Équipe 07 - Université Laval

OxyPod - Système portable de régulation de la
saturation d’oxygène dans le sang et d’intervention à
distance
Rapport version finale
présenté à
Christian Gagné et Éric Poulin
par
Équipe 07 — Refresh Engineering
matricule nom signature
910 099 038 François Blackburn
909 137 704 Mamadou Dia
909 304 585 Philippe Hamelin
910 097 290 Gratiella Nizane
910 036 524 Lucie Topping
910 227 961 Nicolas Tremblay
910 097 860 Samuel Vaillancourt
Université Laval
15 avril 2011

Historique des versions
version date description
26 janvier 2011 Création du document
0 31 janvier 2011 Ajout des chapitres « Introduction » et « Description »
1 18 février 2011 Ajout des chapitres « Besoins et objectifs » et « Cahier des
charges »
2 18 mars 2011 Ajout du chapitre « Conceptualisation et de l’analyse de
faisabilité »
Finale 15 avril 2011 Ajout des chapitres « Étude préliminaire » et « Concept
retenu »

Table des matières
Table des figures v
Liste des tableaux vi
1 Introduction 1
2 Description 2
3 Besoins et objectifs 3
3.1 Besoins ....................................... 3
3.2 Objectifs ...................................... 4
3.2.1 Assurer la régulation du taux d’oxygène par un module ........ 4
3.2.2 Accroître l’autonomie du patient .................... 4
3.2.3 Suivre le patient ............................. 4
3.2.4 Interfacer le serveur et l’ordinateur du médecin ............ 4
3.2.5 Intervenir à distance ........................... 5
3.2.6 Gérer les données ............................. 5
4 Cahier des charges 7
4.1 Module portable ................................. 9
4.1.1 Minimiser le poids ............................ 9
4.1.2 Minimiser le volume ........................... 9
4.1.3 Maximiser l’autonomie .......................... 9
4.1.4 Minimiser le temps de recharge ..................... 10
4.1.5 Enregistrer localement les données ................... 10
4.1.6 Capacité de calcul ............................ 10
4.1.7 Résistance à la température ....................... 11
4.1.8 Coût .................................... 11
4.2 Transfert de données ............................... 12
4.2.1 Sécurité du transfert de données ..................... 12
4.2.2 Coût .................................... 12
4.3 Interfaces ..................................... 12
4.3.1 Convivialité ................................ 12
i

TABLE DES MATIÈRES ii
4.3.2 Coût .................................... 12
4.4 Serveur ....................................... 13
4.4.1 Sécurité .................................. 13
4.4.2 Maintenance ................................ 13
4.4.3 Coût .................................... 14
4.5 Maison de la Qualité ............................... 14
5 Conceptualisation et analyse de faisabilité 16
5.1 Diagramme fonctionnel .............................. 16
5.2 Diagramme Physique ............................... 18
5.3 Aspects d’analyse ................................. 18
5.4 Traitement des données du module ....................... 19
5.4.1 Microprocesseur à jeu d’instruction x86 ................. 20
5.4.2 Microcontrôleur système sur puce .................... 20
5.4.3 Microprocesseur d’architecture ARM .................. 21
5.4.4 Circuit logique programmable FPGA .................. 21
5.5 Communiquer les informations .......................... 22
5.5.1 WiMAX .................................. 23
5.5.2 Réseau cellulaire ............................. 23
5.5.3 Wi-Fi ................................... 24
5.6 Alimentation du système portable ........................ 24
5.6.1 Ensemble de cellules lithium-ion ..................... 25
5.6.2 Batterie NiMH jumelée à un convertisseur CC à CC .......... 26
5.6.3 Ensemble de cellules nickel-cadmium .................. 27
5.6.4 Batterie Nickel metal hydride ...................... 27
5.7 Recharge de la source d’énergie ......................... 28
5.7.1 Diviseur de tension ............................ 29
5.7.2 Système de deux batteries en alternance avec recharge externe . . . . 29
5.7.3 Système de deux batteries à fonction précise .............. 30
5.8 Affichage du module ............................... 30
5.8.1 ACL .................................... 31
5.8.2 OLED ................................... 32
5.8.3 7 segments ................................. 32
5.8.4 Plasma ................................... 33
5.9 Logiciels ...................................... 33
5.9.1 Java .................................... 34
5.9.2 Python ................................... 34
5.9.3 Visual Basic ................................ 34
5.10 Stocker les données dans le module ....................... 35
5.10.1 Disque dur ................................. 35
5.10.2 Mémoire flash ............................... 36
5.11 Stockage des données provenant du module ................... 36
5.11.1 Serveur avec cabinets ........................... 37

TABLE DES MATIÈRES iii
5.11.2 Location d’espace sur un serveur virtuel ................ 38
5.11.3 Serveur tour ................................ 39
6 Étude préliminaire 41
6.1 Plan de développement des concepts de solution ................ 42
6.2 Concepts Globaux ................................ 45
6.2.1 Concept 1 ................................. 45
6.2.1.1 Traitement des données : Circuit logique programmable FPGA 45
6.2.1.2 Communiquer les informations : Wi-Fi ............ 45
6.2.1.3 Alimentation : Ensemble de cellules NiMH .......... 46
6.2.1.4 Recharge de la source d’énergie : Diviseur de tension . . . . 47
6.2.1.5 Affichage du module : OLED ................. 47
6.2.1.6 Logiciels : Python ....................... 47
6.2.1.7 Stocker les données dans le module : Mémoire Flash . . . . 48
6.2.1.8 Stocker les données provenant du module : Serveur tour . . 48
6.2.1.9 Poids et volumes globaux, température minimale et coût total 49
6.2.2 Concept 2 ................................. 50
6.2.2.1 Traitement des données : Microcontrôleur système sur puce 50
6.2.2.2 Communiquer les informations : WiMAX .......... 51
6.2.2.3 Alimentation : Batterie NiMH jumelée à un convertisseur CC
à CC ............................... 51
6.2.2.4 Recharge de la source d’énergie : Système batteries à fonction
précise .............................. 52
6.2.2.5 Affichage du module : 7 segments ............... 53
6.2.2.6 Logiciels : Java ......................... 53
6.2.2.7 Stocker les données dans le module : Disque dur ....... 53
6.2.2.8 Stocker les données provenant du module : Serveur virtuel . 53
6.2.2.9 Poids et volumes globaux, température minimale et prix total 55
6.2.3 Concept 3 ................................. 55
6.2.3.1 Traitement des données du module : Microprocesseur d’archi-
tecture ARM .......................... 56
6.2.3.2 Communiquer les informations : Réseau cellulaire ...... 56
6.2.3.3 Alimentation : Ensemble de cellules lithium-ion ....... 56
6.2.3.4 Diviseur de tension ....................... 57
6.2.3.5 Affichage du module : OLED ................. 58
6.2.3.6 Logiciels : Python ....................... 58
6.2.3.7 Stocker les données dans le module : Mémoire flash ..... 58
6.2.3.8 Stocker les données provenant du module : Serveur tour . . 58
6.2.3.9 Poids et volumes globaux, température minimale et coût total 58
6.3 Tableau synthèse des résultats .......................... 59