Разработка мобильного дневника самоконтроля диабетика

Размещено на http://www.allbest.ru

Размещено на http://www.allbest.ru

Введение

По данным Международной Федерации Диабета (IDF), в 2017 году в мире насчитывалось около 425 миллионов людей больных диабетом [1]. С каждым годом эти показатели растут, по расчетам IDF количество больных диабетом может вырасти до 629 миллионов в 2045 году. В 2016 году из-за диабета и осложнений умерло почти 4 миллиона людей [11].

Диабет - хроническая болезнь, возникающая в результате недостаточной выработки инсулина поджелудочной железы. Основные симптомы - голод, набор веса или резкая потеря веса, заживление ран происходит медленно.

Во избежание осложнений при диабете, диабетикам нужно контролировать уровень сахара в крови. Диабетики должны следить за тем, какие продукты они употребляют в пищу и количеством инсулина, который себе вводят.

Для контроля необходимых показателей диабетики ведут дневник диабетика. Обычно дневник диабетика представлен в бумажном виде. Заполнять такой дневник каждый день может быть затруднительно из-за того, что нужно заполнять много данных или дневника не оказывается рядом под рукой. Практика показывает, что пациенты перестают заполнять дневник из-за неудобства данного процесса. Отсутствие данных сказывается на уровне сахара в крови из-за того, что диабетики не могут показать в полной мере нужные данные врачу для корректирования дозы инсулина, что может привести к ухудшению состояние пациента или к летальному исходу.

В век информационных технологий, смартфоны являются неотъемлемой частью нашей жизни. Мобильные телефоны практически всегда находятся под рукой. Из этого следует, что вести дневник гораздо проще и удобнее через мобильное приложение, чем использовать бумажную версию дневника. Одним из преимущества мобильного приложения является то, что риск потери данных, используя смартфон меньше, ведь в случае его потери данные можно будет восстановить из сервера, в то время как при потери бумажной версии данные восстановить будет невозможно.

Приложение Diabetes Control написано на платформе Android. Данная операционная система занимает 87.7% мирового рынка на 2017 год [3].

Существует множество аналогов на рынке. Однако, большинство из них устарело или не имеют русской локализации, что очень важно, так как не все знакомы с англоязычными терминами в области диабета. К примеру, понятие “хлебная единица” вообще отсутствует в английском языке, однако в России его часто используют врачи и пациенты, заменяя термин “углеводы”.

В рамках данной выпускной квалификационной работы была поставлена цель -

облегчение ведения дневника самоконтроля для диабетиков за счёт разработки мобильного дневника диабетика на платформе Android. Для реализации поставленной цели необходимо решить следующие задачи:

1. Проанализировать существующие аналоги на рынке;

2. Выбрать технологии для реализации приложения;

3. Разработать клиент приложения;

4. Разработать дизайн приложения;

5. Разработать серверное приложение;

6. Разработать документацию.

Основным функционалом приложения является:

1. Ведение дневника;

2. Вывод графиков на основе данных;

3. Установка напоминаний;

4. Экспорт дневника;

5. База продуктов.

1. Исследование существующих решений и технологий

1.1 Способы ведения дневника диабетика

Специалисты рекомендуют диабетикам вести дневник диабетика, который может помочь в отслеживании информации о сахарном диабете.

Преимущества ведения дневника диабетика:

1. Лечащему врачу нужны данные для рекомендаций дальнейшего лечения;

2. Можно отследить высокий уровень сахара в крови и предпринять необходимые действия;

3. Дает мотивацию на сохранение хороших результатов пациента;

4. Пациент может отследить влияние определенного продукта на свой уровень сахара в крови.

Существует несколько видов дневника диабетика. Первый - бумажный вариант. Пациент вручную расчерчивает в тетради или блокноте нужные ему графы, либо распечатывает заготовку из интернета (рис. 1).

Рисунок 1. Бумажный вид дневника диабетика

Такой способ ведения дневника имеет ряд недостатков:

1. Расчерчивание дневника занимает много времени;

2. Не всегда есть возможность распечатать дневник;

3. Такой дневник можно где-то забыть или потерять.

Второй вариант - вести дневник в программах для работы с электронными таблицами, к примеру, Microsoft Excel. Пользователь одни раз может заполнить все необходимые заголовки дневника, а также строить графики на основе данных пользователя, если есть такая возможность в программе (рис. 2).

Рисунок 2. Дневник диабетика в программе Microsoft Excel

Такой метод выглядит лучше, чем бумажная версия, однако тоже имеет немного недостатков:

1. Не все могут брать с собой компьютер, в котором хранится дневник;

2. Для построения графиков, нужно уметь пользоваться программой и знать ее функции.

Третий вариант - использование специальных приложений для ведения дневника диабетика. Существует множество приложений, которые можно установить на смартфон пользователя. В зависимости от приложения, можно использовать различные функции, от быстрой записи в дневник данных до экспорта данных лечащему врачу.

Такой метод ведения дневника диабетика имеет ряд достоинств:

1. Смартфон в большинстве случаев находится под рукой;

2. Не нужно тратить время на создание таблиц - уже все готово в приложении;

3. Не нужно иметь специальные знания в области технологий для использования такого дневника;

Недостатки у такого способа ведения дневника тоже имеются:

1. Восстановить данные при потере смартфона может быть невозможно, если программой не предусмотрено восстановление данных;

2. Может не оказаться приложения для операционной системы пользователя;

3. Использовать такой дневник может быть затруднительно при перегруженном интерфейсе.

1.2 Обзор существующих решений

В магазине Google Play можно найти множество приложений для ведения дневника диабетика. Существуют как западные решения, так и отечественные. Рассмотрим некоторые из них.

“MedM Diabetes - Диабет” [7] - простое приложение для записи значения уровня глюкозы в крови, настроения и примечаний. В приложении присутствуют графики и статика. Данные пользователя, могут быть экспортированы в формат CSV и отправлены по почте. Основное особенности этого приложения - совместимость с популярными “умными” глюкометрами (рис. 3). Однако в приложении отсутствует возможность сохранять данные об употребляемых углеводах и дозы инсулина. Также отсутствует функция напоминания.

Рисунок 3. Приложение “MedM Diabetes - Диабет”

ДиабетСтудия [2] - приложение, которое позволяет управлять повседневной деятельностью, такой как питание, инъекции инсулина, спорт, измерения уровня глюкозы и другие. В этом приложении есть калькулятор, который позволяет посчитать количество инсулина, которое нужно для достижения целевого уровня сахара в крови. Тут имеется в виду, что для каждого диабетика устанавливается норма сахара в крови, обычно это определяет лечащий врач (обычно показатели составляют 5-7 ммоль/л). С помощью такого калькулятора можно высчитать, сколько инсулина нужно, чтобы уровень сахара, если он повышен, понизился. Также это приложение представляет Smart Rate (умный рейтинг) - алгоритм, который ставит оценку от 1 до 5 в зависимости от того, насколько эффективен самоконтроль диабетика (рис. 4). Есть немного недостатков в данном приложении - экспорт дневника возможен только в формате PDF, когда целесообразнее было использовать такие форматы, как CSV или XLS, так как в таких формат можно отстраивать дополнительные графики. Также отсутствует база продуктов.

Рисунок 4. Приложение “ДиабетСтудия”

gluQUO: Your best assistant for the diabetes [4] - приложение с простым дизайном. В дневник можно записывать такие показатели, как глюкоза, количество съеденных хлебных единиц, инсулин и количество сожженных калорий. Присутствуют отображение графиков за день, неделю, месяц и триместр. Но была замечена долгая загрузка вывода графиков. За 30 секунд загрузки график так и не вывелся, что является одни из самых главных недостатков данного приложения. (рис. 5). Ранее в это приложение можно было загружать фотографии продуктов, которые были употреблены диабетиком, но на момент написания данной работы эту функцию убрали для доработки. Для того, чтобы воспользоваться такими функциями как экспорт данных, синхронизации данных, поиск по записям, неограниченное число загрузки фотографий нужно получить премиум, стоимость которого составляет 3 евро в месяц. Отсутствует русская локализация, что может осложнить использование приложения для российских пользователей.

Рисунок 5. Приложение “gluQUO”

Glucosio [5] - приложение, созданное для ведения и контроля диабета (рис. 6). В дневник можно записывать такие показатели, как глюкоза, инсулин, вес и давление. Можно просмотреть графики, однако было замечено, что при выводе графиков за неделю и месяц отсутствует обозначения на оси абсцисс. Преимущество данного приложения является открытый исходный код. Недостаток - отсутствие базы продуктов и возможно записи количества употребленных углеводов.

Рисунок 6. Приложение “Glucosio”

Ниже представлена сравнительная таблица приложений для ведения дневника диабетика. В таблице жирным шрифтом выделено разрабатываемое приложение Diabetes Control.

Таблица 1. Обзор существующий приложений

Наименование программы	ДиабетСтудия	MedM Diabetes - Диабет	gluQUO: Your best assistant for the diabetes	Glucosio	Diabetes Control
Цена/Подписка	-/-	-/-	-/+	-/-	-/-
Функциональность
Трекинг инсулина	+	-	+	+	+
Трекинг количества сахара в крови	+	+	+	+	+
Трекинг активности	+	-	+	+	-
Трекинг веса	-	-	-	+	+
Трекинг настроения	+	+	-	-	-
Трекинг еды	+	-	+	+	+
Трекинг давления	+	-	-	+	-
Заметки	+	+	+	-	+
Синхронизация данных	+	+	+	+	+
Установка напоминаний	+	-	-	-	+
График данных за день	+	+	+	-	+
График данных за неделю	+	+	+	-	+
График данных за месяц	+	+	+	-	+
Статистика	+	+	+	-	+
Русская локализация	+	+	-	+	+

Исходя из таблицы, можно заметит, что разрабатываемое приложение не полностью превосходит аналоги, однако, основным преимуществом является база продуктов. Без данной функции приложение недостаточно полное, так как эта функция имеет большое значение и значительно расширяет аудиторию приложения.

1.3 Особенности разработки

Проанализировав существующие решения, были выявлен основной функционал, который необходим для разработки приложения “Diabetes Control”.

Основным функционалом приложения является:

1. Ведение дневника;

2. Вывод графиков на основе данных;

3. Установка напоминаний;

4. Экспорт дневника;

5. Синхронизация данных;

6. База продуктов.

Разработка была проведена в интегрированной среде Android Studio на языке Java.

2. Архитектура приложения и используемые технологии

2.1 Java

Для реализации проекта был выбран язык Java. Java - объектно-ориентированный язык программирования, разработанный компанией Sun Microsystems. Для разработки приложения была выбрана версия Java SE 8, релиз которой состоялся в 19 марта 2014 года. В Java 8 доступны следующие функции:

· Лямбда-выражения;

· Потоки для работы с коллекциями;

· Функциональные интерфейсы

Для разработки приложения выбор стоял между Java и Kotlin. Выбор был сделан в сторону Java, так как на данный момент Java является одним из самых популярных языков программирования. Также стоит отметить, что стандартная библиотека Kotlin увеличивает размер apk файла.

На языке Java была написана клиентская и серверная часть.

2.2 MVP

MVP (Model View Presenter) - архитектурный шаблон, который является одним из популярных шаблонов в разработке Android приложений [8]. MVP разделен на 3 слоя (рис. 7):

· Model - хранит в себе бизнес-логику.

· View - позволяет отображать данные из Model, для обновления данных обращается к Presenter.

· Presenter - связывает Model и Presenter.



Рисунок 7. Схема MVP

программный серверный шаблон

Интерфейс приложение описан в XML, логика - в классах, а модель в базе данных.

В классе DatabaseHelper происходит взаимодействие с базой данных, а именно: добавление, изменение и удаление данных. Также данные отсылаются на сервер.

2.3 База данных

В Android существует несколько способов хранения данных: обычный файл, SharedPreferences и SQLite. SQLite позволяет хранить большие объемы структурированных данных. В приложении пользовательские данные хранятся локально в SQLite. Данная база данных уже встроена в платформу Android.

На сервере данные хранятся в СУБД PostgreSQL. Выбор был сделан в пользу данной СУБД за счет того, что она полностью бесплатна и проста в установке.

Ниже представлены сущности серверной базы данных. От локальной она отличается только наличием поля “email” и сущностью user.

Таблица 2. База данных

Название сущности	Поля	Описание
user	string "email" string "password"	Пользователь
diary_data	string "email" string "blood_sugar” string “breadunits” string “insulin” string “weight” string “comment” string “date” int “iddiary”	Данные дневника
food_data	string "email" int “iddiary” string "name_product” string “grams_product” string “carbs_product”	Данные продуктов
food_data_user	string "email" string "name_product” string “grams_product” string “carbs_product”	Продукты, которые будут хранится в общей базе продуктов
reminder_data	string "email" int "reminder_id” string “reminder_date” string “reminder_text” int “repeat_day” int “repeat_week” int “repeat_month”	Напоминания
settings_data	string “email” string “xe_min” string “xe_max” string “xe_target” string “xe_user”	Настройки

3. Разработка приложения

3.1 Инструменты для разработки

Для создания клиентской части была выбрана среда разработки Android Studio. Она является официальной средой разработки под Android. Язык программирования - Java, который официально поддерживает Android Studio.

Для создания серверной части была выбрана среда разработки IntelliJ IDEA, разработанная компанией JetBrains. Язык программирования - Java.

GitHub и Git использовались для контроля версий.

3.2 Использованные библиотеки

Для построения графиков и статистики была использована библиотека MPAndroidChart [6]. Использовать эту библиотеку можно как для Android, так и для IOS систем. Преимущество этой библиотеки заключается в хорошей документации и возможности построения различных типов диаграмм, а именно: графики, круговые диаграммы, гистограммы, пузырьковая диаграмма, диаграмма рассеивания. В приложении использовались графики и круговые диаграммы.

В Android Studio не предусмотрен просмотр локальной базы данных вовремя дебага через мобильное устройство, поэтому использовалась библиотека Android Debug Database [10]. Android Debug Database позволяет просматривать базу данных через браузер. Для этого нужно открыть http://XXX.XXX.X.XXX:8080 в браузере, где XXX.XXX.X.XXX - внутренний IP. После чего в браузере отобразится база данных, где можно удалять и редактировать данные. Для сохранения данных дневника в формате CSV использовалась библиотека OpenCSV [9].

3.3 Функции приложения

Ведение дневника диабетика.

Основной функцией приложения является ведение дневника диабетика. Пользователь может добавлять в дневник следующие параметры: количество сахара в крови (он же сахар), количество инсулина, который диабетик вводит себе (инсулин), количество съеденных углеводов (еда), вес и заметки. В заметках диабетик может указать свое общее самочувствие (рис. 8). Пользователь может выбрать дату и время.

Рисунок 8. Экран “Запись”

После добавления записи, данные появляются в дневнике. В нем отображаются все записи, которые делал пользователь (рис. 9).



Рисунок 9. Главный экран с записями в дневнике

Для отображения записей использовался компонент ListView. Для добавления иконок и текста использовался шаблон для элементов списка, который добавлялся в адаптер ListView.

База продуктов.

В приложении есть возможно добавить продукты из базы, которая встроена в приложение. Все продукты взяты из сайта Calorizator [12] и представлены в виде JSON файла. В базе представлено около 5000 наименований продуктов. Для простого и быстрого поиска в базе продуктов, был использован виджет AutoCompleteTextView. Во время ввода текста виджет выводит подсказки, которые показываются в раскрытом меню и пользователь может выбрать то, что ему нужно (рис. 10).

Для того, чтобы добавить значения, нужно создать адаптер, передать нужные значения и затем передать этот адаптер в виджет AutoCompleteTextView.

1. autoCompleteTextView = (AutoCompleteTextView) findViewById(R.id.completeTxt);

2. adapter = new ArrayAdapter(this, android.R.layout.select_dialog_item, SettingUser.foodList);

3. autoCompleteTextView.setThreshold(1);

4. autoCompleteTextView.setAdapter(adapter);

В методе setThreshold установлено значение один. Это означает, что после ввода первого символа пользователем, появится подсказа в виде сплывающего меню.

Рисунок 10. Ввод наименования продукта в строку

Если пользователь не нашел нужного продукта во встроенной базе, то он может добавить свой продукт и сохранить ее в базе (рис. 11). Продукты пользователя, добавленные в базу продуктов, хранятся отдельно в базе данных приложения.

Рисунок 11. Ввод наименования продукта в строку

Графики и статистика.

Пользователь может просмотреть статистику за день, неделю и месяц. Данная функция дает возможность диабетику увидеть общее состояние. По оси x отображается время или дата, по оси y уровень сахара в крови. Также отображается статистика (pie chart) в процентном соотношении. В pie chart отображается повышенный, низкий и нормальный уровень сахара в крови за день, неделю или месяц (рис. 12).

Если пользователь установил в настройках максимальный и/или минимальный сахар, на графике отображаются линии. Красная линия - максимальный уровень сахара и все значения сахаров диабетика, которые находятся на этой линии или выше обозначают повышенный уровень сахара в крови. Желтая линия - минимальный уровень сахара и все значения на этой линии или ниже обозначают пониженный сахар в крови. Все значения, которые находятся между красной и желтой линиями обозначают нормальный уровень сахара в крови.

Рисунок 12. График и статистика за день

Для построения графиков и статистики использовалась библиотека MPAdnroidChart. Для построения графиков использовались LineChart и ScatterChart. ScatterChart в программе используется для построения графиков за неделю и месяц, так как на один день может приходиться несколько значений уровня сахара крови (рис. 13). ScatterChart не соединяет линией значения, в отличии от LineChart. С помощью LimitLine отображаются линии повышенного и пониженного сахара.



Рисунок 13. График и статистика за неделю

Напоминания.

В приложении есть возможность устанавливать напоминания (рис. 14). Для того, чтобы установить напоминание, пользователю нужно указать текст напоминания, дату, время и периодичность напоминания: повторять каждый день, повторять каждую неделю или не повторять совсем. Напоминание приходит в виде оповещения (рис. 15).

Реализовано с помощью менеджера оповещений AlarmManager и NotificationManager.

С помощью AlarmManager устанавливалась периодичность оповещения, а с помощью NotificationManager создавалось уведомление.



Рисунок 14. Добавление напоминания

Рисунок 15. Уведомление

Настройки и экспорт.

Пользователь может установить параметры низкого, высокого, целевого сахара и количество углеводов в одной хлебной единице (рис. 16). Также есть возможность экспортировать данные дневника в формат csv. Для создания файла и записи в него данных использовалась библиотека opencsv. Открыть файл, после экспорта можно в любой программе, предназначенной для просмотра csv файлов (рис.17).

Рисунок 16. Экран “Настройки”

Рисунок 17. Данные CSV файле

Заключение

В результате проделанной работы создано Android приложение для ведения дневника и самоконтроля диабетика.

В ходе работы были проанализированы аналоги, которые существуют на рынке, выявлен функционал, который необходим для ведения дневника и самоконтроля при сахарном диабете, выбраны инструменты для реализации приложения, разработан клиент и серверное приложение и создана документация.

В результате было разработано мобильное приложение на платформе Android. Интерфейс в приложении разделен на несколько разделов - дневник, добавление записи, база продуктов, статистика, напоминания и настройки. Весь основной функционал был сделан, а именно возможность добавления записи в дневник, возможность просмотра графиков и статистики за определенный промежуток времени и экспорт записей на мобильное устройство. Также была разработана серверная часть, для возможности хранения данных пользователя.

Разработку планируется продолжить для реализации большего функционала. Планируется добавить возможность прогнозирования уровня сахара в крови, возможность входа через социальные сети. Также планируется добавление чата с лечащим врачом.

Литература

1. Cho, N.H. Kirigia, J. Ogurstova, K. IDF Diabetes Atlas 8th Edition [Электронный ресурс]: Report, 2017 - Режим доступа https://www.idf.org/component/attachments/attachments.html?id=1405&task=download, свободный. (дата обращения: 20.04.18)

2. Diabetes Studio [Электронный ресурс] / Google Play. Режим доступа: https://play.google.com/store/apps/details?id=com.diabetesstudio.clientandroid, свободный. (дата обращения: 20.04.18)

3. Global mobile OS market share in sales to end users from 1st quarter 2009 to 2nd quarter 2017 [Электронный ресурс] / Statista . Режим доступа: https://www.statista.com/statistics/266136/global-market-share-held-by-smartphone-operating-systems/, свободный. (дата обращения: 20.04.18)

4. GluQUO: Your best assistant for the diabetes [Электронный ресурс] / Google Play. Режим доступа: https://play.google.com/store/apps/details?id=com.quohealth.gluco, свободный. (дата обращения: 20.04.18)

5. Glucosio [Электронный ресурс] / Google Play. Режим доступа: https://play.google.com/store/apps/details?id=org.glucosio.android&hl=ru, свободный. (дата обращения 24.04.18)

6. Jahoda, P. A powerful rocket Android chart view / graph view library, supporting line- bar- pie- radar- bubble- and candlestick charts as well as scaling, dragging and animations [Электронный ресурс] / GitHub. Режим доступа: https://github.com/PhilJay/MPAndroidChart, свободный. (дата обращения 20.05.2018)

7. MedM Diabetes - Diabet [Электронный ресурс] / Google Play. Режим доступа: https://play.google.com/store/apps/details?id=com.medm.medmbg.diary&hl=ru, свободный. (дата обращения: 20.04.18)

8. MVP в Android. Часть 1 [Электронный ресурс] / JAVA-HELP. Режим доступа: http://java-help.ru/model-view-presenter-android-part-1/, свободный. (дата обращения 24.04.18)

9. Opencsv [Электронный ресурс] / Sourceforge. Режим доступа: http://opencsv.sourceforge.net/, свободный. (дата обращения 20.05.2018)

10. Shekhar, A. A library for debugging android databases and shared preferences - Make Debugging Great Again [Электронный ресурс] / GitHub. Режим доступа: https://github.com/amitshekhariitbhu/Android-Debug-Database, свободный. (дата обращения 20.05.2018)

11. The top 10 causes of death [Электронный ресурс] / World Health Organization - Режим доступа: http://www.who.int/mediacentre/factsheets/fs310/en/, свободный. (дата обращения: 21.04.18)

12. Таблица калорийности продуктов [Электронный ресурс] / Calorizator. Режим доступа: http://www.calorizator.ru/product/all свободный. (дата обращения 20.05.2018)

Размещено на Allbest.ru

...