Zespół nagłej śmierć łóżeczkowej to przypadek, w którym zdrowe dziecko, niemające wad wrodzonych ani problemów zdrowotnych, nagle umiera w czasie snu. Nadal nie wiadomo, co jest tego przyczyną. Śmierć łóżeczkowa występuje najczęściej u dzieci w wieku 2-4 miesięcy. Projekt „Breath Detect Vest” to kamizelka mająca wykrywać zanik oddechu u noworodków, a tym samym w porę zapobiec nagłej śmierci. Urządzenie to, w przeciwieństwie do istniejących na rynku monitorów oddechu, ma być wygodne dla dziecka, bez ryzyka odpięcia się lub zsunięcia podczas snu, mobilne - możliwe do przenoszenia razem z dzieckiem a przede wszystkim niedrogie. Do wykonania projektu wykorzystamy płytkę z mikrokontrolerem Raspberry-Pi Pico, czujnik hallotronowy, baterie akumulatorowe ładowane przez ładowarkę, niewielki magnes oraz elastyczną gumę i rozciągliwy materiał. Hallotron wykrywa natężenie pola magnetycznego wytwarzanego przez magnes i generuje sygnał w postaci napięcia, zależnego od intensywności natężenia pola magnetycznego. Sygnał napięciowy wytwarzany przez hallotron przekazywany jest do mikrokontrolera. Dziecko oddychając, powoduje ciągłe przesuwanie magnesu względem hallotronu i wytwarzanie zmiennego sygnału. W chwili niebezpiecznego zatrzymania oddechu, sygnał docierający do mikrokontrolera przestaje się zmieniać przez 15 – 20 sekund. Wtedy - poprzez sygnał Wi-Fi - zostaje przekazana o tym fakcie informacja z mikrokontrolera na telefon rodzica. Wszystkie elementy umieszczone są na rozciągliwej gumie i wszyte tekstylną kamizelkę wygodną dla niemowlaka. Ładowanie kamizelki odbywać się będzie przez ładowarkę. 

1. Zaprojektowanie schematu połączeń elektrycznych między czujnikiem Halla, mikrokontrolerem a źródłem zasilania
2. Połączenie elementów elektronicznych zgodnie z zaprojektowanym schematem (lutowanie)
3. Testowanie działania układu elektronicznego
4. Zaprogramowanie mikrokontrolera na odczyt sygnału z czujnika Halla
5. Utworzenie i testowanie serwera na płytce mikrokontrolera w celu przesłania sygnału Wi-Fi 
6. Utworzenie aplikacji mobilnej na telefon komórkowy odbierającej sygnał Wi-Fi 
7. Testowanie przesyłania sygnału z mikrokontrolera na telefon komórkowy
8. Umieszczenie elementów elektronicznych na materiale
9. Wszycie odpowiednio zabezpieczonych elementów elektronicznych w tekstylną kamizelkę
10. Testy końcowe 

Projekt jest realizowany przez uczniów Zespołu Szkół Technicznych w Rybniku. Praca nad projektem odbywa się w szkole ze względu na dostęp do różnych pracowni technicznych. Na chwilę obecną uczniowie stworzyli schemat elektryczny połączeń elementów elektronicznych i zaprojektowali wizualizację kamizelki. Dobrali również elementy elektroniczne o odpowiednich parametrach (czujnik Halla, mikrokontroler, bateria). W grudniu zamierzają nauczyć się podstaw programowania w Pythonie - jest to język wymagany do zaprogramowania płytki mikrokontrolera. W styczniu 2023 zakupią wybrane elementy elektroniczne i rozpoczną ich łączenie i testowanie działania. Następnie w lutym 2023 przystąpią do tworzenia serwera, na który będzie przesyłany sygnał Wi-Fi. Za pośrednictwem serwera sprzężony zostanie sygnał wysyłany z mikrokontrolera z telefonem komórkowym (odbiornikiem). Do końca marca 2023 będą prowadzone testy działania urządzenia. Jeżeli działanie będzie poprawne, na początku kwietnia 2023 zostanie uszyta kamizelka i umieszczone w niej elementy elektroniczne.

Nauka programowania może odbywać się w domu. Projekt będzie realizowany w małej grupie, więc w przypadku nauczania hybrydowego - w odpowiednim reżimie sanitarnym - uczniowie będą mogli realizować projekt w domu. Ostatecznie uczniowie będą mogli programować płytkę w domu a efekty działań przedstawiać w postaci spotkań online. 

Uczestniczy grupy projektowej zdobędą następującą wiedzę i umiejętności:
- podstawy programowania w języku Python
- umiejętność programowania i wykorzystywania mikrokontrolerów 
- umiejętność wykonywania połączeń lutowanych
- umiejętność tworzenia i czytania schematów elektrycznych
- zrozumienie efektu Halla wykorzystywanego w wybranym czujniku
- dobór parametrów elementów elektronicznych na podstawie kart katalogowych 
- umiejętność pracy w grupie
- umiejętność twórczego i krytycznego myślenia

Grant zostanie przeznaczony na zakup elementów elektronicznych (mikrokontrolera, czujnika Halla, baterii), stacji lutowniczej i multimetru. Jeżeli będzie konieczność, część kwoty zostanie przeznaczona na profesjonalne szkolenie z programowania w Pythonie. 

Projekt "Breath Detect Vest" jest nowatorskim rozwiązaniem, ponieważ łączy w sobie zalety dostępnych na rynku monitorów oddechu, eliminując tym samym ich wady:
1. Kamizelka jest wygodna dla dziecka, nie posiada wystających elementów, nie ma możliwości zsunięcia się czy odczepienia (w przeciwieństwie do pulsoksymetrów czy przenośnych monitorów oddechu)
2. Działa niezależnie od miejsca, w którym przebywa dziecko (w przeciwieństwie do mat łóżeczkowych)
3. Brak głośnych alarmów dźwiękowych mogących przestraszyć dziecko
4. Dzięki łączności przez Wi-Fi rodzic może znajdować się w znacznej odległości od dziecka
5. Ze względu na ograniczone funkcje urządzenia (tylko wykrywanie zaniku oddechu) urządzenie będzie tanie, a tym samym dostępne nawet dla mniej zamożnych rodzin
6. Istnieje również możliwość rozszerzenia monitorowania innych funkcji organizmu poprzez dołączenie innych czujników
7. Kamizelka może być wykorzystywana dla dzieci starszych, cierpiących na choroby związane z układem oddechowym, aby w nocy podczas snu mogło być stale kontrolowane (rodzic nie jest w stanie czuwać całej nocy nad dzieckiem)
8. Możliwa jest do utworzenia aplikacja monitorująca jednocześnie kilka kamizelek, co pozwala wykorzystać BDV w przypadku bliźniaków lub w szpitalach

Podstawowa koncepcja projektu została praktycznie całkowicie zrealizowana. Udało się stworzyć działający prototyp kamizelki wykrywającej zanik oddechu na osobę dorosłą wraz z aplikacją. Elementy elektroniczne tworzące kamizelkę są zasilane baterią akumulatorową ładowaną przez ładowarkę. Sygnał generowany przez hallotron i rejestrowany przez mikrokontroler jest przedstawiony na jednym z załączonych filmów. Mikrokontroler przesyła dane na serwer, z którego następnie informacje są przesyłane i analizowane w aplikacji na smartfonie. Uruchamiając aplikację należy wprowadzić nazwę urządzenia (tu A01). Dzięki temu pod jedną aplikację można podłączyć dwie lub więcej kamizelek, co jest przydatne np. w przypadku bliźniaków. Następnie aplikacja informuje, czy zostało nawiązane połączenie WiFi z urządzeniem i czy oddech przebiega prawidłowo. Aplikacja uruchamia alarm w trzech przypadkach: jeżeli pojawi się problem z oddychaniem (zanik oddechu), jeżeli zostanie zerwane połączenie WiFi lub jeżeli bateria w kamizelce się rozładuje. Działanie aplikacji zostało przestawione w załączonym filmie. W programie, w którym została napisana aplikacja (Java Script) można zmieniać czułość i szybkość zadziałania alarmu. Na potrzeby testów czas uruchomienia sygnału alarmowego jest krótszy, niż w przypadku rzeczywistego wykrywania bezdechów. Uszyta została kamizelka pokazowa, w której jest możliwość wyjęcia elementów elektronicznych w celach modyfikacji działania, widoczny jest czujnik hallotronowy oraz magnes (czarna kamizelka z białą gumą). Uszyte zostały również kamizelki dla niemowlaków i dorosłych, które będą finalnym produktem (elementy elektroniczne są umieszczone wewnątrz kamizelki). Obecnie, na drukarce 3D będą drukowane zaprojektowane obudowy (jeden wydruk i projekt przedstawiony na zdjęciach), w których zamknięte zostaną elementy elektroniczne (bateria z możliwością ładowania, czujnik, mikrokontroler). Po zamknięciu elektroniki w obudowie, cały pakiet będzie umieszczany w specjalnej kieszeni kamizelki. Dzięki temu można wyciągać pakiet w celu naładowania baterii lub wyprania materiałowej części kamizelki. 

Podstawowym problemem w realizacji założonego projektu było wykonanie produktu na niemowlę. Nie ma możliwości testowania urządzenia na kilkumiesięcznych dzieciach, ponieważ dziecko nie jest w stanie celowo wstrzymać oddechu w celach testowych. W tym przypadku nie sprawdzają się sztuczne fantomy, lalki itp. ponieważ pomimo zaniku oddechu urządzenie dalej wykrywać będzie sygnały związane z przepływem krwi czy biciem serca. Dlatego w pierwszej kolejności zrealizowane zostało urządzenie na osobę dorosłą. Kolejnym wyzwaniem było dobranie odpowiedniego materiału i sposobu uszycia kamizelki oraz umieszczenia w niej pakietu elektroniki. Po kilku próbach udało się znaleźć satysfakcjonujące rozwiązanie. Niewielkie problemy były także związane z właściwą analizą sygnału generowanego przez czujnik, aby alarm włączał się w odpowiednim momencie. Po kilku próbach udało się jednak ustalić zadowalający algorytm. 

Uczniowie znacznie poszerzyli swoją wiedzę i umiejętności związane z programowaniem mikrokontrolerów, nauczyli się podstaw tworzenia aplikacji oraz krytycznego analizowania proponowanych przez siebie rozwiązań technicznych. Nauczyli się obsługi stacji lutowniczych i lutowania drobnych elementów. Ważnym doświadczeniem było ustalenie zasad zgodnego współdziałania w grupie. Uczniowie doskonale wypracowali sposób działania. Jedna osoba pełniła rolę przywódczą, rozdzielała zadania, zajmowała się realizacją części elektronicznej. Drugi z chłopaków odpowiedzialny był za dobór tkanin, zaprojektowanie formy kamizelki oraz jej właściwe uszycie i rozmieszczenie elementów elektronicznych. Trzeci z kolei, zajmował się badaniem rynku w kierunku istniejących już rozwiązań, zbierał opinie i wskazówki rodziców i innych ludzi, formułował uwagi, pomysły, które należało uwzględnić przy realizacji pomysłu. Ze względu na duże zainteresowanie mediów tym projektem, chłopcy mieli możliwość nauczenia się autoprezentacji, swobodnego mówienia, opanowania stresu podczas wystąpień przed kamerami oraz pracy pod presją czasu. Nauczyli się także planowania w czasie założonych czynności, szukania pomocy i potrzebnych informacji wśród znajomych, nauczycieli, w Internecie i innych źródłach. Podczas wielu rozmów z rodzicami borykającymi się z problemem bezdechu u dzieci czy osobami starszymi cierpiącymi na bezdechy nauczyli się słuchać, współczuć, rozumieć problemy zupełnie im obce. Starali się postawić na miejscu tych ludzi, analizować ich uwagi, doświadczenia, co dawało im dużo natchnienia i inspiracji do dalszej pracy. 

Kilka osób starszych, cierpiących na bezdechy nawiązało kontakt z chłopakami w związku z chęcią testowania na sobie urządzenia. Zgłaszały się również przyszłe mamy, zainteresowane zakupem urządzenia. Jeżeli prototyp trafi do seryjnej produkcji w zakładanej cenie, która ma nie przekraczać 100zł, będzie w stanie zapewnić spokojny sen wielu młodym rodzicom. Kamizelka nie będzie dużym obciążeniem finansowym, więc będą mogły sobie na nią pozwolić nawet rodzice mniej zamożni. Zapewni większy komfort użytkowania i niezawodność w porównaniu z istniejącymi na rynku rozwiązaniami. Osoby starsze, schorowane, również będą mogły za niewielkie pieniądze być pod stałą kontrolą, co zapewni większy komfort życia zarówno im, jak i osobom sprawującym nad nimi opiekę.

Pomysł cieszy się bardzo dużym uznaniem wśród społeczeństwa. Niezmiernie motywujące są dla nas pozytywne opinie, dobre słowo i chęć wsparcia płynące od zwykłych ludzi. Jesteśmy dumni przede wszystkim z tego, że nasz projekt będzie mógł realnie wpłynąć na byt wielu ludzi i może uratować życie zarówno dzieciom jak i osobom starszym. 

Realizacja projektu przebiegała płynnie, bez większych zawiłości, więc ciężko powiedzieć, co można było zrobić inaczej i czy skutki innych posunięć byłyby lepsze czy gorsze. Zdecydowanie nauczyciele nie powinni się bać projektów niezwiązanych z przedmiotem, którego uczą. Nasza kamizelka jest pomysłem interdyscyplinarnym. Wiąże w sobie zagadnienia z elektroniki, informatyki, medycyny czy nawet z projektowania odzieży, krawiectwa. Nauczyciele, tak samo jak uczniowie, nie muszą wiedzieć wszystkiego, nie mogą się bać podejmowania tematów dla nich obcych. Przy realizacji takich pomysłów sami mają okazję się rozwijać. Nie mogą zakładać, że jeżeli czegoś nie wiedzą jak zrobić, to tego się nie da zrobić. 

Kamizelka miała zapobiegać nagłej śmierci łóżeczkowej niemowląt poprzez wykrywanie zaniku oddechu. Podstawową zmianą w koncepcji było to, że kamizelka będzie również tworzona dla osób starszych cierpiących na bezdechy oraz dla osób chorych, wymagających ciągłej kontroli. Niewielkim modyfikacjom uległa również sama forma kamizelki. 

Grant został przeznaczony na:
- zakup elementów elektronicznych do wykonania kilku prototypów (czujniki Halla, mikrokontrolery, baterie, moduły ładowania, przyciski), 
- opłacenie serwera, 
- zakup multimetru 
- opłacenie szkoleń z tworzenia aplikacji mobilnych 
- zakup materiałów, nici, zamków do uszycia kamizelki
- zakup filamentu do wydruku obudowy
- nagrody rzeczowe dla uczniów

Jeden z filmów przedstawia sygnał generowany przez czujnik podczas normalnego oddychania i podczas wstrzymania oddechu. Drugi film przedstawia działanie kamizelki sprzężonej z aplikacja - gotowy prototyp

https://drive.google.com/file/d/1dUTd678xsJuVGlN-z7wvw8Opv86cGdQ2/view?usp=share_link

https://drive.google.com/file/d/1eaUNo6lGZQU5TZGDTRV-Y5e3olXiSJxl/view?usp=sharing