Прототип “умного” браслета для удаленного контроля за состоянием пациентов


ИнКата реализовала проект в 2018 году. “Умный” браслет контролирует жизненные показатели человека и вызывает скорую помощь, если ему плохо. Это может спасти жизнь тому, кто восстанавливается после инфаркта или инсульта в моменты, когда риск повторного случая высокий. Своевременную помощь получит и пожилой человек, известив врачей и родственников об ухудшении его самочувствия.
  • Разработка печатных плат
  • Разработка встроенного ПО
  • Разработка механической части
  • Прототипирование
  • Испытания
Наша роль
Описание проекта
На начальном этапе проекта мы сосредоточились на разработке электронного макета устройства. Макет состоял из нескольких функциональных блоков:
  • Центральный блок: на базе микроконтроллера STM32F4, отвечающий за обработку данных с датчиков, управление коммуникационными модулями и выполнение алгоритмов.
  • Модуль связи: включает в себя GSM-модем SIM868 для передачи данных сотовой сети, модуль Wi-Fi для локальной связи и GPS-модуль для определения местоположения пользователя.
  • Датчики: акселерометр и гироскоп для определения положения тела, а также специализированные датчики для измерения частоты сердечных сокращений (ЧСС), вариабельности сердечного ритма (ВСР) и уровня насыщения крови кислородом (сатурация).
  • Элемент питания: литий-полимерный аккумулятор емкостью 2000 мАч, обеспечивающий длительную работу устройства.
Негабаритный макет электроники программно-аппаратного комплекса
Разработка алгоритмов и программного обеспечения
Одним из ключевых этапов проекта была разработка алгоритмов для обработки данных, поступающих с датчиков. Мы реализовали алгоритмы, позволяющие:
  • Определять жизненно важные показатели: ЧСС, ВСР, сатурацию.
  • Обнаруживать критические ситуации: падение, резкие изменения сердечного ритма. Падение определяли с помощью алгоритма, который обрабатывал данные с гироскопа и акселерометра, и оповещал оператора при резких изменениях угла наклона и ориентации в пространстве.
  • Формировать тревожные сигналы: отправлять SMS-сообщения и совершать звонки на заранее определенные номера в случае необходимости.
Мы разработали алгоритм получения, обработки и анализа данных, который производит достоверный телемониторинг данных: мониторинг ЧСС, ВСР, уровня сатурации. Достоверность полученных данных подтверждена последующими испытаниями устройства в медицинском учреждении. Базируясь на известных методах изменений ЧСС, ВСР и уровня сатурации мы адаптировали эти подходы и разработали программные алгоритмы, предназначенные для конкретного устройства, адаптировали их для аппаратной части устройства.
На макете мы отрабатывали алгоритмы преобразования исходных данных с сенсоров в точные медицинские параметры человека. Устройство должно измерять ЧСС, ВСР и сатурацию, а с помощью гироскопа с акселерометром оповещать оператора при резких изменениях угла наклона и ориентации в пространстве, что оценивалось как падение человека. Все данные должны были передаваться посредством GSM, GPS, Bluetooth и Wi-Fi.
После успешной отладки алгоритмов мы приступили к оптимизации аппаратной части устройства. Основной задачей было разместить все компоненты на одной печатной плате и минимизировать ее размеры. На момент разработки доступная элементная база не позволяла использовать модули совмещающие в себе GSM, GPS, Bluetooth и Wi-Fi,, поэтому необходимо было обеспечить стабильную работу отдельных радиомодулей, чтобы они не создавали помехи друг другу. Мы итерационно тестировали различные компоновочные решения, пока не добились устойчивой работы всех радиоустройств. В результате получилась 6-ти слойная печатная плата. Данное количество слоев обусловлено высокой плотностью монтажа.
Чтобы быстрее спроектировать минимальный жизнеспособный продукт (MVP) и при этом вписаться в бюджет Заказчика, мы подобрали серийный корпус, ориентируясь на разработанный нами промышленный дизайн. Это позволило сократить расходы на разработку в части механики. Наши инженеры сделали доработки корпуса, а дизайнер разработал наклейки. Применение стандартного корпуса для MVP также позволило сократить расходы на изготовление, так как нам не пришлось использовать специальную оснастку и технологии быстрого прототипирования для его создания. Не было также необходимости красить и полировать.
Прототипы “умного” браслета для удаленного контроля за состоянием пациентов
Результаты
Команда “ИнКата” создала функциональный прототип носимого медицинского устройства и изготовила опытную партию в количестве 10 штук. ПАК способен мониторить жизненно важные показатели человека и вызывать помощь в случае необходимости. Устройство имеет компактные размеры (80×70×22 мм), продолжительное время автономной работы и высокую надежность.
  • 10


    прототипов браслета и программное обеспечение для тестирования в лабораторных условиях и бета-тестирования в медицинском учреждении

  • 3


    собственных алгоритма обработки данных с сенсоров и преобразования их в ЧСС, ВСР, уровня сатурации

  • 110 000 USD


    сэкономлено за счет применения стандартного корпуса на стадии MVP