使用物聯(lián)網(wǎng)和IOTA的分布式健康記錄

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目標 API 集

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以 Azure IoT Hub/Central 為起點更改 API 版本會導致各種編譯錯誤。我修復了大部分但不是全部。使用 clickboard_demos 示例作為起點并合并 Azure IoT 庫的依賴項確實有效。

另一個問題是 MT3620 的硬件定義。這兩個示例針對不同的定義，具有不同的名稱，并且 sample_hardware.json 和 app_manifest.json 需要一致。決定一個并深入研究引出線，無論如何你都需要掌握它。

MT3620 RDB 的示例硬件抽象

在 azure-sphere-samples\Hardware\mt3620_rdb\ 下找到文件 sample_hardware.json 并添加您需要的 GPIO。我加了

{"Name": "SAMPLE_HR4_INT", "Type": "Gpio", "Mapping": "MT3620_RDB_HEADER1_PIN8_GPIO", "Comment": "MT3620 RDB: GPIO2 is exposed on header 1 pin 8"}

訪問心率的中斷引腳 4. 我怎么知道要使用哪個 GPIO？我可以在 Click-board 上直觀地看到哪個引腳被標記為 INT，也可以在產(chǎn)品頁面上找到它。

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心率 4 引腳排列

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MT3620用戶指南在 Azure Sphere MT3620 初學者工具包的 Click 套接字 1 上說明了這對應的 GPIO 引腳。

該名稱SAMPLE_HR4_INT將在 app_manifest.json 中引用并解析為正確的 pin 地址。來自一個簡單的 Arduino 世界，這感覺過于復雜和混亂。我讓 10 歲的孩子在一個小時內(nèi)用 Arduinos 脈沖 LED，這太抽象了。我希望 Microsoft 對此進行簡化（僅表示引腳編號）或添加可視化工具。

如果您需要訪問 INT 引腳以了解手指何時覆蓋傳感器，則為您的模塊使用 Click 插座 1 或 2 并不重要。

與 I2C 通信共享同一總線，并且電線相互連接。I2C 總線已經(jīng)定義好了，不用管了：

{"Name": "SAMPLE_LSM6DS3_I2C", "Type": "I2cMaster", "Mapping": "MT3620_RDB_HEADER4_ISU2_I2C", "Comment": "MT3620 RDB: Connect external LSM6DS3 to I2C using header 4, pin 6 (SDA) and pin 12 (SCL)"}

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我邀請您進一步檢查客戶端應用程序或 HR4 示例以了解傳感器的使用方式。不要擔心計算測量值的算法。

Azure IoT Central 遙測

其余代碼主要是關(guān)于將遙測數(shù)據(jù)同步和推送到 IoT Central。查看 azure-sphere-samples/Samples/AzureIoT 以獲取獨立示例。

Azure 物聯(lián)網(wǎng)中心應用程序

我熟悉 Azure IoT Hub，所以我選擇在這個項目中使用 IoT Central。底層機制大同小異，但您可以用很少的代碼或不用代碼實現(xiàn)很多。設(shè)置應用程序有詳細記錄，請按照本指南了解更多信息。

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Azure 物聯(lián)網(wǎng)中心模板

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我的應用程序定義了一個具有以下功能的設(shè)備模板：

• 遙測心率和 SpO2。
• 設(shè)備心跳事件。
• 狀態(tài) LED（用于調(diào)試、檢查連接）和 NPR Id 的設(shè)置。NPR Id 是我用來將讀數(shù)分配給正確患者的 IOTA 錢包的國家患者標識符。當將設(shè)備分配給患者進行家庭監(jiān)護時，操作員將使用此設(shè)置。對于在多個患者中使用，可以使用 NFC、Chirp 、條形碼或類似物來激活正確的患者。
• 傳感器版本和 NPR Id 的屬性。
• 帶有 webhook 的規(guī)則，用于觸發(fā) Azure Functions 以創(chuàng)建 IOTA 事務。

您可能會在“設(shè)置”和“屬性”下注意到 NPR Id，稍后會詳細介紹。

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模板設(shè)置

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模板屬性

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模板規(guī)則

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規(guī)則 Webhook 操作

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Azure IoT Central的深入指南。有關(guān)webhooks的更多信息。

我建議使用RequestBin來調(diào)試和探索 http 負載。請注意，您必須每 48 小時創(chuàng)建一個新地址。

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請求庫

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為了監(jiān)視從設(shè)備到 Azure IoT Central 的遙測，我使用了工具iotc-explorer 。

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iotc-explorer 監(jiān)視器消息

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Azure 函數(shù)

Azure Functions 的目的是為全國患者門戶提供服務并執(zhí)行以下操作：

• 從有效負載遙測數(shù)據(jù)中提取 NPR Id（國家患者標識符）和設(shè)備標識符。
• 找到映射到患者的 IOTA 種子。這將是國家患者門戶下的一個單獨注冊表，但在本 PoC 中為簡潔起見進行了簡化。
• 從傳感器讀數(shù)創(chuàng)建一個 openEHR 兼容的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，觀察。這將通過訪問 openEHR 模板存儲庫來完成，但在本 PoC 中為簡潔起見進行了簡化。
• 代表患者為每個測量創(chuàng)建 IOTA 交易。

我花了很多時間嘗試讓該功能訪問設(shè)備數(shù)字孿生模型，以獲取定義為操作員設(shè)置的患者標識符。這是不可靠的，并且似乎搞砸了設(shè)備身份驗證。我認為根本原因在于 Azure 函數(shù)和實例狀態(tài)的性質(zhì)。

我已經(jīng)將所需的 ID、NPR Id 作為設(shè)置，但這不是觸發(fā) Webhook 時 IoT Central 發(fā)送的負載的一部分。

為了解決這個問題，我在 Azure IoT Central 的模板中添加了一個相同的屬性。設(shè)備只是將 NPR Id 屬性與設(shè)置中的值同步。規(guī)則中定義為條件的所有遙測和屬性都在有效負載中傳遞。

要開發(fā)和本地調(diào)試 Azure Functions，我建議使用Fiddler 、Postman和JSON Editor Online 。請注意，在 Fiddler 中啟用對加密的 http 請求的解碼可能會導致您計算機上的其他應用程序出現(xiàn)故障。

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郵差

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// Connect to a node on one of the main networks.

var repository = new RestIotaRepository(new RestClient("https://nodes.devnet.thetangle.org:443"));

// Get addresses from the Tangle on behalf of the patient's wallet for generating new address for posting reading.

// Would be an external trusted service.

var tangleAddresses = NationalIdentityService.GetTangleAddressesFromNprId(repository, nprId, ((JObject)telemetry).Count);

// Create transactions for the Tangle for each type of reading in payload and bundle together.

// Finalize and sign.

var bundle = CreateTransaction(tangleAddresses, telemetry);

// Send the complete transactions to the Tangle.

repository.SendTrytes(bundle.Transactions, depth: 2, minWeightMagnitude: 9);

請瀏覽服務器代碼以獲取更多詳細信息。

結(jié)果

Webhook 的結(jié)果是代表患者在 Tangle 上進行的交易。

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在 Trinity 錢包中查看的交易

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在 devnet 上創(chuàng)建的包

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包含輕量級 openEHR 格式的 SpO2 測量的交易

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交易包含輕量級 openEHR 格式的心率測量

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這些數(shù)據(jù)現(xiàn)在可用于許多不同的情況，無論醫(yī)院、診所或國家。

打開電子病歷

“openEHR”是電子健康技術(shù)的名稱，由開放規(guī)范、臨床模型和軟件組成，可用于創(chuàng)建標準，并為醫(yī)療保健構(gòu)建信息和互操作性解決方案。openEHR 的各種人工制品由 openEHR 社區(qū)生產(chǎn)，由 openEHR 基金會管理，openEHR 基金會是一家成立于 2003 年的國際非營利組織。

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openEHR 臨床知識管理器“生命體征”

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openEHR 是一個龐大的主題，超出了本項目描述的范圍。簡而言之，我的實施基于“生命體征”項目的工作，該項目試圖標準化如何描述常見的臨床觀察結(jié)果和全球可讀性。我不得不大幅壓縮格式以適應此應用程序。我還對結(jié)構(gòu)的創(chuàng)建進行了硬編碼，省略了模板存儲庫。這是嘗試證明一個概念，而不是完全兼容 openEHR。

邀請您探索 openEHR 臨床知識管理器或下載Ocean Health Systems Archetype Editor以了解有關(guān)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的更多信息。

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原型編輯器

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安全

MT3620 在硬件層面有一些非常有趣的安全特性。希望我們能少看到這樣的報道。

得到教訓

• 在開發(fā)此項目時，Azure IoT Central 規(guī)則中的電子郵件警報從未起作用。
• Azure Sphere 初學者工具包的 Wi-fi 連接在首次配置時非常不穩(wěn)定。除了我們的主要 5G 網(wǎng)絡之外，我嘗試設(shè)置一個輔助 2G wi-fi 網(wǎng)絡，連接變得更加穩(wěn)定。
• Azure IoT Central 是一個非常好的解決方案。因為我最終花時間開發(fā) Azure IoT 中心可能會節(jié)省我一些時間并啟用更多的洞察力和工具。
• openEHR 很復雜，不是一個周末的閱讀。

限制

領(lǐng)域驅(qū)動設(shè)計領(lǐng)域的專家傾向于同意：電子病歷和醫(yī)療保健系統(tǒng)通常屬于軟件設(shè)計中最復雜的領(lǐng)域。openEHR 專為復雜健康系統(tǒng)之間的互操作性而設(shè)計，需要按比例縮小以適應輕量級設(shè)備。

我想為患者的分布式健康記錄歷史制作一個可視化工具，并嘗試將其導入到我使用的 EHR 系統(tǒng)中。這將不得不留給未來的項目。

在未來的項目中，我想嘗試更多類型的傳感器，如前所述。

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溫度和心電圖傳感器

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Tangle 中 openEHR 數(shù)據(jù)的加密是在開發(fā)過程中留下的，AES 加密是最明顯的選擇。

全面部署的潛在成就

如果全世界的每一位患者都獲得其醫(yī)療數(shù)據(jù)的單一來源所有權(quán)，那么虐待的風險就會大大降低。這些數(shù)據(jù)僅在相關(guān)時共享并且不會被不必要地復制，這將增加隱私、安全和信任。安全的家庭監(jiān)控將增加發(fā)現(xiàn)健康問題的機會，并減輕晚期疾病醫(yī)院和診所的負擔。使用全球適用的數(shù)據(jù)格式將減少機構(gòu)之間虐待的來源，并進一步開放患者的跨境安全交流。

現(xiàn)代醫(yī)療保健必須轉(zhuǎn)向其發(fā)展方向。

關(guān)于使用 IOTA 作為患者擁有的分布式健康記錄的最終想法

項目的核心如期進行，我開始專注于重要的事情。在進行這項工作時，我開始考慮使用屏蔽身份驗證消息(MAM) 作為一種方式，讓感興趣的各方與患者的家庭監(jiān)控保持同步。這將不得不留給未來的項目。