Design, Implementation, and Preliminary Validation of an Integrated Electro-Mechanical Patient-Monitoring Unit

Fares M. Ibrahim Benour; Akram Almabrouk Aleiah; Walid T. Shanab

doi:10.65540/0sr33t92

المؤلفون

Fares M. Ibrahim Benour المعهد العالي للتقنية الصناعية أنجيلة قسم الميكاترونكس ليبيا
Akram Almabrouk Aleiah
Walid T. Shanab

DOI:

https://doi.org/10.65540/0sr33t92

الكلمات المفتاحية:

المراقبة الصحية عن بُعد، إنترنت الأشياء الطبية، مستشعر MAX30100، لمتحكم ESP8266، قياس التأكسج النبضي

الملخص

تسهم المراقبة الصحية عن بُعد في متابعة مرضى الأمراض المزمنة، إلا أن كثيرًا من النماذج منخفضة التكلفة تعاني غموضًا في معمارية المتحكمات، وتكرارًا في المستشعرات، واعتمادًا على مقارنة وصفية محدودة. تعرض هذه الورقة تصميم وحدة كهروميكانيكية متكاملة لمراقبة المرضى وتنفيذها والتحقق الأولي منها مختبريًا بالاعتماد على متحكم واحد من نوع NodeMCU ESP8266. يُستخدم مستشعر MAX30100 لقياس معدل ضربات القلب وتشبع الأكسجين في الدم، مع شاشة OLED للعرض المحلي، واتصال تسلسلي ببرنامج LabVIEW، واتصال لاسلكي بمنصة UBIDOTS لتسجيل البيانات وعرضها وإرسال تنبيه آلي عبر البريد الإلكتروني. أزيل متحكم Arduino Uno ومستشعر النبض الإضافي من المعمارية التشغيلية النهائية؛ لأن ESP8266 ينفذ مهام التحكم والاتصال، ولأن MAX30100 يقيس المتغيرين معًا. أظهرت مقارنة ست قراءات مزدوجة مع جهاز Beurer تجاري أن الانحياز ومتوسط الخطأ المطلق والجذر التربيعي لمتوسط مربع الخطأ لتشبع الأكسجين بلغت −0.83 و0.83 و1.22 نقطة مئوية، بينما بلغت القيم المقابلة لمعدل القلب −0.33 و1.67 و2.08 نبضة/دقيقة. تشير النتائج إلى تقارب عددي أولي ضمن عينة صغيرة وفي المجال الطبيعي للتشبع، ولا تمثل اختبار مطابقة للمعيار ISO 80601-2-61. كما حُدد نموذج SolidWorks لمساعدة التنفس بوصفه مفهومًا مختبريًا غير سريري، من دون ادعاء تشغيل تلقائي أو توصيله بالمريض.

118 1

التنزيلات

تنزيل البيانات ليس متاحًا بعد.

المراجع

[1] F. A. C. de Farias, C. M. Dagostini, Y. de A. Bicca, V. F. Falavigna, and A. Falavigna, “Remote Patient Monitoring: A Systematic Review,” Telemedicine and e-Health, vol. 26, no. 5, pp. 576–583, 2020, doi: 10.1089/tmj.2019.0066. DOI: https://doi.org/10.1089/tmj.2019.0066

[2] M. Peyroteo, I. A. Ferreira, L. B. Elvas, J. C. Ferreira, and L. V. Lapão, “Remote Monitoring Systems for Patients With Chronic Diseases in Primary Health Care: Systematic Review,” JMIR mHealth and uHealth, vol. 9, no. 12, Art. no. e28285, 2021, doi: 10.2196/28285. DOI: https://doi.org/10.2196/28285

[3] S. Knight, J. Lipoth, M. Namvari, C. Gu, M. Hedayati, S. Syed-Abdul, and R. J. Spiteri, “The Accuracy of Wearable Photoplethysmography Sensors for Telehealth Monitoring: A Scoping Review,” Telemedicine and e-Health, vol. 29, no. 6, pp. 813–828, 2023, doi: 10.1089/tmj.2022.0182. DOI: https://doi.org/10.1089/tmj.2022.0182

[4] S. Ryals et al., “Photoplethysmography—New Applications for an Old Technology: A Sleep Technology Review,” Journal of Clinical Sleep Medicine, vol. 19, no. 1, pp. 189–195, 2023, doi: 10.5664/jcsm.10300. DOI: https://doi.org/10.5664/jcsm.10300

[5] R. Al-Halawani, P. H. Charlton, M. Qassem, and P. A. Kyriacou, “A Review of the Effect of Skin Pigmentation on Pulse Oximeter Accuracy,” Physiological Measurement, vol. 44, no. 5, Art. no. 05TR01, 2023, doi: 10.1088/1361-6579/acd51a. DOI: https://doi.org/10.1088/1361-6579/acd51a

[6] K. V. S. S. Ganesh, S. P. S. Jeyanth, and A. R. Bevi, “IOT Based Portable Heart Rate and SpO₂ Pulse Oximeter,” HardwareX, vol. 11, Art. no. e00309, 2022, doi: 10.1016/j.ohx.2022.e00309. DOI: https://doi.org/10.1016/j.ohx.2022.e00309

[7] O. Y. Tham, M. A. Markom, A. H. A. Bakar, E. S. M. M. Tan, and A. M. Markom, “IoT Health Monitoring Device of Oxygen Saturation (SpO₂) and Heart Rate Level,” in Proc. 1st Int. Conf. Information Technology, Advanced Mechanical and Electrical Engineering (ICITAMEE), Yogyakarta, Indonesia, 2020, pp. 128–133, doi: 10.1109/ICITAMEE50454.2020.9398455. DOI: https://doi.org/10.1109/ICITAMEE50454.2020.9398455

[8] Analog Devices, “MAX30100: Pulse Oximeter and Heart-Rate Sensor IC for Wearable Health,” product information and data sheet, accessed Aug. 16, 2026.

[9] Espressif Systems, “ESP8266EX Datasheet,” ver. 7.1, Nov. 2025.

[10] A. Banks, E. Briggs, K. Borgendale, and R. Gupta, Eds., “MQTT Version 5.0,” OASIS Standard, Mar. 2019.

[11] J. M. Bland and D. G. Altman, “Statistical Methods for Assessing Agreement Between Two Methods of Clinical Measurement,” The Lancet, vol. 327, no. 8476, pp. 307–310, 1986, doi: 10.1016/S0140-6736(86)90837-8. DOI: https://doi.org/10.1016/S0140-6736(86)90837-8

[12] ISO 80601-2-61:2026, Medical Electrical Equipment—Part 2-61: Particular Requirements for Basic Safety and Essential Performance of Pulse Oximeter Equipment, 3rd ed., International Organization for Standardization, Geneva, Switzerland, 2026.

[13] ISO 80601-2-12:2023, Medical Electrical Equipment—Part 2-12: Particular Requirements for Basic Safety and Essential Performance of Critical Care Ventilators, International Organization for Standardization, Geneva, Switzerland, 2023.