Nurse Box: 7 pasos

2024 Autor: John Day | [email protected]. Última modificación: 2024-01-30 08:41

'Nurse Box' es un sistema de escáner vital personal que una persona puede usar en el hogar para controlar regularmente su temperatura y frecuencia cardíaca con poco o ningún esfuerzo. El cuadro de enfermería registra y almacena sus datos de temperatura y frecuencia del pulso e incluso va un paso más allá para enviarle una alerta cuando los signos vitales hayan superado los niveles de seguridad. Este dispositivo en su versión ideal le ayuda a mantener importantes datos de salud para su análisis y le permite saber cuando algo anda mal. 'Nurse Box' de ninguna manera reemplaza a un médico o un respondedor de emergencias, sino más bien, una enfermera automatizada que lo controla con la frecuencia que desee y le avisa cuando algunos datos vitales están fuera de serie.

Paso 1: Planes originales y su evolución:

El plan original era diseñar la Nurse Box como se describió anteriormente con un circuito sensor de temperatura y sensor de frecuencia del pulso en pleno funcionamiento. Inicialmente quería incorporar la aplicación de Android que visualiza estos datos enviados desde Nurse Box.

Para proporcionar algo de contexto, además de "hacer" circuitos mínimos como se requiere en las clases de laboratorio en la escuela secundaria, nunca creé ningún circuito hasta este semestre. Yo era más un programador y me sentía cómodo tratando con código complejo en lugar de circuitos simples. Cuando me inscribí en 297DP con el profesor Charles Malloch, sabía que esto iba a estar fuera de mi zona de confort, donde tenía una alta probabilidad de fallar. Traté de mantener mi proyecto objetivo razonablemente difícil porque sabía que si apuntaba a algo más difícil solo porque mis compañeros estaban trabajando en proyectos más sofisticados, terminaría corto y decepcionado. Entonces, el plan original no era nada sofisticado en el papel, pero estaba en la cima de una curva de aprendizaje empinada para mí personalmente. Probé numerosos mini circuitos tratando de entender el control que tenía un arduino en el circuito y cómo podía manipularlo con código. Leí mucho sobre Arduino y trabajé en todo el kit de inventor de SparkFun. Fue un proceso, pero una forma fantástica de comprender realmente los circuitos y el código. Después de algunas semanas de exploración del kit de inventor, me embarqué en mi misión. Trabajé en el circuito de temperatura que me llevó un par de semanas comprender y codificar. Aunque existían implementaciones directas en línea, quería comprender y hacer cada línea de código yo mismo. El circuito de frecuencia de pulso fue más desafiante porque manejaba diferentes tipos de capacitores y un IC-LM324. Esto complicó mi circuito y tuve que reducir mis planes de incorporar un módulo bluetooth y una aplicación de Android para visualizar los datos. Es factible y ya leí mucho y aprendí lo que tenía que hacer para implementar esto, pero el tiempo era limitado.

Paso 2: Investigación realizada:

La investigación fue uno de los aspectos más integrales y que requirieron más tiempo de este proyecto y de este curso. Pasé tantas horas como pude comprender los conceptos abstractos detrás de arduino y circuitos. Mirar un diagrama de circuito y colocar los componentes no es la parte difícil, es crear el diagrama de circuito o entender por qué un esquema apareció en Google de la forma en que lo hizo. Leer sobre los signos vitales y comprender lo que significaban los datos y la mejor manera de presentarlos al usuario de Nurse Box fue clave para formar mis objetivos y visión para este proyecto. No encontré los artículos académicos tan útiles como los textos simplificados y los videos de YouTube que rompían el flujo en un circuito. La mayoría de las veces, después de leer, recuerdo mirar fijamente mi circuito y darme cuenta de que "funciona, pero no de la forma en que creo que funciona". Conocer la teoría en clase fue muy diferente a leer la teoría en busca de una forma de implementarla en un proyecto. Todo lo que parecía tan insignificante como una resistencia en un esquema en un libro de texto se volvió significativo. Los conceptos que aprendí fueron invaluables. Incluso entré en una madriguera de comunicación inalámbrica y cifrado de seguridad de intercambio de claves Diffie-helman para implementar una forma segura de enviar datos desde el sistema al teléfono. Francamente, la parte más emocionante de todo el proyecto fueron las cinco horas que dediqué a comprender la criptografía, el cifrado Ceasar, el algoritmo RSA y el algoritmo Diffie-Helman. Sin embargo, no pude llevar el proyecto al nivel en el que podría haber implementado cualquiera de estas increíbles cosas nuevas que aprendí en el transcurso del proyecto.

Paso 3: Dificultades encontradas:

Los desafíos vinieron en dos partes: personal y de desarrollo. Los desafíos personales involucrados subestimaron el compromiso de tiempo requerido para otras clases que consumían el tiempo que tenía la intención de dedicar a este proyecto. Una mejor gestión del tiempo y una visión más clara del panorama general me habrían ayudado a terminar la totalidad del proyecto a tiempo en lugar de una versión a escala.

Los desafíos del desarrollo fueron numerosos. La comprensión de los conceptos tomó tiempo y mucha lectura. La implementación fue aún más difícil porque las bolas curvas como una placa rota y las partes que tenían que ser sustituidas por partes esenciales hicieron que la exploración fuera más difícil pero más divertida. Hacer que el código se ejecutara estuvo bien, pero asegurarme de que hiciera lo que pensé implicaba hurgar mucho con el multímetro y el aspecto más difícil fue que no sabía lo que estaba buscando. Hacia el final, los desafíos de desarrollo se volvieron más significativos cuando traté de implementar un módulo bluetooth e implicó una renovación de todo el circuito. Otro problema es la precisión que ofrece Nurse Box. Los valores de temperatura están apagados y deben tenerse en cuenta. Si tuviéramos que obtener la temperatura de una parte cerrada del cuerpo, necesitaremos estructurar el circuito con una capa de uso y lanzamiento para el sensor para que sea higiénico y preciso.

Paso 4: Cambio necesario en M5:

Makerspace M5 fue el espacio ideal para el desarrollo de este proyecto. Pasando a la primera semana después de haber elegido el proyecto en el que quería trabajar, no esperaba aprender mucho fuera del tema de nicho de los signos vitales y los circuitos relacionados con él. Sin embargo, Makerspace me permitió tener discusiones con mis compañeros sobre sus proyectos tanto como pensé en el mío y en el proceso creo que he aprendido mucho más de lo que debería haber aprendido. El proyecto de Ayan Sengupta sobre la coincidencia de patrones me enseñó mucho sobre el aprendizaje automático, el entrenamiento de bots y el uso de vectores propios (¡finalmente!). El proyecto de Stephen Lendl sobre la visualización del tiempo en el espejo me presentó Raspberry Pi y me ayudó a darme cuenta del poder de las API y Python para obtener actualizaciones en tiempo real en un sistema. Ben Button y yo nos sentamos para averiguar los transistores y cómo se podrían usar para hacer girar un rotor mediante un flujo de corriente secuencial. Saqué más de ese espacio de creación de lo que puse y se debió principalmente a la cultura que defendía el lugar donde podíamos aprender cualquier cosa de cualquiera. Personalmente, no simplificaría nada en ese espacio, pero desearía aprovechar la abundancia de conocimiento en esa sala al hacer que comentaran y sugirieran ideas sobre mi proyecto.

Paso 5: Logros:

Los logros relacionados con Nurse Box fueron humillantes. Un circuito sensor de temperatura y pulso desde cero es, francamente, todo lo que puedo mostrar en una demostración como un logro que no dice mucho. Sin embargo, el proceso me ha enseñado más que cualquier texto que leí en los últimos dos meses. Aprendí mucho sobre los signos vitales humanos, la biología detrás de ellos y la física para medirlos. Desarrollé los circuitos desde cero y los comparé con los modelos existentes y aprendí en el proceso acerca de las trampas que hago al crear circuitos. Finalmente entendí la conexión y el uso de un arduino, y cómo leer mejor las hojas de datos del IC involucrado en el proyecto. Como se mencionó, aprendí casi todo lo que sé sobre criptografía desde cero para esta clase y creo que ahora mismo tengo los conocimientos básicos para desarrollar un sistema de seguridad básico en Python. Incluso me sentí tan motivado como para empezar a escribir un algoritmo para la criptografía Diffie-Hellman. Además, aprendí mucho sobre aprendizaje automático, coincidencia de patrones, pi de frambuesa y transistores de mis compañeros durante mi tiempo en el curso. También estudié sobre la aplicación de Android en Android Studio y sé que puedo retomar donde lo dejé en verano para visualizar los datos recopilados.

Paso 6: Cómo crear su propia caja de enfermería

Comprender el objetivo es de máxima prioridad. Tuve una gran malinterpretación del concepto de pulso y presión que me hizo retroceder dos semanas. Una vez que los conceptos estén abajo, recomendaría comenzar con circuitos muy rudimentarios si no estás familiarizado con los circuitos como yo. Es fundamental estar familiarizado con el funcionamiento de las piezas y dispositivos y el flujo general del sistema antes de lanzarse a la creación de un circuito complicado. Una vez hecho esto, será importante dividir el proyecto en etapas y trabajar en ellas. Rompí el proyecto en sensor de temperatura, sensor de frecuencia de pulso, módulo bluetooth, aplicación de Android. etapas. Muy rápidamente me di cuenta de lo que podía esperar lograr en el tiempo limitado que tenía y lo que no podía. Esto ayuda a trabajar de manera muy realista y evita que todo el proyecto parezca abrumador. Seguir ciegamente los pasos en un sitio web generaría muchos problemas y una funcionalidad extremadamente limitada. Querrá comprender cómo se comporta su circuito para poder ajustarlo a lo que imagina que sea. En cuanto a las partes del proyecto en las que se está trabajando, el módulo bluetooth y la aplicación de Android, lo haré trabajando en la configuración y recepción del módulo bluetooth por separado y luego integrándolo en el circuito con los ajustes necesarios.

El código Arduino implica un flujo secuencial de activación, recepción y manipulación de datos en bucle. Una vez que se entienda esto, todo lo que necesita hacer es buscar cómo activar un puerto o recibir datos. Hay un desglose lógico definido de esto y depurar el código y analizar el circuito con multímetros es una excelente manera de hacerlo.

Paso 7: Pasos siguientes:

Nurse Box tiene un papel importante que desempeñar desde el punto de vista del usuario. Sin embargo, en su forma actual limitamos la transmisión de datos de Nurse Box a la transmisión inalámbrica de proximidad a través de bluetooth. Si podemos actualizar el arduino a una Raspberry Pi, que en retrospectiva debería haber comenzado, podemos usar Wifi fácilmente para la transmisión de datos a largo plazo, como resultado de lo cual el médico personal del usuario o, digamos, un pariente cercano, podría ser mantenido al tanto con respecto a los signos vitales. Se pueden agregar más elementos vitales, como presión, y esto hará que el Nurse Box sea aún más potente. Incorporar un componente de uso y lanzamiento sobre el sensor de temperatura sin comprometer la precisión será importante si tuviéramos que tomar la temperatura de partes del cuerpo cerradas. Ajustar la eficiencia y precisión y optimizar el flujo de datos y asegurar la transmisión de datos serán los pasos finales antes de que Nurse Box pueda ser presentado al usuario. Existe una necesidad definida y un espacio en la sociedad para el concepto de un escáner vital personal que ofrezca tanto como Nurse Box. Hay muchos desafíos por delante, pero creo que vale la pena intentarlo.