Персональное устройство мониторинга режима ношения ортопедических корсетов для позвоночника

Персональное устройство мониторинга режима ношения ортопедических корсетов для позвоночника
Даты проведения
с 2015-12-30 по 2017-07-13
Проект посвящен созданию системы, реализующей мониторинг использования корсетов на базе платформы Intel Edison и требует применения знаний и навыков не только из области микроэлектроники, но из области программирования, а также 3D-моделирования с применением средств пространственной печати.
Статистические исследования показывают, что на данный момент заболевания позвоночника занимают 2-3 место среди причин инвалидизации больных с заболеваниями костно-мышечной системы. При этом число больных за последние 10 лет увеличилось в 14 раз. В современной медицинской практике для облегчения последствий повреждения позвоночника, терапии и лечения применяют специальные приспособления - ортопедические корсеты. Исследования подтверждают положительный эффект от использования корсетов. Однако, непосредственные пользователи изделий часто жалуются на то, что они им не помогают или помогают недостаточно хорошо. Согласно проведенному в Астрахани исследованию выявлено, что сами пользователи нередко забывают надевать ортопедические корсеты, а иногда преднамеренно снимают их по ряду причин. Это существенно снижает результат лечения.
В ходе работы над проектом использовались возможности платформы Intel Edison по реализации принципов IoT. Это позволило добиться для созданной системы автономности и удобства в использовании. Разработанная нами система не имеет аналогов. Для решения выбранной нами задачи мы решили выбрать датчики температуры и касания, создать ремень на основе потенциометра. В совокупности они позволяют исключить все возможные ошибки и сбои в режиме ношения ортопедического корсета.

Ход работы:

Достижение цели проекта потребовало выполнения трех взаимосвязанных между собою задач: разработка аппаратной части системы, написание программы, проектирование и прототипирование корпусов.
При разработке аппаратной части был произведен подбор необходимых датчиков и создание ремня, позволяющего определить натяжение ремней на корсете. Определена схема их подключения и метод сборки, подобран элемент питания с учетом энергопотребления аппаратных компонентов системы для обеспечения автономности. Найден способ обеспечения компактности устройства Для выполнения сборки компонентов использовалась паяльная станция.
В ходе работы над программным обеспечением системы были изучены возможности датчиков, их использование и программирование, способы передачи данных в облако, конкретизации данных при помощи даты и времени, сохранение данных в файл при отсутствии подключения к интернету и последующей отправки в облако. Создана программа для платформы Intel Edison в среде Arduino IDE с применением внешних библиотек, реализующих основные функции системы. Были изучены принципы работы с облаком, обработки данных, и налажена система информирования, путём отправки сообщений на электронную почту
Для проектирования корпусов были изучены и применены возможности SolidWorks.Полученные 3d-модели корпусов были подготовлены к 3d-печати и экспортированы в формат *.STL. Прототипирование корпусов было выполнено на 3d принтере из ABS пластика.
Подгоров Алексей Александрович Летняя школа Регионального школьного технопарка АГАСУ "Инженеры XXI века"
Создать компактное автономное персональное носимое устройство непрерывного мониторинга использования ортопедических корсетов для позвоночника c возможностью сбора, хранения и передачи в облако для последующей обработки данных о процессе ношения ортопедического корсета, а также своевременного оповещения лечащего врача о нарушениях в режиме его использования.
"Для достижения поставленной цели необходимо было выполнить следующие задачи: * выбрать подходящую для разработки системы плату; * провести анализ и выделить наиболее важные параметры для оптимального хода терапии и найти подходящие датчики; *Придумать и сделать фиксатор, позволяющий узнать, насколько застегнуты ремни; * Обеспечить компактность системы путем использования набора блоков для Intel Edison от фирмы SparkFun; * спроектировать и изготовить корпус для аппаратных компонентов системы; * написать программу сбора показаний с датчиков, их передачу в облако, обработку и последующую отправку сообщений лечащему врачу; * проверить работоспособность всех компонентов системы, выявить и устранить недочеты в работе."
Статистические исследования показывают, что на данный момент заболевания позвоночника занимают 2-3 место среди причин инвалидизации больных с заболеваниями костно-мышечной системы. При этом число больных за последние 10 лет увеличилось в 14 раз. В современной медицинской практике для облегчения последствий повреждения позвоночника, терапии и лечения применяют специальные приспособления - ортопедические корсеты. Исследования подтверждают положительный эффект от использования корсетов. Однако, непосредственные пользователи изделий часто жалуются на то, что они им не помогают или помогают недостаточно хорошо. Согласно проведенному в Астрахани исследованию выявлено, что сами пользователи нередко забывают надевать ортопедические корсеты, а иногда преднамеренно снимают их по ряду причин. Это существенно снижает результат лечения.
"В ходе исследования были получены следующие результаты, которые позволили создать систему способную производить непрерывный мониторинг использования корсета: * создана система на платформе Intel Edison и программа для неё, позволяющая собирать данные с датчиков, производить передачу их по Wi-Fi в облако, и обработку, последующее оповещение лечащего врача. * разработана система датчиков способная в совокупности предотвращать сбои в ношении корсетов и следить за состоянием пользователя. * разработан ремень на основе потенциометра, который крепится на любой корсет и следит за оптимальном натяжением ремней . * для платы и ремня спроектированы и изготовлены корпуса пространственной печатью ABS пластиком;"
Созданная система имеет большую практическую значимость и позволяет существенно повысить эффективность лечения, снизить издержки времени и средств. Так же система следит за самочувствием пациента. В будущем систему можно дополнить несколькими датчиками, которые позволят измерить давление, частоту сердцебиения и т.п.
"В ходе исследования были использованы компоненты: * Intel® Edison * дополнительный набор плат Sparkfun for Edison * датчики:тензорезистор,потенциометр и непозиционная кнопка * паяльная станция Quick-702 ESD; * 3d-принтер «Школьный 3D принтер РШТ»; * ABS пластик;"
О проекте

Автор проекта

Целевая аудитория

школьники 8-11 класс абитуриенты студенты специалисты преподаватели

Специализации

Промышленный дизайн Радиоэлектроника Робототехника Программирование Конструирование

Области знаний

Математика и информатика Техника и инженерные науки Микроэлектроника