带有物联网自动化的温度和心率传感器手链

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资料介绍

描述

介绍

随着年龄的增长带来了智慧......然后是疼痛和痛苦。这些烦恼之一是无法睡个好觉。睡眠不足或质量差会影响记忆的巩固（以及其他认知功能），阻碍身体的恢复过程，并对情绪产生负面影响（Killgore，2010）。在更年期，夜间潮热（也称为与更年期相关的盗汗）的发生会显着扰乱睡眠。

事实上，潮热被认为是更年期过渡最常见的症状。它们的强度、频率和持续时间可能不同。一项针对 1996 年 2 月至 2013 年 4 月期间 3302 名女性进入更年期的研究发现，大多数女性经历潮热超过四年，最长持续时间约为 12 年（Avis 等，2015）。鉴于此，夜间潮热可能会导致长期睡眠中断（Mayo Clinic，2020）。此外，潮热发作的持续时间可能从几秒到超过十分钟不等。

也许踢掉床单是不够的，或者穿多层随后去除它们是非常不方便的。此外，纵观市场，有各种各样的可穿戴温度传感器和冷却装置，但这些都没有取得大规模的成功。粗略地说，冷却机制要么无效，要么依从性低，这仅仅是因为产品的美观性（例如太笨重、不吸引人）（Wark、Henningham、Gorelik、Jayasinghe、Hartley 和 Garland，2015 年）。如果女性要勇敢度过更年期，她们应该得到有效的产品，并且在使用时看起来很棒！

我们的解决方案旨在为夜间潮热提供可靠和方便的缓解。它以最小的传感器手镯为中心，分别以分钟和秒的间隔监测温度（摄氏度）和心率（每分钟跳动数，BPM）。数据由微控制器接收并最终连接到智能风扇、空调系统或智能家居设备（即 Google Home、亚马逊的 Alexa）。潮热将被检测为尖峰，首先表现为心率升高，其次表现为体温升高。为了响应峰值，连接的冷却设备，在我们的演示中 - 风扇，将吹冷空气，直到温度稳定或直到用户需要。

通过确保我们身体在睡眠期间自然凉爽的温度，我们希望帮助女性 (1) 方便地应对夜间潮热和 (2) 保持上述良好睡眠的好处。虽然我们的原型使用了一个基本的风扇，但我们设计我们的产品是希望方便地集成到许多已经拥有智能技术控制的冷却系统和设备的家庭中。我们很高兴在创新的同时牢记我们所爱的人，并希望能接触到世界上其他值得拥有美丽睡眠的女性！

项目构成

创建服务器和数据库

我们处理与我们的手环交互的多个设备的解决方案是在一个 RESTful API 服务器上注册它们，该服务器将有关每个设备的信息存储在数据库中。然后手环可以通过restful API服务器修改这些设备的不同状态（例如风扇速度级别或光强度）。可以在我们的 Github 上找到 API 列表（在附件中找到）。

服务器堆栈

node.js 服务器部署在 Google Kubernetes Engine (GKE) 上，以允许根据请求负载进行自动扩展。服务器正在将所有数据发送到 mongoDB 实例。随意使用我们当前正在运行的服务器http://34.66.131.1 。否则，当前状态的服务器是可部署的；随意在您喜欢的地方启动它。您可以运行命令“node index.js”或将服务器构建到 docker 容器中。

设计设备

传感器

我们设计此设备的首要目标是了解潮热的检测方法。根据我们的研究，我们得出的结论是，潮热包括体温升高并伴有心率波动。一般来说，我们发现这些峰值的强度因女性而异，取决于她们的基础温度和静息心率。由于体温是最重要的检测器，因此需要一个精确的温度传感器。DS18B20 数字温度传感器提供良好的精度和非常高的分辨率（可调整为 0.5°C、0.25°C、0.125°C 或 0.0625°C 的增量检测）。至于心率，我们使用了 MAXREFDES117# 心率和血氧传感器，因为它体积小巧。

我们将两个传感器手工缝到弹性织物带上，佩戴更舒适。为了尽可能保持手链的可穿戴性和最小化，我们最终决定在手链外部安装冷却机制。我们发现其他冷却可穿戴设备的共同点是珀尔帖板。虽然它可以提供短暂的冷却缓解，但如果没有适当的热分散，就会担心热流失。此外，考虑到这一点的产品往往体积庞大（即包括散热器或风扇）。

1 / 2 •传感器手环的面包板演示。

微控制器(MC)

ESP8266 模块非常适合我们的项目，它具有小巧的外形、WIFI 功能和低成本。

它是如何工作的（带有风扇设置）

我们的手环循环运行，连续监测心率并每分钟检查一次温度。两者的平均值存储在数组中；只保存最后 15 个条目以提高检测的准确性。如果检测到心率升高 15 次，手环会立即读取温度读数。如果检测到温差为 0.5°C，手环将在 20 秒后再次读取，以防止误报。此步骤中温度偏差的另一个指示将导致向服务器发送消息以打开已注册的 IoT 设备。当温度恢复到基础平均值时，将发送另一条消息来为相关的已注册物联网设备供电/关闭。