Slovenská technická univerzita v Bratislave

Fakulta informatiky a informačných technológií

Ilkovičova 2, 842 16 Bratislava 4

Systémové myslenie v IT

Projekt - SamoGluko

Akademický rok: 2021/2022, zimný semester

Vyučujúci: Študenti:

Ing. Roman Kazička,PhD. Bc. Ahmed Lotfi Alqnatri

Ing. Jozef Vaško Bc. Jana Lipjanska

Motivácia

Predmet Inovačné podnikanie v IT prináša študentom FIIT STU výbornú príležitosť vyskúšať si vytvoriť vlastné projekty nie len v teoretickej rovine, ale pretaviť ich aj do praxe.

V rámci toho predmetu sme sa zamýšlali nad projektom, ktorý by mohol byť prínosný pre určitú skupinu ľudí. Sme si vedomí, že náš malý projekt nezachráni svet, no rovnako sme presvedčení, že práve malé čiastkové riešenia dokážu v konečnom dôsledku priniesť dobrý spoločný výsledok.

Keďže člen nášho tímu Ahmed trpí ochorením cukrovka, rozhodli sme sa vymyslieť pomôcku pre jeho každodennú nevyhnutnú aktivitu, ktorou je meranie cukru v krvi. Glukomer musí na meranie cukru využiť v priemere aj 7 krát, v dňoch, kedy je jeho hladina cukru nestabilnejšia dokonca až 15 krát. V tejto práci preto detialne opíšeme problematiku, s ktorou sa ľudia, ktorí trpia týmto ochorením stretávajú. Predstavíme niektoré typy glukomerov, ale aj existujúce riešenia, ktoré môžu byť pri meranie cukru nápomocné.

Nakoniec sa pokúsime navrhnúť vlastné riešenie a pretaviť ho do modelov v nástroji Enterprise Architect. Našou snahou je, aby náš návrh bol dobrým vstupom pre riešiteľov, ktorí by mali záujem daný návrh fyzicky vytvoriť.

Problematika

Diabetes je chronický (dlhotrvajúci) zdravotný stav, ktorý ovplyvňuje to, ako naše telo premieňa jedlo na energiu.

Telo cukrovkára buď nevytvára dostatok inzulínu, alebo ho nedokáže využiť tak, ako by malo. Keď nie je dostatok inzulínu alebo bunky prestanú reagovať na inzulín, príliš veľa cukru v krvi zostane v krvnom obehu. Postupom času to môže spôsobiť vážne zdravotné problémy, ako sú srdcové choroby, strata zraku a ochorenie obličiek.

Na cukrovku zatiaľ neexistuje liek, ale chudnutie, zdravé jedlo a aktívna aktivita môžu skutočne pomôcť.

Preto je potrebné kontrolovať hladinu cukru v krvi pomocou prístroja nazývaného glukomer alebo CGM. Takéto meranie je nevyhnutné viackrát za deň, aby diabetik vykonal správne rozhodnutia na udržanie hladiny cukru v krvi v správnom rozmedzí.

Hlavný rozdiel medzi tradičným glukomerom a CGM je v tom, že glukomer potrebuje krv z prsta, zatiaľ čo CGM nepotrebuje pre meranie žiadnu krv. Keďže však CGM nie je ľahko dostupný a väčšinou veľmi drahý, v našom riešení prinesieme návrh pre model, ktorý pomôže diabetikom, ktorí používajú glukomery ako svoj každodenný prístroj.

PCG_0480_use_case

Existujúce riešenia

V tejto časti projektu sme analyzovali existujúce riešenia na podporu problematiky merania cukru v krvi. Väčšina riešení, ktoré sme našli sú najmä na organizovanie jednotlivých komponentov potrebných pri meraní. Aj takéto riešenia sú však prospešné a dokážu byť efektívne vylepšené a doplnené o novú funkcionalitu.

Riešenie č. 1:

Výhody	Nevýhody
funkčné rozdelenie jednotlivých komponentov	bez aizácie
poklop na umiestnenie malých komponentov	zaberá veľa miesta na výšku
potenciálne vyhovujúce pre viacero typov glukomerov

Riešenie č. 2:

Výhody	Nevýhody
kombinujte potrebné príslušenstvo na meranie hladiny cukru v krvi	bez aizácie
má veľmi jednoduchý dizajn	nepodporuje rôzne tvary glukomerov

Riešenie č. 3:

Výhody	Nevýhody
podporuje mnoho veľkostí testovacích prúžkov	okrem toho, že ide o nádobu na odpad, nemá inú funkciu
veľmi minimalistický dizajn	nie je možné ho pripojiť k iným komponentom

Návrh riešenia

Ako sme spomínali v časti problematika, meranie cukru je aktivita, ktorú diabetik vykonáva niekoľkokrát za deň. Zamerali sme sa na situáciu, že túto aktivitu vykonáva v domácnosti. Rovnako netreba zabudnúť na to, že meranie cukru je niekedy nevyhnutné aj počas noci.

Predstavme si situáciu, že celý proces merania, ktorý pozostáva z niekoľkých krokov, musí diabetik vykonať rozospatý, alebo po tme. Práve pre takéto situácie sme sa rozhodli prísť s aizovaným riešením.

Popis procesu testovania

Na vysvetlenie procesu testovania a jeho krokov používame sekvenčný diagram ktorý má nasledujúce kroky:

1. dezinfekcia rúk

2. odobratie testovacieho prúžku zo škatuľky s testovacími prúžkami

3. vloženie testovacieho prúžku do glukomera

4. vloženie čistej ihly do pera

5. pichnutie do prsta a odobratie krvi

6. kvapnutie krvi na vložený testovací prúžok

7. odčítanie výsledku z glukomera

8. vyhodenie použitého testovacieho prúžka

PCG_0475_sequence_diagram_testing

Mechanická pohyblivá časť

Pre navrhnuté riešenie potrebujeme mechanickú pohyblivú časť, ktorá bude vykonávať predpísané pohyby. Pohyby, ktoré bude rameno vykonávať budú za účelom:

Vybratia testovacieho prúžku zo zásobníka
Presun testovacieho prúžka do polohy, aby mohol užívateľ kvapnúť krv na prúžok
Presun testovacieho prúžka do glukomera
Presun testovacieho prúžka do zásobníka na použité testovacie prúžky

V prvom kroku sme si vytvorili náčrt toho, ako by mohlo naše riešenie vyzerať. V tomto kroku sme si aj ujasnili z akých častí musí pozostávať a najmä aké pohyby musí vykonávať. Nasledujúci obrázok zobrazuje prvý náčrt nášho riešenia.

Existuje niekoľko možností ako potrebný pohyb vykonať. V našom riešení sme sa rozhodli pre pohyblivé rameno resp. pohyblivú ruku, ktorá dokáže vykonávať želaný pohyb a je pomerne jednoducho skonštruovateľná. Na vytvorenie jednotlivých časti nám môže poslúžiť práve 3D tlačiareň, s ktorou sme sa oboznámili na predmete SMVIT.

Pre pohyb jednotlivých častí je možné použiť malé servomotory. Možnosťou je napríklad SG90 Micro Servo Motor, ktorý je malý a cenovo dostupný.

*https://thangs.com/m/38899

Ako riadiacu jednotku pre takéto riešenie je možné využiť napríklad mikropočítač Arduino. V ňom je možné naprogramovať pozície a polohy ramena tak, aby vykonávalo želanú funkcionalitu.

Pri takomto riešení je následne možné aj prepojenie s mobilnou aplikáciou, čo však v tomto prípade nepovažujeme za nutné.

Popis procesu merania cukru v krvi po implementácii riešenia

Na vysvetlenie procesu testovania a jeho krokov používame sekvenčný diagram ktorý má nasledujúce kroky:

1. zapnutie robota

2. robot (jeho rameno) odoberie jeden testovací prúžok

3. robot vloží testovací prúžok do glukomera

3. diabetik si vpichne ihlu do prsta pomocou pera na to určeného

4. diabetik vloží krv na testovací prúžok vložený v glukomeri

5. glukomer zobrazí výsledok merania

6. diabetik stlačí tlačidlo na ukončenie procesu

7. robot vyberie testovací prúžok z glukomera

8. robot vhodí použitý testovací prúžok do zásobníka na použité testovaci prúžky

PCG_0476_sequence_diagram_final_model

Existuje veľa potenciálnych vylepšení, ktorými možno vytvoriť robustnejšie riešenie. Počas procesu vytvárania nášho riešenia sme prišli s niekoľkými rozširujúcimi nápadmi a to:

1. vytvorenie aplikácie na ovládanie robota pomocou mobilného telefónu

2. pridanie malej kamery tak, aby dokázala vyčítať výsledok merania z glukomera a preniesť ich tak do aplikácie

3. pomocou kamery tiež môže robot ukončiť proces merania sám po získaní výsledkov

Záver

Cieľom tohto projektu bolo priblížiť problematiku merania cukru v krvi, s ktorou sa ľudia trpiaci ochorením cukrovka denne stretávajú. Naším cieľom bolo priniesť možné riešenie, ktoré by dokázalo tento proces zaizovať. Meranie cukru prebieha niekoľkokrát denne a na rôznych miestach. Naše riešenie sa zameriava na merania, ktoré prebiehajú v domácnosti, kde vytvorený produkt môže mať pevnú pozíciu. Veríme, že náš nárvh by mohol byť pre niekoho, kto sa odhodlá v praxi zaoberať touto problematikou nápomocný.

Prilohy:

Prezentacia

Video

STL