Nghiên cứu thiết kế và thi công hệ thống đo, giám sát nhịp tim và nồng độ cồn sử dụng công nghệ IoT

Trong nghiên cứu này, thiết bị của nhóm tác giả thực hiện đã đo được nhịp tim và nồng độ cồn, kết quả hiển thị trên màn hình và trên ứng dụng Blynk để giúp cho người sử dụng dễ dàng theo dõi ở bất cứ nới đâu.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Nghiên cứu thiết kế và thi công hệ thống đo, giám sát nhịp tim và nồng độ cồn sử dụng công nghệ IoT NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG HỆ THỐNG ĐO,GIÁM SÁT NHỊP TIM VÀ NỒNG ĐỘ CỒN SỬ DỤNG CÔNG NGHỆ IoT Nguyễn Văn Bình1, Trịnh Quốc Thanh1 1. Viện Kỹ thuật Công nghệ, Trường Đại học Thủ Dầu MộtTÓM TẮT Hiện nay nhu cầu chăm sóc sức khỏe rất đang được coi trọng, không chỉ đối với ngườilớn tuổi, mà những người trẻ cũng cần phải xem trọng về vấn đề sức khỏe. Đặc biệt, tình trạngkhông làm chủ bản thân khi sử dụng bia, rượu, không biết cơ thể của mình đã vượt quá nồngđộ cồn để tham gia giao thông hay chưa, những tình trạng như thế khi tham gia giao thông rấtdễ gây mất an toàn giao thông, đồng thời việc sử dụng nồng độ cồn cũng gây ảnh hưởng nhịptim cơ thể tang gây ảnh hưởng sức khỏe. Chính vì thế, sức khỏe và tuổi thọ của người trẻ hiệnnay đang giảm xuống khá đáng kể. Do vậy, cần thiết bị thiết bị đo và giám sát nhịp tim, nồngđộ cồn, nhằm để giúp mọi người dễ theo dõi sức khỏe và nồng độ cồn khi sử dụng rượu bia.Trong nghiên cứu này, thiết bị của nhóm tác giả thực hiện đã đo được nhịp tim và nồng độ cồn,kết quả hiển thị trên màn hình và trên ứng dụng Blynk để giúp cho người sử dụng dễ dàng theodõi ở bất cứ nới đâu. Từ khóa: Đo nhịp tim, đo nồng độ cồn, Blynk, ESP 32, truyền dữ liệu lên web.1. GIỚI THIỆU Một số ứng dụng nghiên cứu trong nước về đo nhịp tim và nồng độ oxy trong máu gầnđây như máy đo nhịp tim sử dụng cảm biến Max30100 của Đặng Công Minh vào năm 2018[1], thiết bị đã đo được nhịp tim, kết quả hiển thị trên LCD. Hình 44. Máy đo nhịp tim [1]. 720 Nghiên cứu của nhóm tác giả Bùi Việt Hoàn và cộng sự đã đề xuất hệ thống thiết bị đeo hỗtrợ theo dõi sức khỏe dựa trên cảm biên gia tốc, cảm biến quang học và học máy vào năm 2023[2], Hệ thống đã theo dõi và phân tích các thông số về nồng độ oxy trong máu và nhịp tim. Vấnđề chính của hai nghiên cứu này là dữ liệu chưa được giám sát từ xa qua một ứng dụng nào đó. Hình 45. Thiết bị đo chỉ số sức khỏe [2] Một số nghiên cứu về đo nồng độ cồn trên thế giới như phát hiện nồng độ cồn trong giaothông do Nirosha và cộng sự đề xuất vào 2017 [3]. Nghiên cứu phát hiện nồng độ cồn sử dụnghệ thống IoT do nhóm tác giả Samila và cộng sự đề xuất vào năm 2017 [4].2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT 2.1. Cơ sở đo nhịp tim Đo nhịp tim từ ngón tay là một trong những phương pháp đo sử dụng ánh sáng Led cóbước sóng phù hợp, cho kết quả chính xác. Nguyên lý đo nhịp tim từ ngón tay, sử dụng ánhsáng được đề cập trong nghiên cứu Thiết kế và phân tích hiệu suất của hệ thống theo dõi nhịptim bởi nhóm tác giả Babatunde Ademola Iyaomolere, Olumide Akintunde Alamu [5]. Hình 4. Cách đo nhịp tim Cảm biến xung hoặc bất kỳ cảm biến nhịp tim quang học nào, đối với vấn đề đó, hoạtđộng bằng cách chiếu ánh sáng xanh lục (bước sóng ~ 550nm) lên ngón tay và đo lượng ánhsáng phản xạ bằng cảm biến quang. 721 Hình 5. Biểu đồ mạch đo Hemoglobin được oxy hóa trong máu động mạch có đặc tính hấp thụ ánh sáng xanh. Máucàng đỏ (hemoglobin càng cao) thì ánh sáng xanh càng được hấp thụ nhiều hơn. Khi máu đượcbơm qua ngón tay theo mỗi nhịp tim, lượng ánh sáng phản xạ sẽ thay đổi, tạo ra dạng sóng thayđổi ở đầu ra của cảm biến quang. Khi bạn tiếp tục chiếu ánh sáng và đọc các kết quả cảm biếnquang, bạn sẽ nhanh chóng bắt đầu đọc được nhịp tim đập. Tín hiệu này từ cảm biến quangthường nhỏ và nhiễu, do đó tín hiệu được đi qua mạng bộ lọc RC và sau đó được khuếch đạibằng Op Amp để tạo ra tín hiệu lớn hơn, sạch hơn và dễ phát hiện hơn nhiều. 2.2. Cơ sở đo nồng độ cồn trong hơi thở Hiện nay có nhiều phương pháp xác định định lượng và định tính nồng độ cồn trong cơthể, đo nồng độ cồn dựa vào mẫu máu và hơi thở là hai cách được sử dụng rộng rãi, trong đóđo nồng độ cồn dựa vào hơi thở đang được áp dụng rộng rãi với ưu điểm dễ sử dụng, thiết bịgọn nhẹ, thực hiện được mọi lúc mọi nơi khi cần thiết. Nghiên cứu phân tích nồng độ cồn tronghơi thở và máu được đề cập trong nghiên cứu do nhóm tác giả Alan Wayne Jones vào năm 1996[6]. Gần đây, nghiên cứu phát hiện nồng độ cồn trong hơi thở sử dụng cảm biến MQ-3 đượcnhóm nghiên cứu VasundharaRamireddy và cộng sự đề xuất vào 2018 [7].3. THIẾT KẾ HỆ THỐNG 3.1. Thiết kế phần cứng Hệ thống gồm các thiết bị được thể hiện ở hình 6 và các khối trong hệ thống được mô tảtrong hình 7, với các khối chính như sau: Bộ phận nguồn: Sử dụng hai nguồn cấp là nguồn pin lipo 7.4 và nguồn từ dây nạp microUSB để cung cấp nguồn cho toàn bộ hệ thống. Bộ phận đo đạc và gửi các tín hiệu cần đo: Bao gồm cảm biến nồng độ cồn (MQ-3) vàcảm biến nhịp tim HW-827 thực hiện nhiệm ...