智能呼吸率分析仪的构建

描述

新生儿死亡率 (NMR) 量化了每千名活产婴儿中的新生儿死亡人数（即出生后第一个月），占5 岁前所有儿童死亡人数的 46% 以上（2018 年为 250 万） . 这意味着 每天有 7000 人死亡。

早产儿死亡的原因有很多，但呼吸问题是主要原因之一。这些早产儿有呼吸问题，当身体吸入氧气不足时，这些问题会变得很严重。这甚至会导致死亡。通常，新生儿每分钟呼吸 30 到 60 次。这可以在他们睡觉时减慢到每分钟 20 次。

为了在多传感器 BLE 系统 RSL10-SENSE-GEVK 的帮助下解决这个问题，我们将构建一个智能呼吸率分析仪。让我们看看这个设备的功能。

1. 如果呼吸频率低于阈值，这可以向母亲或看护人报告。

2. 通过蓝牙进行通信，因此可以记录收集到的数据以供进一步分析。

3. 新型智能警报系统，配合环境温度感应，可实现医生远程监控。

4，由于该系统具有成本效益，这对资源、医院、孵化器、呼吸机等资源匮乏的发展中国家来说是一个福音

5.可以在呼吸机短缺的情况下使用，例如在当前的 COVID 19 情况下。

第 1 步：让我们构建

上面提到了构建这个项目所需的部分。主要的是 SL-10-SENSE-GEVK 模块以及调试器。您需要对各种事物进行编程和测试。

安装基于 Eclipse 的 ON-SEMI IDE 和支持包后，您可以使用深度睡眠测试基本传感器并在手机上获取一些数据。对于这些，你可以参考写得很好的入门指南。

第 2 步：我们需要什么以及如何获得它

基本上我们的要求是获得每分钟呼吸率的数据。我们怎么做是个问题。仔细观察，每当婴儿的胸部在呼吸时上下移动时，加速度计的 Z 轴运动都会发生微小的变化。根据加速度计和陀螺仪传感器BHI160的数据表，我们将获得加速度值和方向值的精确读数，误报率非常低，即连续读数 5 分钟内小于 9

基于 Arduino 的校准设置

 

 

为了证明这一点并校准运动，我做了一个简单的设置，伺服电机以非常慢的方式为我们做动作。借助此功能，我们可以检查每分钟的呼吸次数是高于还是低于阈值。

第 3 步：校准和测试

我为 RSL10 设备设计并 3D 打印了外壳，它还可以使用 BMP680 温度传感器计算体温。为了增加IC的灵敏度，我附上了金属胶带和连接线。

带可编程和封闭盖的外壳设计

 

对于 Windows 10 上的设计默认 3D 构建器软件。您可以使用 Fusion 36) 或 SolidWorks 等。

我自制的 3D 打印机做得很好。

 

设定阈值：根据我对新生儿所做的研究，我得出的结论是，低于 18 的呼吸频率对新生儿来说是致命的。因此，我们将阈值设置为每分钟 18 次呼吸频率。如果呼吸频率低于该值，我们可以远程或通过蜂鸣器提醒母亲或看护人。

RSL-10 应用上的运动基本测试

 

第 4 步：为 RSL-10-SENSE-GEVK 编写代码

由于我们想节省电力，我们可以关闭不需要的设备并仅使用所需的传感器。加速度计和温度传感器。

struct SwTimer tim1;
struct SwTimer_Duration tim_dur1;
SwTimer_Initialize(&tim1);
SwTimer_Start(&tim1);
SwTimer_GetElapsed(&tim1, &tim_dur1);
if (fabsf(z) >  2.0f)
{
k++;
if (k > 30)
{
k=0;
}
}
if ( k < 18 && tim_dur1.seconds > 60 )
{
printf("Breath rate is too low");
LED_On(LED_RED);
LED_On(PIN_GIO_SPARE);
}
SwTimer_Remove(&tim1);

这里时间用于确定呼吸频率

构建完成没有任何错误

 

这里的基本逻辑是检测呼吸频率是否低于阈值，即每分钟 18 次呼吸。一旦发生这种情况，红色 LED 将闪烁以指示该情况。还进行温度监测以了解呼吸随温度变化的趋势。

第 5 步：紧固和测试：

如果婴儿被手术级防护布覆盖，可以使用魔术贴直接将设备贴在婴儿的胸部，或者当婴儿裸体时，可以使用手术创可贴固定传感器。妈妈可以将相同的传感器戴在肩上，进行袋鼠妈妈护理。记录妈妈和宝宝的体温，监测他们的健康，

在非洲和亚洲的发展中国家，该设备可以帮助那些缺乏连接和资源的偏远地区，如医院、呼吸机和保育箱，以防早产。

袋鼠妈妈护理法做体温监测

通过 Jlink 调试器连接

 

。https ://github.com/vishwasnavada/NeoSense

第 6 步：将其连接到云端

在On Semiconductor 应用程序本身中，安装了 MQTT 代理，可以直接将他们的手机用作物联网网关，并将数据推送到云端。如果您有兴趣，您甚至可以在应用程序中设置您自己的通用 MQTT 代理，然后

MQTT 代理的应用程序选项

 

Hive MQTT 接收消息。

 

Hive MQ 具有开源服务，可以将数据发送到他们的 MQTT 服务器。它还支持最新的 MQTT 3.1。这是详细的描述。

在这里，我添加了我的经纪人。

设置 MQTT 代理

 

测试数据的发送：

发送各种数据到 MQTT 服务器的信息

 

未来增强：

• 开发具有各种可编辑阈值的自定义应用程序界面会触发 SOS 警报功能
• 通过优化代码提高电池效率
• 将内置蜂鸣器（可能会唤醒婴儿）添加到 GIO Spare Pin
• 添加卡尔曼滤波器以减少误差