Hastanelerde/Evlerde Eş-Zamanlı İlaç Dağıtımı Yapan Hemşire
Transkript
Hastanelerde/Evlerde Eş-Zamanlı İlaç Dağıtımı Yapan Hemşire
15-18 Ekim 2015 Vogue Hotel Bodrum, Muğla Tıbbi Cihaz Tasarımı 5 2. Gün / 16 Ekim 2015, Cuma HASTANELERDE EŞ-ZAMANLI İLAÇ DAĞITIMI YAPAN HEMŞİRE /HEMŞİR ROBOTUN GELİŞTİRİLMESİ DRUG DISTRIBUTION IN HOSPITALS REAL-TİME NURSES / STAFF NURSE DEVELOPMENT OF ROBOTS Sakine Yalman, Abdulsamet Haşloğlu Bilgisayar Mühendisliği Atatürk Üniversitesi {sakine.yalman, asamet}@atauni.edu.tr voice command. Task, after the command log data (for which patients, which room, which drug, which is an hour and so on.) Is held by reading the file will distribute medicines to patients. During drug delivery by the data specified by the audio message tells the patient taking the drug. Only if the patient does not receive the drug intelligent robot sends the report to the nurse with the help of bluetooth module. Özetçe Hastann sağlk bakm, hastalklarn önlenmesi ve sağlk görevlisinin hizmet alanndaki görevlerinin aksamamas için sağlk izleme sistemlerine ek olarak hastanelerde eşzamanl ilaç dağtm yapan hemşire/hemşir robot modeli geliştirildi. Geliştirilen bu model çalşmasnda, bluetooth modülü kullanlarak ses iletimi yaplan akll robot kiti kullanarak hemşireler ile eş zamanl çalşan bir robot tasarm yaplmştr. Bu tasarm hemşirenin ses komutunu alglamasyla göreve başlayacaktr. Görevi, komut verildikten sonra günlük verilerin ( hangi hasta, hangi oda, hangi ilaç, hangi saatte vb. ) tutulduğu dosyay okuyarak ilaçlar hastalara dağtacaktr. İlaç dağtm esnasnda belirtilen veriye göre hastaya ses mesaj vererek ilac almasn söyler. Şayet, hasta ilac almaz ise akll robot bluetooth modülü yardm ile ilgili hemşireye rapor gönderir. Anahtar Kelimeler — Bluetooth Modülü (HC-06), Ses Kontrolü, Motor Sürücü (L293D), Arduino, Mobil Programlama, Ultrasonic Sensor, Çizgi Alglayan Sensör, Mobil programlamada güvenlik (şifreleme) Abstract Patient health care, prevention of diseases and to prevent the disruption of their duties in the service areas of health workers in hospitals, in addition to real-time health monitoring system makes drug delivery nurse / staff nurse robot model was developed. These models study, using voice transmission made intelligent robot kit using Bluetooth module is running concurrently with the nurses made a robot design. This desing will start to work with the perception of the nurse's Keywords — Bluetooth Module (HC-06), Voice Control, Engine Driver (L293D), Arduino, Mobile Programming, Ultrasonic Sensor, Sensor Detects Line, Mobile programming security (encryption) 1. Giriş Günümüzde, sağlk sektöründeki teknolojik gelişmeler; sağlk takip hizmetleri, tbbi bakm hizmetleri, hastaya ve hastalğa fayda sağlayacak akll izleme sistemleri ve akll, kablosuz iletişim teknolojisini kullanan gerçek zamanl bir cihaz yapmaktr[1,2]. Kamu sağlk kuruluşlarnda baz ülkelerde hastanelerde yatan hastalarn takibi için yeterli sayda hemşire bulunmamaktadr[3,4]. Vital bulgular çekerken hemşireler hasta ile doğrudan temas halinde olduğundan hasta için önemli bir rol oynamaktadr. Akll izleme sistemi tedavisi hastalarn sağlğn iyileştirme sürecinde gerçek zamanl olarak ilacn düzenli olarak alnp alnmadğn rapor eder. Ayrca hemşireler gerçek zamanl bildirimler ile zamandan tasarruf ederler [1,2]. Akll izleme sistemi ile verimli belgeler ve bilgiler elde edilerek hemşirelerin hasta bakm kontrolü kolaylaşr. Örnek olarak Kronik Romatoloji hastalğ olan hastalar için ilaç izleme sistemi kullanlabilir [2]. İnsan kaynaklar sağlğnn güçlendirilmesi için bu mobilizasyon (mobilisation) önerilmektedir. Bu çalşmann diğer amac, hastanelerde hemşirelerin işini kolaylaştrmak için kullanlabileceği gibi günlük hayatta da 978-1-4673-7765-2/15/$31.00 ©2015 IEEE 432 15-18 Ekim 2015 Vogue Hotel Bodrum, Muğla Tıbbi Cihaz Tasarımı 5 yalnz yaşayan yaşl veya unutkanlk sorunu olan insanlarn, ilaçlar doğru ve zamannda almasna yardmc olmaktr. Geliştirilen bu akll robot, sağlk sektöründe ve yalnz yaşamak zorunda kalan yaşllar için kullanlmas düşünülmektedir. Hemşir/Hemşireler için bir alternatif olarak tasarlanmş robottur. Diğer taraftan, sağlk sektöründeki hasta bakm gecikmelerden kaynaklanan sorunlar çözmek için diğerlerine alternatif olarak düşünülebilir. 2. Gereç ve Yöntemler 2. Gün / 16 Ekim 2015, Cuma düzenlenmiştir. LED’ler yüksek tetikleme kapl bir MOSFET ile kontrol edilir, düşük gerilimde MOSFET kaps ayarlanarak LED’ lerin kapal olmas sağlanr. Sensörler kullanlmadğnda veya parlaklğ değişmediğinde PWM kontrolü ile açk LED’leri kapatmak güç tüketimini snrlamak için avantaj sağlar. LED akm snrlayc dirençler 5V kullanm için iki aşamada düzenlenir; Bu bir aşamada basit bir baypas 3.3V çalşmasn sağlamak için olanak sağlar. Birinci aşamada basit bir baypas 3.3V’ ta çalşmasn için olanak sağlar. LED akm yaklaşk 20-25 mA dr, toplam tahta tüketimi sadece 100 mA altnda yaplr. Modülün şematik diyagram aşağda gösterilmiştir [5]. 2.1. Robot Mekaniği Bir robot tasarlanmaya karar verildiğinde karşlaşlan en temel problem robotun mekanik tasarmdr. Bu problem imalat ile rahatça çözülebilse de maliyet açsndan çoğu durum için uygun değildir. Bu probleme en temel çözüm hazr modüller yardmyla bir robot oluşturmak veya daha önceden oluşturulmuş mekanik dizgelerin omurgalarndan yararlanmaktr. Bu çalşmada birinci yöntem tercih edilmiş ve hazr modül alnarak uygun bir şekilde birleştirilmiştir. Robota ait mekanik aksam Şekil 1 ve Şekil 2 de gösterilmiştir. Şekil 3: QTR-8RC Yansma sensörü dizisi. Robotun hastane ortamnda karşsna çkan engelleri alglayabilmesi için ultrasonic sensörü (HC-SR04 ) kullanld. Ultrasonik alglayclar ilk defa 1917 ylnda kullanlmaya başlanmştr. Ses dalgalar yoluyla cisimlerin yerini saptayan bu aracn temel ilkeleri Fransz fizikçi Paul Langevin tarafndan ortaya atlmştr[6,7]. Ses dalgasnn bir noktaya gönderilip geri gelme süresine bağl olarak ölçülen mesafe değerinden faydalanlmaktadr. Bu sistemde birden fazla sefer paketler yaymlanr ve ekonun alndğ zaman ölçülür. Bu zamana uçuş zaman da denir. Bu zamann mesafelerin ölçümünde kullanlmasnda ses hznn bildiğimiz değerinin değişmediği ya da çevresel scaklğa bağl olarak ihmal edilebilir bir biçimde değiştiği varsaylr. Ultrasonik alglayclar lazer alglayclara göre daha ekonomiktir. Ultrasonik alglayclarla mesafe ölçümündeki ana dezavantaj nesnelerin yüzeyinden gerçekleşen yansma ile ilgili problemlerdir. Buna aynasal yansma ad da verilir [6,8]. Şekil 1: Kitte kullanlan malzemelerin ayrk gösterimi. Şekil 4: Mesafe Sensörü. HC-06 Bluetooth-Serial Modül Kart, Bluetooth SSP(Serial Port Standart) kullanm ve kablosuz seri haberleşme uygulamalar için tasarlanmştr. Hzl prototiplemeye imkan sağlamas, breadboard, arduino ve çeşitli devrelerde rahatça kullanlabilmesi için gerekli pinler devre kart sayesinde dşarya alnmştr [1]. Şekil 2: Kitin birleştirilmiş hali. 2.2. Alglama Sistemi Robotun beyaz zemin üzerinde siyah çizgiyi alglayabilmesi için Pololu QTR8RC yansma sensörü kullanld. Her bir modül, eşit 0.375 aralklarla yerleştirilmiş sekiz IR verici ve alc (phototransistor) çifti için uygun bir taşycdr. Çkşlar bağmszdr, ancak LED’ ler akm tüketimini yarya indirecek çiftler halinde Bluetooth 2.0’ destekleyen bu kart, 2.4GHz frekansnda haberleşme yaplmasna imkan sağlayp açk alanda yaklaşk 10 metrelik bir haberleşme mesafesine sahiptir [1]. 2.3. Karar Verme Sistemi 433 15-18 Ekim 2015 Vogue Hotel Bodrum, Muğla Tıbbi Cihaz Tasarımı 5 Çizgi izleyen robot için denetlenmesi gereken çizginin hangi yöne doğru yöneldiğini bulmaktr [9]. Bu amaç için kullanlan QTR8-RC sensörünün beş alglaycs kullanlmştr. Alglayclarn siyah veya beyaz yüzey alglamalarna bağl olarak robotun nasl yönelmesi gerektiğine karar verir. Verilen durumlara bağl olarak robotun hangi yöne gitmesi gerektiği aşağda verilen üç durumla tanmlanmş, gösterimde anlaşlabilirlik açsndan beyaz zeminde siyah yol takibi kabulü yaplmştr [10] . 2. Gün / 16 Ekim 2015, Cuma hareket kabiliyetini kolaylaştrmak açsndan yerleştirilmiş sarhoş teker olarak adlandrlan serbest hareket eden bir tekerlektir. Diğer 2 tekerlek ise diferansiyel sürüş yöntemiyle çalşmakta, sağ tarafta bulunan tekerlek durdurulup sol taraftaki tekerlek döndürülerek sağa doğru ve tersi biçimde sol tarafta bulunan tekerlek durdurulup sağ taraftaki tekerlek döndürülerek sola doğru dönme hareketleri sağlanr. Yukarda anlatlan işlem tekerleklere bağl motorlarn sürülmesiyle sağlanmaktadr. Robotta motorlar sürme işlemi L293 entegresi kullanlarak gerçekleştirilmiştir. L293 entegresi 2 motoru sürmek için kullanld. DC motorlar denetleyebilmek için kullanlan entegredir. Şekil 5: Robota göre çizginin sağda olmas durumu [10]. Şekil 8: Motor sürücüsü. Durum 1 : Robot ilerlerken çizgi robotun sağ tarafnda kalrsa 3 nolu alglayc çizgiyi alglayacaktr. Böylece robot çizginin sol tarafnda olduğu yorumunu yapacak ve yürütülen program sağa dönüş yordamn uygulayacaktr [10]. Şekil 9: Sürücüye ait datasheet. 3. Araştrma Bulgular ve Tartşma Proje yapm aşamasnda bir takm problemlerle karşlaşld. İlk karşlaşlan problem robot kontrolünün tam anlamyla sağlanamamasyd. Bu problemin koddan kaynakl bir problem olduğu tespit edildi. Problem kodda gecikme zamanlarnn yanlş ayarlanmasyd. Gecikmeler ayarlanarak motorun istenilen yönde ve zamanda gitmesi sağland. Karşlaşlan ikinci bir problem ise, pillerin ömürlerinin robotun çalşmasnda yetersiz kalmas ve çabuk tükenmesidir. Bu problem için daha yüksek voltajl ve şarj edilebilen piller tercih edildi. Şekil 6: Robota göre çizginin solda olmas durumu [10]. Durum 2 : Robot ilerlerken çizgi robotun sol tarafnda kalrsa 1 nolu alglayc çizgiyi alglayacaktr. Böylece robot çizginin sağ tarafnda olduğu yorumunu yapacak ve yürütülen program sola dönüş yordamn uygulayacaktr [10]. Karşlaşlan üçüncü bir problem ise, robotun belirlenen hedefe doğrusal bir hizada gidememesidir. Bu problem ön ksmda bulunan sarhoş tekerlek ve kodda belirlenen hzdan kaynaklanmaktadr. Çözüm yolu olarak kod ile robotun hedefe doğrusal bir hizada gidebilmesi için gereken hz ayarlamalar yapld. Ayrca çizgi izletilerek doğrusal hizada gitmesi sağland. 4. Sonuç Şekil 7: Robota göre çizginin ortada olmas durumu[10]. Durum 3 : Robot için dönme işlemi üç alglaycnn da çizgiyi alglamas durumuna kadar devam eder. Bu durumda robot düz ilerleme yordamn uygular [10]. 2.4. Hareket Sistemi Oluşturulan robotun 3 adet tekerleği bulunmaktadr. Alglayclarla birlikte burun ksmnda bulunan tekerlekler Projemizde motor sürücüsü ile DC motorlar aktifleştirilerek robotun hareket etmesi sağlanmştr. Robotun hareketleri yazlan kod ile sağlanmştr. Robot ileri-geri, sağa-sola hareket edebilmektedir. Bir web arayüzü kullanlarak bluetooth modülü bağlants ile ses kontrolü sağlanmştr. Bu ses kontrolü ile robot verilen komutlara göre çalşmaya başlar veya çalşmas sonlandrlr. Robota ses kontrolü ile iki komut verilmektedir. Bu komutlar hareket başla ve hareketi sonlandr komutlardr. Harekete başla komutu verildiği zaman robot kod ile kendisine verilen görevleri yerine getirmeye başlar. Herhangi bir anda hareketi sonlandr komutu verildiğinde 434 15-18 Ekim 2015 Vogue Hotel Bodrum, Muğla Tıbbi Cihaz Tasarımı 5 2. Gün / 16 Ekim 2015, Cuma robot o anda görevini sonlandrr. Ses ile kontrolün sağlanabilmesi için kodda belirtilen komutlarn söylenmesi gerekmektedir. Robot hazrlanacak olan hastane planlamasndaki çizgileri izleyerek arduino megann hafzasna önceden kaydedilmiş ses dosyalarn speakera aktarr. Aktarlan ses dosyalaryla her bir hastaya srayla ilaçlarn almalar gerektiği hatrlatlr. Yaplan proje bir hastane ortamnda gerçekleştiği için, robot yolunda ilerlerken önüne ani çkabilecek engelleri alglamamaktadr. Bu yüzden mesafe sensörleri (ultrasonic sensor) kullanlarak robotun ani karşlaşacağ engelleri alglamas sağlanacaktr. [7] Graff, K. F., A History of Ultrasonics, Chapter 1 of Physical Acoustics, Vol. 15, Mason and Thurston, editors, Academic Pres, 1981. [8] Min, B.K., Cho, D.W., Lee, J.S. ve Park, Y. P., Sonar mapping of a mobile robot considering position uncertainity, Robotics & Computer Integrated Manufacturing, Vol. 13, No.1, 41-49, 1997. [9] Yldz, N., Uzun, T., “Araba Benzeri Bir Gezgin Robotun Donanm ile Yazlmnn Tasarlanmas ve Gerçekleştirilmesi”, Yldz Teknik Üniversitesi, İstanbul. Projemize gelecekteki çalşmalarda, Sağlk Bakanlğ Eczaneler ilaç veri tabann kullanarak, robot kitine ilaç üniteleri eklenerek belirlenen hastaya belirlenen saatte belirlenen ilacnn dağtmnn yaplmas planlanmaktadr. Eğer hasta üniteden ilaçlarn almazsa hemşireye hastann ilaçlarn almadğ arayüz yardm ile mesaj olarak aktarlr. [10] Özdemir, Y., Sezgin, A. and Yüksel, T 2006. Çizgi izleyen gezgin bir robotun incelenmesi ve gerçeklenmesi. 5. Kaynaklar [1] González, F.,Villegas, O., Ramírez, D., Sánchez, V., and Domínguez, 2014. Smart MultiLevel Tool for Remote Patient Monitoring Based on a Wireless Sensor Network and Mobile Augmented Reality. Departamento de Ingeniería, Universidad Tecnológica de Ciudad Juárez, Av. Universidad Tecnológica 3051, Ciudad Juárez, Chihuahua, Mexico, 17213-17234. [2] Callena, J., Horderna, A., Gibsonb, K., Li, L., Hains, I. and Westbrook, J., 2012. Can technology change the work of nurses? Evaluation of a drug monitoring system for ambulatory chronic disease patients. Centre for Health Systems and Safety Research, Australian Institute of Health Innovation, Faculty of Medicine, The University of New South Wales, Kensington, Sydney, NSW 2052, Australia 1984-1990. [3] Chen, L., Evans, T., and Anand, S., 2004. Human resources for health: overcoming the crisis. Global Equity Initiative, Harvard University, Cambridge, MA 02138, USA, 1984 1990. [4] Alkire S, Chen L. “Medical exceptionalism” in international migration: should doctors and nurses be treated differently? Joint Learning Initiative working paper 7-3. http://www.globalhealthtrust. org/doc/abstracts/WG7/Alkirepaper.pdf (accessed Oct 25, 2004). [5] Corporation, P., QTR-8A and QTR-8RC Reflectance Sensor Array User's Guide., 2001, 1-12. [6] Parlaktuna, O. and Eroğlu E. Gezgin robotlarda ultrasonik mesafe alglayclarla robot davranşlarnn kontrolü ve çevre haritalama 2006-2007, 84-104. 435