ΠΤΥΧΙΑΚΗ ΕΡΓΑΣΙΑ ΕΚΠΟΝΗΣΗ ΝΑΤΣΗ ΒΑΣΙΛΕΙΑ ΑΜ 1064 ΕΠΙΒΛΕΠΩΝ ΚΑΘΗΓΗΤΗΣ ΚΟΝΤΟΓΙΑΝΝΗΣ ΣΩΤΗΡΗΣ ΜΑΙΟΣ

Transcript

1 ΠΤΥΧΙΑΚΗ ΕΡΓΑΣΙΑ ΕΚΠΟΝΗΣΗ ΝΑΤΣΗ ΒΑΣΙΛΕΙΑ ΑΜ 1064 ΕΠΙΒΛΕΠΩΝ ΚΑΘΗΓΗΤΗΣ ΚΟΝΤΟΓΙΑΝΝΗΣ ΣΩΤΗΡΗΣ ΜΑΙΟΣ

2 ΟΙΚΟΝΟΜΟΤΕΧΝΙΚΗ ΜΕΛΕΤΗ ΑΠΟΜΑΚΡΥΣΜΕΝΗΣ ΕΠΟΠΤΕΙΑΣ ΑΣΘΕΝΩΝ FINANCIAL AND STUDY OF REMOTE MONITORING OF PATEINTS ARDUBERRY

3 Σκοπός πτυχιακής εργασίας Ο σκοπός αυτής της εργασίας είναι να παρουσιάσει τον τρόπο λειτουργίας ενός προσωπικoύ ψηφιακού οδηγού (Personal Digital Assistant) στο χώρο των νοσοκομείων. Θα δοκιμάσουμε την χρήση τους σε κάθε τομέα λήψης πληροφοριών και στο τέλος θα είμαστε σε θέση να γνωρίζουμε αν αυτό το σύστημα αποδίδει καλύτερα από το πατροπαράδοτο τρόπο.

4 Raspberry Pi Σήμερα το Pi Raspberry κοστίζει 32 μόλις και το πρώτο που κατασκευάστηκε είχε το μέγεθος μιας πιστωτικής κάρτας. Η λειτουργία του μπορεί να συνδυαστεί μέσω της σύνδεσης του με μια τηλεόραση ή με μια οθόνη αφής. Τεχνικά χαρακτηριστικά: Memory SD CPU Ισχύ Interface video Interface audio 512 MB 700 MHz 3.5 Watt Composite video,composite RCA, HDMI TRS connector 3,5 mm jack, HDMI

5 Είδη πλακέτας Raspberry Pi Type A/A+ Το μοντέλο είναι παραλλαγή της Raspberry Pi επειδή λείπουν κάποιες θύρες και ένα Ethernet chip, το μοντέλο είναι ελαφρύτερο και καταναλώνει λιγότερη ενέργεια από ένα μοντέλο Β.Προβάλλει περιβάλλον Linux. Κόστος type A 23 Κόστος type A+ 28 Τεχνικά χαρακτηριστικά: Memory SD CPU USB 256 MB 700MHz 2 θύρες πλήρους μεγέθους HDMI, CSI κάμερα, DSI οθόνη αφής, Micro SD για τη φόρτωση του λειτουργικού συστήματος και αποθήκευση δεδομένων

6 TYPE B Έξι προτεινόμενα λειτουργικά συστήματα Archlinux ελαφρύ και ευέλικτο Linux, OpecELEC-XBMC Media Center OS Pidora - Fedora Remix, Pi RaspBMC - Linux βασισμένη στο Debian,Pi Raspian, RiscOS - Σχεδιασμένο στο Cambridge. Κόστος type B 33 Τεχνικά χαρακτηριστικά: Memory SD CPU USB Micro SD Ισχύ Interface 512MB Broadcom BCM2835 SoC HD Single 2.0 8GB 2.5 watts HDMI,RCA Video Out 3,5 mm Jack, HDMI Audio Out

7 TYPE B+ Το μοντέλο Β+ είναι παραλλαγή της Raspberry Pi. Σε σύγκριση με το μοντέλο B έχει: περισσότερα GPIO. Τώρα έχουμε 4 USB θύρες, σε σύγκριση με του μοντέλου B, και καλύτερη hotplug καλύτερη τεχνολογία Micro SD. Έχουμε μειωμένη κατανάλωση ρεύματος μεταξύ 0,5 W Καλύτερη ποιότητα ήχου. Κόστος πλακέτας 32

8 ARDUINO Είναι μία ανοιχτού λογισμικού υπολογιστική πλατφόρμα. Μπορεί να προγραμματιστεί με τη γλώσσα Wiring. ArduPi Ενδεικτικό κόστος από 19 εως 25. Τεχνικά χαρακτηριστικά: Μικροελεγκτής Τάση λειτουργίας Όρια τάσης εισόδου Ψηφιακοί ακροδέκτες Αναλογικοί ακροδέκτες εισόδου Μνήμη flash Μνήμη SRAM εξωτερική τροφοδοσία ATmega168/328 5V 0-5V Ι/Ο KB 2KB 5 ως 9V Στη συγκεκριμένη πτυχιακή εργασία, επιλέχθηκε το μοντέλο Arduino UNO μιας και καλύπτει όλες τις ανάγκες της εργασίας, καθώς τα pins που διαθέτει επαρκούν για όλες τις λειτουργίες, όπως και η μνήμη του μικροελεγκτή είναι αρκετή για να αποθηκεύσει τον κώδικα που κατασκευάστηκε.

9 Πλατφόρμα αισθητήρων e-health Εκτελεί βιομετρικές και ιατρικές εφαρμογές, όπου η παρακολούθηση του σώματος επιτυγχάνεται με τη χρήση 9 διαφορετικών αισθητήρων: παλμός και οξυγόνου στο αίμα (SpO2), ροή αέρα (αναπνοή), τη θερμοκρασία του σώματος, ηλεκτροκαρδιογράφημα (ΗΚΓ), μέτρηση ζακχάρεως, γαλβανική αντίδραση του δέρματος (GSR - εφίδρωση), η αρτηριακή πίεση (πιεσόμετρο), θέση του ασθενούς (επιταχυνσιόμετρο) ηλεκτρομυογράφημα (EMG). Αποστέλλονται ασύρματα χρησιμοποιώντας οποιαδήποτε από τις 5 επιλογές συνδεσιμότητας που διατίθενται: Wi-Fi, 3G, GPRS, Bluetooth, και ZigBee ανάλογα με την εφαρμογή. Ενδεικτικο κοστος 75.

10 E-HEALTH PLATFORM

11 CONNECTION BOARD

12 E-HEALTH SENSOR PLATFORM COMPLETE KIT V SENSORS WITH INTEL GALILEO Ενδεικτικό κόστος 450

13 ARDUBERRY Η Arduberry είναι γέφυρα Χρησιμοποιεί γλώσσαpython. Δυο τρόποι λειτουργίας - STM32 αυτόνομο τρόπο λειτουργίας, - ST Λειτουργία προσαρμογέα, Raspberry Pi Mode. Κόστος πλακέτας 27 MCU Μνήμη SRAM Μνήμη flash Interface Memory Software (free) Ψηφιακοί ακροδέκτες Αναλογικοί ακροδέκτες εισόδου Power pin 72MHz 20Kbytes 128Kbytes SPI, UART, I2C, PWM,ICSP, 32bit COOCOX Ι/Ο ,4-7 6 Τεχνικά χαρακτηριστικά:

14 ARDUBERRY

15 ΑΙΣΘΗΤΗΡΕΣ 1 ος αισθητήρας: μετρητής σακχάρου στο αίμα του ασθενούς Ο σακχαρώδης διαβήτης είναι μία ασθένεια στην οποία ο οργανισμός δεν παράγει αρκετή ποσότητα ινσουλίνης. Έχοντας λοιπον το σακχαρόμετρο μπορούμε να ελέγξουμε τις τιμές του οργανισμού μας. Οριακές τιμές οργάνου 126mg/dl ΕΩΣ 200mg/dl Ενδεικτικό κόστος 40.

16 2 ος αισθητήρας: μέτρηση παλμών και ένδειξη οξυγόνου στο αίμα Η παλμική οξυμετρία είναι μια μη επεμβατική μέθοδο της ένδειξης του κορεσμού αρτηριακού οξυγόνου της λειτουργικής αιμοσφαιρίνης. Κορεσμός οξυγόνου ορίζεται ως η μέτρηση της ποσότητας του οξυγόνου που διαλύεται στο αίμα, με βάση την ανίχνευση της αιμοσφαιρίνης και δεοξυαιμοσφαιρίνης. Οριακές τιμές: Εύρος Μέτρησης Κορεσμού Οξυγόνου: %, Εύρος Μέτρησης Καρδιακού Ρυθμού: BPM Ενδεικτικό κόστος 55.

17 3 ος αισθητήρας: πιεσόμετρο Η αρτηριακή πίεση είναι η πίεση του αίματος στις αρτηρίες καθώς αντλείται σε όλο το σώμα από την καρδιά. Όταν η καρδιά κτυπά, συστέλλεται και ωθεί το αίμα μέσω των αρτηριών στο υπόλοιπο σώμα. Αυτή η δύναμη δημιουργεί πίεση στις αρτηρίες. Η αρτηριακή πίεση καταγράφεται με δύο αριθμούς,τη συστολική πίεση ) και την διαστολική πίεση. Οριακές τιμές: 140 χιλιοστά Hg ή μεγαλύτερη συστολική πίεση, από 90 mm Hgή μεγαλύτερη διαστολική πίεση Ενδεικτικό κόστος 120.

18 4 ος αισθητήρας: γαλβανική αντίδραση του δέρματος Αγωγιμότητα του δέρματος, επίσης γνωστή ως γαλβανική αντίδραση του δέρματος (GSR) είναι μια μέθοδος μέτρησης της ηλεκτρικής αγωγιμότητας του δέρματος, η οποία ποικίλλει ανάλογα με το επίπεδο υγρασίας του. Όταν υψηλό επίπεδο εφίδρωσης λαμβάνει χώρα, η ηλεκτρική αντίσταση του δέρματος πέφτει κάτω. Οριακές τιμές: volt / Ενδεικτικό κόστος 30.

19 5 ος αισθητήρας: μέτρηση της θερμοκρασίας του σώματος Αυτός ο αισθητήρας επιτρέπει τη μέτρηση της θερμοκρασίας του σώματος. Οριακές τιμές: Υποθερμία <35.0 C Κανονικός 36,5 έως 37,5 C Πυρετός ή Υπερθερμία > 37,5 έως 38,3 C Η υπερπυρεξία > 40,0 έως 41,5 C Ενδεικτικό κόστος 20

20 6 ος αισθητήρας : Αισθητήρας θέσης σώματος Αισθητήρας θέσης παρακολουθεί πέντε διαφορετικές θέσεις του ασθενούς. Είναι απαραίτητο να παρακολουθεί τις θέσεις του σώματος και των κινήσεων που γίνονται λόγω των σχέσεων τους με συγκεκριμένες ασθένειες. Κόστος αισθητήρα 40

21 7 ος αισθητήρας: μέτρηση αναπνοής Ο αισθητήρας ροής αέρα μπορεί να παρέχει έγκαιρη προειδοποίηση της υποξαιμίας και άπνοιας. Οριακές τιμές αναπνοές ανά λεπτό Ενδεικτικό κόστος 25.

22 8 ος αισθητήρας: ηλεκτροκαρδιογράφημα Το ηλεκτροκαρδιογράφημα (ΗΚΓ) είναι ένα διαγνωστικό εργαλείο που χρησιμοποιείται συνήθως για να αξιολογήσει τις ηλεκτρικές και μυϊκή λειτουργίες της καρδιάς. Η χρησιμότητά του στη διάγνωση των καρδιακών παθήσεων υπήρξε ανεκτίμητη για τους κλινικούς ιατρούς για δεκαετίες. Οριακές τιμές: 0,05 ΕΩΣ 100 Hz, αφύσικα υψηλό αριθμό αιμοπεταλίων (> / mm ³), λευκοκυττάρων (> 70 ³ 000/mm), ερυθροκυττάρων (αιματοκρίτης> 55%). Ενδεικτικό κόστος 35

23 9 ος αισθητήρας: ηλεκτρομυογράφημα Το ηλεκτρομυογράφημα (EMG) είναι μια τεχνική για την αξιολόγηση και την καταγραφή της ηλεκτρικής δραστηριότητας που παράγεται από τους σκελετικούς μύες. Για αυτή την εξέταση χρησιμοποιείται ένα όργανο που ονομάζεται ηλεκτρομυογράφος. Οριακές τιμές: 500 Hz ΕΩΣ 10kHz. Ενδεικτικό κόστος 40

24 Σύνδεση Wi-Fi Το RN-XV είναι ένα πιστοποιημένο συστημα Wi-Fi. Έχουμε επιλέξει να χρησιμοποιήσουμε την RN-174 πλακέτα που βασίζεται στην RN-Xvee και εχει δοκιμαστεί. Κόστος συστήματος 40 Τεχνικά χαρακτηριστικά: Ισχύ Αρχιτεκτονική Firmware Hardware interface Ρυθμός υποδοχής δεδομένων Ψηφιακές θύρες Αναλογικές Ρυθμιζόμενο τροφοδοτικό Ασύρματη διασύνδεση WiFi πιστοποίηση 4uA ανενεργό, 38mA ενεργό TCP/IP ισχύ 0dBm έως 12dB TTL UART 464Kbps σε UART I/O 8 3 3,3 V Telnet χρησιμοποιώντας απλές εντολές ASCII πάνω σε αναβαθμισμένο λογισμικό (FTP) WEP, WPA-TKIP, WPA2-AES

25 WIFI FOR ARDUINO ROVING RN-XVEE

26 Σύνδεση Bluetooth Συνδέεται με Xbee shield. Ενσωματώνεται με iwrap firmware. Έχει σχεδιαστεί αποκλειστικά για Arduino, Raspberry και Galileo. Το κόστος 15 Τεχνικά χαρακτηριστικά: Κατανάλωση ισχύος: ΚΑΤΑΣΤΑΣΗ OFF Sleep ΟΝ Min power Max power Κατανάλωση ρεύματος 0 < 0,5 ma 2 ma 33,5 ma 36,5 ma Chip Bluetooth TX Power ευαισθησία Κεραία eunistone 31308/2v2.1 + EDR. Class 2 2.5dBm 86dBm Antenna 2dBi

27 Antenna Εξωτερική σύνδεση 3G-GPRS-GSM/UMTS. Ενδεικτικό κόστος 13 Τεχνικά χαρακτηριστικά: ΣΥΧΝΟΤΗΤΑ Αντίσταση Ευαισθησία VSWR ισχύς Connector Μέγεθος θερμοκρασία λειτουργίας 850MHz-900 MHz-2.1 GHz-1800 MHz-1900 MHz 50 Ohms 2,14 dbi <2:1 25W RPSMA 117mm x12,5mm x 4mm -40 C έως 85 C

28 Η ΚΑΜΕΡΑ Υπάρχει η δυνατότητα σύνδεσης κάμερας με σκοπό τη λήψη φωτογραφιών και βίντεο που στοχεύουν στη βέλτιστη διάγνωση του ασθενούς. Κόστος κάμερας 14 Τεχνικά χαρακτηριστικά: Max. resolution Image area Sensitivity Optical format Power 1600 x µm x 2684 µm 0.6 V/Lux-sec 1/4" 140 mw

29 LCD οθόνη Στην οθονη LCD υποστηριζεται HDMI, VGA και AV. Η TFT-LCD έχει 10.1 ίντσες. Έχει δοκιμαστεί με RPI, Beagle, και προσωπικούς υπολογιστές. Κόστος οθόνης 112 Τεχνικά χαρακτηριστικά: Τάση λειτουργίας Λειτουργία Χρώμα οθόνης Τύπος λάμπας Συχνότητα Τύπος σήματος Ανάλυση Φωτεινότητα Διαστάσεις 5~24V TN, Normally White, Transmissive 262K WLED 60 Hz LVDS (1CH, 6-bit) x 768 max 200cd/m2 min 230 x 150 x 5,2 mm

30 Συνολικό κόστος για ένα ολοκληρωμένο σύστημα ΕΞΑΡΤΗΜΑΤΑ ΚΟΣΤΟΣ Rpi 32 Arduberry 27 E-Health 75 Αισθητήρας σακχάρου 40 Αισθητήρας παλμού και οξυγόνου 55 Αισθητήρας πιεσόμετρου 120 Αισθητήρας γαλβανικής αντίδρασης 30 Αισθητήρας θερμοκρασίας 20 Αισθητήρας θέσης σώματος 40 Αισθητήρας μέτρησης αναπνοής 25 Αισθητήρας ΗΚΓ 35 Αισθητήρας EMG 40 WiFi 40 Bluetooth 75 Antenna 13 Κάμερα 14 LCD οθόνη 112 Ο παραπάνω πίνακας λειτουργεί πληροφοριακά ώστε να γνωρίσουμε τι ακριβώς θα πρέπει να έχει ο υπολογιστής χειρός και πόσο κοστίζει το κάθε ένα εξάρτημα ξεχωριστά. Το ακριβές του σύνολο ανέρχεται στα 793. Δεν θεωρείται ακριβό το ποσό αν αναλογιστεί κανείς από πόσο χρόνο γλυτώνει το νοσηλευτικό προσωπικό και οι ιατροί επάνω στην ενημέρωση και καταχώρηση των ιστορικών των ασθενών τους. Επίσης, επειδή ο χρόνος είναι χρήμα, όλος ο χαμένος χρόνος θα μπορούσε να αξιοποιηθεί σε χρήμα πάνω σε αυτή την ιδέα.

31 Συμπερασματικά Η παρούσα πτυχιακή μελέτη είναι προϊόν μια προσπάθειας για έρευνα και καταγραφή ενός συστήματος ενημέρωσης ιατρικών ιστορικών στα νοσοκομεία εξοικονομώντας χρόνο και χρήμα στους νοσηλευτές και ιατρούς. Το αποτέλεσμα αν και αρκετά πρωτόγνωρο μας έδειξε ότι θα ήταν εφικτό ένα τέτοιο σύστημα στα ελληνικά νοσοκομεία και λοιπά ιατρικά κέντρα καθώς το κόστος ενός υπολογιστή χειρός ανέρχεται μόλις στα 770 ευρώ περίπου. Ελπίζουμε και ευχόμαστε να γίνουν περαιτέρω έρευνες πάνω σε αυτή τη κατευθυντήρια γραμμή ώστε να μπορούν οι υπολογιστές χειρός να ασχολούνται με περισσότερες πληροφορίες χρόνο με το χρόνο και το ίδιο το ιατρικό και νοσοκομειακό σύστημα να αναβαθμιστεί πληροφοριακά και τεχνολογικά όπως επιβάλλουν οι επιταγές της σύγχρονης κοινωνίας.

32 Τέλος Πτυχιακής Εργασίας Σας ευχαριστώ πολύ.