Разработка устройства для повседневного мониторинга стресса человека

Завершен

Идея проекта

Полное название проекта
Разработка устройства для повседневного мониторинга стресса человека
Руководитель
Александр Краснов
Проект по идее
Мониторинг стресса
Автор идеи
Александр Краснов
Заявлен
9 декабря 2016, 06:00
Категории проекта
  • Inno
  • HealthNet
  • На конкурс «InnoMake» 2016
Ключевые слова проекта
  • arduino
  • стресс
  • фотоплетизмограмма
  • сердечно-сосудистые заболевания
  • genuino
Площадка конкурса
Поезд
Закрыт
9 декабря 2016, 12:03

Решаемая проблема / Замысел / Гипотеза

Психоэмоциональный стресс является причиной многих неинфекционных, психосоматических заболеваний: депрессий, психозов, неврозов, нарушений сна, сосудистых заболеваний мозга, сердечно-сосудистых заболеваний (аритмий, экстрасистолий, инфаркта миокарда, гипертонической болезни), язвенно-дистрофических поражений желудочно-кишечного тракта, а также снижения иммунитета, предрасположенности к вирусным и многим инфекционным заболеваниям, аутоиммунных процессов, ревматических заболеваний, остеохондрозов, онкологических заболеваний, гормональных расстройств, нарушения половых функций и т.д.

Из 57 миллионов случаев смерти, зарегистрированных в мире в 2008 году, 36 миллионов (63%) человек умерли от неинфекционные заболеваний (НИЗ), в основном от сердечно-сосудистых заболеваний – 17 миллионов случаев смерти, или 47% общего числа случаев смерти от НИЗ.

Подход к решению проблемы / Технология реализации замысла / Способ проверки гипотезы

Дать пользователю возможность управлять стрессом, регулярно предоставляя информацию о его уровне. Другими словами, создать мобильный монитор стресса, который пользователь может использовать постоянно в повседневной жизни.

Экспериментальный образец устройства будет создан на базе Genuino 101 с набором сенсоров:
-фото-датчик частоты сердечных сокращений
-датчик регистрации кожно-гальванической реакции
-Bluetooth модуль BLE для передачи данных на смартфон

Метод измерения уровня стресса основан на научных работах ученых-физиологов. В частности, результаты экспериментов сотрудников НИИ нормальной физиологии им. Анохина содержат алгоритм вычисления уровня стресса по измеренным значениям нескольких физиологических параметров. Именно эти физиологические параметры и будет измерять наше устройство.

Результаты проекта

Разработан прототип устройства, который регулярно измеряет и накапливает следующие значения физиологических параметров человека:
- пульс
- сопротивление кожи
- ритм дыхания.

Сопоставляя изменения этих данных, система рассчитывает уровень стресса человека в данный период времени, пользуясь алгоритмом, разработанным в НИИ нормальной физиологии им. Анохина под руководством Судакова К.В. Данные об уровне стресса накапливаются и отображаются в виде графика зависимости стресса от времени. Пользователь может анализировать эти данные (например, выделять повторяющиеся в одно и то же время всплески стресса). После выделения стрессогенных факторов пользователь может приступить к коррекции своего образа жизни таким образом, чтобы снизить или полностью устранить действие стрессогенных факторов.

Презентация

Мониторинг стресса.pptx

Галерея проекта

План проекта

Лидер проекта
Александр Краснов
1

Программирование устройства

Исполнитель:
Александр Краснов
Срок:
задача уже завершена
Статус:
выполнена

Описание и инструкции

Устройство содержит достаточно большую обработку получаемых с датчиков данных. Эта обработка производится на нескольких уровнях.
1. На уровне Genuino необходимо по текущим показаниям датчиков определять набор измеренных значений для некоторого периода измерений и сохранять эти значения. Также на уровне Genuino необходимо управлять включением/выключением датчиков с требуемой периодичностью, чтобы реализовать регулярный мониторинг показаний в течение всего дня. Наконец, необходимо передавать накопленные измерения в смартфон через Bluetooth
2. На уровне смартфона (на базе Android) необходимо принимать данные от Genuino по Bluetooth, сохранять их и отображать в виде графиков измерений. На этом же уровне производится расчет стресса и построение графика изменения стресса в течение дня.
3. На третьем уровня возможна передача данных из смартфона в личный кабинет пользователя, который реализован как веб-приложение на отдельном сервере. Данная задача является задачей на перспективу и в рамках текущего проекта решаться не будет.

Компетенции

  1. навыки сотрудничества со сверстниками, детьми младшего возраста, взрослыми в образовательной, общественно полезной, учебно-исследовательской, проектной и других видах деятельности
  2. бережное, ответственное и компетентное отношение к физическому и психологическому здоровью, как собственному, так и других людей, умение оказывать первую помощь
  3. владение стандартными приёмами написания на алгоритмическом языке программы для решения стандартной задачи с использованием основных конструкций программирования и отладки таких программ; использование готовых прикладных компьютерных программ по выбранной специализации
  4. сформированность представлений о компьютерно-математических моделях и необходимости анализа соответствия модели и моделируемого объекта (процесса); о способах хранения и простейшей обработке данных; понятия о базах данных и средствах доступа к ним, умений работать с ними
  5. владение компьютерными средствами представления и анализа данных

Приложенные файлы

    2

    Формирование научной базы

    Исполнитель:
    Алексей Соколов
    Срок:
    задача уже завершена
    Статус:
    выполнена

    Описание и инструкции

    Необходимо обосновать научную базу алгоритма измерения уровня стресса. Речь идет прежде всего о работе в области физиологии. Кроме того, для проведения конкретных расчетов необходимо подготовить весь, необходимый для дальнейшего программирования, математический аппарат.

    Компетенции

    1. толерантное сознание и поведение в поликультурном мире, готовность и способность вести диалог с другими людьми, достигать в нём взаимопонимания, находить общие цели и сотрудничать для их достижения
    2. бережное, ответственное и компетентное отношение к физическому и психологическому здоровью, как собственному, так и других людей, умение оказывать первую помощь
    3. сформированность представлений о роли и месте биологии в современной научной картине мира; понимание роли биологии в формировании кругозора и функциональной грамотности человека для решения практических задач
    4. владение основополагающими понятиями и представлениями о живой природе, её уровневой организации и эволюции; уверенное пользование биологической терминологией и символикой
    5. владение методами самостоятельной постановки биологических экспериментов, описания, анализа и оценки достоверности полученного результата

    Приложенные файлы

      3

      Проектирование электрической схемы устройства

      Исполнитель:
      Тимофей Сторублев
      Срок:
      задача уже завершена
      Статус:
      выполнена

      Описание и инструкции

      Для разработки устройства необходимо разработать проект электрической схемы устройства. В качестве главного контроллера выступает Genuino 101 с подобранными под условия задачи датчиками. Результат будет достигнут, если устройство сможет:
      - измерять частоту пульса;
      - измерять кожно-гальваническую реакцию (сопротивление кожи);
      - измерять частоту дыхания;
      - передавать данные по Bluetooth.

      Компетенции

      1. эстетическое отношение к миру, включая эстетику быта, научного и технического творчества, спорта, общественных отношений
      2. принятие и реализацию ценностей здорового и безопасного образа жизни, потребности в физическом самосовершенствовании, занятиях спортивно-оздоровительной деятельностью, неприятие вредных привычек: курения, употребления алкоголя, наркотиков
      3. бережное, ответственное и компетентное отношение к физическому и психологическому здоровью, как собственному, так и других людей, умение оказывать первую помощь
      4. ответственное отношение к созданию семьи на основе осознанного принятия ценностей семейной жизни.
      5. владение основополагающими физическими понятиями, закономерностями, законами и теориями; уверенное пользование физической терминологией и символикой
      6. владение основными методами научного познания, используемыми в физике: наблюдение, описание, измерение, эксперимент; умения обрабатывать результаты измерений, обнаруживать зависимость между физическими величинами, объяснять полученные результаты и делать выводы
      7. сформированность умения решать физические задачи

      Приложенные файлы

        4

        Решение медицинских вопросов, взаимодействие с экспертами в этой области

        Исполнитель:
        Анастасия Макеева
        Срок:
        задача уже завершена
        Статус:
        выполнена

        Описание и инструкции

        В рамках проекта необходимо также контролировать корректность выполняемых измерений и применяемых алгоритмов с медицинской точки зрения. В частности, на корректность измерения пульса может влиять целый ряд факторов. Их необходимо учитывать. Ритм дыхания можно измерять непосредственно, а можно вычислять по измеренной фотоплетизмограмме и т.д. Среди прочего, в данную задачу входит - определить условия измерений при которых их можно считать корректными с медицинской точки зрения.

        Компетенции

        1. готовность и способность к образованию, в том числе самообразованию, на протяжении всей жизни; сознательное отношение к непрерывному образованию как условию успешной профессиональной и общественной деятельности
        2. ответственное отношение к созданию семьи на основе осознанного принятия ценностей семейной жизни.
        3. сформированность представлений о роли и месте биологии в современной научной картине мира; понимание роли биологии в формировании кругозора и функциональной грамотности человека для решения практических задач
        4. владение основополагающими понятиями и представлениями о живой природе, её уровневой организации и эволюции; уверенное пользование биологической терминологией и символикой
        5. владение основными методами научного познания, используемыми при биологических исследованиях живых объектов и экосистем: описание, измерение, проведение наблюдений; выявление и оценка антропогенных изменений в природе

        Приложенные файлы