Κουτί Νοσηλευτή: 7 Βήματα

2024 Συγγραφέας: John Day | [email protected]. Τελευταία τροποποίηση: 2024-01-30 08:34

Το "Nurse Box" είναι ένα προσωπικό ζωτικό σύστημα σαρωτή που ένα άτομο θα μπορούσε να χρησιμοποιήσει σε μια οικιακή ρύθμιση για να ελέγχει τακτικά τη θερμοκρασία και τον ρυθμό παλμών του με ελάχιστη έως καθόλου προσπάθεια. Το νοσηλευτικό κουτί καταγράφει και αποθηκεύει τα δεδομένα θερμοκρασίας και παλμών σας και προχωρά ακόμη ένα βήμα για να σας στείλει μια ειδοποίηση όταν τα ζωτικά στοιχεία έχουν ξεπεράσει τα επίπεδα ασφάλειας. Αυτή η συσκευή στην ιδανική της έκδοση σάς βοηθά να διατηρείτε σημαντικά δεδομένα υγείας για ανάλυση και σας ενημερώνει πότε κάτι δεν πάει καλά. Το «Nurse Box» δεν αντικαθιστά σε καμία περίπτωση έναν γιατρό ή έναν ανταποκριτή έκτακτης ανάγκης, αλλά μάλλον μια αυτοματοποιημένη νοσοκόμα που σας ελέγχει όσο συχνά θέλετε και σας λέει όποτε κάποια ζωτικά δεδομένα είναι εκτός των διαγραμμάτων.

Βήμα 1: Αρχικά σχέδια και εξέλιξή του:

Το αρχικό σχέδιο ήταν να σχεδιαστεί το Nurse Box όπως περιγράφεται παραπάνω με ένα πλήρως λειτουργικό κύκλωμα ανίχνευσης θερμοκρασίας ενός κυκλώματος ανίχνευσης παλμών. Αρχικά ήθελα να ενσωματώσω την εφαρμογή android που απεικονίζει αυτά τα δεδομένα όπως αποστέλλονται από το Nurse Box.

Για να δώσω κάποιο πλαίσιο, εκτός από το να "φτιάχνω" ελάχιστα κυκλώματα όπως απαιτείται στα μαθήματα εργαστηρίου στο γυμνάσιο, ποτέ δεν δημιούργησα πραγματικά κυκλώματα μέχρι αυτό το εξάμηνο. Moreμουν περισσότερο προγραμματιστής και ένιωθα άνετα να ασχολούμαι με πολύπλοκο κώδικα παρά με απλά κυκλώματα. Όταν εγγράφηκα στο 297DP με τον καθηγητή Charles Malloch, ήξερα ότι αυτό θα ήταν εκτός της ζώνης άνεσής μου, όπου είχα μεγάλες πιθανότητες αποτυχίας. Προσπάθησα να κρατήσω το έργο του στόχου μου αρκετά σκληρό γιατί ήξερα ότι αν στοχεύω σε κάτι πιο δύσκολο μόνο και μόνο επειδή οι συνομήλικοί μου εργάζονταν σε πιο εξελιγμένα έργα, θα κατέληγα σύντομος και απογοητευμένος. Έτσι, το αρχικό σχέδιο δεν ήταν τίποτα περίπλοκο στο χαρτί, αλλά στάθηκε στην κορυφή μιας απότομης καμπύλης μάθησης για μένα προσωπικά. Δοκίμασα πολλά μίνι κυκλώματα προσπαθώντας να καταλάβω τον έλεγχο που είχε ένα arduino στο κύκλωμα και πώς θα μπορούσα να το χειριστώ με κώδικα. Διάβασα πολλά για το Arduino και δούλεψα ολόκληρο το κιτ εφευρέτη του SparkFun. Ταν μια διαδικασία αλλά ένας φανταστικός τρόπος για την πραγματική κατανόηση κυκλωμάτων και κώδικα. Μετά από μερικές εβδομάδες εξερεύνησης του κιτ του εφευρέτη, ξεκίνησα την αποστολή μου. Δούλεψα στο κύκλωμα θερμοκρασίας που χρειάστηκε μερικές εβδομάδες για να το καταλάβω και να κωδικοποιήσω. Παρόλο που υπήρχαν άμεσες εφαρμογές στο διαδίκτυο, ήθελα να κατανοήσω και να κάνω κάθε γραμμή κώδικα μόνος μου. Το κύκλωμα παλμών ήταν πιο δύσκολο γιατί αντιμετώπιζε διαφορετικά είδη πυκνωτών και ένα IC-LM324. Αυτό περιπλέκει το κύκλωμά μου και έπρεπε να μειώσω τα σχέδιά μου να ενσωματώσω μια μονάδα bluetooth και μια εφαρμογή Android για να απεικονίσω τα δεδομένα. Είναι εφικτό και διάβασα ήδη πολλά και έμαθα τι έπρεπε να κάνω για να το εφαρμόσω, αλλά ο χρόνος ήταν περιορισμένος.

Βήμα 2: Έρευνα Έγινε:

Η έρευνα ήταν μια από τις πιο ολοκληρωμένες και χρονοβόρες πτυχές αυτού του έργου και αυτού του μαθήματος. Πέρασα όσες ώρες μπορούσα να διαθέσω για να κατανοήσω τις κατά τα άλλα αφηρημένες έννοιες πίσω από το arduino και τα κυκλώματα. Η εξέταση ενός διαγράμματος κυκλώματος και η τοποθέτηση των εξαρτημάτων δεν είναι το δύσκολο κομμάτι- καταλήγουμε στο διάγραμμα κυκλώματος ή καταλαβαίνουμε γιατί ένα σχηματικό σχήμα εμφανίστηκε στο google με τον ίδιο τρόπο. Η ανάγνωση για τα ζωτικά στοιχεία και η κατανόηση του τι σημαίνουν τα δεδομένα και πώς να τα παρουσιάσω καλύτερα στον χρήστη του Nurse Box ήταν το κλειδί στη διαμόρφωση των στόχων και του οράματός μου για αυτό το έργο. Δεν βρήκα τα επιστημονικά άρθρα τόσο χρήσιμα όσο τα απλοποιημένα κείμενα και τα βίντεο στο youtube που διέκοψαν τη ροή σε ένα κύκλωμα. Τις περισσότερες φορές, μετά το διάβασμα, θυμάμαι να κοιτάζω το κύκλωμά μου συνειδητοποιώντας ότι "λειτουργεί, αλλά όχι όπως νομίζω ότι λειτουργεί". Η γνώση της θεωρίας στην τάξη ήταν πολύ διαφορετική από την ανάγνωση της θεωρίας αναζητώντας έναν τρόπο εφαρμογής της σε ένα έργο. Όλα όσα φαίνονταν τόσο ασήμαντα όσο μια αντίσταση σε ένα σχηματικό σχολικό βιβλίο έγιναν σημαντικά. Οι έννοιες που έμαθα ήταν ανεκτίμητες. Μπήκα ακόμη και σε μια τρύπα ασύρματης επικοινωνίας και ανταλλαγής κρυπτογράφησης ασφαλείας κλειδιού Diffie-helman, προκειμένου να εφαρμόσω έναν ασφαλή τρόπο αποστολής δεδομένων από το σύστημα στο τηλέφωνο. Ειλικρινά, το πιο συναρπαστικό μέρος για ολόκληρο το έργο ήταν οι πέντε ώρες που αφιέρωσα για να κατανοήσω την κρυπτογραφία, την κρυπτογράφηση Ceasar, τον αλγόριθμο RSA και τον αλγόριθμο Diffie-Helman. Ωστόσο, δεν θα μπορούσα να ανεβάσω το έργο στο επίπεδο όπου θα μπορούσα να εφαρμόσω οποιοδήποτε από αυτά τα καταπληκτικά νέα πράγματα που έμαθα κατά τη διάρκεια του έργου.

Βήμα 3: Δυσκολίες που συναντώνται:

Οι προκλήσεις ήρθαν σε δύο μέρη: προσωπικές και αναπτυξιακές. Οι προσωπικές προκλήσεις που περιλάμβαναν υποτίμησαν τη δέσμευση χρόνου που απαιτείται για άλλες τάξεις που έφαγαν στο χρόνο που σκόπευα να κρατήσω για αυτό το έργο. Οι καλύτερες δεξιότητες διαχείρισης χρόνου και μια καθαρότερη εικόνα της μεγάλης εικόνας θα με βοηθούσαν να ολοκληρώσω ολόκληρο το έργο εγκαίρως και όχι μια κλιμακωτή έκδοση.

Οι αναπτυξιακές προκλήσεις ήταν πολλές. Η κατανόηση των εννοιών χρειάστηκε χρόνο και πολύ διάβασμα. Η εφαρμογή ήταν ακόμα πιο δύσκολη επειδή οι μπάλες με καμπύλες, όπως ένα σπαστό ψωμί και μέρη που έπρεπε να αντικατασταθούν με βασικά μέρη, έκαναν την εξερεύνηση πιο δύσκολη αλλά πιο διασκεδαστική. Η εκτέλεση του κώδικα ήταν εντάξει, αλλά το να βεβαιωθώ ότι έκανε αυτό που νόμιζα ότι περιλάμβανε πολύ σπρώξιμο με πολύμετρο και η πιο δύσκολη πλευρά ήταν ότι δεν ήξερα τι έψαχνα. Προς το τέλος, οι αναπτυξιακές προκλήσεις έγιναν πιο σημαντικές όταν προσπάθησα να εφαρμόσω μια μονάδα bluetooth και αυτή περιλάμβανε ανανέωση ολόκληρου του κυκλώματος. Ένα άλλο ζήτημα είναι η ακρίβεια που προσφέρει το Nurse Box. Οι τιμές θερμοκρασίας είναι απενεργοποιημένες και πρέπει να ληφθούν υπόψη. Αν θέλουμε να πάρουμε τη θερμοκρασία από ένα κλειστό μέρος του σώματος, θα χρειαστεί να δομήσουμε το κύκλωμα με ένα στρώμα χρήσης και ρίψης για τον αισθητήρα, έτσι ώστε να είναι υγιεινό και ακριβές.

Βήμα 4: Απαιτείται αλλαγή στο M5:

Το Makerspace M5 ήταν ο ιδανικός χώρος για την ανάπτυξη αυτού του έργου. Πηγαίνοντας στην πρώτη εβδομάδα αφότου επέλεξα το έργο στο οποίο ήθελα να εργαστώ, δεν περίμενα πολλά να μάθω έξω από το εξειδικευμένο θέμα των ζωτικών και κυκλωμάτων που σχετίζονται με αυτό. Ωστόσο, το Makerspace μου έδωσε τη δυνατότητα να κάνω συζητήσεις με τους συνομηλίκους μου για τα έργα τους όσο και να σκεφτόμουν για το δικό μου και στην πορεία πιστεύω ότι έχω μάθει πολύ περισσότερα από ό, τι θα έπρεπε. Το έργο του Ayan Sengupta σχετικά με την αντιστοίχιση μοτίβων με δίδαξε τόσο πολύ για την εκμάθηση μηχανών, την εκπαίδευση bots και τη χρήση ιδιοδιανυσμάτων (τέλος!). Το έργο του Stephen Lendl σχετικά με την εμφάνιση καιρού στον καθρέφτη με γνώρισε το Raspberry Pi και με βοήθησε να συνειδητοποιήσω τη δύναμη των API και της Python να λαμβάνουν ενημερώσεις σε πραγματικό χρόνο σε ένα σύστημα. Ο Μπεν Μπάτον και εγώ κάτσαμε να καταλάβουμε τα τρανζίστορ και πώς θα μπορούσε να χρησιμοποιηθεί για την περιστροφή ενός ρότορα με διαδοχική ροή ρεύματος. Κέρδισα περισσότερα από αυτόν τον χώρο δημιουργίας από ό, τι έβαλα και ήταν κυρίως λόγω της κουλτούρας που υποστήριζε ο τόπος όπου μπορούσαμε να μάθουμε τα πάντα από οποιονδήποτε. Προσωπικά δεν θα εξορθολογίσω τίποτα σε αυτόν τον χώρο, αλλά σίγουρα θα ήθελα να επωφεληθώ από την αφθονία της γνώσης σε εκείνο το δωμάτιο, κάνοντάς τους να σχολιάσουν και να προτείνουν ιδέες για το έργο μου.

Βήμα 5: Επιτεύγματα:

Τα επιτεύγματα που αφορούσαν το Nurse Box ήταν ταπεινωτικά. Ένα κύκλωμα θερμοκρασίας και αισθητήρα παλμού από την αρχή είναι ειλικρινά το μόνο που μπορώ να δείξω σε μια επίδειξη ως επίτευγμα που δεν λέει πολλά. Ωστόσο, η διαδικασία με δίδαξε περισσότερο από οποιοδήποτε κείμενο που διάβασα τους τελευταίους δύο μήνες. Έμαθα πολλά για τα ανθρώπινα ζωτικά στοιχεία, τη βιολογία πίσω από αυτό και τη φυσική στη μέτρησή του. Ανέπτυξα τα κυκλώματα από την αρχή και τα συνέκρινα με τα υπάρχοντα μοντέλα και έμαθα στην πορεία τις παγίδες που δημιουργώ δημιουργώντας κυκλώματα. Τελικά κατάλαβα τη σύνδεση και τη χρήση ενός arduino και πώς καλύτερα να διαβάζω φύλλα δεδομένων για το IC που εμπλέκεται στο έργο. Όπως αναφέρθηκε, έμαθα σχεδόν όλα όσα γνωρίζω για την κρυπτογραφία από την αρχή για αυτήν την τάξη και νομίζω ότι τώρα έχω τις βασικές γνώσεις για να αναπτύξω ένα ακατέργαστο σύστημα ασφαλείας στην Python. Ένιωσα μάλιστα τόσο κίνητρα που άρχισα να γράφω έναν αλγόριθμο για την κρυπτογραφία Diffie-Hellman. Επιπλέον, έμαθα πολλά για τη μηχανική εκμάθηση, την αντιστοίχιση μοτίβων, τα βατόμουρα Pi και τα τρανζίστορ από τους συνομηλίκους μου κατά τη διάρκεια του μαθήματος. Σπούδασα επίσης για την Android App στο Android Studio και ξέρω ότι μπορώ να συνεχίσω από εκεί που άφησα το καλοκαίρι για να απεικονίσει τα δεδομένα που συλλέγονται.

Βήμα 6: Πώς να δημιουργήσετε το δικό σας κουτί νοσηλευτών

Η κατανόηση του στόχου είναι υψίστης προτεραιότητας. Είχα μια τεράστια παρερμηνεία της έννοιας του παλμού και της πίεσης που με καθυστέρησε για δύο εβδομάδες. Μόλις οι έννοιες καταρρεύσουν, θα συνιστούσα να ξεκινήσω από πολύ υποτυπώδη κυκλώματα εάν δεν είστε τόσο εξοικειωμένοι με κυκλώματα όσο εγώ. Είναι ζωτικής σημασίας να εξοικειωθείτε με τη λειτουργία των τμημάτων και των συσκευών και τη γενική ροή του συστήματος πριν ξεκινήσετε τη δημιουργία ενός περίπλοκου κυκλώματος. Μόλις γίνει αυτό, η διάσπαση του έργου σε στάδια και η επεξεργασία τους θα είναι σημαντική. Έσπασα το έργο σε αισθητήρα θερμοκρασίας, αισθητήρα παλμών, μονάδα bluetooth και εφαρμογή Android. στάδια. Πολύ γρήγορα συνειδητοποίησα τι θα μπορούσα να ελπίζω να πετύχω στον περιορισμένο χρόνο που είχα και τι δεν μπορούσα. Αυτό βοηθάει να δουλέψουμε πολύ ρεαλιστικά και κρατάμε όλο το έργο να μην φαίνεται τρομακτικό. Η τυφλή παρακολούθηση βημάτων σε έναν ιστότοπο θα οδηγούσε σε πολλά προβλήματα και εξαιρετικά περιορισμένη λειτουργικότητα. Θα θέλατε να καταλάβετε πώς συμπεριφέρεται το κύκλωμά σας, ώστε να μπορείτε να το προσαρμόσετε σε αυτό που οραματίζεστε. Όσον αφορά τα τμήματα του έργου που βρίσκονται σε εξέλιξη- τη μονάδα bluetooth και την εφαρμογή Android, θα το κάνω δουλεύοντας ξεχωριστά στη ρύθμιση και τη λήψη μονάδας bluetooth και στη συνέχεια ενσωματώνοντάς το στο κύκλωμα με τις απαραίτητες τροποποιήσεις.

Ο κώδικας Arduino περιλαμβάνει μια διαδοχική ροή ενεργοποίησης, λήψης και χειρισμού δεδομένων στον βρόχο. Μόλις γίνει κατανοητό αυτό, το μόνο που χρειάζεται να κάνετε είναι να αναζητήσετε πώς να ενεργοποιήσετε μια θύρα ή να λάβετε δεδομένα. Υπάρχει μια σίγουρη λογική ανάλυση αυτού και ο εντοπισμός σφαλμάτων στον κώδικα και η ανάλυση του κυκλώματος με πολυμέτρα είναι ένας πολύ καλός τρόπος για να το πετύχετε.

Βήμα 7: Επόμενα βήματα:

Το Nurse Box μπορεί να παίξει έναν ισχυρό ρόλο από την πλευρά του χρήστη. Ωστόσο, στη σημερινή του μορφή περιορίζουμε τη μετάδοση δεδομένων του Nurse Box σε ασύρματη μετάδοση κοντινών αποστάσεων μέσω bluetooth. Εάν μπορούμε να αναβαθμίσουμε το arduino σε ένα Raspberry Pi, το οποίο εκ των υστέρων θα έπρεπε να είχα ξεκινήσει, μπορούμε εύκολα να χρησιμοποιήσουμε το Wifi για μακροπρόθεσμη μετάδοση δεδομένων, με αποτέλεσμα ο προσωπικός ιατρός του χρήστη ή ας πούμε, στενός συγγενής, να είναι διατηρείται σε επαφή με τα ζωτικά στοιχεία. Μπορούν να προστεθούν περισσότερα ζωτικά όπως πίεση και αυτό θα κάνει το κουτί νοσηλευτών ακόμα πιο ισχυρό. Η ενσωμάτωση ενός στοιχείου χρήσης και ρίψης πάνω από τον αισθητήρα θερμοκρασίας χωρίς συμβιβασμούς στην ακρίβεια θα είναι σημαντική εάν πρόκειται να μετρήσουμε τη θερμοκρασία από κλειστά μέρη του σώματος. Η τελική ρύθμιση της αποτελεσματικότητας και της ακρίβειας και η βελτιστοποίηση της ροής δεδομένων και η διασφάλιση της μετάδοσης δεδομένων θα είναι τα τελευταία βήματα πριν από την αποκάλυψη του Nurse Box στο χρήστη. Υπάρχει σίγουρη ανάγκη και χώρος στην κοινωνία για την έννοια ενός προσωπικού ζωτικού σαρωτή που προσφέρει όσα προσφέρει το Nurse Box. Πολλές προκλήσεις μπροστά μου, αλλά πιστεύω ότι αξίζει τον κόπο.