Использование свободного программного обеспечения для проектирования устройств диагностирования психофизического состояния человека (Владимир Симонов, OSEDUCONF-2019)

Материал из 0x1.tv

Докладчик
Владимир Симонов.jpg
Владимир Симонов

Представлены возможности микроконтроллерных устройств на базе Arduino, IskraJS для проектирования устройств диагностирования психофизического состояния человека. Представлены прототипы, использующие методы электрокардиографии и фотоплетизмографии. В ходе проектирования осуществляется обучение студентов направлений «Информатика и вычислительная техника», «Информационные системы и  технологии», «Программная инженерия» в области программирования, электроники и основ робототехники

Видео

Презентация

СПО для проектирования устройств диагностирования психофизического состояния человека (OSEDUCONF-2019).pdf СПО для проектирования устройств диагностирования психофизического состояния человека (OSEDUCONF-2019).pdf СПО для проектирования устройств диагностирования психофизического состояния человека (OSEDUCONF-2019).pdf СПО для проектирования устройств диагностирования психофизического состояния человека (OSEDUCONF-2019).pdf СПО для проектирования устройств диагностирования психофизического состояния человека (OSEDUCONF-2019).pdf СПО для проектирования устройств диагностирования психофизического состояния человека (OSEDUCONF-2019).pdf СПО для проектирования устройств диагностирования психофизического состояния человека (OSEDUCONF-2019).pdf СПО для проектирования устройств диагностирования психофизического состояния человека (OSEDUCONF-2019).pdf СПО для проектирования устройств диагностирования психофизического состояния человека (OSEDUCONF-2019).pdf СПО для проектирования устройств диагностирования психофизического состояния человека (OSEDUCONF-2019).pdf СПО для проектирования устройств диагностирования психофизического состояния человека (OSEDUCONF-2019).pdf СПО для проектирования устройств диагностирования психофизического состояния человека (OSEDUCONF-2019).pdf СПО для проектирования устройств диагностирования психофизического состояния человека (OSEDUCONF-2019).pdf СПО для проектирования устройств диагностирования психофизического состояния человека (OSEDUCONF-2019).pdf СПО для проектирования устройств диагностирования психофизического состояния человека (OSEDUCONF-2019).pdf СПО для проектирования устройств диагностирования психофизического состояния человека (OSEDUCONF-2019).pdf СПО для проектирования устройств диагностирования психофизического состояния человека (OSEDUCONF-2019).pdf СПО для проектирования устройств диагностирования психофизического состояния человека (OSEDUCONF-2019).pdf СПО для проектирования устройств диагностирования психофизического состояния человека (OSEDUCONF-2019).pdf СПО для проектирования устройств диагностирования психофизического состояния человека (OSEDUCONF-2019).pdf

Thesis

Проблема диагностирования психофизического состояния человека в настоящее время волнует умы многих учёных. Это связано, прежде всего, с тем, что с человеком каждый день случаются различные события, в результате которых он испытывает разные по характеристикам психофизические состояния.

Указанные психофизические состояния человека являются важными во многих областях. Например, для тренеров разных стран мира, подготавливающих спортсменов для участия в больших спортивных мероприятиях, важно знать, в каком психофизическом состоянии находится спортсмен. В случае, когда спортсмен подавлен или его организм находится в состоянии физического изнеможения, быстрая диагностика поможет разработать быструю и эффективную методику для восстановления оптимального состояния спортсмена.

Следует сказать, что диагностика психофизического состояния также важна и для детей. В зависимости от возрастного периода, дети могут быть подвержены огромному количеству различных психологических состояний, диагностика которых поможет ограничению их негативного влияния на развитие детей. Указанное относится и к студентам вузов, и к школьникам.

Исходя из всего вышеперечисленного, актуальна задача создания небольшого мобильного устройства, обладающего достаточным набором методик диагностирования.

Поскольку проблема является актуальной достаточно длительное время, существует достаточно большое количество разработок в данной области [1-3]. К сожалению, большая часть из них ориентирована на узкоспециализированное использование.

В Российском государственном социальном университете в течение ряда лет в рамках студенческого научного кружка основ электроники, программирования и робототехники [4] проводятся работы по проектированию электронных устройств на базе таких платформ, как Arduino, IskraJS, Raspberry Pi, при этом студентами и магистрантами используются такие языки, как C++ (Wiring), JavaScript, Python. При проектировании электронных микроконтроллерных устройств был накоплен определённый опыт, и членами кружка было решено осуществить разработку прототипа электронного устройства диагностирования психофизического состояния человека. Указанный прототип явился результатом сотрудничества с кафедрой биологического факультета МГУ. Перед авторами стояла задача создания устройства, объединяющего две наиболее сильные методики диагностирования психофизического состояния человека [5], включающие в себя электрокардиографию (ЭКГ) и фотоплетизмографию (ФПГ), которые могут быть взяты за основу.

Для создания устройства используется оборудование (микроконтроллерные платы, датчики сердечного ритма, ФПГ) и соответствующее программное обеспечение.

В настоящий момент осуществлено моделирование одной из важных составляющих устройства — пульсометра, где в качестве основы взято устройство [6], для которого переписана часть программного обеспечения. Также были определены основные потребные параметры для измерений (R-R интервал, аритмическая составляющая и др.). Полное устройство в данный момент находится в процессе проектирования. Для целей диагностирования планируется использование искусственной нейросети, обучение которой осуществляется на спортсменах-добровольцах факультета физической культуры РГСУ.

На последующих заключительных этапах планируется создание корпуса для устройства, с использованием технологии 3D-прототипирования и разработка специального ПО для работы с входными данными устройства.

В ходе разработки устройства, авторами предлагается идея создания визуального результата диагностики психофизического состояния человека. Поскольку не всегда будет иметься возможность обработки данных на компьютере, планируется снабдить устройство как небольшим дисплеем, выводящим результаты диагностики, так и светодиодами, индицирующими определённое психофизическое состояние.

В заключение можно отметить, что ещё на этапе разработки, устройство было продиагностировано авторами, где в ходе его тестирования, были получены данные о функциональности сердечной системы испытуемого. Таким образом, уже на этапе разработки устройство может быть использовано как вспомогательное для определения данных о состоянии сердца и сосудистой системы человека.


СПО для проектирования устройств диагностирования психофизического состояния человека (OSEDUCONF-2019)!.jpg

Примечания и ссылки

  • [1] Ильин Е.П. Психофизиология состояний человека. СПб.: Питер, 2005. — 412 с.
  • [2] Китаев-Смык Л.А. Психология стресса. Психологическая антропология стресса. М.: Академический Проект, 2009. — 943 с.
  • [3] Филиппов М.М. Психофизиология функциональных состояний. К.: МАУП, 2006. — 240 стр. Перспективное направление развития научно-технического творчества молодёжи — кружок основ электроники и робототехники (тезисы доклада) / Александров П.О., Дмитриева Т.А., Малашенко М.А.,
  • [4] Александрова Ю.Ю., Андрианов А.Е., Суханова А.Э., Симонов В.Л. — Материалы XXVII международной конференции «Современные информационные технологии в образовании» 28 июня 2016 г. — ДОГМ, Фонд «Байтик», АНО «Информационные технологии в образовании». — ИТО — Троицк — Москва. — 518с. — С. 454–455.
  • [5] ECG vs PPG for Heart Rate Monitoring: Which is Best? [Электронный ресурс] . — URL: http://neurosky.com/2015/01/ecg-vs-ppg-for-heart-rate-monitoring-which-is-best/ – Яз. англ. — Дата обращения 06.01.2019. Пульсометр [Электронный ресурс] . — URL: https://lesson.iarduino.ru/page/urok-27-pulsometr/. — Дата обращения 06.01.2019.