Dychmon je prototyp systému na kontinuálne monitorovanie dýchania psov. Projekt vznikol ako súčasť záverečnej práce s cieľom navrhnúť a implementovať cenovo dostupný systém na monitorovanie respiračnej aktivity pomocou elastického hrudného pásu so stretch senzorom. Respiračný signál je spracovávaný v reálnom čase a zobrazený prostredníctvom grafického rozhrania.
- kontinuálne monitorovanie respiračného signálu
- zobrazenie dychovej krivky v reálnom čase
- priebežný výpočet dychovej frekvencie
- export nameraných dát do CSV
- modulárna architektúra programu
- podpora reálneho aj simulačného režimu
- Raspberry Pi
- ADS1115 16-bitový A/D prevodník
- stretch senzor
- elastický hrudný pás
Projekt je implementovaný v programovacom jazyku Python, použité knižnice:
- Matplotlib
- NumPy
- SciPy
- Tkinter
- Adafruit Blinka
- Adafruit CircuitPython ADS1x15
Modulárna aplikácia v jazyku Python, hlavné použité moduly:
- dychmon_gui.py – grafické používateľské rozhranie
- meranie.py – zber a spracovanie nameraných dát
- sensors.py – komunikácia so senzormi (ADS1115 alebo simulačný režim)
- logger.py – zaznamenávanie udalostí a diagnostických informácií
- config.py – konfiguračné parametre systému
Architektúra umožňuje rozšírenie systému o nové senzory, algoritmy a funkcie.
Projekt je určený pre Raspberry Pi s operačným systémom Raspberry Pi OS. Pred prvým spustením je potrebné vytvoriť a aktivovať virtuálne prostredie Pythonu a nainštalovať požadované knižnice.
Program sa spúšťa z koreňového adresára projektu. Najskôr je potrebné aktivovať virtuálne prostredie:
source venv/bin/activateNásledne je možné aplikáciu spustiť príkazom:
python dychmon_gui.pyStretch senzor sníma zmeny napnutia elastického hrudného pásu spôsobené pohybom hrudníka počas dýchania. Analógový signál je digitalizovaný pomocou A/D prevodníka ADS1115 a následne spracovaný v prostredí Python.
Program zabezpečuje:
- zber dát zo stretch senzora,
- digitalizáciu analógového signálu pomocou ADS1115,
- detekciu lokálnych maxím respiračného signálu,
- priebežný výpočet dychovej frekvencie,
- grafické zobrazenie dychovej krivky,
- export nameraných dát do CSV.
- analógový signál zo stretch senzora digitalizovaný pomocou prevodníka ADS1115.
- dychová krivka v reálnom čase,
- aktuálna dychová frekvencia,
- export nameraných dát do CSV
Prototyp bol testovaný na siedmich psoch počas celkovej anestézie v podmienkach bežnej veterinárnej praxe.
Technická validácia bola realizovaná porovnaním dychovej frekvencie určenej algoritmom s manuálnym počítaním dychov skúseným anesteziológom počas rovnakého časového intervalu.
Cieľom validácie bolo overiť technickú realizovateľnosť navrhnutého riešenia.
Projekt predstavuje výskumný prototyp a nie je certifikovanou zdravotníckou pomôckou. Výsledky slúžia výhradne na technické overenie navrhnutého princípu monitorovania.
Presnosť merania môže byť ovplyvnená:
- nesprávnym umiestnením hrudného pásu,
- pohybom pacienta počas merania,
- kvalitou senzorového signálu,
- mechanickými vlastnosťami stretch senzora.
Ďalší vývoj projektu bude zameraný najmä na:
- detekciu jednotlivých dychových cyklov,
- alarm pri apnoe,
- adaptívne spracovanie signálu,
- hodnotenie kvality signálu,
- bezdrôtovú komunikáciu,
- batériové napájanie,
- implementáciu na mikrokontroléri,
- integráciu s veterinárnymi monitorovacími systémami,
- podporu ďalších fyziologických senzorov.
Projekt predstavuje experimentálny výskumný prototyp vytvorený na akademické účely. Nie je určený na klinické rozhodovanie ani ako certifikovaná zdravotnícka pomôcka.
doc. MVDr. Mária Kuricová, PhD., MBA
- Univerzita veterinárskeho lekárstva a farmácie v Košiciach
- Slovenská republika
Aktuálna verzia predstavuje funkčný výskumný prototyp vytvorený ako súčasť záverečnej práce MSc zameranej na návrh a implementáciu systému monitorovania dýchania psov počas celkovej anestézie.