Атты студенттердің IV жоо аралық дәстүрлі ғылыми конференциясының ЕҢбектері

269 

 

УДК 004.42 

MOBILE APPLICATION FOR SELF-DIAGNOSIS 

Almakhanova Akmaral 

Suleyman Demirel University 

 

Rapid  growth  of  technologies,  especially  of  smartphones  are  seen  everywhere.  Nowadays 

smartphones can replace anything starting from books, TV till doctors and teachers. Majority of us can’t 

even  imagine  their  day  without  a  phone.  The  reason  is  obvious;  we  can  do  almost  all  of  our  daily 

activities with a phone. Smartphone producers try to give us, everything we need, like: chats, meetings, 

video streaming, reading, diagnosis and etc. The second important thing we adopted to use every day is 

mobile applications. Retailor shops, book stores, groceries, cinemas, services almost all of them have 

their own mobile applications, as it is the quickest and the easiest way to provide access to all of your 

consumers. These two opportunities provide new and innovative ways to improve health care delivery 

and diagnosis. All these reasons motivated me to develop mobile application for self-diagnosis, in order 

to provide first aid service in quicker and easier way. 

 

Быстрый рост технологий, особенно смартфонов наблюдается повсюду. В настоящее время 

смартфоны  способны  заменить  множество  вещей,  начиная  с  книг  и  телевизоров  до  врачей  и 

учителей.  Большинство  из  нас  не  может  представить  себе  свой  день  без  телефона.  Причина 

очевидна; мы можем выполнять почти все наши ежедневные действия с помощью смартфона. 

Производители смартфонов стараются удовлетворить все наши требования от чатов до встреч, 

потоковых  видео,  чтение,  диагностики  и  т.д.  Вторая  важная  вещь,  которую  мы  привыкли 

использовать каждый день - мобильные приложения. Магазины розничной торговли, книжные 

магазины,  бакалея,  кинотеатры  и  прочие  услуги  почти  все  из  них  имеют  свои  собственные 

мобильные приложения, так как это самый быстрый и простой способ обеспечить доступ всем 

вашим потребителям. Эти две возможности предоставляют новые и инновационные способы для 

улучшения  оказания  медицинской  помощи  и  диагностики.  Все  эти  причины  побудили  меня 

разработать мобильное приложение для самодиагностики, для обеспечения быстрого и простого 

способа службы первой помощи. 

Технологиялардың қарқынды өсуі, әсіресе смартфондардың өмірімізге жаппай енуі барлық 

жерде көрінеді. Қазіргі таңда смартфондар дәрігерлер мен мұғалімдерден бастап, теледидар мен 

кітапқа дейін бүкіл қызметтерді алмастыра алады. Көпшілігіміз, әдеттегі күнімізді телефонсыз 

елестете  алмаймыз.  Себебі  айқын  болып  табылады;  біз  телефонмен  барлық  дерлік  күнделікті 

жұмысымызды атқара аламыз. Смартфон өндірушілері сөйлесулер, кездесулер, тасқынды бейне, 

оқу, диагностика және т.б. секілді, бізге қажеттінің барлығын беруге тырысуда. Біз күн сайын 

пайдалану  үшін  қабылдаған  екінші  басты  жаңалық  мобильдік  қосымшалар  болып  табылады. 

Бөлшек сауда дүкендері, кітап дүкендері, бакалея, кинотеатрлар, олардың көпшілігі өз мобильді 

қосымшаларын ұсынады, себебі бұл тұтынушыларыңызға қол жеткізуді қамтамасыз ету үшін тез 

әрі  ең  оңай  жол  болып  табылады.  Бұл  екі  мүмкіндіктер  денсаулық  сақтау  және  диагностика 

қызметтерін жақсарту үшін жаңа және инновациялық жолдарды қамтамасыз етеді. Барлық осы 

себептер мені тез әрі оңай жолмен алғашқы медициналық көмек көрсету қызметін қамтамасыз 

ету үшін, диагностиклық мобильдік қосымшаны әзірлеуге талпындырды. 

 

Index terms: heart rate, mobile phone, self-diagnosis application, photoplethysmography 

 

The  aim  of  this  research  work  is  to  develop  mobile  application  for  self-diagnosis,  which  will 

include vision testing, heart rate detection, body basal temperature check, short test to reveal wellness 

and  advices  related  to  different  illnesses.  The  reason  why  I  choose  especially  these  diagnostics  lay 

behind statistics of health condition in my country. Vision diseases are widespread among youth, as they 

270 

 

over use TV, computer and other gadgets. According to the latest statistics, every 10

th

 teen in our country 

has problem with their eyes. The frequency of myopia among schoolchildren is up to 13.8% and among 

high  school  graduates  is  32.2%.  /1/  Heart  rate  problems  are  the  main  among  older  population.  By 

checking constantly your heart rate, some of the cases and heart problems may be identified earlier, so 

that needed actions and cures will be done. Body temperature check is one of the first aid services. And 

at  last, majority of us  sometimes  just need  an advice when they have headache, flu or others.  In the 

application  proposed  in  this  diploma  work,  all  these  needs  are  brought  together  into  one  application 

which makes it well suited to different types of users. 

 

 

Picture 1. Diagram of main actions of users 

Main  idea  of  checking  visual  acuity  using  mobile  phone  is  to  detect  acuteness  and  clearness  of 

vision.  The  detection  is  made  by  using  Sivcev  table  /2/;  user  recognizes  letters  of  different  size  in  a 

distance of about 0.5 meters (at arm’s length). Checks should be implemented for each eye separately, 

so that, the second eye must be covered with hand or a piece of dense material, for example - cardboard, 

plastic. Visual acuity is considered complete if in series with V = 0,3-0,6 (from 1

st

 till 6

th

 questions in 

271 

 

the application) you make when reading no more than one error, and in series with V> 0,7 (from 6

th

 till 

the end) - no more than two. To recognize the sign 2-3 seconds are given. /3/ 

The second part contains test to define astigmatism. Radiant figure that is used in application serves 

to identify the orientation of astigmatism and determine the direction of its main meridians, and answer 

the question, if the user has astigmatism or not. If all the rays of visible figure are seen equally clearly, 

it is concluded that there is no astigmatism (or there is evenly mixed astigmatism). If two opposite beam 

stand black in front of blurred background, it is concluded that the user has astigmatism. The direction 

of these beams will indicate the approximate direction of one of the main meridians of the astigmatic 

eyes (Picture 2). To clarify the question, whether the subject's spherical ametropia or astigmatism, the 

eye lens prepended 0.5 or +1,0 D. In the absence of the patient's astigmatism all rays figures become 

more blurred or sharper. If the patient has astigmatism, two opposite beam stand out black. /4/ 

 

 

Picture 2 

The last part in vision testing section is color blindness which is defined using Ishihara’s Test. The 

original Ishihara color blindness test was introduced in early last century and since then; it is the most 

well-known color vision deficiency test all around the world. Dr. Shinobu Ishihara from Japan produced 

three different test sets which are widely used and which all based on the same pseudo isochromatic /5/ 

plates. The user is asked to detect the number, shape or object in the picture and results according to this 

are obtained. 

 

Picture 3. One of Ishihara’s pseudo isochromatic plates. 

The next section’s main idea is to detect heart rate using mobile phone camera. The detection is 

done  using  photoplethysmography  method.  Photoplethysmography  (PPG)  is  a  simple  and  low-cost 

optical technique that can be used to detect blood volume changes in the microvascular bed of tissue. It 

is often used non-invasively to make measurements at the skin surface. The PPG waveform comprises 

a pulsatile ('AC') physiological waveform attributed to cardiac synchronous changes in the blood volume 

with  each  heartbeat,  and  is  superimposed  on  a  slowly  varying  ('DC')  baseline  with  various  lower 

frequency  components  attributed  to  respiration,  sympathetic  nervous  system  activity  and 

thermoregulation. Although the origins of the components of the PPG signal are not fully understood, it 

272 

 

is generally accepted that they can provide valuable information about the cardiovascular system. For 

the user measuring heart rate using mobile phone looks very simple. He/she starts the application, places 

one’s finger over camera lens and presses a button. After that application turns on camera flash and 

starts the measurement. During the measurement application captures frames from the camera, analyzes 

them and then, after measurement done, shows the measured user’s heart rate on the screen. Usually 

measurement takes 10 seconds. 

The process is done by analyzing average red component values of the frames or part of the frames 

taken by the camera. Time series of average red component values of the frames is considered as input 

signal  for  heart  rate  measuring.  The  signal  contains  “sharp”  local  maxima  called  peaks.  Each  peak 

corresponds to a single heartbeat. Number of heart beats and length of the measurement are all that is 

needed to calculate the heart rate. Unfortunately, the original signal is too noisy and may contain fake 

peaks or data loss due to movements of the finger above camera lens and changes in surrounding light 

level during the measurement. That is why we cannot rely on number of raw signal peaks for heart rate 

calculation. We need to use algorithms that receive signal as input and give calculated heart rate on the 

output. /6/ 

 

 

Picture 4 

In Picture 4 you can see simple processing pipeline to extract the heart rate over time from frames of the 

fingertip skin.  This  algorithm  is  used to  detect  heartrate in  Matlab program,  but  similar steps can  be 

done  in  mobile  application  /7/.  The  application  uses  the PreviewCallback  (Java  method  for 

Android) mechanism  to  grab  the  latest  image  from  the  preview  frame.  It  then  processes 

the YUV420SP data and pulls out all the red pixel values. It uses data smoothing in an Integer array to 

figure  out  the  average  red  pixel  value  in  the  image.  Once  it  figures  out  the  average  it  determines  a 

heartbeat when the average red pixel value in the latest image is greater than the smoothed average. The 

App will collect data in ten second chunks and add the beats per minute to another Integer array which 

is used to smooth the beats per minute data. 

The  next  parts  are  body  basal  temperature  check,  health  test  and  advice  from  a  doctor.  At  the 

moment I haven’t done these parts, they are at searching steps. 

All  the  services  that  were  discussed  and  presented  in  this  paper  are  now  being  implemented  in 

application named “Dr.  Smartphone”. The application will be done for Android  OS  version 4.0 and 

higher.  

 

References 

1.

 

kostanay.mzsr.gov.kz/node/253444 

2.

 

https://www.wikipedia.ru/wiki/Таблица_Сивцева

 

3.

 

http://www.vseoglazah.ru/eyesight-test

 

4.

 

http://5fan.info/jgeotrrnaatyatyrna.html

 

5.

 

http://medical-dictionary.thefreedictionary.com/pseudoisochromatic+plates

 

6.

 

D. Laure, I. Paramonov “Improved Algorithm for Heart Rate Measurement using Mobile Phone 

Camera”. 

7.

 

http://www.ignaciomellado.es/blog/Measuring-heart-rate-with-a-smartphone-camera

 

 

273 

 

 

УДК 004.896  

 

COUNTING OF DAILY LIQUID CALORIES USING SMART MUG 

Batarayev Rassim 

Suleyman Demirel University 

 

Annotation. This work introduces the development of cup, which is able to count calories of liquids, 

which  you  drink  from  it,  able  to  synchronize  all  collected  information  about  liquids  with  your 

smartphone based on Android OS. People are not muse about calorific amount of liquids which they 

drink.  Some  liquids  can  significantly  increase  amount  of  calories  which  people  receive  from  daily 

products.  Spectrophotometric  methods  of  liquid  determination,  which  is  available  today  due  to  our 

advanced science, help to do this in very fast and cheap way. The goal of this work was to provide a 

working prototype of smart cup, which will precisely determine liquids and show calories of that liquid 

at the real time. 

Аннотация.  Данный  доклад  описывает  разработку  кружки,  которая  способна  считать 

количество  калорий  в  жидкостях,  которые  будут  выпиты  из  неё,  которая  также  имеет 

возможность синхронизировать полученные данные со смартфоном под управлением мобильной 

операционной системы Android. Люди не задумываются о калорийности жидкостей, которые они 

потребляют.  Хотя  некоторые  жидкости  могут  значительно  увеличить  количество  калорий, 

которые человек получает из обычного рациона. Спектрофотометрические методы определения 

жидкостей, которые доступны сегодня благодаря высокоразвитой науке, позволяют делать это 

быстро и дешево. Цель данной работы предоставить рабочий прототип умной кружки, которая с 

точностью  будет  определять  жидкости,  налитые  в  неё  и  показывать  калорийность  данной 

жидкости в реальном времени. 

Аннотация.  Ғылыми  жобаның  негізгі  мақсаты  –  сұйықтықтың  калориясын  есептеуге 

арналған саптыаяқ жасаудың барысын, сонымен қатар осыдан алынған қорытындыны Android 

операциялық жүйесіндегі  смартфонға синхронды жіберудің үрдісін сипаттауға арналған. Кейбір 

жағдайда  сұйықтықтың  құнарлылығы   коп  болып,сол  себепті  ағзаға  күнделікті қабылданатын 

калория  шамасы  асып  кетуі  мүмкін  екендігі  жайында    адамдар  көп  ойлана  бермейді.  Бұл 

жұмыстың басты мақсаты іске асырылған ақылды саптыаяқтың дайын үлгісін және оның осы 

жерде-ақ ішіне құйылған сұйықтықтың құнарлылығын көрсете алатынын байқату. 

 

1.

 

Introduction 

Many people, in our daily life, try keeping a diet. Some people doing this cause of their illnesses, 

others  –  to  keep  themselves  fit.  Everyone  knows,  that  eating  of  big  amount  of  calories  leads  to 

overweight, overweight leads to problems with heart, buds, liver, stomach etc. So, people are trying to 

limit their calories income through eating more healthy food, or by decreasing portions of each ingestion, 

but very high percent of people doesn’t think about “liquid calories”, which are coming through liquids 

like coffee, tea, juices etc. Although from liquids, we can receive more calories than from food. [1] 

Average person has requirement to receive 2100kcal daily. One typical mug of “coca cola” drink 

(0,5l) contains 210kcal, at the same time same amount of water contains 0kcal. This shows importance 

of counting calories, which you receive from liquids, because liquids can contain more calories even 

than food. 

A smart cup is a cup with several features, which are not available in simple cups. For example 

– showing liquids temperature using cup’s color, or showing type of liquid using small LCD on cup.  

First  smart  cup developed at  2014.  It  is  name “Vessyl”  and developers of this cup are using 

modern technologies to empower their cup with incredible features like determination of liquid type, 

name, temperature, and even its calories. All collected information is showing at the small LCD on cup. 

274 

 

The main idea comes from “Vessyl” cup, which promoted in social media, magazines. Developers of 

that cup are using chemical technologies to determine which type of liquid is inside mug. This is the 

reason  of  big  size  of  that  cup.  Our  modern  science  allows  us  to  use  different  technologies  for  any 

purposes. We have very small sensors, which are doing work of very big machines with the same result. 

In our life, everything has its own color. Sky is blue, sea is also blue, and ink of our pens is blue 

too. However, this blue color is different in all cases. Our eyes see only complete color, without dividing 

it to sub-colors: Red, Green and Blue. In addition, our eyes cannot see infrared light and ultraviolet light, 

which  are  also  exist  in  our  world.  These  things  prompted  me  the  idea  to  use  spectral  analysis  for 

determination  of  liquids  color.  On  the  assumption  of  everything  has  its  own  unique  color  we  can 

determine what is inside cup by scanning its spectrum.Rather than make analysis every time when liquid 

is in cup, I decided to create a database of liquids with their colors, which will allow to determine liquids 

name and calorific value at several seconds. With the development of special algorithm, which will use 

color determining sensors only several seconds I will not care about big power consumption, and it will 

allow cup to work months without charge.  

For the development of the liquid determining mechanism I choose Arduino platform. For the 

Arduino programming I will use pureC which will allow me to fully use power of Arduino. Since there 

is no any ready libraries for liquid color determination I will use libraries for solid color determination 

and change them for liquids. For the synchronizing with  smartphone  I  choose Bluetooth  technology, 

which is not very energy consuming and is easy to send small packets of data. Mobile application I will 

develop for Android OS using java language with Android libraries. I choose android, because in other 

mobile operating systems you need to become certified developer for using Bluetooth on their devices.  

If we will try to sum all together in the end there will be: 

-

 

Smart cup with Arduino, Bluetooth and Color sensors which will determine liquid, count calories 

and send to smartphone 

-

 

Android application 

 

2.

 

Development 

I will make this cup using the most commonly available Arduino model -  Arduino UNO. The major 

difference  between  the  Uno  and  other  versions  is  the  simplicity  of  using  it  in  prototyping  area.  The 

ATmega8U2, on which Arduino UNO is built, can be programmed so that Arduino look like another 

USB  device,  such  as  a  mouse,  joystick  or  keyboard.  Second  difference  is  that  it  has  a  more  reliable 

onboard 3.3 volts, which helps with the stability of some shields that have caused problems in the past. 

Arduino  is  just  a  board  with  some  electronic  components.  To  make  it  useful  we  need  to  give  it 

instruction, which is why we need the Arduino software IDE. The Arduino software IDE provides all 

we need to program the Arduino and has many examples of how to use given sensor an other components 

of Arduino.  Like the hardware, the software for Arduino is open source and can be downloaded free 

from official web site. A block of code is called “sketch”, to upload sketch to board computer must be 

connected with USB. 

To  determine  liquid’s  color  I  will  use  spectrophotometric  method.  Spectrophotometry  is  the 

physical and chemical quantitative method of measurement of research solutions and solids based on 

the study of the absorption spectra in the UV, visible and infrared regions of the spectrum. This method 

uses photo sensors, which are used to measure power of light beam as a function of its color, also known 

as a spectrophotometers. 

Important features of spectrophotometers are spectral bandwidth, (the range of 

colors  it  can  transmit  through  the  test  sample),  and  the  percentage  of  sample-transmission,  and  the 

logarithmic range of sample-absorption and sometimes a percentage of reflectance measurement.

   

A spectrophotometer is commonly used for the measurement of transmittance or reflectance of 

solutions,  transparent  or  opaque  solids,  such  as  polished  glass,  or  gases.  However  they  can  also  be 

designed to measure the 

diffusivity

 on any of the listed light ranges that usually cover around 200 nm - 

2500 nm using different controls and 

calibrations

. Within these ranges of light, calibrations are needed 

275 

 

on  the  machine  using  standards  that  vary  in  type  depending  on  the 

wavelength

 of  the photometric 

determination.[2] 

Spectrophotometers  use  a monochromator containing  a diffraction  grating to  produce  the 

analytical spectrum. This diffraction grating can either be movable or fixed. If a single detector, such as 

a photomultiplier tube or photodiode is used, the grating can be scanned stepwise so that the detector 

can measure the light intensity at each wavelength (which will correspond to each "step"). Arrays of 

detectors, such as charge coupled devices (CCD) or photodiode arrays (PDA) can also be used. In such 

systems, the grating is fixed and the intensity of each wavelength of light is measured by a different 

detector in the array.  

 

 

 

Figure 1. Single beam spectrophotometer 

 For information  sending  I will use Bluetooth. 

Bluetooth is  a 

wireless

 technology standard for 

exchanging  data  over  short  distances  from  fixed  and  mobile  devices.  It  can  connect  several  devices, 

overcoming  problems  of  synchronization.  Bluetooth  is  a packet-based  protocol with  a master-slave 

structure.  One  master  may  communicate  with  up  to  seven  slaves  in  a piconet;  all  devices  share  the 

master's  clock.  Packet  exchange  is  based  on  the  basic  clock,  defined  by  the  master,  which  ticks  at 

312.5 µs intervals. Two clock ticks make up a slot of 625 µs; two slots make up a slot pair of 1250 µs. 

In the simple case of single-slot packets the master transmits in even slots and receives in odd slots; the 

slave, conversely, receives in even slots and transmits in odd slots. Packets may be 1, 3 or 5 slots long, 

but in all cases the master transmit will begin in even slots and the slave transmit in odd slots. [3]

 

 

жүктеу/скачать 15,88 Mb.

Достарыңызбен бөлісу: