石籬天主教中學-用心記住溫暖帶 简单

香港理工大學 工業及系統工程系
The Hong Kong Polytechnic University 
Department of Industrial and System Engineering 
全港中小學產品設計大賽 2018-19 
Hong Kong Product Design Makeathon 2018-19

項目名稱:用心記住溫暖帶

項目編號:36 

學校名稱:石籬天主教中學

組别*:中學組

項目組别*:穿戴科技

一、相關專題的背景資料 

簡介:我們要研究的產品是為患有心臟病或疑似患有心臟病人士而設的 衣服 。用心記住溫暖衣是一件擁有能夠紀錄使用者健康現況的衣物，與 市面上的同類產品不同，用心記住溫暖衣利用 3 個 ECG 連結頭，更精確 地量度使用者的心跳頻率並予以紀錄，更能方便檢驗使用者是否患有心 臟疾病。此外，當有特發狀況發生，如突然的心臟病發或心跳頻率持續 異常時，用心記住溫暖衣會即時通過聯動 app 向事先設定的緊急聯絡人 發出緊急通知。

起源:一些研究顯示，若使用者錯誤貼上電極貼，會增加診斷誤差(見 圖表一)。對於一些獨居長者，或知識水平較低人士，正確使用家用心 電圖機有一定難處。故此，我們希望製作一個可以讓家用心電圖使用者 更容易方便使用的家用心電圖裝置。 

本産品特別為高年齡的家中的長者而設。亦希望在有患有心臟病的患 者，在心臟病發時發出警報讓身邊的人及時作出回應，例如打 999 呼叫 救護車，讓患者可以得到及時的治療。

二、 是次專題的目標 

何人:疑似或有心臟病或患有心臟病的人 

何事:量度使用者的心跳頻率作紀錄，給予醫生作詳細報告及早驗出有 心臟病然後給予適當的治療避免病情惡化 

何時:在使用者外出或在家時使用 何地:任何地方都能使用，除洗澡時需要除下 

為何:由於心臟病，但市面上便𢹂式心電圖不方便使用，所以我們的產 品想設計一個更加方便的心電圖 

如何:製作此產品的目的是將病人心跳變化的頻率作紀錄給予醫生作詳 細的分析，希望能盡早確認家中年長人士是否患有心臟病或當患有心臟 病的長者病發時，通知身邊的人作出及時的反應如送往醫院，避免病人 病發卻無人得知以致最終死亡的情況

一、 產品設計 

a. 心電圖帶子部份 

本產品參考降落傘式安全帶，能穩固地繫在身上。我們將 Arduino Liliypad 和藍 牙裝置和 AD8232 在縫紉背部，並把三個心電電擊墊連接頭封印在適當位置。產 品以腰帶和胸帶固定，不易移位。首次穿着時，用家需要調節產品上的背包扣， 以調節帶子的長度。(見圖表二、圖表三)

b. Arduino編程及電子零件部份 

本產品使用適合縫紉在衣服上的 Arduino Lilypad 為主板，並以心率監測器 (AD8232)和三點心電電極墊作為傳感器。Lilypad 會把收集的數據(電位和每 分鐘心跳率)分析並以藍牙形式把資料傳送到 Android 應用程式中。 

另外，使用者又可透過 FTDI 連接個人電腦，並把數據儲存在 Excel 檔案內。(見 圖表四、圖表五)

c. Android應用程式 

我們以比較容易操作的 app inventor 2 編寫產品對應的 Android 應用程式。 開啟本產品對應的應用程式後，使用者需先以藍牙接駁本產品，然後本產品就會 實時顯示使用者的每分鐘心跳率和心電圖。若每分鐘心跳率大於 130，或少於 40，就會向預先設定的緊急聯絡人以電子郵件和電話形式發出緊急通訊，並將使 用者的地址傳送給緊急聯絡人。(見圖表六)。

二、 使用技術與工具

A. 工具

1. Tin Lead Rosin Core Soldering Solder Iron Wire 

2. SparkFun USB Mini-B Cable-6Foot 

3. SparkFun FTDI Basic Breakout-3.3v 

4. Jumper Wire kit-140pcs 

5. Breadborad-Self-Adhesive 

6. Break Away Headers-Straight 

7. Arduino Pro Mini 328-3.3v/8MHz 

8. Sensor Cable-Electrode Pads(3 connector) 

9. Biomedical Sensor Pad(10 pack) 

10. SparkFun Single Lead Heart Rate Monitor-AD8232 

11. Arduino LilyPad 

12. HC-05 Bluetooth 

13. RN-42 Bluetooth 

14. Lilypad XBee 

15. Fabric(cotton) 

16. Fabric (with plastic side) 

17. Thread (with different colour) 

18. V elcro

B. 方法

1. Ardunio編程 

2. 使用縫紉機   

當啟動產品，用心記住溫暖帶具備的功能可以分做三個部分。 

載有家用心電圖的帶子 

與市面上的便攜式心電圖不同，本產品可以方便心臟病或疑似心臟病患 者準確地貼上 ECG 連結頭。我們會把電線縫在帶子裏面，並預留位置 讓連結頭伸出，減少使用者因貼錯連結頭位置而不當使用心電圖機的可 能。 

健康情況顯示系統 

在量度使用者的心跳紀錄後，內部程式會進一步將資料進行統計，使用 者、家人及醫生可以透過手機應用程式實時觀察每分鐘心跳率和心電 圖。使用者更可以把產品連接電腦記錄有關心跳情況，並把它儲存在 Excel 檔案內，以供日後參考。 

突發狀況警報系統 

當使用者的心跳頻率突然升跌至異常狀況持續 30 秒，就會向預先設定 的緊急聯絡人以電子郵件和電話形式發出緊急通訊，並將使用者的所在 位置傳送給緊急聯絡人。 

如使用者在石籬天主教中學心跳出現異常，使用者的緊急聯絡人便會收 到使用者在石籬天主教中學中心跳出現異常的情況。 

技術 

產品的後面採用了縫紉的技術，將電腦版穩固又安全地縫在帶子上。最後，我們用了魔術貼來令使用者可以更方便地自行穿著。

一、有關產品準確性 

我們為本產品的可靠度進行三次實驗，以提高實驗的準確性。 本產品與市面上的血壓計(OMRON T1)比較，在 15 秒內，本產品和的平均 每分鐘心跳率如下:

由以上數據，本產品量度每分鐘心跳率的百分誤差只有約 2%，本產品能 準確量度用家每分鐘心跳率。

二、潛在用家訪問 

我們訪問了學校幾位老師，他們認為產品容易穿戴，外面用棉布包裹心 電圖帶很細心，可在夏天能夠有吸汗作用，會推薦給有需要的家人使 用。 本產品 15 秒內平均心跳率/每分 鐘 93.7 80.5 88.1 OMRON T1 平均心跳率/每分鐘 96 83 89 百分誤差 -2.36% -2.91% -1.05% 

三、有關接觸不良 

若接觸不良，心電圖的雜訊會很大。

四、產品優點 

1. 方便攜帶 

2. 續航能力高 

3. 比光學心率感測器(PPG)準確可靠，可供醫生診斷使用。 

4. 使用者更可以以手機藍牙連接本產品，在應用程式中實時看見自己 的每分鐘心跳率和心電圖。 

5. 考慮心臟病或疑似心臟病人士的需要，使用者只需下載產品的應用 程式，當使用者的每分鐘心跳率過低或過高時，以電子郵件和電話 及時通知家身邊的家人，減低使用者因失救而死亡的機會。

五、產品限制及改善方法 

1. 本產品不能放進洗衣機清洗，否則可能會損毁電線。使用者可視乎 個人的衛生習慣，需不定時使用微濕的抹布擦拭產品表面。 

2. 產品以膠布密封，在夏天穿着時使用者容易感到不舒服，建議選擇 更舒適透氣的物料(例如尼龍，的確涼等)，讓使用者穿著時更為舒 適。 

3. 使用者的每分鐘心跳率會因應其生理和心理狀況而改變。故數據只 能參考，醫護人員閱讀數據時應考慮患者其他因素。 

4. 使用者若因皮膚乾燥已無法讀取所需數據，可在皮膚上搽上水性潤 滑劑。 

六、安全事項 

1. 若使用者能按照正確的方式穿著本產品，就會減少發生危險的機 會。 

2. 本產品不能在水中使用，否則會有機會漏電。 

3. 為了產品的電池和電子零件能正常運作，使用者不能同時使用暖 氈。 

4. 本產品不能放進洗衣機清洗，否則可能會損毁電線。

我們的產品是為了心臟病和疑似心臟病人士而設計的家用心電圖機。我們的產品是 一條帶子，所以能防止出現誤差的情況。我們產品的優點分為三個層次: 

第一層是使用者更容易穿戴，而且產品採用了三層設計，更加方便清洗。 

第二層，可以供醫生做專業的診斷，減少因錯誤穿戴而令醫生診斷錯誤。 

第三層，使用者的心跳率如果出現異常時，手機就會發出電郵以及打電話給他的家 屬。 

最後，我們相信產品能準確地量度用家的心電圖和每分鐘心跳率給使用者和家屬參 考，也能給醫生作診斷。雖然我們的產品仍有不少限制，若可不計成本，我們希望 可以使用 Wi-Fi 以減少數據傳送的延誤。展望將來，相信我們一定能夠將產品大部 分的限制都做出改善，並將產品推出到市面上，造福社會。