Bài báo này đã giới thiệu một thiết bị đeo chăm
sóc sức khỏe sử dụng các cảm biến để thu thập dữ
liệu về nhịp tim, nhiệt độ và giám sát các hoạt động
hàng ngày của người cao tuổi ở cả môi trường trong
nhà lẫn ngoài trời. Thông qua thuật toán điều khiển,
thiết bị sẽ liên tục giám sát sự thay đổi của các tín
hiệu sinh học, nếu phát hiện thấy có hiện tượng bất
thường như nhịp tim hay nhiệt độ thay đổi đột ngột
hoặc phát hiện người cao tuổi bị ngã, thiết bị sẽ gửi
tin nhắn đến đường dây nóng của bệnh viện để yêu
cầu dịch vụ cấp cứu kịp thời, qua đó dẫn đến giảm tỉ
lệ chấn thương hoặc tử vong cho người cao tuổi.
Thiết bị sử dụng các linh kiện dán có mức độ
tiêu thụ năng lượng thấp, giá thành rẻ nên thích hợp
cho những người cao tuổi ở những nước đang phát
triển. Tuy nhiên do khối GSM/GPRS hiện đang dùng
anten ngoài nên tương đối bất tiện cho người cao tuổi
trong việc di chuyển, hơn nữa do chỉ được trang bị
cảm biến nhiệt độ và cảm biến nhịp tim nên số lượng
tín hiệu sinh học đo được của thiết bị còn hạn chế.
Các kết quả thử nghiệm cho thấy thiết bị có khả
năng phát hiện ngã cũng như sự thay đổi đột ngột của
các tín hiệu sinh học và thực hiện thủ tục yêu cầu
dịch vụ cấp cứu một cách nhanh chóng. Tuy nhiên độ
chính xác đạt được chưa cao, một phần do thuật toán
phát hiện ngã chưa được tối ưu hóa, một phần khác là
do khả năng gây chấn thương trong các thử nghiệm
tương đối cao nên chúng tôi đã phải sử dụng các tình
nguyện viên trẻ tuổi dẫn đến các mẫu dữ liệu thu
được từ các cảm biến có sự khác biệt so với người
cao tuổi.
6 trang |
Chia sẻ: huongthu9 | Lượt xem: 702 | Lượt tải: 0
Bạn đang xem nội dung tài liệu Thiết bị đeo chăm sóc sức khỏe cho người cao tuổi, để tải tài liệu về máy bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên
Tạp chí Khoa học và Công nghệ 125 (2018) 023-028
23
Thiết bị đeo chăm sóc sức khỏe cho người cao tuổi
A Healthcare Wearable Device for Elderly People
Nguyễn Minh Đức*, Trần Hải Nam, Đỗ Hạnh
Trường Đại học Bách khoa Hà Nội - Số 1, Đại Cồ Việt, Hai Bà Trưng, Hà Nội.
Đến Tòa soạn: 04-10-2017; chấp nhận đăng: 28-3-2018
Tóm tắt
Chỉ số già hóa của dân số Việt nam tăng mạnh trong những năm qua cùng với xu hướng người cao tuổi
sống một mình là vấn đề lớn với các dịch vụ y tế trong việc chăm sóc sức khỏe cho họ. Trong bài báo này,
chúng tôi đề xuất một thiết bị đeo có khả năng đo một số tín hiệu sinh học cơ bản của người cao tuổi như
nhiệt độ, nhịp tim, cũng như giám sát các vận động hàng ngày của họ để phát hiện hiện tượng ngã và địa
điểm xảy ra cả ở môi trường trong nhà và ngoài trời. Ngoài ra, thiết bị còn có khả năng nhắc nhở người cao
tuổi thực hiện các công việc hàng ngày mà họ có thể quên do trí nhớ bị giảm sút như uống thuốc hay tập thể
dục. Nếu phát hiện ra hiện tượng bất thường như nhịp tim hoặc nhiệt độ thay đổi đột ngột, hay phát hiện ra
hiện tượng ngã, một yêu cầu cấp cứu ngay lập tức được gửi tới đường dây nóng của bệnh viện gần đó với
mục đích làm giảm khoảng thời gian từ lúc bắt đầu xảy ra sự cố đến lúc bệnh nhân bắt đầu được chăm sóc
y tế dẫn tới giảm tỉ lệ chấn thương hoặc tử vong.
Từ khóa: Thiết bị đeo, trợ giúp người cao tuổi, giám sát sức khỏe, phát hiện ngã, nhịp tim, thân nhiệt.
Abstract
The aging index of Viet Nam population has increased as well as the number of increasing of single elderly
people in the past years pose challenges for medical services of healthcare for them. In this paper, we
propose a wearable device which has the capability of measuring some basic bio-signals of the elderly such
as temperature, heart rate and monitoring their daily activities in order to detect the falls and accident
location in both of indoor and outdoor environment. Moreover, this device is able to remind the elderly about
their daily tasks as doing exercises or taking medications which they may easily forget by their senile
dementia. If the abnormalities such as temperature, heart rate suddenly changing or the occurrence of falls
are detected, the emergency request is sent immediately from the wearable device to hotline of nearby
hospital, with the purpose to reduce the meantime between the incidents and help arrival. Reducing the
response time to initiate the appropriate patient care may imply simultaneously in reductions of morbidity or
mortality rates.
Keywords: Wearable device, elderly living assistance, healthcare, fall monitoring, heart rate, body
temperature.
1. Giới thiệu*
Báo cáo của Tổng cục Thống kê cho thấy Việt
nam bắt đầu bước vào giai đoạn già hoá dân số từ
năm 2014 khi mà khi số người 65 tuổi trở lên chiếm
trên 7% tổng dân số và dự báo cho thấy tỷ trọng
người cao tuổi sẽ còn tăng lên đến 17.5% vào năm
2049 [1,2]. Hơn nữa, mặc dù tuổi thọ bình quân của
người Việt Nam đã tăng cao nhưng số năm sống khỏe
mạnh lại khá thấp, trung bình 41.97% số người cao
tuổi được đánh giá có tình trạng sức khỏe yếu với tỉ lệ
mắc hai loại bệnh trở lên chiếm trên 14% [3].
Thêm vào đó, đa số người cao tuổi Việt Nam
chưa có thói quen khám bệnh định kỳ vì vậy khi phát
hiện bệnh thường ở giai đoạn muộn khiến việc chữa
trị rất khó khăn cộng với tình trạng ngày càng nhiều
* Địa chỉ liên hệ: Tel: (+84) 986144661
Email: duc.nguyenminh3@hust.edu.vn
người cao tuổi sống một mình mà không có gia đình
ở gần bên để phòng tránh cho họ khỏi những tình
huống nguy hiểm. Thiếu sự chăm sóc này, một cơn
nhồi máu cơ tim cấp, hoặc một cơn đột quỵ hay thậm
chí một cú ngã cũng có thể dẫn đến tử vong.
Trong bài báo này, chúng tôi đề xuất một thiết
bị đeo có khả năng đo lường hai tín hiệu sinh học cơ
bản là nhiệt độ và nhịp tim cũng như giám sát các vận
động hàng ngày của người cao tuổi đồng thời nhắc
nhở họ thực hiện các công việc trong ngày như uống
thuốc hay tập thể dục.
Thiết bị này không những giúp người cao tuổi
khắc phục chứng mất trí nhớ và tự theo dõi được tình
trạng sức khỏe tổng quát của mình mà còn phần nào
giúp phát hiện bệnh ở giai đoạn sớm để tăng hiệu quả
của việc chữa trị. Nó cũng hỗ trợ cho các cơ sở chăm
sóc hoặc bệnh viện giám sát được nguy cơ do ngã hay
bất động trong thời gian dài của người cao tuổi, dẫn
Tạp chí Khoa học và Công nghệ 125 (2018) 023-028
24
đến nâng cao chất lượng cuộc sống, giảm tỉ lệ tàn tật
hay tử vong cho họ.
2. Các nghiên cứu liên quan
Đã có nhiều công trình nghiên cứu liên quan tới
các thiết bị đeo giám sát sức khỏe nói chung và cho
người cao tuổi nói riêng, có thể kể đến Smart
Healthcare do B. Thaduangta và các cộng sự đề xuất,
thiết bị này sử dụng cảm biến để đo lường các tín
hiệu sinh học cơ bản của người cao tuổi như huyết áp,
nhịp tim, nhiệt độ sau đó gửi lên máy chủ để cho
phép các bác sĩ phân tích, đánh giá và đưa ra cảnh
báo hoặc yêu cầu nhập viện nếu phát hiện thấy các
dấu hiệu bất thường [4]. Nhược điểm của thiết bị này
là chưa được trang bị chức năng phát hiện ngã, trong
khi đây là một nguyên nhân chính dẫn đến các chấn
thương nghiêm trọng cho người cao tuổi. S. Pinto và
các cộng sự phát triển We-care, một hệ thống chăm
sóc sức khỏe cho người cao tuổi dựa trên nền tảng
Internet of Things. Hệ thống có khả năng phát hiện
ngã hay việc thiếu các dấu hiệu sinh tồn quan trọng
để gửi tới thiết bị giám sát của người chăm sóc cũng
như bật cảnh báo trong các trường hợp khẩn cấp [5].
Tuy nhiên kiến trúc hệ thống tương đối phức tạp và
độ tin cậy phụ thuộc nhiều vào hạ tầng mạng. K.
Malhi và các cộng sự giới thiệu một hệ thống giám
sát sức khỏe cho bệnh nhân và người cao tuổi. Thiết
bị đeo gắn trên cổ tay và ngón tay của bệnh nhân liên
tục thu thập dữ liệu về nhiệt độ, nhịp tim và những
vận động đột ngột của họ. Các dữ liệu này được gửi
về một máy tính thông qua kết nối không dây ZigBee
để lưu trữ và hiển thị kết quả [6]. Nhược điểm của hệ
thống này là chỉ thích hợp để sử dụng trong các bệnh
viện hoặc nhà dưỡng lão do cự ly hoạt động của các
đầu cuối không dây tương đối ngắn.
3. Thiết bị được đề xuất
3.1. Kiến trúc hệ thống
Hình 1 mô tả sơ đồ khối chức năng của thiết bị
được đề xuất. Về cơ bản thiết bị bao gồm các thành
phần với chức năng như sau: Các khối Đo nhiệt độ và
Đo nhịp tim định kỳ thu thập dữ liệu về nhiệt độ và
nhịp tim của người cao tuổi. Các khối Giám sát vận
động, RFID và GPS liên tục giám sát các hoạt động
và xác định vị trí của người cao tuổi cả ở môi trường
trong nhà cũng như ngoài trời. Khối vi điều khiển
chịu trách nhiệm thực thi thuật toán phân tích các dữ
liệu thu thập được. Trong trường hợp phát hiện các
dấu hiệu bất thường như nhiệt độ hoặc nhịp tim thay
đổi đột ngột, hoặc khi phát hiện ngã và sau đó là một
khoảng thời gian bất động kéo dài hơn 30 giây, khối
vi điều khiển sẽ thông qua khối Cảnh báo phát ra tín
hiệu bằng cả âm thanh và rung trong vòng 60 giây
tiếp theo để thu hút sự chú ý của người cao tuổi. Nếu
có khả năng tự đứng dậy và không cần sự trợ giúp y
tế họ sẽ nhấn vào nút “Hủy” trên khối Phím bấm, khi
đó thủ tục gọi cấp cứu sẽ không được kích hoạt. Nếu
không, thiết bị sẽ tự động gửi tin nhắn bao gồm các
thông số về nhiệt độ, nhịp tim, vị trí ngã, địa chỉ nhà
đến đường dây nóng của bệnh viện gần nhất thông
qua khối GSM/GPRS.
Các dữ liệu về nhiệt độ, nhịp tim, lời nhắc công
việc cần thực hiện trong ngày và các thông tin khác
được đồng bộ giữa điện thoại di động và thiết bị
thông qua khối Bluetooth. Thời điểm để hiển thị lời
nhắc trên thiết bị do khối Đồng hồ thời gian thực đảm
nhiệm. Toàn bộ thiết bị được cấp nguồn thông qua
khối Nguồn nuôi.
Hình 1. Sơ đồ khối của thiết bị được đề xuất
3.2. Thiết kế phần cứng
Yêu cầu chung cho một thiết bị đeo là phải có
kích thước nhỏ, tiêu tốn ít năng lượng để có thể hoạt
động lâu dài. Hơn nữa, chúng tôi muốn hướng đến
việc thiết kế thiết bị này cho người cao tuổi ở các
nước đang phát triển nên giá thành rẻ là một yếu tố
được tính đến. Chính vì vậy, khi thực hiện thiết kế
phần cứng, các linh kiện có độ tin cậy cao, kích thước
nhỏ gọn, năng lượng tiêu thụ thấp và giá rẻ sẽ được
chúng tôi ưu tiên lựa chọn.
Khối vi điều khiển: Yêu cầu với vi điều khiển
trong thiết bị được đề xuất là phải có nhiều cổng vào
ra và hỗ trợ nhiều giao thức truyền thông để có thể
cùng lúc giao tiếp với các cảm biến và thành phần
ngoại vi khác nhau. Do vậy chúng tôi lựa chọn sử
dụng vi điều khiển ATmega2560 của Atmel, vi điều
khiển này được trang bị 256KB bộ nhớ chương trình,
4KB EEPROM, 8KB RAM với 86 chân vào ra đa
năng cùng đầy đủ các chức năng như ADC, PWM,
Timer và các giao thức truyền thông USART, SPI,
I2C [7].
Khối GPS: Bộ thu GPS EM-506 của Globalsat
được sử dụng để xác định chính xác vị trí của người
Tạp chí Khoa học và Công nghệ 125 (2018) 023-028
25
cao tuổi ở môi trường ngoài trời. Đây là một bộ thu
GPS sử dụng chipset SiRF Star IV với các ưu điểm
như độ nhạy cao, sai số vị trí thấp, kích thước nhỏ và
có anten tích hợp sẵn [8].
Khối RFID: Ở môi trường trong nhà, chúng tôi
sử dụng giải pháp định vị bằng công nghệ RFID với
module ID-20LA của ID Innovations. Module này có
phạm vi hoạt động đủ xa cho thao tác xác định vị trí
và không yêu cầu thêm các linh kiện bổ sung [9]. Các
thẻ RFID được gắn dọc theo lan can hành lang, tay
vịn cầu thang và tại các tay nắm cửa ra vào của mỗi
căn phòng trong nhà. Khi người cao tuổi di chuyển,
khối RFID sẽ đọc ID trên các thẻ RFID mà nó đi qua,
so sánh với vị trí đã được gán từ trước trong bộ nhớ
của vi điều khiển để xác định được vị trí hiện tại của
họ.
Khối đo nhiệt độ: Việc đo thân nhiệt được thực
hiện bằng cách sử dụng cảm biến nhiệt độ tương tự
LMT70 của Texas Instruments, cảm biến này có kích
thước rất nhỏ với độ chính xác có thể đạt tới ±0.050C
trong khoảng từ 200C ÷ 420C, hơn nữa năng lượng
tiêu thụ chỉ khoảng 12µA nên được sử dụng nhiều
trong các thiết bị đeo, y tế, thể thao [10,11].
Khối đo nhịp tim: Trong nghiên cứu này chúng
tôi sử dụng cảm biến MAX30101 của Maxim
Integrated để thực hiện việc đo nhịp tim. Đây là một
giải pháp giá rẻ nhưng hoàn toàn đáp ứng được yêu
cầu tính toán số nhịp đập trên một phút đủ để phát
hiện các dấu hiệu bất thường của nhịp tim theo cách
tương đối đơn giản [12].
Khối giám sát vận động: Cảm biến gia tốc kế
ADXL345 của Analog Devices được sử dụng để
giám sát các vận động của người cao tuổi. Cảm biến
này đo được 3 trục, độ phân giải cao, cho phép cài đặt
độ nhạy ở nhiều mức khác nhau cũng như hỗ trợ cả
hai giao thức truyền thông phổ biến là I2C và SPI làm
cho việc giao tiếp với vi điều khiển trở nên nhanh
chóng và đơn giản [13]. Khối vi điều khiển sẽ thu
nhận tín hiệu từ đầu ra của cảm biến gia tốc kế tương
ứng với giá trị gia tốc trên mỗi trục x, y, z sau đó thực
thi thuật toán phân tích để đưa đến kết luận có hiện
tượng ngã xảy ra hay không.
Khối Bluetooth: Module Bluetooth năng lượng
thấp RF-BM-S02 của RF-Star được sử dụng để kết
nối và đồng bộ dữ liệu giữa thiết bị với điện thoại di
động. Module này tích hợp chip Bluetooth v4.0
CC2540 cùng với các linh kiện cần thiết khác trên
cùng một bản mạch in, hỗ trợ sẵn các profile như
ATT, GATT, SMP, L2CAP, GAP do đó rất thích hợp
trong việc phát triển nhanh các thiết bị đeo cần trang
bị chức năng Bluetooth năng lượng thấp. Các chế độ
hoạt động của module được điều khiển hoàn toàn qua
tập lệnh AT [14].
Khối GSM/GPRS: Module M95 của Quectel
được sử dụng để gửi đi tin nhắn yêu cầu dịch vụ cấp
cứu. Ưu điểm của module này là kích thước nhỏ, hoạt
động được cả ở bốn băng tần 850/900/1800/1900
MHz, hỗ trợ kết nối GPRS, trao đổi dữ liệu với vi
điều khiển qua giao tiếp UART và năng lượng tiêu
thụ chỉ khoảng 1.3mA [15].
Khối hiển thị: Trong nghiên cứu này chúng tôi
sử dụng màn hình OLED đơn sắc kích thước 1.54” để
hiển thị các trạng thái của thiết bị như cường độ tín
hiệu GSM, GPS, thời gian, lượng pin còn lại cũng
như các lời nhắc nhở cho người cao tuổi. Ưu điểm
của màn hình này là rất mỏng, nhẹ, không sử dụng
đèn nền nên giảm được điện năng tiêu thụ [16].
Khối đồng hồ thời gian thực: Chip đồng hồ thời
gian thực bq32000 của Texas Instruments với các tính
năng tự động bù năm nhuận, độ chính xác cao trong
khi năng lượng tiêu thụ chỉ khoảng 100 µA [17] được
sử dụng để duy trì thời gian trên thiết bị và là mốc để
hiển thị các lời nhắc nhở cho người cao tuổi.
Khối nguồn nuôi: Thiết bị được thiết kế để sử
dụng pin xạc lại được Li-Po 3.7v dung lượng 2000
mAh, loại pin này có mật độ năng lượng cao, kích
thước nhỏ, trọng lượng nhẹ, tích hợp sẵn chức năng
bảo vệ quá áp, quá dòng nên được sử dụng rộng rãi
trong các thiết bị đeo hoặc cầm tay [18]. Việc điều
khiển xạc được thực hiện thông qua chip bq24055
của Texas Instruments với các tính năng bảo vệ quá
áp, tự động phát hiện nguồn điện đầu vào và điều
chỉnh dòng điện đầu ra thông qua điện trở ngoài để
giảm thiểu tình trạng cháy nổ do quá nhiệt khi xạc
[19].
Hình 2. Đồ thị nhiệt độ và nhịp tim trong ngày
2.2. Thiết kế phần mềm
Ứng dụng trên điện thoại di động
Chúng tôi phát triển một ứng dụng chạy trên
điện thoại di động để thực hiện các chức năng sau:
Tạp chí Khoa học và Công nghệ 125 (2018) 023-028
26
- Kết nối tới thiết bị đeo thông qua giao tiếp
Bluetooth năng lượng thấp.
- Đồng bộ dữ liệu về nhiệt độ, nhịp tim, lời nhắc và
các thông tin khác với thiết bị đeo.
- Hiển thị dữ liệu dưới dạng đồ thị khi có yêu cầu.
Thuật toán của ứng dụng chạy trên điện thoại di
động được mô tả dưới dạng mã giả như sau:
Algorithm Smartphone App
1 while True do
2 if Bluetooth enable = False then
3 Display mesage to enable
4 else
5 while t < ScanTimeout do
6 Scan for device
7 t++
8 end
9 if Device found = False then
10 Display error message
11 else
12 Connect to device
13 end
14 if Connect success = False then
15 Display error message
16 else
17 Sync reminders and bio-signals
18 if Plot button = True then
19 Call Plot graph procedure
20 end
21 end
22 end
23 end
Hình 2 mô tả màn hình của ứng dụng khi có yêu
cầu vẽ đồ thị biểu diễn nhiệt độ và nhịp tim trong một
ngày cụ thể.
Khi phát hiện ngã, ứng dụng trên điện thoại di
động của người cao tuổi sẽ lưu lại các thông số về
thời gian, nhiệt độ, nhịp tim, vị trí ngã, địa chỉ để cho
phép các bác sĩ tham khảo trong quá trình điều trị như
được mô tả trong hình 3.
Hình 3. Màn hình ứng dụng khi phát hiện ngã
Chương trình điều khiển trên thiết bị đeo:
Chương trình điều khiển chạy trên thiết bị đeo thực
hiện các chức năng sau:
• Định kỳ lấy dữ liệu về nhiệt độ, nhịp tim từ
các cảm biến.
• Giám sát các vận động và vị trí của người
cao tuổi.
• Đồng bộ dữ liệu với điện thoại khi có kết nối
Bluetooth.
• Nếu phát hiện dấu hiệu bất thường, kích hoạt
thủ tục cấp cứu.
• Hiển thị các lời nhắc khi đến thời điểm.
Thuật toán của chương trình điều khiển trên thiết bị
đeo được mô tả dưới dạng mã giả như sau:
Algorithm Device App
1 while True do
2 Call Temperature measurement procedure
3 Call Heart rate measurement procedure
4 Call Fall detection procedure
5 Call Reminder procedure
6 if Connect success = False then
7 Store data in temporary memory
8 else
9 Sync reminders and bio-signals
10 end
11 if Fall = True or Temperature > T_threshold
or Heart rate > H_threshold then
12 while st < AlarmTimeout do
13 Call Alarm procedure
14 st++
15 if Cancel Button = True then
16 Call Cancel procedure
17 end
18 end
19 Call Location procedure
20 Call Emergency procedure
21 end
22 end
Hình 4. Tin nhắn yêu cầu dịch vụ cấp cứu
Tạp chí Khoa học và Công nghệ 125 (2018) 023-028
27
Hình 4 mô tả tin nhắn yêu cầu dịch vụ cấp cứu
được gửi tới đường dây nóng của bệnh viện.
3. Các kết quả thử nghiệm
Chúng tôi tiến hành hai thử nghiệm để đánh giá
độ tin cậy của thiết bị trong việc phát hiện các dấu
hiệu bất thường và gửi đi tin nhắn yêu cầu dịch vụ
cấp cứu.
Thử nghiệm thứ nhất:
Mục đích của thử nghiệm này là kiểm tra việc
phát ra cảnh báo khi nhiệt độ hoặc nhịp tim thay đổi
đột ngột cũng như tính chính xác trong việc xác định
vị trí hiện tại của người cao tuổi. Các tình nguyện
viên được yêu cầu thực hiện các hoạt động thể chất
như đi bộ, lên và xuống cầu thang nhằm mục đích gia
tăng nhiệt độ cơ thể và nhịp tim tới ngưỡng được cài
đặt. Kết quả của thử nghiệm được thể hiện trong bảng
1.
Bảng 1. Kết quả thử nghiệm độ chính xác của thiết
bị trong việc bật cảnh báo và xác định vị trí
Lần thử
nghiệm
Bật cảnh
báo
Xác định vị trí
Trong
nhà
Ngoài
trời
1 Có Không Có
2 Có Có Có
3 Có Không Có
4 Có Có Có
5 Có Có Có
6 Có Không Có
7 Có Có Có
8 Có Có Có
9 Có Không Có
10 Có Có Có
Độ chính xác 100% 60% 100%
Thử nghiệm thứ hai:
Mục đích của thử nghiệm này là kiểm tra độ
chính xác đạt được của thiết bị trong việc phát hiện
ngã. Các tình nguyện viên được yêu cầu mô phỏng lại
ba hiện tượng ngã phổ biến là ngã ngửa do trượt chân,
ngã sấp khi vấp phải một chướng ngại vật trên sàn và
ngã sang hai bên.
Độ chính xác được xác định thông qua việc
đánh giá các thông số sau:
- Dương tính thật: Hiện tượng ngã xảy ra, thiết bị
báo phát hiện ngã.
- Dương tính giả: Hiện tượng ngã không xảy ra,
thiết bị báo phát hiện ngã.
- Âm tính thật: Hiện tượng ngã không xảy ra, thiết
bị không báo phát hiện ngã.
- Âm tính giả: Hiện tượng ngã xảy ra, thiết bị
không báo phát hiện ngã.
Kết quả của thử nghiệm được thể hiện trong bảng 2.
Bảng 2. Kết quả thử nghiệm độ chính xác của thiết
bị trong việc phát hiện ngã
Hiện tượng ngã
Ngã
ngửa
(%)
Ngã
sấp
(%)
Ngã
sang bên
(%)
Dương tính thật 81 82 77
Dương tính giả 10 14 17
Âm tính thật - - -
Âm tính giả 9 4 6
Tổng cộng 100 100 100
Độ chính xác 81 82 77
4. Kết luận
Bài báo này đã giới thiệu một thiết bị đeo chăm
sóc sức khỏe sử dụng các cảm biến để thu thập dữ
liệu về nhịp tim, nhiệt độ và giám sát các hoạt động
hàng ngày của người cao tuổi ở cả môi trường trong
nhà lẫn ngoài trời. Thông qua thuật toán điều khiển,
thiết bị sẽ liên tục giám sát sự thay đổi của các tín
hiệu sinh học, nếu phát hiện thấy có hiện tượng bất
thường như nhịp tim hay nhiệt độ thay đổi đột ngột
hoặc phát hiện người cao tuổi bị ngã, thiết bị sẽ gửi
tin nhắn đến đường dây nóng của bệnh viện để yêu
cầu dịch vụ cấp cứu kịp thời, qua đó dẫn đến giảm tỉ
lệ chấn thương hoặc tử vong cho người cao tuổi.
Thiết bị sử dụng các linh kiện dán có mức độ
tiêu thụ năng lượng thấp, giá thành rẻ nên thích hợp
cho những người cao tuổi ở những nước đang phát
triển. Tuy nhiên do khối GSM/GPRS hiện đang dùng
anten ngoài nên tương đối bất tiện cho người cao tuổi
trong việc di chuyển, hơn nữa do chỉ được trang bị
cảm biến nhiệt độ và cảm biến nhịp tim nên số lượng
tín hiệu sinh học đo được của thiết bị còn hạn chế.
Các kết quả thử nghiệm cho thấy thiết bị có khả
năng phát hiện ngã cũng như sự thay đổi đột ngột của
các tín hiệu sinh học và thực hiện thủ tục yêu cầu
dịch vụ cấp cứu một cách nhanh chóng. Tuy nhiên độ
chính xác đạt được chưa cao, một phần do thuật toán
phát hiện ngã chưa được tối ưu hóa, một phần khác là
do khả năng gây chấn thương trong các thử nghiệm
tương đối cao nên chúng tôi đã phải sử dụng các tình
nguyện viên trẻ tuổi dẫn đến các mẫu dữ liệu thu
được từ các cảm biến có sự khác biệt so với người
cao tuổi.
Trong tương lai, chúng tôi sẽ bổ sung thêm cảm
biến cho phép đo huyết áp, chuyển đổi anten ngoài
của khối GSM/GPRS thành anten tích hợp bên trong
và cải thiện độ chính xác của thuật toán phát hiện
ngã, giúp người cao tuổi có thể sử dụng thiết bị này
để theo dõi sức khỏe, cải thiện chất lượng cuộc sống.
Lời cảm ơn
Nghiên cứu này được thực hiện với sự hỗ trợ về
tài chính của Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội
Tạp chí Khoa học và Công nghệ 125 (2018) 023-028
28
thông qua đề tài nghiên cứu khoa học cấp Trường mã
số T2016-PC-118.
Tài liệu tham khảo
[1] General Statistics Office of Viet Nam. The 2014 Viet
Nam Intercensal Population and Housing Survey:
Population sex-age structure and related socio-
economic issues in Viet Nam. Viet Nam news agency
publishing house. Ha noi 2016.
[2] General Statistics Office of Viet Nam, United Nations
Population Fund . Vietnam population projection
2014 - 2049. Viet Nam news agency publishing
house. Ha noi 2016.
[3] United Nations Population Fund. The ageing
population in Viet Nam: Current status, prognosis,
and possible policy responses. Ha noi. July 2011.
[4] B.Thaduangta, P.Choomjit, S.Mongkolveswith et al.
Smart Healthcare: Basic health check-up and
monitoring system for elderly. 2016 International
Computer Science and Engineering Conference
(ICSEC). Chiang Mai, Thailand. 14-17 Dec. 2016
[5] S. Pinto, J. Cabral, T. Gomes. We-care: An IoT-
based health care system for elderly people. IEEE
International Conference on Industrial Technology
(ICIT). Toronto, ON, Canada. 22-25 March 2017.
[6] K. Malhi, S.C. Mukhopadhyay, J. Schnepper, M.
Haefke, H. Ewald. A Zigbee-Based Wearable
Physiological Parameters Monitoring System. IEEE
Sensors Journal. Volume: 12, Issue: 3. Year: 2012.
[7] Atmel Corporation. Atmel ATmega640/V-1280/V-
1281/V-2560/V-2561/V 8-bit Atmel Microcontroller
with 16/32/64KB In-System Programmable Flash.
[Online]. Available:
AVR-Microcontroller-ATmega640-1280-1281-2560-
2561_datasheet.pdf
[8] Globalsat Technology Corporation. GPS Module
Hardware Data Sheet Product No: EM-506. [Online].
Available:
EM506_um.pdf
[9] ID Innovations. ID-3LA, ID-12LA, ID-20LA Low
Voltage Series Reader Modules. [Online]. Available:
3LA,ID12LA,-ID-20LA.pdf
[10] Texas Instruments. LMT70, LMT70A ±0.05°C
Precision Analog Temperature Sensor, RTD and
Precision NTC Thermistor IC. [Online]. Available:
[11] Texas Instruments. TIDA-00824 Human Skin
Temperature Sensing for Wearable Applications
Reference Design. [Online]. Available:
[12] Maxim Integrated. High-Sensitivity Pulse Oximeter
and Heart-Rate Sensor for Wearable Health. [Online].
Available:
https://datasheets.maximintegrated.com/en/ds/-
MAX30101.pdf
[13] Analog Devices. Digital Accelerometer ADXL345.
[Online]. Available:
nicaldocumentation/data-sheets/ADXL345.pdf
[14] Shenzhen RF-Star Technology. RF-BM-S02
Bluetooth Smart Module. [Online]. Available:
[15] Quectel Wireless Solutions. M95 Hardware Design
GSM/GPRS Module Series. 03 September 2013
[16] Winstar. WEO012864B OLED graphic 128x64 dots.
[Online]. Available:
module/graphic-oled-display/spi-oled-128x64.html
[17] Texas Instruments. bq32000 Real-Time Clock (RTC).
[Online]. Available:
[18] Shenzhen Pkcell battery company. Technical
Specification Li-Polymer 803860 2000mAh 3.7V
with PCM. 03 June 2014.
[19] Texas Instruments. bq2405x 1-A Single-Cell Li-Ion
and Li-Pol Battery Charger With Automatic Adaptor
and USB Detection. [Online]. Available:
Các file đính kèm theo tài liệu này:
- thiet_bi_deo_cham_soc_suc_khoe_cho_nguoi_cao_tuoi.pdf