Luận Văn Thiết kế và thi công vòng tay đo nhịp tim sử dụng công nghệ IoTs

B
TR

NG

GIÁO D C & ẨO T O

IH CS

PH M K THU T TP. H

CHÍ MINH

KHOA I N ậ I N T
B

MỌN I N T

CÔNG NGHI P ậ Y SINH

---------------------------------

ÁN T T NGHI P
NGÀNH K THU T I N T

TRUY N THÔNG

TÀI:

THI T K VÀ THI CÔNG VÒNG TAY
O NH P TIM S

D NG

CÔNG NGH IoTs
GVHD: ThS. Võ

c D ng

SVTH: Nguy n Thanh Hoàng MSSV: 12141090
Nguy n Khoa Nam

MSSV: 14141204

Tp. H Chí Minh - 07/2019


TR

NG H SPKT TP. H CHÍ MINH

C NG HÒA XÃ H I CH NGH A
VI T NAM

KHOA I N- I N T
B

MỌN I N T

CÔNG NGHI P ậ

Y SINH

CL P-T

DO - H NH PHÚC

----o0o----

Tp. HCM, ngày 3 tháng 7 n m 2019

NHI M V
H tên sinh viên:
Khóa:
H tên sinh viên:
Khóa:

Nguy n Thanh Hoàng

MSSV: 12141090

2012

L p: 12141DT2A

Nguy n Khoa Nam

MSSV: 14141204

2014

L p: 14141DT3A

K thu t i n t - Truy n thông Mã ngành:

Chuyên ngành:
H đào t o:
I. TÊN

ÁN T T NGHI P

i h c chính quy
TÀI: THI T K

Mư h :

141
1

VẨ THI CỌNG VọNG TAY

O NH P TIM S

D NG CÔNG NGH IoTs.
II. NHI M V
1. Các s li u ban đ u:
- Nguy n ình Phú, “Giáo trình vi x lý”, Tr

ng HSPKT, Tp.HCM, 2013.

- Cuno Pfister, “Getting Started with the Internet of Things”, Published by O’Reilly

Media, Inc.
- Lê Phan Minh
c, “Xây d ng h th ng theo dõi, giám sát nh p tim cho ng
qua m ng internet”,
án t t nghi p, Tr ng HSPKT, Tp.HCM, 2017.

i l n tu i

- Nguy n Thanh Phong, H V n H u, “Phát tri n h th ng đo huy t áp, nh p tim đo c
tay”,
án t t nghi p, Tr ng HSPKT, Tp.HCM, 2016.
2. N i dung th c hi n:
- Tìm hi u v nguyên lý ho t đ ng c a trái tim.
- Tìm hi u nh ng ph

ng pháp xác đ nh nh p tim, huy t áp đ

c áp d ng trong y h c.
ii


- Tìm hi u v vi đi u khi n.
- Các ngôn ng l p trình, thi t k .
- Tìm hi u v th i gian th c.
- Xây d ng mô hình vòng tay đo nh p tim, huy t áp, hi n th trên màn hình OLED và
trang web.
III. NGÀY GIAO NHI M V :

18/2/2019

IV. NGÀY HOÀN THÀNH NHI M V : 18/6/2019
V. H VÀ TÊN CÁN B H
CÁN B H

NG D N

NG D N: ThS. Võ
BM. I N T

c D ng
CÔNG NGHI P – Y SINH


TR

B

NG H SPKT TP. H CHÍ MINH
KHOA I N- I N T
MỌN I N T CÔNG NGHI P ậ Y SINH

C NG HÒA XÃ H I CH NGH A VI T NAM
C L P - T DO - H NH PHÚC
----o0o----

Tp. HCM, ngày 22 tháng 02 n m 2019

L CH TRÌNH TH C HI N

ÁN T T NGHI P

H tên sinh viên 1: Nguy n Khoa Nam

L p: 14141DT3A

MSSV: 14141204

H tên sinh viên 2: Nguy n Thanh Hoàng

L p: 12141DT2A

MSSV: 12141090

VÀ THI CÔNG VọNG TAY
CÔNG NGH IoTs

Tên đ tài: THI T K

Tu n/ngày
Tu n 1
(18/2 - 24/2)
Tu n 2
(25/2 - 3/3)
Tu n 3

O NH P TIM S

Xác nh n
GVHD

N i dung
- G p GVHD đ nghe ph bi n yêu c u làm đ án,
ti n hành ch n đ tài, GVHD ti n hành xét duy t đ
tài.
- Vi t đ c

ng tóm t t n i dung đ án.

- Tìm hi u module Wifi.

(4/3 - 10/3)

- Tìm hi u v công ngh truy n không dây c a
NodeMCU ESP8266.

Tu n 4

-Tìm hi u v màn hình OLED, module th i gian th c

(11/3 - 17/3)

-Hi n th thông s , đ th trên màn hình OLED

Tu n 5

- Tìm hi u và nghiên c u hi n th hình nh qua
android.

(18/3 - 24/3)

- Tìm hi u và nghiêm c u hi n th hình nh trên web
thông qua m ng wifi.

Tu n 6

- Vi t app trên android giao ti p v i h th ng

(25/3 - 31/3)

- Tìm hi u cách l p trình web và giao ti p h th ng
v i web.

Tu n 7

- Thi t k giao di n web.

(1/4 - 7/4)

- K t h p ph ng th c đo hi n th trên c 2 h
web và android.

D NG

ng:


Tu n 8

- Mô ph ng m ch, ki m tra và cân ch nh m ch.

(8/4 - 14/4)

- V PCB.

Tu n 9 - 10

- Ti n hành thi công m ch.

(15/4 - 21/4)

- Ki m tra m ch thi công.

Tu n 11
(22/4 - 28/4)
Tu n 12 - 13
(29/4 - 5/5)
Tu n 14

-Ch y s n ph m th nghi m và thu th p s li u
- Vi t báo cáo nh ng n i dung đư làm.

(6/5- 12/5)

- Hoàn thi n báo cáo và g i cho GVHD đ xem xét
góp ý l n cu i tr c khi in và báo cáo.

Tu n 15

- N p quy n báo cáo và báo cáo đ tài.

(13/5 - 19/5)

- Thi t k Slide báo cáo.
GV H

NG D N

(Ký và ghi rõ h và tên)


L I CAM OAN
tài này là do tôi t th c hi n d a vào m t s tài li u tr
tài li u hay công trình đư có tr

c đó và không sao chép t

c đó.
Ng

i th c hi n đ tài
Nguy n Thanh Hoàng
Nguy n Khoa Nam


L IC M

N

Chúng em xin chân thành c m n Tr ng i H c S Ph m K Thu t TPHCM,
quý th y cô trong khoa i n - i n t đư t n tình truy n đ t ki n th c trong nh ng n m

tháng chúng em đ c h c t p t i tr ng.
c bi t, chúng em xin chân thành c m n th y Võ
c D ng đư t n tình h ng
d n c ng nh t o đi u ki n thu n l i trong su t quá trình th c hi n đ án t t nghi p.
Cu i cùng, do ki n th c, th i gian th c hi n h n ch nên không th tránh kh i
nh ng sai sót. Chúng em r t mong nh n đ c s đóng góp ý ki n c a quý th y cô cùng
các b n đ có th đ tài này có th hoàn thi n h n.
Chúng em xin chân thành c m n t t c !
Ng

i th c hi n đ tài
Nguy n Thanh HoƠng
Nguy n Khoa Nam


M CL C
B

GIÁO D C & ẨO T O ........................................................................................i

NHI M V

ÁN T T NGHI P .............................................................................ii

L CH TRÌNH TH C HI N

ÁN T T NGHI PError! Bookmark not defined.

L I CAM OAN ..........................................................................................................vi
L IC M

N ...............................................................................................................vii

M C L C ................................................................................................................... viii
LI T Kể HỊNH V ......................................................................................................xi
LI T Kể B NG ..............................................................................................................i
TịM T T .......................................................................................................................ii
CH

NG 1: T NG QUAN.......................................................................................... 1

1.1

TV N

........................................................................................................... 1

1.1.1 Tình hình nghiên c u trong n

c ...................................................................... 1

1.1.2 Tình hình nghiên c u ngoài n

c ...................................................................... 2

1.2 M C TIÊU ............................................................................................................... 3
1.2.1

it

ng và ph m vi nghiên c u ....................................................................... 3

1.3 N I DUNG NGHIÊN C U .................................................................................... 3
1.4 GI I H N ................................................................................................................. 4
1.5 B

C C .................................................................................................................... 4

CH

NG 2: C

S

LÝ THUY T ............................................................................. 5

2.1 TÍN HI U NH P TIM VẨ CÁC PH

NG PHÁP O NH P TIM ................... 5

2.1.1 Tín hi u nh p tim.................................................................................................... 5
2.1.2 Các quá trình đi n h c c a tim ............................................................................. 7
2.1.3 S hình thành các d ng sóng c a tim................................................................... 8
2.1.4 Các ph

ng pháp đo nh p tim ............................................................................. 12

2.2 HUY T ÁP VÀ CÁC CH S

LIÊN QUAN ...................................................... 13

2.2.1 Huy t áp ................................................................................................................ 13
2.2.2 Nh ng thay đ i v huy t áp trong chu k tim..................................................... 13
2.2.3 Các ph

ng pháp đo huy t áp ............................................................................. 14


2.3 ESP8266 .................................................................................................................. 16
2.4 PH N M M L P TRÌNH ESP8266 .................................................................... 17
2.5 CHU N GIAO TI P GI A ESP8266 V I CÁC MODULE ............................ 19
2.5.1 Chu n giao ti p I2C ............................................................................................. 19
2.5.2 Chu n giao ti p SPI ............................................................................................. 20
2.6 NGÔN NG

HTML .............................................................................................. 21

2.7 NGÔN NG

CSS ................................................................................................... 21

CH

NG 3: TệNH TOÁN VẨ THI T K .............................................................. 23

3.1 GI I THI U........................................................................................................... 23
3.2 YÊU C U VẨ S

KH I H TH NG ......................................................... 23

3.2.1 Yêu c u c a h th ng .......................................................................................... 23
3.2.2 S đ kh i và ch c n ng m i kh i ..................................................................... 23
3.2.3 Ho t đ ng c a h th ng ...................................................................................... 24
3.3 THI T K .............................................................................................................. 24
3.3.1 Kh i x lý trung tâm........................................................................................... 24
3.3.2 Kh i nh n tín hi u nh p tim ............................................................................... 24
3.3.3 Kh i hi n th ........................................................................................................ 27
3.3.4 Kh i ngu n ........................................................................................................... 28
3.4 S

NGUYÊN LÝ TOÀN M CH .................................................................. 30

3.4.1 S đ nguyên lý toàn m ch................................................................................. 30
3.4.2 Gi i thích s đ .................................................................................................... 30
CH

NG 4: THI CÔNG ............................................................................................ 31

4.1

GI I THI U ..................................................................................................... 31

4.2 THI CÔNG BO M CH ......................................................................................... 31
4.2.1 Thi công bo m ch ................................................................................................ 31
4.2.2 L p ráp và ki m tra ............................................................................................ 32
4.3 ịNG GÓI MÔ HÌNH ......................................................................................... 33
4.4 L P TRÌNH H TH NG ..................................................................................... 34
4.4.1 L u đ gi i thu t ............................................................................................... 34
4.4.2 Gi i thu t đo nh p tim ...................................................................................... 36
4.4.3 Gi i thu t đo huy t áp ...................................................................................... 39

4.4.4 Gi i thu t thu th p d li u ............................................................................... 39


4.5 VI T TÀI LI U H
4.5.1 Vi t tài li u h
CH

NG D N S

D NG ........................................................ 41

ng d n ........................................................................................ 41

NG 5: K T QU TH C HI N ...................................................................... 43

5.1 K T QU

T

C ......................................................................................... 43

5.2 K T QU TH C NGHI M ................................................................................ 43
5.2.1 Phân tích k t qu ................................................................................................. 43
5.3 NH N XÉT - ÁNH GIÁ ..................................................................................... 48
5.3.1 Nh n xét ............................................................................................................... 48
CH

NG 6: K T LU N VẨ H

6.1

K T LU N ........................................................................................................ 50

6.2 H

NG PHÁT TRI N .......................................... 50

NG PHÁT TRI N......................................................................................... 50

TÀI LI U THAM KH O ........................................................................................ xvii


LI T Kể HỊNH V
Hình

Trang

Hình 2.1 Các th tác đ ng qua màng .............................................................................. 8
Hình 2.2 C u t o c a trái tim .......................................................................................... 9
Hình 2.3 Xung đi n qua các c tim ................................................................................. 9
Hình 2.4 Chu k tr c a tim.......................................................................................... 10
Hình 2.5 D ng sóng tín hi u đi n tim ........................................................................... 11
Hình 2.6 Huy t áp k th y ngân ................................................................................... 15
Hình 2.7 Huy t áp k b ng h i...................................................................................... 15
Hình 2.8 Huy t áp k đi n t ......................................................................................... 16
Hình 2.9 Giao di n Arduino IDE .................................................................................. 17
Hình 2.10 Biên so n ch
Hình 2.11 L u ch

ng trình trên Arduino IDE ................................................ 18

ng trình khi hoƠn thƠnh .............................................................. 18

Hình 3.1 S đ kh i ........................................................................................................ 23
Hình 3.2 S đ chân ESP8266. ...................................................................................... 24
Hình 3.3 LED và LDR dùng trong c m bi n SENS - 11574 ....................................... 25
Hình 3.4 S đ nguyên lý c m bi n SENS - 11574 ...................................................... 25
Hình 3.5 C m bi n nh p tim .......................................................................................... 27
Hình 3.6 Màn hình OLED ............................................................................................. 28
Hình 3.7 pin Lipo ............................................................................................................ 29
Hình 3.8 S đ s c pin Lipo ........................................................................................... 29
Hình 3.9 S đ nguyên lý toàn m ch ............................................................................ 30
Hình 4.1 PCB m ch x lý trung tâm ............................................................................ 31
Hình 4.2 PCB m ch hi n th .......................................................................................... 32
Hình 4.3 Mô ph ng 3D m ch đo nh p tim .................................................................... 32
Hình 4.4 M ch thi công th c t ..................................................................................... 33
Hình 4.5 V ngoài cho m ch .......................................................................................... 33
Hình 4.6 Vòng tay hoàn thi n ........................................................................................ 34
Hình 4.7 L u đ thu t toán ch

ng trình ................................................................... 35

Hình 4.8 D ng sóng ECG trong chu k đ p c a tim................................................... 36


Hình 4.9 L u đ gi i thu t đo nh p tim........................................................................ 37
Hình 4.10 Ch s huy t áp d a trên s đ đi n tim ..................................................... 39
Hình 4.11 L u đ gi i thu t thu th p d li u .............................................................. 40
Hình 4.12 Giao di n web và thông tin nh p tim, huy t áp .......................................... 41
Hình 4.13 Nh p tim và huy t áp th hi n thông qua bi u đ ...................................... 42

Hình 4.14 B ng c p nh t thông s nh p tim và huy t áp đo đ

c ............................. 42

Hình 5.1 Thi t b đo nh p tim, huy t áp OMRON HEM-8712 .................................. 43
Hình 5.2 K t qu nh p tim l n 1 c a ng

i đo th nh t ............................................. 45

Hình 5.3 K t qu nh p tim l n 2 c a ng

i đo th nh t ............................................. 45

Hình 5.4 K t qu nh p tim l n 3 c a ng

i đo th nh t ............................................. 46

Hình 5.5 K t qu nh p tim l n 1 c a ng

i đo th hai ............................................... 46

Hình 5.6 K t qu nh p tim l n 2 c a ng

i đo th hai .............................................. 47

Hình 5.7 K t qu nh p tim l n 3 c a ng

i đo th hai ............................................... 47

Hình 5.2 Ch s huy t áp đ

c đo qua thi t b OMRON HEM-8712 ....................... 48

Hình 5.3 Ch s huy t áp đ

c đo qua m ch thi công ................................................ 48


LI T Kể B NG
B ng

Trang

B ng 2.1 Ch s RHR ph thu c vào gi i tính vƠ đ tu i ............................................. 6
B ng 2.2 Ch s THR đ i v i tr ng thái ho t đ ng c th ........................................... 7
B ng 2.3 Ch s huy t áp theo t ng đ tu i ................................................................. 14
B ng 5.1 K t qu th nghi m thi t b ........................................................................... 44

i


TịM T T
Hi n nay, khoa h c k thu t ngày càng phát tri n, con ng i đư có c ng nh đang
có nhi u b c ti n xa trong nhi u l nh v c, th c hi n đ c nh ng vi c mà tr c đây
t ng ch ng nh không th . Nhìn chung, t t c các n l c đó đ u đ ph c v cho nhu
c u, đ i s ng con ng i ngày càng đ y đ , ti n nghi h n.
V i Vi t Nam - m t n c đang phát tri n, m t b ng cu c s ng ng i dân còn
nhi u khó kh n, l c h u, vi c áp d ng các k thu t nh m đ m b o cho đ i s ng, s c
kh e con ng i m t cách đ n gi n, d dàng ti p c n là c n thi t.
Nghiên c u này h ng đ n m t s n ph m mang tính ng d ng cao, xây d ng h

th ng cho phép giám sát, theo dõi s c kh e ng i dùng m t cách d dàng và ti n d ng.
C th là xây d ng h th ng theo dõi thông s nh p tim, huy t áp đ m b o phát hi n
đ c s c x y ra v i ng i dùng m t cách t c th i, qua đó có nh ng bi n pháp x lý
k p lúc, tránh tình tr ng đáng ti c x y ra do phát hi n ch m tr .
đáp ng đ c yêu c u đ ra, c n tìm hi u các đ c tr ng, ý ngh a thông s c a
tín hi u nh p tim, qua đó tìm ra ph ng pháp thích h p đ gi m thi u sai s đo đ c.
Trong đ tài này, chúng em s d ng d li u t c m bi n nh p tim truy n v board
ESP8266 đ x lý, sau đó hi n th k t qu trên màn hình OLED và trang web thông qua
Wifi.

B

MỌN I N T

CÔNG NGHI P ậ Y SINH

ii


CH

NG 1: T NG QUAN

CH
1.1

NG 1: T NG QUAN

TV N

Ngày nay, nh p s ng con ng i ngày càng t ng cao, cu c s ng ngày càng b n
r n, y u t s c kh e v n luôn là thi t y u l i không nh n đ c nhi u s coi tr ng. Con
ng i nói chung, t i Vi t Nam nói riêng, do là m t n c đang phát tri n, đa ph n m i
ng i đ u b cu n vào công vi c m u sinh hàng ngày mà b qua y u t s c kh e c a
b n thân và ng i thân, d n đ n h u qu đáng ti c do phát hi n ch m tr .
Theo nh s li u th ng kê n m 2015 [1], m i n m Vi t Nam có h n 200.000
ng i b đ t qu (tai bi n m ch máu nưo), h n 50% trong s đó t vong và 90% s
ng i s ng sót sau đ t qu ph i s ng chung v i các di ch ng v th n kinh và v n đ ng.
Trong ba n m tr l i, s b nh nhân ph i nh p vi n vì đ t qu đang có chi u h ng
t ng lên t 1,7% - 2.5%. Trong đó, t l nam gi i m c ph i cao g p 4 l n n gi i.
Nghiêm tr ng h n, đ tu i b tai bi n m ch máu nưo đang d n tr hóa, t 40 – 45 tu i
so v i tr c đây là 50 – 60 tu i, s l ng b nh nhân b tàn t t do đ t qu có xu h ng
t ng m nh v i nhi u di ch ng n ng n [2].
Vi c phòng ng a tình tr ng nói trên là m t quá trình dài và khi s c x y ra, n u
đ c phát hi n ngay l p t c, c h i đ c u ch a ng i b nh và gi m thi u kh n ng di
ch ng tàn t t là r t nhi u. Qua đó, v n đ đ c đ t ra là làm th nào đ có th theo dõi
s c kh e ng i b nh lâu dài c ng nh phát hi n ngay khi có s c x y ra.

1.1.1 Tình hình nghiên c u trong n

c

M c dù trình đ khoa h c k thu t trong n c v l nh v c y t đang có nh ng
b c ti n l n, tuy nhiên do là m t n c đang phát tri n, vi c ch m lo đ m b o cho s c
kh e ng i dân c ng có nhi u h n ch và ch a đ c th t s chú tr ng. H n n a, ch
có s ít b ph n ng i dân v i m c s ng trên trung bình và cao là có th s d ng nh ng
d ch v y t t t nh t. Tính đ n th i đi m hi n t i, v n ch a có m t thi t b hay h th ng
nào đ c đ a vào s d ng nh m ch m sóc s c kh e dành cho đ i b ph n ng i dân.
Nh ng nguyên nhân d n đ n tình tr ng trên:
 Ng i dân v i m c s ng d i trung bình không có đ chi phí trang tr i cho

nh ng d ch v ch m sóc s c kh e c n thi t.
 M t b ng chung m c s ng th p khi n con ng i xem nh và không có s
quan tâm đúng m c dành cho s c kh e c a b n thân.
 H n ch v c s h t ng v t ch t: các lo i máy móc y sinh hi n đ i ch t p
trung ch y u nh ng b nh vi n trung ng.

1
B

MỌN I N T

CÔNG NGHI P ậ Y SINH


CH

NG 1: T NG QUAN
 H n ch v y u t công ngh : hi n t i nh ng lo i c m bi n nh g n cho phép
thu th p các thông s c n thi t đ đánh giá s c kh e m t cách liên t c là v n
đang đ c nghiên c u.

1.1.2 Tình hình nghiên c u ngoài n

c

V i nh ng n c phát tri n nh M , Anh, Úc, vv, vi c theo dõi ch m sóc s c kh e
là c n thi t và r t đ c chú tr ng. Có r t nhi u ph n m m theo dõi s c kh e đ c l p
trình v i giao di n thân thi n ng i dùng, r t d s d ng trên smartphone hay tablet, PC,
laptop, vv k t h p v i các b nh vi n.
Các t p đoàn, công ty l n c ng r t chú tr ng đ n m ng y sinh v i các s n ph m

ph n c ng theo dõi s c kh e nh Apple Watch, Xiaomi Band, Samsung Gear Fit
Wearables, vv đi kèm v i ph n m m h tr tích h p trên smartphone, tablet.
Bên c nh đó, d ch v ch m sóc t n nhà là m t ngành ngh r t ti m n ng v i thu
nh p cao, đ c nghiên c u và s d ng r ng rãi t i các n c tiên ti n. Qua đó có th k t
lu n r ng v l nh v c ng d ng công ngh vào l nh v c y t , tình hình ngoài n c v t
tr i h n trong n c v m i m t, không còn giai đo n nghiên c u, mà đư b c sang
giai đo n ng d ng và tri n khai.

1.1.3 Tính c p thi t c a đ tài
Các thông s đ có th đánh giá đ c g n đúng tình tr ng s c kh e bao g m:
nh p tim, huy t áp, nhi t đ c th . Tuy nhiên, v i nh ng h n ch nh trình đ , th i gian
c a th c hi n đ án, y u t v công ngh , đ án s ch t p trung vào giá tr nh p tim đ
nghiên c u và x lý, đ ng th i đ i t ng s d ng là ng i cao tu i.
Nhu c u ch m sóc, theo dõi s c kh e cho ng i cao tu i là luôn c n thi t. Song
v n đ v th i gian ch m sóc c a đa ph n h gia đình l i khá eo h p, do đó nhi u ng i
l a ch n ph ng án vi n d ng lão ho c ki m tra đ nh k t i b nh vi n. i u này th ng
đi ng c l i ý mu n c a ph n l n ng i cao tu i, đ ng th i c ng b t ti n v vi c đi l i,
chi phí, l a ch n b nh vi n đ th c hi n ki m tra đ nh k .
T đó, vì nh ng lý do nêu trên, em h ng đ n vi c v a đáp ng nhu c u mu n
nhà v i gia đình c a ng i cao tu i, đ ng th i v a không t n quá nhi u th i gian, vi c
di chuy n đi l i, chi phí ch m sóc c a ng i thân.
Bên c nh đó, m i ng i m c các b nh liên quan đ n tim m ch, huy t áp ngày
càng gia t ng. Các thông kê ch ra r ng các đ i t ng trên vào ban đêm khi ng th ng
có tình tr ng nh ng ng th đ t ng t hay tim ng ng đ p, t ng ho c gi m huy t áp b t
th ng. Tình tr ng trên n u không đ c phát hi n s m và c u ch a k p th i s d n đ n
đ t qu , tai bi n m ch máu não gây t vong. Vì v y, vi c phát hi n s m nh ng b t
th ng trong các ch s s c kh e c b n c a b nh nhân là r t quan tr ng. Cho nên vi c
2
B

MỌN I N T

CÔNG NGHI P ậ Y SINH


CH

NG 1: T NG QUAN

có m t thi t b nh g n có th theo dõi các thông s s c kh e và đ a ra c nh báo mà
không gây s b t ti n cho b nh nhân là c n thi t.
V i s yêu thích c hai l nh v c đi n t , y h c c ng nh nhìn th y nhu c u trên
nên chúng em quy t đ nh ch n đ tài “ Thi t k vƠ thi công vòng tay đo nh p tim s
d ng công ngh IoTs”.

1.2 M C TIÊU
Thi t k và thi công mô hình h th ng theo dõi, giám sát nh p tim, huy t áp đ m b o
tính chính xác, nh g n, t c th i và có th ho t đ ng liên t c, đ ng th i g i các thông
s d li u đo đ c qua m ng Internet và m ng di đ ng đ nâng cao kh n ng giám sát,
theo dõi.

it

1.2.1

ng và ph m vi nghiên c u

i t ng nghiên c u v ph n m m là các gi i thu t đ đo đ c nh p tim, huy t
áp chính xác, t c th i, đ m b o h th ng ho t đ ng đúng ch c n ng và thông tin t i
ng i dùng qua m ng Internet, m ng di đ ng, cách th c l p trình ESP8266. Còn v ph n

c ng là các linh ki n đi n t , module ch c n ng, c m bi n nh p tim,vv và board
ESP8266.
Ph m vi nghiên c u trong khuôn kh mô hình nh áp d ng cho m t ng i dùng,
tuy nhiên có kh n ng m r ng thành h th ng l n. Ngoài ra, do ki n th c v l p trình
web còn r t nhi u h n ch nên không t o đ c c s d li u, l u tr , truy xu t d li u,
vv đ theo dõi trong th i gian dài.

1.2.2 Ph

ng pháp nghiên c u

Tìm hi u các thông s chính c a tín hi u nh p tim, t đó xây d ng đ
phù h p nh m gi m thi u sai s đo đ c.

tr

Ki m tra tính chính xác c a phép đo b ng các thi t b đang đ
ng.

c gi i thu t

c s d ng trên th

Thi t k và xây d ng mô hình h th ng giám sát nh p tim, huy t áp.

1.3 N I DUNG NGHIÊN C U
it

ng nghiên c u c a đ tài bao g m:

Vi đi u khi n ESP8266.
Màn hình OLED 0.96 inch.
C m bi n nh p tim.
Cách th c ho t đ ng c a trang web đ c vi t d a trên hai ngôn ng
HTML/CSS.
 Trao đ i d li u gi a trang web, màn hình OLED và ph n c ng c a mô hình.
3






B

MỌN I N T

CÔNG NGHI P ậ Y SINH


CH

NG 1: T NG QUAN

1.4 GI I H N
Ph m vi nghiên c u c a đ tài g m có:
 Nghiên c u và xây d ng mô hình vòng tay hi n th th i gian th c cùng các
ch s nh p tim liên quan.
 Xây d ng trang web giám sát các s li u liên quan đ n nh p tim, huy t áp.
 Trao đ i d li u gi a CSDL và các thi t b ph n c ng thông qua module

WIFI ESP8266.

1.5 B

C C

B c c c a đ án đ

c trình bày thành 5 ph n nh sau:

Ch ng 1: T ng quan: Trong ch ng này, nhóm th c hi n đ tài trình bày t ng
quan v tình hình nghiên c u, v m ng Wifi. M c tiêu, đ i t ng và ph m vi nghiên
c u c a đ tài.
Ch ng 2: C s lý thuy t: Gi i thi u v s l c v tín hi u nh p tim, huy t áp
module NodeMCU, chu n giao ti p I2C, SPI, các ngôn ng đ thi t k l p trình và
thi t k giao di n.
Ch ng 3: Thi t k và thi công: Trong ch ng này, nhóm th c hi n đ tài s đ a
ra các yêu c u khi thi t k , các thi t k v ph n c ng và ph n m m.
Ch ng 4: K t qu thi công:
h th ng sau khi thi công.
Ch ng 5: K t lu n và h
đ tài.

a ra k t qu mà nhóm đ t đ

ng phát tri n:

a ra k t lu n và h

c, s li u, hình nh

ng phát tri n c a

4
B

MỌN I N T

CÔNG NGHI P ậ Y SINH


CH

NG 2: C

S

CH

LÝ THUY T

NG 2: C

S

2.1 TÍN HI U NH P TIM VẨ CÁC PH
2.1.1 Tín hi u nh p tim

LÝ THUY T
NG PHÁP O NH P TIM

Nh p tim(Heart Rate – HR) là s nh p đ p c a tim trên m t đ n v th i gian, th ng
đ c tính b ng nh p/phút. Nh p tim có th thay đ i theo nhu c u h p th Oxy và bài ti t
CO2 c a c th , ví d nh lúc t p th d c và lúc ng . Ch s HR bình th ng là khác
nhau gi a các cá th , ph thu c vào gi i tính, đ tu i, tình tr ng s c kh e,vv. S thay
đ i c a ch s HR có th là d u hi u cho th y m t s thay đ i c a tr ng thái tim, qua đó
có th ph n ánh tình tr ng s c kh e c th .
Resting Heart Rate (RHR) là ch s nh p tim khi c th tr ng thái ngh ng i, do
đó tìm không c n ph i ho t đ ng nhi u đ b m máu đi kh p c th , RHR đ c đo chính
xác nh t vào th i đi m v a ng d y lúc sáng s m. tr ng thái đang ng i ho c n m, th
giưn và c th không b nh t t, ch s RHR vào kho ng 60-100 BPM. Tuy v y, RHR th p
h n 60 không đ ng ngh a v i s b t n nào đó trong c th , đó có th là d u hi u c a
tác d ng ph khi dùng thu c, ho c đ i v i v n đ ng viên, nh ng ng i ho t đ ng nhi u,
có th tr ng t t, c tim c a h không c n ph i ho t đ ng m nh đ gi đ c cho các c
quan ch c n ng trong c th ho t đ ng n đ nh. Ngoài ra, các y u t bên ngoài c ng gây
nh h ng đ n HR:
 Nhi t đ môi tr ng: khi nhi t đ t ng cao, tim đ p m nh h n và truy n máu
đi nhi u h n, ch s HR s t ng nh ng th ng không quá 10 BPM.
 Tr ng thái c th : HR th ng không đ i tr ng thái ngh ng i, đ ng ho c
ng i. Tuy nhiên, vào kho ng 15-20s khi v a đ ng lên, HR s t ng lên m t chút
tr c khi n đ nh tr 3 l i. Y u t c m xúc, tinh th n c ng nh h ng đ n HR:
lo l ng, c ng th ng hay quá xúc đ ng s khi n HR t ng cao.
 Kích th c c th : v i nh ng ng i n ng cân, RHR th ng s cao h n, nh ng
c ng không v t quá 100 BPM.
 Tác d ng ph khi s d ng thu c: các lo i thu c ki m hưm c th ti t ra
adrenaline(beta blocker) s làm ch m HR, quá li u l ng thu c làm t ng HR.

5
B

MỌN I N T

CÔNG NGHI P ậ Y SINH


CH

NG 2: C

S

LÝ THUY T

B ng 2.1 Ch s RHR ph thu c vào gi i tính vƠ đ tu i
Target Heart Rate (THR) là ch s nh p tim nh m đ n khi c th tr ng thái ho t
đ ng nh làm vi c, t p th d c, v n đ ng c th , vv, do đó tim c n ho t đ ng co bóp
m nh đ cung c p đ l ng máu nuôi các c quan. Ch s THR th ng đ c s d ng
đ theo dõi trong quá trình luy n t p, b o đ m các bài t p không quá s c.

6
B

MỌN I N T

CÔNG NGHI P ậ Y SINH


CH

NG 2: C

S

LÝ THUY T

B ng 2.2 Ch s THR đ i v i tr ng thái ho t đ ng c th
Do đó, theo dõi ch s HR c a m t ng i trog th i gian dài s cho ta bi t đ c
ph n nào tình tr ng s c kh e, thói quen hàng ngày, ch t l ng cu c s ng c a h , qua
đó có nh ng bi n pháp c i thi n k p th i.

2.1.2 Các quá trình đi n h c c a tim
Tim là t ch c c r ng, t i đó s co bóp m t cách tu n t các c s t o ra áp l
đ y máu đi qua các b ph n khác nhau trên c th . M i nh p tim đ c kích thích b
xung đi n t các t bào nút xoang t i tâm nh . Các xung đi n truy n đ n các b ph
khác c a tim và làm cho tim co bóp. Vi c ghi tín hi u đi n tim là ghi l i các tín hi u đi
này (tín hi u ECG).

c
i
n
n

N ng l ng chuy n hóa đ c s d ng đ t o ra môi tr ng trong giàu Kali nh ng
ít Natri so v i thành ph n ngo i bào Natri cao và Kali th p. Do có s không cân b ng
t n t i đi n th t nh trên màng t bào, bên trong ch ng 90 mV so v i bên ngoài. Khi t
bào b kích thích (b ng cách cho dòng đi n v n làm t ng t m th i th ngang m ng), các
tính ch t c a m ng thay đ i theo chu trình, pha th nh t c a nó là đ th m m nh đ i v i
Natri, dòng Natri l n (s m) ch y vào trong do các gradient khu ch tán và đi n.

7
B

MỌN I N T

CÔNG NGHI P ậ Y SINH


CH

NG 2: C

S

LÝ THUY T

Hình 2.1 Các th tác đ ng qua màng
Dòng ch y t o ra dòng đi n nh hình 1.1. Trong khi di chuy n liên ti p, t bào v
c b n có tính ch t nh ngu n l ng đi n. Dòng Natri chuy n ti p này ch u trách nhi m
v dòng m ch đi n n i t i và là m t ph n c a dòng đi n đó. Theo cách này, ho t đ ng
m r ng ti p t i các t bào lân c n. Khi màng h i ph c (tr v các tính ch t ngh ), th
tác đ ng c a t bào k t thúc và nó tr l i tr ng thái ngh và có kh n ng đ c tái kích
thích. Nói m t cách ng n g n khi có dòng Natri, Kali ch y qua màng tim thì có đi n th
đ c sinh ra.

2.1.3 S hình thành các d ng sóng c a tim
Tính d n truy n
Tim là m t kh i c r ng g m 4 bu ng, dày m ng không đ u nhau, c u trúc ph c
t p làm cho tín hi u đi n c a tim phát ra th c ch t là t ng h p c a các s i c tim, ph c
t p h n c a m t t bào hay m t s i c .
Nút xoang nh (SA) là m t chùm t bào (kho ng 3x10mm) n m cu i thành c a
tâm nh , ngay d i đi m g n vào c a t nh m ch trên ( đóng vai trò kh i phát). Nó cung

c p tín hi u kích thích truy n xung ra c nh làm cho nh kh c c, nh bóp tr c đ y
máu xu ng tâm th t. V n t c truy n đ i v i th n ng đ ng c a nút SA là kho ng 30cm/s
trong mô tâm nh . Sau đó nút nh th t (AV node: Aschoff – Tawara node) nh ti p nh n
8
B

MỌN I N T

CÔNG NGHI P ậ Y SINH


CH

NG 2: C

S

LÝ THUY T

xung đ ng s truy n qua bó His. Có m t b dãy mô chuyên bi t n m gi a nút SA và
AV, đó v n t c truy n nhanh h n v n t c trong mô tâm nh kho ng 51cm/s, con đ ng
truy n d n bên trong này mang tín hi u đ n các tâm th t. Do tâm th t ph i ho t đ ng
đáp ng l i m t đ ng n ng tr c khi tâm nh r ng nên m c đ ng n ng 45cm/s s đ t
đ n-nút AV trong kho ng 30 đ n 50ms sau khi phóng t nút SA. Sau đó nút AV ho t
đ ng gi ng nh m t gi i h n hoãn nh m làm ch m l i ph n đ n tr c c a th n ng đ ng
cùng v i h th ng d n đi n bên trong h ng đ n các tâm th t.
Xung truy n qua hai nhánh c tâm th t nh Purkinje và làm kh c c tâm th t.
Lúc này tâm th t đư đ y máu s bóp m nh và đ y máu ra ngoài. Tính d n đ ng các s i
Purkinje r t nhanh. Th đ ng n ng ch y qua kho ng cách gi a các nút SA và AV là
kho ng 40ms và b làm ch m l i b i nút AV kho ng 100ms sao cho kích ho t các ng n

l i có th đ ng b v i ph n tr ng c a các ng n trên. Vi c d n vào các chùm nhánh thì
khá nhanh gi đ nh cho 60ms khác v n đ n các s i Purkinje xa nh t.

Hình 2.2 C u t o c a trái tim

Hình 2.3 Xung đi n qua các c tim
Tính tr vƠ các th i k tr
Tính ch t chính c a t bào c (ph trách truy n d n) liên quan đ n s hình thành
ch ng lo n nh p là s tr (không ph n ng) đ i v i kích thích trong m t giai đo n xác
đ nh nào đó. Kho ng th i gian này đ c g i là chu k tr .
9
B

MỌN I N T

CÔNG NGHI P ậ Y SINH


CH

NG 2: C

S

LÝ THUY T

Trong su t chu k tr , các t bào tái c c. M t đ ion K+, Na+ bên trong và bên
ngoài thay đ i do các ion trên di chuy n qua màng t bào đ t o đi n th ngh .
Chu k tr có th chia làm 2 ph n:
 Giai đo n đ u ngay l p t c theo sau giai đo n kh c c, t bào hoàn toàn

không ph n ng l i v i kích thích bên ngoài và đ c g i là giai đo n tr tuy t
đ i.
 Giai đo n sau là giai đo n s kh c c có th th c hi n đ c m c dù đi n th
t ng đ i khá nh nên xung không đ lan ra các t bào bên c nh. Trong giai
đo n này t bào đ c g i là tr t ng đ i.

Hình 2.4 Chu k tr c a tim
i n tr

ng c a tim

S lan truy n xung trong tim và
hình d ng b m t c th .

môi tr

ng trung gian t tim đ n da c ng nh

Xét phân b đi n th :
Gi s c th là môi tr ng d n đi n và đi n môi không đ ng nh t. i n th s
t ng trong các mô d n truy n c a c tim trong lúc kh c c và tái c c. S phân b đi n
th có th đ c xem t ng đ ng v i s phân b đi n tr ng. Theo tính ch t c a đi n
tr ng, m i đi m c a c th có m t vector m t đ dòng đi n.
Tim n m trong m t ch t không đ ng nh t l n vô h n có cùng đ d n truy n.
Trong tr ng h p ch t trung gian có gi i h n, các đi m trên b m t có vector m t đ
dòng đi n khác nhau nên xem nh c u trúc c a tim t o m t đ ng cong không gian ph c
t p khép kín. Lúc đó đi n tr ng c a tim đ c bi u di n b ng nh ng đ ng đ ng áp [4].
Vì th đi n th tim có th đo gián ti p nh các đi n c c đ t lên nh ng đi m xác
đ nh trên b m t c th . N u nh ta đ t tim vào trong m t h t a đ vuông góc ba chi u
thì hình chi u đ ng cong c a không gian này lên c ba m t ph ng đ u có d ng ba đ ng

10
B

MỌN I N T

CÔNG NGHI P ậ Y SINH


CH

NG 2: C

S

LÝ THUY T

cong có tên là P, QRS, T. Vector t o đ ng cong trên m t ph ng chính di n này b ng
chính vector đi n tim. Ph ng pháp này đ c g i là đi n tim đ .
ECG là tín hi u đi n thu đ c t các đi n c c g n lên c th ng i đ đo các ho t
đ ng c a tim ng i. Khi tim đ p tác d ng lên các đi n c c t o ra các xung đi n. Thông
th ng các xung đi n này r t nh do đó c n ph i khu ch đ i lên r i m i đ c x lý. Tín
hi u đi n tim đ c đ c tr ng b i các d ng sóng ký hi u P, Q, R, S, T và U.

Hình 2.5 D ng sóng tín hi u đi n tim
Tín hi u ECG g m các thành ph n:
 Sóng P: th hi n quá trình kh c c tâm nh trái và ph i, sóng P có d ng m t
đ ng cong đi n th d ng, kéo dài kho ng 0.06 đ n 0.1 giây.
 o n PR: là đo n t đi m b t đ u sóng P đ n tr c đi m b t đ u ph c QRS.
Nó bao g m th i gian kh c c tâm nh và d n đ n nút AV. o n PR kéo dài
kho ng 0.12 đ n 0.2 giây.

 Ph c QRS: th hi n quá trình kh c c tâm th t, kéo dài kho ng 0.04 đ n 0.1
giây. Ph c QRS chia ra ba tr ng thái là Q, R và S.
 o n ST: t lúc k t thúc quá trình kh c c tâm th t đ n tr c quá trình tái
phân c c. i m b t đ u g i là đi m J, đi m k t thúc g i là đi m ST.
 Sóng T: th hi n quá trình tái phân c c tâm th t. Vì quá trình này có t c đ
ch m h n kh c c nên sóng T r ng và có đ d c th p.
 Sóng U: hi n nay ngu n g c hình thành sóng này ch a đ c xác đ nh rõ ràng
vì th ít đ c đ c p t i.
11
B

MỌN I N T

CÔNG NGHI P ậ Y SINH