Progetti

In questa sezione sono elencati i progetti su cui si lavora. Alcuni li presenteremo in fiera. Alcuni sono ancora in valutazione e studio che posso essere dibattuti sul nostro forum. In ogni caso cercheremo di dare priorità ai progetti di uso comune e di facile realizzazione.
Nota: l'elenco è parziale.

Arduino, elettronica... e il settore medico

pubblicato 01 apr 2012, 11:01 da Massimiliano D'Ambrosio   [ aggiornato in data 03 apr 2012, 22:47 ]

Con questo inizio una serie di approfondimenti e concetti utili per realizzare dei progetti strumentali in ambito medico da tenere in casa dando la possibilità di realizzarlo con piccoli costi ed accessibile a tutti in modo che si abbia la possibilità di un controllo veloce a casa per chi ne ha bisogno da conferma successivamente da un medico. Ma anche lo stesso medico può in questo modo avere uno strumento accessibile che sicuramente gli è utile.
Con questo non invento niente di nuovo e in rete trovate tanti maker che fanno attività abbinando elettronica e medicina. Sono una fonte importate di conoscenza e di idee che mi hanno dato tanto nell'ultime settimane grazie a quando da loro fatto e che continuano a fare. Per capire cosa dico partite per esempio dal portale dedicato a Arduino nel settore medico http://medicarduino.net/ o usare google con termini come  medical arduino oppure arduino ecg ekg. Per esempio date un occhiata a questo DIY pulse oximeter oppure a questi video

Ovviamente questi strumenti medici per uso a casa li troviamo pronti per essere acquistati già pronti in commercio. Ma sia  maker che il settore commerciale sono in fermento grazie al uso delle nuove tecnologie come smatphone e table mettono a disposizione alla loro potenza ma sopratutto semplicità di rappresenta graficamente e ai sistemi Android e iOS. Grazie anche alla larga banda questi dati posso essere inviati al proprio medico o consultati da remoto. Un esempio di cosa avremo un domani sempre più vicino lo potete leggere in questo blog

A volte per spingerci in determinate direzioni contribuisco malgrado tutto anche le situazioni a te vicine. Da alcune settimane mi sto documento e provando di migliorando la mia conoscenza  di come utilizzare l'informatica e elettronica nel settore medicale. Ultimamente sia per vari impegni sia per dedicarmi nel tempo libero a questo settore. Questo ha comportato anche che per alcune settimane ero un po assente comportando per esempio lo slittamento del corso a maggio. Una parte importante la fanno le persone e chi vuole partecipare in questo interessante e utile utilizzo dell'elettronica con Arduino è il benvenuto.

Prima di mettere le mani sul saldatore e scrivere codice sotto il segno del DIY, vale la pena di partire da lontano cercando di approfondire di come far combaciare i tasselli formati dalla nostra fidata board Arduino,  elettronica, informatica, medicina e il come il nostro corpo funziona (quest'ultimo è il tassello più difficile per me, dopo tutto sono nato elettronico ma diventato poco dopo informatico per lavoro e con elettronica come passione.) Dal nostro corpo dobbiamo catturare per esempio le piccole attività elettriche che per esempio il cuore produce.


Vi invito a dare un occhiata ai progetti con Arduino in campo medico su http://medicarduino.net/ di cui ho sperimentato alcuni e ovviamente cercare su Google. Non può certamente mancare la vivace comunità di elettronica Element14 con il gruppo Medicale  # registratevi alla comunità che vale!

Faccio una breve passerella di alcune aziende di semiconduttori che hanno un settore dedicato alle applicazioni mediche che ci torneranno utili per eventuale uso dei loro prodotti sia come fonte di studio. In quest'ultimo caso mettono ha disposizione molti documenti tecnici ed informativi utili che ci spiegano sia come si rilevano per esempio la microcorrente del nostro cuore che, quali problematiche ci sono e come risolvere per realizzare questi strumenti.
Inizio elencando in quelle che ho investito più tempo fin d'ora e pian piano che approfondirò  il lavoro delle altre le aggiungo.


Analog Device, inc. - ADi - http://www.analog.com

World leader in high performance signal processing questa è la frase di punta che sul loro sito. É azienda con prodotti molto validi come data converters (ADC/DAC), analog, isolamento ecc.   Quello che a noi interessa è il settore per le applicazioni mediche  (Healtcare) in particolare la sotto categoria Home Health. Qui trovate diverse risorse utile. Un documento in pdf da cui partire è Portable Home Healthcare Brochure. ADi ha soluzioni interessanti come su come realizzare per esempio un Analog Front End (AFE) per esempio per un ECG e Holter. In questo caso il documento MS-2160: Mitigation Strategies for ECG Design Challenges  è molto utile per capire come funziona un ECG e un Holter. Descrive le problematiche che ci sono nel realizzare uno strumento di questo tipo come le caratteristiche del AFE, quali problemi portano le interferenze RFI e EMI e come eliminarle. Molto interessante, in pre-release, è ADAS1000 - Low Power, 5 Electrode Electrocardiogram (ECG) Analog Front  ideale per soluzioni portatili.

Due risorse interessanti che ADi mette a disposizione sono EngineerZone e Circuits from the labs

Freescale Semiconductor - http://www.freescale.com

Per chi non la conosce è ex divisone semiconduttori di Motorola. Molto interessante è la divisione dedicate alle applicazioni medicale Per una panoramica veloce il documento da partire è Medical Applications User Guide ma sul sito sotto Medical/Healthcare trovate molti documenti, note applicative  e video. È un azienda molto specialistica ed è in grado di fornire un prodotto finito con AFE,  processore ecc.
Interessante è la loro piattaforma modulare di valutazione e sviluppo in campo medico. Per esempio si può usare lo stesso modulo AFE MED-EKG (per elettrocardiogramma) con la scheda basta con un microcontrollore a 8bit oppure a 32bit oppure uno ARM.
Per valutare e come fonte di paragone ho preso TWR-MCF51MM: MCF51MM Medical Development Module che contiene il modulo MED-EKG che la scheda microcontrollore basata su MCF51MM256 che è un 32 bit.

Freescale_TWR-MCF51MMKIT-ND



Successivamente ho acquistato il TWR-K53N512: Kinetis K53 MCU Module dove troviamo un Kinestis K53 che è un 32bit ARM e dispone di un connettore per uso "medico" dove si può collegare il modulo MED-EKG cosa che ho fatto.

Freescale_Kinetis_TWR-K53N512_MCU_Module


Con entrambe le schede processore si possono usare diversi AFE oltre MED-EKG è disponibile il MED-SPO2: Pulse Oximeter Development Kit, MED-STETH: Medical Stethoscope

Le comunità Towergreeks riguarda la loro piattaforma di sviluppo e valutazione modulare, mentre i.MX Community sui processori i.MX

Texas Instruments - http://www.ti.com

È un colosso in semiconduttori praticamente opera è in tutte le area dove c'è un semiconduttore. Sotto applicazioni in area medicale ci sono note tecniche ed applicative che vedremo più avanti. Se vi interessa la guida in pdf.  

E2E è la comunità tecnica di TI.

NET Radiation Monitor

pubblicato 28 ago 2011, 10:44 da Massimiliano D'Ambrosio   [ aggiornato in data 25 ott 2012, 10:40 ]

Questo progetto diventa parte di... http://www.gdgudine.it/progetto-gdgudine-hacklabudine

NET Radiation Monitor (NRM)
è un progetto relativo alla realizzazione di una rete di monitoraggio del livello radiativo sul territorio del Friuli Venezia Giulia. Comunque non ha vincoli territoriali ed è aperto a chiunque voglia partecipare.

Prima di tutto va chiarito che questa è una rete amatoriale. Il progetto prevede di avere diverse stazioni di rilevamento sul territorio per la raccolta dei dati. Ogni stazione registrerà i seguenti: 
  • data e ora UTC
  • valore rilevati in CPM e uSv/h
  • coordinate in cui si trova la stazione
  • nome (ID) della stazione
Questi valori saranno inviati al server che li registrare in un database e la successiva pubblicazione su Internet.

Qui parlando di Arduino ed ovviamente questa piattaforma la parte del progetto.

Come contatore geger inizialmente si è partiti con kit opensource Radiation Sensor Board for Arduino della Cooking Hacks. Ora stiamo lavorando su un altro sensore progettato in casa (maggiori informazioni) che soddisfi meglio le nostre necessità, ovviamente sempre su base Arduino.
Il tutto funziona in abbinamento con una scheda Arduino. Qui sotto potete vedere alcune foto di Arduino  + Geiger Counter - Radiation Sensor Board for Arduino.

Radiation Sensor Board for Arduino



Le foto che vede sono quelle della stazione OOOO ZERO che attualmente è la prima.
In questa stazione Arduino è stato collegato ad un server il quale riceve i dati dallo stesso. Infatti il firmware del kit è già predisposto per inviare via USB i dati ad un computer. Un software che gira sul server ogni 15 minuti pubblicata su Internet gli ultimi 200 record. Questi dati sono consultabili qui e con CPM >= 30 qui. Con questo dati si possono fare dei grafici come questo esempio. Vengono anche pubblicati i dati storici in formato CSV.


Il codice Arduino per ora non è stato modificato visto che invia già i dati via USB al computer, mentre ho sviluppato in Python due moduli
  1. uno si occupa di leggere i dati dalla scheda Arduino li invia, formattarli (pulirli da infiammazioni che non si servono) in modo da essere memorizzati;
  2. l'altro estrae i dati e li pubblica sul web.
In questo modo la gestione è più flessibile. Infatti chi ha le stazioni di rilevamento non serve che pubblichi i dati, ma basta che vengano letti ed inviati al server che poi li pubblica.
Questa è la prima implementazione e il lavoro da fare è molto. Queste sono alcune linee guida:
  • Rendere autonomo Arduino senza esser collegato ad un computer. Esso deve comunicare via direttamente con il server per inviare i dati. Lo stesso Arduino deve essere interrogato da remoto. Per fare ciò va modificare il kit Geiger Counter attuale sia a livello software che hardware per implementare anche una scheda di rete wired/wireless. Lo stesso può implementare un modulo GSM e GPS.
  • testare i vari tubi sensori geiger per verificare qualità e differenze di comportamento.
  • predisporre sia delle stazioni fisse che mobili e con alimentazione autonoma.
  • update 15/09/2011> Aderenza a quando indicato da IEEE/ANSI N42 Standards: Radiation Detection Standards #vedere a fine pagina al link
  • Sviluppare la parte di gestione e pubblicazione via web con il framework Django
  • Usare come database PostgreSQL per archiviare i dati.
  • definire protocollo di comunicazione bidirezionale tra stazione e server 
  • sincronizzazione dell'ora delle stazioni (via NPT o GPS o DCF)
  • gestire dei filtri sui data da inviare e registrare, tipo soglia minima CMP in cui dati sono ignorati, tenendo conto anche della soglia ambientale. Nella configurazione attuale vengono archiviati nel corso delle 24 ore record 8633 pari a 400KB di un file CSV. 
  • il tutto rilasciato sotto opensource
  • HAMRadio

Chi vuole partecipare sia per rendersi disponibile a collaborare con noi in vari modi come gestire una stazione, sviluppo sia software che hardware, ma sopratutto per imparare qualche cosa assieme e contribuire con idee si faccia avanti.

A giorni, serve il tempo per peparla, sarà pubblicato il resto della documentazione e codice.


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