo czytałem o Arduino i przepracowałem cały zestaw wynalazcy SparkFun. To był proces, ale fantastyczny sposób na prawdziwe zrozumienie obwodów i kodu. Po kilku tygodniach eksploracji zestawu wynalazcy, rozpocząłem swoją misję. Pracowałem nad obwodem temperatury, którego zrozumienie i zakodowanie zajęło kilka tygodni. Chociaż bezpośrednie implementacje istniały online, chciałem sam zrozumieć i wykonać każdy wiersz kodu. Obwód pomiaru tętna był trudniejszy, ponieważ zajmował się różnymi rodzajami kondensatorów i układem IC-LM324. To skomplikowało mój obwód i musiałem zmniejszyć moje plany włączenia modułu Bluetooth i aplikacji na Androida do wizualizacji danych. Jest to wykonalne i już dużo czytałem i dowiedziałem się, co muszę zrobić, aby to wdrożyć, ale czas był ograniczony.

Krok 2: Wykonano badania:

Badania były jednym z najbardziej integralnych i czasochłonnych aspektów tego projektu i tego kursu. Spędziłem tyle godzin, ile mogłem poświęcić na zrozumienie abstrakcyjnych koncepcji związanych z arduino i obwodami. Patrzenie na schemat i umieszczanie komponentów nie jest trudną częścią - wymyślanie schematu lub zrozumienie, dlaczego schemat pojawił się w google tak, jak się pojawił. Zapoznanie się z najważniejszymi informacjami i zrozumienie, co oznaczają dane i jak najlepiej je zaprezentować użytkownikowi Nurse Box, było kluczowe w sformułowaniu moich celów i wizji tego projektu. Nie znalazłem tak pomocnych artykułów naukowych, jak uproszczone teksty i filmy z YouTube, które przerywały przepływ w obwodzie. W większości przypadków, po przeczytaniu, pamiętam, jak wpatrywałem się w mój obwód, zdając sobie sprawę, że „działa, ale nie tak, jak myślę, że działa”. Znajomość teorii na zajęciach bardzo różniła się od czytania teorii w poszukiwaniu sposobu na wdrożenie jej w projekcie. Wszystko, co wydawało się tak nieistotne jak rezystor na schemacie w podręczniku, nabrało znaczenia. Koncepcje, których się nauczyłem, były bezcenne. Wszedłem nawet w króliczą norę komunikacji bezprzewodowej i szyfrowanie wymiany kluczy Diffie-helman, aby wdrożyć bezpieczny sposób przesyłania danych z systemu do telefonu. Szczerze mówiąc, najbardziej ekscytującą częścią całego projektu było pięć godzin, które spędziłem na zrozumieniu kryptografii, szyfru Cezara, algorytmu RSA i algorytmu Diffie-Helmana. Nie mogłem jednak doprowadzić projektu do poziomu, na którym mógłbym wdrożyć którąkolwiek z tych niesamowitych nowych rzeczy, których nauczyłem się w trakcie projektu.

Krok 3: Napotkane trudności:

Wyzwania podzielono na dwie części: osobistą i rozwojową. Związane z tym wyzwania osobiste nie doceniały zaangażowania czasowego wymaganego na innych zajęciach, które zmieściły się w czasie, który zamierzałem zatrzymać na ten projekt. Lepsze umiejętności zarządzania czasem i bardziej przejrzysty obraz całości pomogłyby mi ukończyć cały projekt na czas, a nie w wersji skalowanej.

Wyzwania rozwojowe były liczne. Zrozumienie pojęć zajęło dużo czasu i dużo czytania. Wdrażanie było jeszcze trudniejsze, ponieważ zakrzywione kulki, takie jak pęknięta płytka stykowa i części, które trzeba było zastąpić podstawowymi częściami, sprawiały, że eksploracja była trudniejsza, ale przyjemniejsza. Uruchomienie kodu było w porządku, ale upewnienie się, że robi to, co myślałem, wymagało dużo grzebania w multimetrze, a najtrudniejszym aspektem było to, że nie wiedziałem, czego szukam. Pod koniec wyzwania rozwojowe stały się bardziej znaczące, gdy próbowałem wdrożyć moduł bluetooth i wymagało to przebudowy całego obwodu. Kolejną kwestią jest dokładność oferowana przez Nurse Box. Wartości temperatury są wyłączone i należy je uwzględnić. Gdybyśmy mieli uzyskać temperaturę z zamkniętej części ciała, musielibyśmy ustrukturyzować obwód za pomocą warstw użytkowania i rzutu dla czujnika, aby był higieniczny i dokładny.

Krok 4: Zmiana potrzebna w M5:

Makerspace M5 był idealną przestrzenią do rozwoju tego projektu. Wchodząc do pierwszego tygodnia po tym, jak wybrałem projekt, nad którym chciałem pracować, nie spodziewałem się wiele nauczyć poza niszowym tematem narządów i obwodów z nim związanych. Jednak Makerspace umożliwił mi dyskusję z moimi rówieśnikami na temat ich projektów tak dużo, jak myślałem o swoim i myślę, że dzięki temu nauczyłem się znacznie więcej niż powinienem. Projekt Ayana Sengupty dotyczący dopasowywania wzorców nauczył mnie wiele o uczeniu maszynowym, szkoleniu botów i wykorzystaniu wektorów własnych (wreszcie!). Projekt Stephena Lendla dotyczący wyświetlania pogody na lustrze wprowadził mnie do Raspberry Pi i pomógł mi uświadomić sobie moc API i Pythona do otrzymywania aktualizacji w czasie rzeczywistym w systemie. Ben Button i ja usiedliśmy, aby wymyślić tranzystory i sposób ich użycia do obracania wirnika poprzez sekwencyjny przepływ prądu. Wyciągnąłem więcej z tej przestrzeni tworzenia niż to, co włożyłem, i to głównie dzięki kulturze, którą podtrzymywało to miejsce, w której mogliśmy się wszystkiego nauczyć od każdego. Osobiście nie usprawniłbym niczego w tej przestrzeni, ale na pewno chciałbym wykorzystać bogactwo wiedzy w tym pokoju, zachęcając ich do komentowania i sugerowania pomysłów na temat mojego projektu.

Krok 5: Osiągnięcia:

Osiągnięcia związane z Nurse Box były upokarzające. Obwód czujnika temperatury i pulsu od podstaw to szczerze wszystko, co mogę pokazać na demo jako osiągnięcie, które niewiele mówi. Jednak ten proces nauczył mnie więcej niż jakikolwiek tekst, który przeczytałem w ciągu ostatnich dwóch miesięcy. Wiele się nauczyłem o ludzkich witalnościach, biologii za tym i fizyce pomiaru. Opracowałem układy od zera i porównałem je z istniejącymi modelami, a także poznałem pułapki, które robię podczas tworzenia układów. W końcu zrozumiałem połączenie i użycie arduino oraz jak lepiej czytać arkusze danych dla układu scalonego zaangażowanego w projekt. Jak wspomniałem, nauczyłem się prawie wszystkiego, co wiem o kryptografii od podstaw dla tej klasy i myślę, że w tej chwili mam podstawową wiedzę, aby stworzyć prymitywny system bezpieczeństwa w Pythonie. Poczułem się nawet tak zmotywowany, że zacząłem pisać algorytm dla kryptografii Diffie-Hellmana. Dodatkowo nauczyłem się dużo o uczeniu maszynowym, dopasowywaniu wzorców, raspberry Pi i tranzystorach od moich rówieśników podczas mojego kursu. Studiowałem również o aplikacji na Androida w Android Studio i wiem, że mogę kontynuować to, gdzie wyjechałem latem do wizualizacji zebranych danych.

Krok 6: Jak stworzyć własną skrzynkę pielęgniarki?

Zrozumienie celu ma najwyższy priorytet. Miałem ogromną błędną interpretację pojęcia pulsu i ciśnienia, które cofnęło mnie o dwa tygodnie. Gdy te pojęcia się skończą, sugerowałbym rozpoczęcie od bardzo podstawowych obwodów, jeśli nie jesteś tak obeznany z obwodami jak ja. Przed przystąpieniem do tworzenia skomplikowanego obwodu ważne jest, aby zapoznać się z funkcjonowaniem części i urządzeń oraz z ogólnym przepływem systemu. Gdy to zrobisz, ważne będzie rozbicie projektu na etapy i przepracowanie ich. Rozbiłem projekt na czujnik temperatury, czujnik tętna, moduł bluetooth, aplikację na Androida. gradacja. Bardzo szybko zdałem sobie sprawę, co mogę osiągnąć w ograniczonym czasie, a czego nie mogę. Pomaga to pracować bardzo realistycznie i sprawia, że cały projekt nie wydaje się zniechęcający. Ślepe podążanie za krokami na stronie internetowej doprowadziłoby do wielu problemów i bardzo ograniczonej funkcjonalności. Chciałbyś zrozumieć, jak zachowuje się twój obwód, aby móc dostosować go do tego, co sobie wyobrażasz. Jeśli chodzi o części projektu, które są w toku - moduł bluetooth i aplikację na Androida, zajmę się tym, pracując osobno nad konfiguracją i odbiorem modułu bluetooth, a następnie integruję to z obwodem z niezbędnymi poprawkami.

Kod Arduino obejmuje sekwencyjny przepływ aktywacji, odbierania i manipulowania danymi w pętli. Gdy to zrozumiesz, wystarczy sprawdzić, jak aktywować port lub odebrać dane. Istnieje wyraźny logiczny podział tego, a debugowanie kodu i analiza obwodu za pomocą multimetrów to świetny sposób, aby to zrobić.

Krok 7: Kolejne kroki:

Nurse Box ma do odegrania potężną rolę z punktu widzenia użytkownika. Jednak w obecnej formie ograniczamy transmisję danych Nurse Box do bliskiej transmisji bezprzewodowej przez Bluetooth. Jeśli możemy uaktualnić arduino do Raspberry Pi, od którego z perspektywy czasu powinienem był zacząć, możemy z łatwością wykorzystać Wifi do długoterminowej transmisji danych, w wyniku czego osobisty lekarz użytkownika lub powiedzmy bliski krewny, może być utrzymywany w pętli pod względem parametrów życiowych. Można dodać więcej elementów witalnych, takich jak ciśnienie, a to sprawi, że Nurse Box będzie jeszcze silniejszy. Włączenie elementu użytkowego i rzucania na czujnik temperatury bez uszczerbku dla dokładności będzie ważne, gdybyśmy mieli mierzyć temperaturę z zamkniętych części ciała. Dostrajanie wydajności i dokładności oraz optymalizacja przepływu danych i zabezpieczanie transmisji danych będą ostatnimi krokami przed udostępnieniem Nurse Box użytkownikowi. W społeczeństwie istnieje wyraźna potrzeba i przestrzeń dla koncepcji osobistego skanera życiowego, który oferuje tyle samo, co Nurse Box. Przed nami wiele wyzwań, ale uważam, że warto spróbować.