Sestra: 7 krokov

2024 Autor: John Day | [email protected]. Naposledy zmenené: 2024-01-30 11:57

„Nurse Box“je osobný životne dôležitý skener, ktorý by jednotlivec mohol používať v domácom prostredí na pravidelnú kontrolu svojej teploty a tepovej frekvencie s malým až žiadnym úsilím. Ošetrovateľská skrinka zaznamenáva a uchováva údaje o vašej teplote a tepovej frekvencii a dokonca ide ešte o krok ďalej, aby vám poslala upozornenie, keď vitálne orgány prekročia bezpečnostné úrovne. Toto zariadenie v ideálnej verzii vám pomôže uchovať dôležité zdravotné údaje na analýzu a upozorní vás, keď niečo nie je v poriadku. „Sestra pre sestry“v žiadnom prípade nenahrádza lekára alebo pohotovostnú službu, ale je to automatická sestra, ktorá vás kontroluje tak často, ako chcete, a oznámi vám vždy, keď sú niektoré dôležité údaje mimo grafov.

Krok 1: Pôvodné plány a ich vývoj:

Pôvodný plán bol navrhnúť Nurse Box, ako je popísané vyššie, s plne funkčným obvodom na snímanie teploty a snímania pulzovej frekvencie. Pôvodne som chcel začleniť aplikáciu pre Android, ktorá vizualizuje tieto údaje odoslané zo zariadenia Nurse Box.

Aby som poskytol nejaký kontext, okrem „vytvárania“minimálnych obvodov, ako sa vyžaduje v laboratórnych triedach na strednej škole, som do tohto semestra nikdy skutočne nevytvoril žiadne obvody. Bol som viac programátor a cítil som sa pohodlne pri práci so zložitým kódom než s jednoduchými obvodmi. Keď som sa prihlásil na 297DP u profesora Charlesa Mallocha, vedel som, že to bude mimo moju komfortnú zónu, kde mám vysokú šancu zlyhania. Snažil som sa udržať svoj cieľový projekt primerane tvrdý, pretože som vedel, že ak sa zameriam na niečo ťažšie len preto, že moji rovesníci pracujú na sofistikovanejších projektoch, skončím krátky a sklamaný. Pôvodný plán teda nebol na papieri nič sofistikované, ale pre mňa osobne stál na vrchole strmej krivky učenia. Otestoval som mnoho mini obvodov, aby som porozumel ovládaniu, ktoré arduino na obvode malo a ako som s ním mohol manipulovať pomocou kódu. Veľa som si prečítal o Arduine a spracoval som celú súpravu vynálezcu SparkFun. Bol to proces, ale fantastický spôsob, ako skutočne porozumieť obvodom a kódu. Po niekoľkých týždňoch skúmania vynálezcovej súpravy som sa pustil do svojej misie. Pracoval som na teplotnom okruhu, ktorého pochopenie a kódovanie trvalo niekoľko týždňov. Napriek tomu, že priame implementácie existovali online, chcel som porozumieť a urobiť každý riadok kódu sám. Okruh pulzovej frekvencie bol náročnejší, pretože pojednával o rôznych druhoch kondenzátorov a IC-LM324. To skomplikovalo môj obvod a musel som obmedziť svoje plány na začlenenie modulu bluetooth a aplikácie pre Android na vizualizáciu údajov. Je to uskutočniteľné a už som veľa čítal a dozvedel som sa, čo je potrebné urobiť, aby som to implementoval, ale čas bol obmedzený.

Krok 2: Vykonaný výskum:

Výskum bol jedným z najdôležitejších a najnáročnejších aspektov tohto projektu a tohto kurzu. Strávil som toľko hodín, koľko som mohol ušetriť na porozumení inak abstrahovaným konceptom arduina a obvodov. Pohľad na schému zapojenia a umiestnenie súčiastok nie je ťažké- príde to so schémou zapojenia alebo pochopením toho, prečo sa schéma na Googli objavila tak, ako sa ukázala. Prečítanie informácií o životných funkciách a pochopenie toho, čo údaje znamenajú a ako ich najlepšie prezentovať používateľovi Nurse Boxu, bolo kľúčové pri formovaní mojich cieľov a vízie tohto projektu. Odborné články som nepovažoval za také nápomocné ako zjednodušené texty a videá na youtube, ktoré prerušovali tok v okruhu. Väčšinou si po prečítaní spomeniem, ako som civel na svoj okruh a uvedomoval som si, že „funguje, ale nie tak, ako si myslím, že funguje“. Vedieť teóriu na hodine sa veľmi líšilo od čítania teórie hľadania spôsobu, ako ju implementovať do projektu. Všetko, čo sa na schéme v učebnici zdalo také nepodstatné ako rezistor, sa stalo významným. Pojmy, ktoré som sa naučil, boli neoceniteľné. Dokonca som sa dostal do králičej diery bezdrôtovej komunikácie a bezpečnostného šifrovania výmeny kľúčov Diffie-helman, aby som implementoval bezpečný spôsob odosielania údajov zo systému do telefónu. Úprimne povedané, najzaujímavejšou časťou celého projektu bolo päť hodín, ktoré som strávil pochopením kryptografie, Ceasarovej šifry, algoritmu RSA a algoritmu Diffie-Helman. Nemohol som však projekt posunúť na úroveň, v ktorej by som mohol implementovať ktorúkoľvek z týchto úžasných nových vecí, ktoré som sa počas projektu naučil.

Krok 3: Vyskytli sa ťažkosti:

Výzvy prišli v dvoch častiach: osobnej a vývojovej. Osobné výzvy podcenili časový záväzok potrebný pre ostatné triedy, ktoré sa zhodovali s časom, ktorý som chcel v rámci tohto projektu dodržať. Lepšie schopnosti riadenia času a čistejší pohľad na celkový obraz by mi pomohli skôr dokončiť celý projekt ako v zmenšenej verzii.

Vývojové výzvy boli početné. Pochopenie pojmov si vyžadovalo čas a veľa čítania. Implementácia bola ešte ťažšia, pretože zakrivené gule, ako napríklad pokazené pole a diely, ktoré bolo potrebné nahradiť podstatnými časťami, robili prieskum ťažším, ale zábavnejším. Spustenie kódu bolo v poriadku, ale zaistiť, aby to robilo to, čo som si myslel, znamenalo, že som si veľa pohrával s multimetrom a najťažším aspektom bolo, že som nevedel, čo hľadám. Ku koncu sa vývojové výzvy stali významnejšími, keď som sa pokúsil implementovať modul bluetooth a zahŕňal prestavbu celého obvodu. Ďalším problémom je presnosť, ktorú ponúka Nurse Box. Hodnoty teploty sú vypnuté a je potrebné s nimi počítať. Ak by sme chceli získať teplotu z uzavretej časti tela, budeme musieť obvod štruktúrovať pomocou použitia a vrhu pre snímač tak, aby bolo hygienické a presné.

Krok 4: Potrebná zmena v M5:

Makerspace M5 bol ideálnym priestorom pre vývoj tohto projektu. Keď idem do prvého týždňa, keď som si vybral projekt, na ktorom som chcel pracovať, nebolo toho veľa, čo som očakával, že sa naučím mimo špecifickej témy životných funkcií a obvodov, ktoré s ním súvisia. Makerspace mi však umožnil viesť diskusie so svojimi rovesníkmi o ich projektoch, rovnako ako som si myslel o svojich projektoch a verím, že som sa v tomto procese naučil oveľa viac, ako by som mal. Projekt Ayana Senguptu týkajúci sa porovnávania vzorov ma veľa naučil o strojovom učení, výcviku robotov a používaní vlastných vektorov (konečne!). Projekt Stephena Lendla týkajúci sa zobrazovania počasia na zrkadle ma zoznámil s Raspberry Pi a pomohol mi pochopiť silu API a Pythonu získať aktualizácie systému v reálnom čase. S Benom Buttonom sme si sadli, aby sme zistili tranzistory a ako by sa to dalo použiť na otáčanie rotora postupným prúdom. Z tohto tvorivého priestoru som dostal viac, ako som vložil, a bolo to hlavne kvôli kultúre, ktorú miesto zastávalo, kde sme sa od kohokoľvek mohli dozvedieť čokoľvek. Osobne by som v tomto priestore nič nezjednodušil, ale určite by som si prial, aby som využil množstvo znalostí v tejto miestnosti tým, že ich prinútim vyjadriť sa a navrhnúť nápady týkajúce sa môjho projektu.

Krok 5: Úspechy:

Úspechy týkajúce sa Nurse Boxovej boli pokorné. Obvod snímača teploty a pulzu od začiatku je úprimne povedané všetko, čo môžem na demo predviesť ako úspech, ktorý veľa nehovorí. Tento proces ma však naučil viac ako akýkoľvek text, ktorý som prečítal za posledné dva mesiace. Pri jeho meraní som sa naučil veľa o ľudských životných schopnostiach, biológii za nimi a fyzike. Obvody som vyvinul od začiatku a porovnal som ich s existujúcimi modelmi a dozvedel som sa v tomto procese o úskaliach, ktoré pri vytváraní obvodov robím. Nakoniec som porozumel spojeniu a používaniu arduina a ako lepšie čítať letáky pre IC zapojené do projektu. Ako už bolo spomenuté, v tejto triede som sa naučil takmer všetko, čo viem o kryptografii od začiatku, a myslím si, že práve teraz mám základné znalosti na vývoj hrubého bezpečnostného systému v Pythone. Dokonca som sa cítil tak motivovaný, že som začal písať algoritmus pre kryptografiu Diffie-Hellman. Okrem toho som sa počas pobytu v kurze naučil veľa o strojovom učení, porovnávaní vzorov, malinových Pi a tranzistoroch od svojich rovesníkov. Študoval som tiež o aplikácii Android v aplikácii Android Studio a viem, že v lete môžem pokračovať tam, kde som skončil. na vizualizáciu zozbieraných údajov.

Krok 6: Ako si vytvorte vlastný box pre sestry

Pochopenie cieľa je najvyššou prioritou. Mal som obrovskú dezinterpretáciu pojmu pulz a tlak, ktorá ma vrátila o dva týždne. Hneď ako koncepty zmiznú, odporučil by som začať na veľmi základných obvodoch, ak nie ste tak oboznámení s obvodmi ako ja. Predtým, ako sa pustíte do vytvárania komplikovaného obvodu, je dôležité zoznámiť sa s fungovaním častí a zariadení a so všeobecným tokom systému. Keď to bude hotové, bude dôležité rozdeliť projekt na etapy a pracovať na nich. Rozbil som projekt na snímač teploty, snímač tepu, modul bluetooth, aplikáciu pre Android. etapy. Veľmi rýchlo som si uvedomil, čo by som mohol dúfať, že dosiahnem v obmedzenom čase, ktorý mám, a čo nie. Pomáha to fungovať veľmi realisticky a celý projekt nepôsobí skľučujúco. Slepé postupovanie na webových stránkach by viedlo k mnohým problémom a extrémne obmedzenej funkčnosti. Chceli by ste pochopiť, ako sa váš obvod správa, aby ste ho mohli vyladiť tak, ako si ho predstavujete. Pokiaľ ide o nedokončené časti projektu- modul bluetooth a aplikácia pre Android, idem na to tak, že oddelene pracujem na nastavení a príjme modulu bluetooth a potom ho integrujem do obvodu s potrebnými vylepšeniami.

Kód Arduino zahŕňa sekvenčný tok aktivácie, príjmu a manipulácie s dátami v slučke. Akonáhle je to pochopené, stačí vyhľadať spôsob aktivácie portu alebo príjmu údajov. Existuje jednoznačné logické rozdelenie a ladenie kódu a analýza obvodu pomocou multimetrov je skvelý spôsob, ako to urobiť.

Krok 7: Ďalšie kroky:

Nurse Box má z užívateľského hľadiska významnú úlohu. V súčasnej podobe však obmedzujeme prenos údajov Nurse Boxu na bezdrôtový prenos na blízko pomocou bluetooth. Ak dokážeme upgradovať arduino na Raspberry Pi, s ktorým som mal spätne začať, môžeme ľahko použiť Wifi na dlhodobý prenos údajov, v dôsledku čoho by mohol byť osobný lekár užívateľa alebo povedzme blízky príbuzný. držaný v slučke s ohľadom na vitály. Je možné pridať viac životných funkcií, ako je tlak, a vďaka tomu bude Nurse Box o to silnejší. Začlenenie komponentu použitia a prehodenia do snímača teploty bez zníženia presnosti bude dôležité, ak by sme mali merať teplotu z uzavretých častí tela. Jemné doladenie účinnosti a presnosti a optimalizácia toku údajov a zabezpečenie prenosu údajov budú poslednými krokmi pred odhalením programu Nurse Box používateľovi. V spoločnosti existuje určitá potreba a priestor pre koncept osobného vitálneho skenera, ktorý ponúka toľko, koľko ponúka Nurse Box. Čaká ma veľa výziev, ale verím, že to stojí za vyskúšanie.