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

B GIÁO D C & ẨO T O

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

Chuyên ngành: K thu t i n t - Truy n thông Mã ngành: 141

H đào t o: i h c chính quy Mư h : 1

I TÊN TÀI: THI T K VẨ THI CỌNG VọNG TAY O NH P TIM S

- Lê Phan Minh c, “Xây d ng h th ng theo dõi, giám sát nh p tim cho ng i l n tu i

qua m ng internet”, án t t nghi p, Tr ng HSPKT, Tp.HCM, 2017

- 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

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 NG D N: ThS Võ c D ng

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 Tên đ tài: THI T K VÀ THI CÔNG VọNG TAY O NH P TIM S D NG

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

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

Tu n 5

(18/3 - 24/3)

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

android

- Tìm hi u và nghiêm c u hi n th hình nh trên web

thông qua m ng wifi

- N p quy n báo cáo và báo cáo đ tài

- 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 c đó và không sao chép t

tài li u hay công trình đư có tr c đó

Ng i th c hi n đ tài

Nguy n Thanh Hoàng

Nguy n Khoa Nam

L I C 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

M C L 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 I C 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 T V 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 i t 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

2.3 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

4.5 VI T TÀI LI U H NG D N S D NG 41

4.5.1 Vi t tài li u h ng d n 41

CH 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 NG PHÁT TRI N 50

6.1 K T LU N 50

6.2 H 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 ng trình trên Arduino IDE 18

Hình 2.11 L u ch 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

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 nhp 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

CH NG 1: T NG QUAN

1.1 T V 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

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

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

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 c gi i thu t

phù h p nh m gi m thi u sai s đo đ c

Ki m tra tính chính xác c a phép đo b ng các thi t b đang đ c s d ng trên th

tr ng

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

i t ng nghiên c u c a đ tài bao g m:

 Vi đi u khi n ESP8266

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: a ra k t qu mà nhóm đ t đ c, s li u, hình nh

h th ng sau khi thi công

Ch ng 5: K t lu n và h ng phát tri n: a ra k t lu n và h ng phát tri n c a

đ tài

CH NG 2: C S LÝ THUY T

2.1 TÍN HI U NH P TIM VẨ CÁC PH NG PHÁP O NH P TIM

2.1.1 Tín hi u 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 nhp 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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

CH NG 2: C S LÝ THUY T

M i thành ph n này có đ c tr ng riêng, đáp ng riêng nh ng có chung đ c đi m

đ u là các hi n t ng đi n sinh v t Hi n t ng đi n sinh v t là quá trình hóa lý, hóa

sinh ph c t p x y ra bên trong và ngoài màng t bào

2.1.4 Các ph ng pháp đo nh p tim

Ph ng pháp Oscillometric

Ph ng pháp này th ng ph i đo nh p tim chung v i huy t áp D a trên c m bi n

áp su t g n vào b p tay ng i c n đo (n i có đ ng m ch ch y qua), d a vào s thay đ i

l u l ng máy ch y qua đ ng m ch thu đ c tín hi u đi n Tín hi u đi n thu đ c t

c m bi n áp su t thay đ i đ ng b v i tín hi u nh p tim Chu k thay đ i c a tín hi u

này b ng đúng chu k tín hi u nh p tim T đó thu đ c tín hi u đi n tim

Ph ng pháp đi n tơm đ

Nh đư trình bày ph n “S hình thành đi n tâm đ ”, chính vì c u trúc đ c tr ng

và các đ c đi m c a tim mà 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 cong có tên là P, QRS, T (và có th có sóng U) Vector t o đ ng

cong trên m t ph ng chính di n này b ng chính vector đi n tim Các tín hi u thu đ c

t các đi n c c s đ c x lý và hi n th trên máy đo đi n tim

Ph ng pháp h p th quang h c

Khi tim đ p, máu s đ c đ y đi kh p c th qua đ ng m ch, t o ra s thay đ i

v áp su t trên thành đ ng m ch và l ng máu ch y qua đ ng m ch Vì v y, ta có th

đo nh p tim b ng cách đo nh ng s thay đ i đó

Khi hàm l ng máu trong thành đ ng m ch thay đ i s làm thay đ i m c đ h p

th ánh sáng c a đ ng m ch, do đó khi m t tia sáng đ c truy n qua đ ng m ch thì

c ng đ ánh sáng sau khi truy n qua s bi n thiên đ ng b v i nh p tim

Khi tim giưn ra, l ng máu qua đ ng m ch nh nên h p th ít ánh sáng, ánh sáng

sau khi truy n qua đ ng m ch có c ng đ l n, ng c l i khi tim co vào, l ng máu qua đ ng m ch l n h n, ánh sáng sau khi truy n qua đ ng m ch s có c ng đ nh h n

[4]

Ánh sáng khi truy n qua ngón tay g m 2 thành ph n AC và DC:

 Thành ph n DC đ c tr ng cho c ng đ ánh sáng c đ nh truy n qua mô x ng

và t nh m ch

 Thành ph n AC đ c tr ng cho c ng đ ánh sáng thay đ i khi l ng máu thay

đ i truy n qua đ ng m ch, t n s c a tín hi u này đ ng b v i t n s nh p tim

CH NG 2: C S LÝ THUY T

V nguyên t c có th đ t ngu n sáng và Photodiode b t c n i nào trên c th

có ch a đ ng m ch Nhi u c a ánh sáng môi tr ng vào Photodiode có th xem là không

đ i nên phép đo s càng tin c y n u tín hi u ánh sáng Photodiode nh n đ c là l n nh t

N u đ t c m bi n khu u tay hay c tay thì có u đi m là áp su t máu trong

đ ng m ch bi n đ ng r t l n, nh ng do ánh sáng t LED ph i truy n qua m t b dày

l n c a c th , d n đ n vi c b h p th quá nhi u b i mô và x ng Mà đ nh y c a

Photodiode là gi i h n nên ta s c n m t ngu n sáng v i c ng đ r t l n, d n đ n hao phí n ng l ng và khó n đ nh đ c c ng đ c a ngu n sáng t LED

N u đ t c m bi n vành tai, ánh sáng ch c n đi qua m t b dày r t nh , nh ng

đ ng m ch v trí này quá bé, m c đ bi n thiên c ng đ ánh sáng nh n đ c là quá

nh so v i toàn b ánh sáng nh n đ c, nên tín hi u đi n không đ đ tin c y

V trí đ t c m bi n h p lý nh t là các đ u ngón tay, tuy đ ng m ch v trí này

không quá l n nh ng b dày c th ánh sáng ph i truy n qua l i t ng đ i ít nên ch c n

dùng 1 LED làm ngu n phát M t khác, v trí này cho m c đ bi n thiên c ng đ ánh

Huy t áp là áp l c đ y do s tu n hoàn c a máu trong các m ch máu và là m t

trong nh ng d u hi u chính cho bi t c th còn s ng hay không Khi tim đ p, huy t áp thay đ i t c c đ i (áp l c tâm thu) đ n c c ti u (áp l c tâm tr ng)

Huy t áp trung bình đ c gây ra do s c b m c a tim và s c c n trong m ch máu

s gi m d n khi máu theo đ ng m ch đi xa kh i tim Huy t áp gi m nhanh nh t khi máu

ch y trong các đ ng m ch nh , các ti u đ ng m ch và ti p t c gi m khi máu đi qua các

mao m ch Huy t áp đ t m c nh nh t là khi máu trong t nh m ch quay tr l i tim Các

y u t nh h ng đ n huy t áp bao g m: tr ng l c, các van trong t nh m ch, nh p th ,

co c , vv

2.2.2 Nh ng thay đ i v huy t áp trong chu k tim

Tim b m máu vào đ ng m ch t ng đ t gây ra huy t áp tâm thu và huy t áp tâm

tr ng

- Huy t áp đ ng m ch cao nh t khi tim co bóp trong thì tâm th t thu Áp su t t i

th i đi m này g i là huy t áp t i đa hay huy t áp tâm thu Huy t áp tâm thu thay

đ i tùy tu i, th ng t 90-140mmHg

- Huy t áp trong thì tâm th t dãn là huy t áp t i thi u hay còn g i là huy t áp tâm

tr ng Huy t áp tâm tr ng thay đ i t 50-90mmHg

CH NG 2: C S LÝ THUY T

B ng 2.3 Ch s huy t áp theo t ng đ tu i

2.2.3 Các ph ng pháp đo huy t áp

Ch s huy t áp c a m i ng i có th khác nhau tùy th i đi m Chính vì v y

mu n k t qu đ c chính xác nh t thì c n ph i đo huy t áp t i nhi u th i đi m khác

nhau và đo nhi u l n đ tính trung bình c ng Nh ng k thu t đo huy t áp thông d ng

hi n nay:

S d ng huy t áp k th y ngân

Ph ng pháp:

Qu n b ng h i quanh cánh tay sau khi đư ép h t h i trong b ng ra ngoài Sau đó

đ t thân máy ngang m c tim ng i đo Ti p theo, khóa van x h i l i r i bóp bóng th i

h i vào b ng lên m c huy t áp t i đa bình th ng c a ng i đ c đo c ng thêm

30-40mmHg K ti p, đ t ng nghe lên đ ng đi c a đ ng m ch cánh tay r i t t m van

x h i Huy t áp t i đa là giá tr đo đ c khi nghe th y ti ng đ p cu i cùng Sau khi đo

xong, m van x h i h t c r i tháo b ng h i kh i tay ng i đ c đo

L u ý:

- Ng i đ c đo c n ngh kho ng 5 phút tr c khi đo

- o trong phòng thoáng, yên t nh, khi đo không c đ ng chân mình

- Không m c áo ch t tay khi đo

CH NG 2: C S LÝ THUY T

- Không v n đ ng, s d ng nh ng th c n, đ u ng có ch t kích thích tr c khi đo

- Nên đo trong đi u ki n nhi t đ kho ng 20-25oC

xác sao cho v ch d u c a vòng bít đ t cùng h ng v i m ch máu, vòng s t không đ c

đ t n m trên m ch máu vì s d n đ n k t qu đo b sai l ch Kéo nh đ u vòng bit qua

vòng s t quanh b p tay Si t vòng bít b ng khóa dán v i l c v a ph i

Cách đo: g n ng nghe lên tai đ nghe đ c m ch đ p trong quá trình đo huy t

áp N m l y qu bóng cao su bên tay ph i và b m vòng bit lên, t t h n h t b n c n bóp

c ng khóa tay đ n khi t o đ c áp l c đ n kho ng 20-30mm th y ngân cao h n huy t

áp N i l ng t t b truy n đ ng bên tay trái và đ l c nén khí trong vòng bit gi m nh ,

ki m tra vòng bit khi b n th c hi n thao tác nh v y n khi b n có th nghe rõ nh p

đ p c a tim, đ c chính xác giá tr đ c ch rõ trên vòng bit giá tr này t ng đ ng v i

huy t áp tâm thu Khi áp su t không khí ti p t c gi m, âm thanh nh p đ p c a tim s

không còn nghe th y n a Giá tr này đ c ghi l i t i th i đi m s liên k t này không

còn nghe rõ s cho huy t áp tâm tr ng

Hình 2.7 Huy t áp k b ng h i

CH NG 2: C S LÝ THUY T

S d ng huy t áp k đi n t

Thi t b cho ph ng pháp này đ c phát tri n d a trên s k t h p thi t b đi n t

và ph ng pháp nghe C t th y ngân đ c thay th b ng thang đo đi n t Cách này

đ c s d ng khá ph bi n hi n nay trong nh ng gia đình đ đo huy t áp m i ngày vì

s ti n l i và d s d ng, không c n k thu t ph c t p nh hai ph ng pháp trên

Hình 2.8 Huy t áp k đi n t

2.3 ESP8266

Kit RF thu phát Wifi ESP8266 NodeMCU Lua D1 Mini là kit phát tri n d a trên

n n chip Wifi SoC ESP8266 v i thi t k d s d ng và đ c bi t là có th s d ng tr c

ti p trình biên d ch c a Arduino đ l p trình và n p code, đi u này khi n vi c s d ng

và l p trình các ng d ng trên ESP8266 tr nên r t đ n gi n

Kit RF thu phát Wifi ESP8266 NodeMCU Lua D1 Mini có thi t k nh g n, tích

h p s n m ch n p ch ng trình và giao ti p UART CH340, th ng đ c dùng cho các

ng d ng c n k t n i, thu th p d li u và đi u khi n qua sóng Wifi, đ c bi t là các ng

d ng liên quan đ n IoTs

Thông s k thu t:

 Model: NodeMCU Lua D1 Mini

 IC chính: ESP8266 Wifi SoC phiên b n ESP12

 Phiên b n firmware: NodeMCU

 Chip n p và giao ti p UART: CH340

 GPIO t ng thích hoàn toàn v i firmware NodeMCU

 C p ngu n: 5VDC MicroUSB ho c vào các chân 5V, 3V3

- B c 1: M ch ng trình Arduino IDE có giao di n nh hình 1.9:

Hình 2.9 Giao di n Arduino IDE

CH NG 2: C S LÝ THUY T

- B c 2: Ti n hành biên so n ch ng trình nh hình 1.10:

Hình 2.10 Biên so n ch ng trình trên Arduino IDE

- B c 3: L u ch ng trình nh hình 1.11, khi b n nh n Save trình biên d ch

Arduino IDE s t t o th m c đ l u code