Design and Implementation of Remote Monitoring of Patient Based on Microcontrollers, GSM and Web Camera

Abstract

Abstract The medical care field is very complicated; it has a direct connection with people who suffer from different types of disease. Staff nursing shortages has put the health system under increasing pressure. The main objective of this research is to design a remote monitoring and nursing system for patients who have chronic illness and who need to be under continuous medical supervision. The system uses Pulse Oximeter and digital thermometer sensors to monitor the biological parameters and temperature/humidity and motion sensors to monitor patient’s room. A microcontroller receives the signals from the sensors and process the data to check for quick response for the patient's needs through USB camera, BLYNK, and Anydesk applications. The system was simulated through Proteus 10 and then a real prototype of the circuit was implemented including all software and hardware components chosen for low cost, availability and flexibility of use. 20 experiments were made in the cardio care unit (CCU) and pulmonary critical care unit in referral clinics in Khartoum hospitals. The study participants were patients with chronic disease, doctors and nurses. To ensure the system gives accurate readings biological parameters readings were compared with those taken from the medical real devices (Ozo Check Thermometer) and (Mindray –VS 900 Signs Monitor). The accuracy of reading is 97.44% To evaluate the effectiveness of the system, a field study was made to the system's beneficiaries, a non-probability sample was selected from many medical facilities. The final sample size is 110. The results obtained were analyzed statistically. The result of the effectiveness of measuring some of the vital signs of the patient by medical sensors remotely is 83.6% for (Agree) and 1.8% for (Disagree). The result of the effectiveness of remote monitoring of the patient’s room is 80.0% for (Agree) and 0.9% for (Disagree). The result of the effectiveness of communicating and follow up with patient remotely is 61.8% for (Agree) and 1.9% for (Disagree) and the result of the effectiveness applicability of system is 58.7% for (Agree) and 0% for (Disagree). This system can be applied in the family doctor program. It gives the best solution to the patient environment as essential parameters in health recovery. This research recommends field studies in parallel with applied studies المستخلص مجال الرعاية الصحية معقد للغاية لارتباطه بحياة الانسان وما يعانيه من أمراض مختلفة. نقص الكادر التمريضي يضع النظام الصحي تحت ضغط متزايد. الهدف الأساسي من هذا البحث هو تصميم نظام لمراقبة المرضى والتمريض عن بعد خاصة الذين يعانون من الامراض المزمنة. استخدم النظام مستشعر النبض والاكسجين ومستشعر درجة الحرارة لمراقبة المعلمات البيولوجية ومستشعر درجة الحرارة /الرطوبة ومستشعر الأشعة تحت الحمراء لمراقبة غرفة المريض. تستقبل المتحكمات الإشارات من المستشعرات وتعالج البيانات مع استجابة سريعة لاحتياجات المريض من خلال كاميرا USB وتطبيقات BLYNK وAnyDesk. تمت محاكاة النظام من خلال (proteus 10) ثم تنفيذ النموذج الأولي الفعلي للدائرة ليشمل جميع مكونات البرامج والأجهزة التي اختيرت بناء َعلى التكلفة المنخفضة، توفر المكونات، وسهولة الاستخدام. تم إجراء عدة تجارب في وحدة العناية لأمراض القلب ووحدة العناية المركزة الرئوية في العيادات المحولة بمستشفيات الخرطوم. المشاركون في الدراسة مرضى يعانون من أمراض مزمنة وأطباء وممرضين. للتأكد من ان النظام يقدم قراءت دقيقة تمت مقارنة هذه القراءات مع قراءات المعلمات البيولوجية المأخوذة من الأجهزة الطبية (Ozo Check Thermometer و (Mindray –VS 900 Signs. دقة القراءات 97.44% لتقييم فاعلية النظام تم عمل دراسة ميدانية شملت المستفيدين من النظام، وتم اختيار عينة عمدية حجمها 110 من مستشفى الشعب ومستشفى بست كير ومستشفى الأكاديمي. النتائج المتحصل عليها تم تحليلها إحصائيا: فعالية قياس بعض المؤشرات الحيوية للمريض بواسطة أجهزة استشعار طبية عن بعد 83.6٪ لـ (موافق) و1.8٪ لـ (غير موافق)، نتيجة فعالية المراقبة عن بعد لغرفة المريض 80.0٪ لـ (موافق) و0.9٪ لـ (غير موافق). كانت نتيجة فعالية التواصل والمتابعة مع المريض عن بعد 61.8٪ لـ (موافق) و1.9٪ لـ (غير موافق) ونتيجة فعالية النظام المستخدم 58.7٪ لـ (موافق) و0٪ لـ (غير موافق). هذا النظام يمكن تطبيقه في برنامج طبيب الأسرة لفعاليته ولأنه يوفر أفضل الحلول لإيجاد بيئة بمعايير أساسية صحية لتعافي المرضى. يوصى هذا البحث بالدراسات الميدانية الموازية للدراسات التطبيقية.