3D хэвлэсэн спирометр: 6 алхам (зурагтай)

2024 Зохиолч: John Day | [email protected]. Хамгийн сүүлд өөрчлөгдсөн: 2024-01-30 11:00

Зохиогчийн дэлгэрэнгүйг дагах:

Fusion 360 төслүүд »

Спирометр бол таны амнаас үлээлгэх үед агаар задлан шинжлэх сонгодог хэрэгсэл юм. Эдгээр нь нэг амьсгалын хэмжээ, хурдыг бүртгэдэг хоолойноос бүрдэнэ, дараа нь биеийн өндөр, биеийн жин, хүйс дээр суурилсан хэвийн утгуудтай харьцуулж уушигны үйл ажиллагааг дагаж мөрддөг. Миний зохион бүтээсэн багаж нь урсгал хэмжигчээр нарийвчлалтайгаар туршиж үзсэн боловч ямар ч байдлаар баталгаажсан эмнэлгийн төхөөрөмж биш боловч стандарт FEV1, FEVC болон эзлэхүүний графикийг харьцангуй хуулбарлах боломжтой үнэн зөв өгөгдөл өгдөг. цаг хугацааны явцад гаралт ба хурд. Би үүнийг өндөр уяатай мэдрэгч бүхий электрон хэрэгслийг нэг хэсэг болгон, вирусын халдвартай суваг бүхий нэг удаагийн амархан цацдаг хоолойг өөр хэсэгт байрлуулахаар зохион бүтээсэн. Энэ нь эмнэлзүйн хувьд ашигладаг стандарт машинуудын нэг сул тал юм шиг санагддаг - сольж болох цаасан амны хөндий нь вирусыг агаарт цацаж, маш үнэтэй аппарат руу удаан, хүчтэй цохихыг хүссэн тохиолдолд бүх эрсдлийг арилгадаггүй. Төхөөрөмжийн үнэ 40 доллараас бага бөгөөд 3D принтертэй хүн хүссэн хэмжээгээрээ авах боломжтой. Wifi програм хангамж нь ухаалаг гар утсан дээрх Blynk аппликейшнтэй холбож, хүссэн мэдээллээ татаж авах боломжийг олгодог.

Алхам 1: эд зүйлс худалдаж аваарай

Үндсэндээ бид гайхалтай дэлгэц/микроконтроллер хосолсон аналог мэдрэгчийг бүтээж байна. Зөв мэдрэгчийг сонгох нь чухал юм. Эдгээр төхөөрөмжүүдийн бусад хэд хэдэн загварт эдгээр амьсгалын элементүүдийг тооцоолохын тулд өгөгдөл өгөхөд шаардлагатай мэдрэмжгүй мэдрэгчийг ашигласан болно. ESP32 нь ADC -ийн шугаман бус байдлын талаар сайн мэддэг асуудлуудтай байдаг боловч энэ нь энэ нэгжийн хувьд тийм ч чухал биш юм шиг байна.

1. TTGO T-Display ESP32 CP2104 WiFi bluetooth модуль 1.14 инчийн LCD хөгжүүлэлтийн самбар $ 8 Bangood

2. SDP816-125PA даралт мэдрэгч, CMOSens®, 125 Па, аналог, дифференциал 30 доллар Ньюарк, Digikey

3. Lipo зай - 600mah $ 2

4. Асаах / унтраах унтраалга-Асаах / унтраах цахилгаан товч / Дарах товч Adafruit

Алхам 2: 3D хэвлэх

Спирометрийн үүрлэх хоёр элементийг зохион бүтээхдээ Fusion 360 -ийг ашигласан. Venturi хоолой (үлээгч хоолой) нь олон төрлийн хийцтэй. Бернулли тэгшитгэлийг ашиглан урсгалыг тооцоолохдоо хэмжих хоолой дахь урсгалын хэмжээг тодорхой хэмжээгээр бууруулах шаардлагатай. Энэхүү зарчмыг бүх төрлийн ламинар урсгалын шингэнд зориулагдсан төрөл бүрийн урсгал мэдрэгчүүдэд ашигладаг. Вентури хоолойд ашигласан хэмжээсүүд нь ямар ч эх сурвалжаас гараагүй боловч зүгээр л ажилладаг юм шиг санагдсан. Мэдрэгч нь урсгалын хэмжээг тооцоолохын тулд нарийн ба өргөн хоолойн хэсгүүдийн дифференциал даралтыг ашигладаг. Би мэдрэгчийг амархан сольж, зайлуулахын тулд Вентури хоолойг амархан, буцааж холбож өгөхийг хүсч байсан тул даралтын мэдрэгчтэй хоолойнуудыг загвараас гаргаж, суурийн төгсгөлд байрлуулж, мэдрэгчийн хоолойн толгойн үзүүрийг холбоно. Вентури хоолойн өндөр/нам даралтын хэсгээс мэдрэгчийн өндөр/бага туйлшралтай байх шаардлагатай. Өндөр даралт нь шулуун хэсэгт, бага даралт нь нисэх онгоцны далавчтай адил хязгаарлалтын муруй дээр байна. Спирометрийн бие нь мэдрэгчийг M3 (20 мм) боолтоор бэхлэхийн тулд шураг бэхэлгээ хийх зориулалттай. Эдгээрийг M3x4x5 мм хэмжээтэй халуунд суурилуулсан хэсгүүдэд байрлуулна. Загварын үлдсэн хэсэг нь TTGO -ийг доод талын үүрэнд, дэлгэцийн цонхонд бэхлэх боломжийг олгодог. Товчлуур ба товчлуурын хавтасыг хоёуланг нь хоёр удаа хэвлэсэн бөгөөд TTGO самбар дээрх хоёр товчлуур руу хайрцгаар нэвтрэх боломжийг олгодог. Хавтас нь хамгийн сүүлд хэвлэгдэж байгаа бөгөөд TTGO хавтангийн дээд хэсэгт цахилгаан/цэнэглэгч залгуурт нэвтрэх боломжийг олгох зорилготой юм. Бүх хэсгүүдийг ХАЧА -д дэмжлэггүйгээр хэвлэв.

Алхам 3: Үүнийг утсаар холбоно уу

Мэдрэгч ба ESP32 -ийн утастай холбоотой зүйл тийм ч их биш юм. Мэдрэгч нь дөрвөн утастай бөгөөд та залгуур зөв эсэхийг шалгахын тулд мэдрэгчийн мэдээллийн хуудсыг татаж авах хэрэгтэй: https://www.farnell.com/datasheets/2611777.pdf Эрчим хүч нь 3.3 вольтын гаралт руу явдаг. ESP32 ба газардуулга ба OCS хоёулаа газардуулгатай холбогдсон байна. Мэдрэгчийн аналог гаралт нь ESP дээрх 33 -р зүүтэй холбогдсон байна. Эдгээр холболтууд нь бүрхүүлийн нарийн нүхээр дамждаг тул угсрахаасаа өмнө холбож болохгүй. Lipo батерей нь арын хэсэгт тохиромжтой тул мАч хэмжээтэй тохирох батерейг аваарай. TTGO нь ардаа жижигхэн JST холбогчтой цэнэглэх хэлхээтэй. Позын шугамыг эвдэж унтраах унтраалгаар зайгаа холбоно уу.

Алхам 4: угсрах

3D хэвлэлийн дараах өөрчлөлтийг үлээлгэх хоолой дээр хийдэг. Аквариумын хуванцар хоолойн хоёр хэсгийг нэгжийн доод нүхэнд байрлуулж, хайчаар угаана. Энэ нь мэдрэгчийн хоолойн нүхийг амархан холбож өгөх уян нүхийг өгдөг. Үндсэн нэгж нь хүрээний хоёр нүхэнд дулаан тохируулсан гуулин оруулга суурилуулахыг шаарддаг. Мэдрэгчийн бэхэлгээний нүхийг тохирох хэмжээтэй битээр 3мм (20мм урттай) боолтоор бага зэрэг томруулах шаардлагатай. Мэдрэгчийг хоёр боолтоор холбож, TTGO хавтангийн цахилгаан холболтыг дуусга. Асаах/унтраах товчийг супер цавуугаар холбож, холбоно уу. Адафрутын нэгийг яг таг барих зориулалттай тул ашиглаарай. Хоёр товчлуурыг хайрцагт супер цавуугаар холбосон байна. TTGO самбар дээрх товчлуурууд нүхний доор байрлаж байгаа эсэхийг шалгаарай. Товчлуурыг суулгасан бөгөөд дараа нь товчлуурын орон сууцыг наасан байна. Товчлуурыг орон сууцанд нь нааж болохгүй эсэхийг шалгаарай, энэ нь дотор нь чөлөөтэй шилжих ёстой. TTGO -ийн дээд хэсгийг тогтворжуулахын тулд хоёр мөрөн дээрээ халуун цавуу түрхээрэй. Батерей нь самбарын ард байрладаг. Дээд талд нь наалдах замаар угсралтыг дуусга. Програмчлал, батерейг цэнэглэх USB-C холбогч руу хялбархан нэвтрэх боломжтой байх ёстой.

Алхам 5: Програмчлал

Энэхүү багажийн програм хангамж нь мэдрэгчийн аналог утгыг авдаг бөгөөд түүний утгыг вольт болгон өөрчилдөг бөгөөд түүнийг паскаль даралтын хөрвүүлэхийн тулд мэдрэгчийн мэдээллийн хуудсан дээрх томъёог ашигладаг. Эндээс Бернуллисийн томъёог ашиглан хоолойгоор дамжих агаарын эзлэхүүн/сек, масс/сек -ийг тодорхойлно. Дараа нь үүнийг бие даасан амьсгал болгон шинжилж, хэд хэдэн өгөгдлийн массивын утгыг санаж, өгөгдлийг дэлгэц дээр танилцуулж, эцэст нь Blynk сервер рүү залгаж, утсандаа байршуулдаг. Өгөгдлийг дахин амьсгал авах хүртэл л санаж байна. Спирометрийн эмнэлзүйн хэрэглээг ихэвчлэн өвчтөнөөс аль болох том амьсгаа аваад аль болох удаан, хүчтэйгээр үлээж өгөхийг хүсдэг. Өндөр, жин, хүйс дээр суурилсан түгээмэл хэрэглэгддэг алгоритмыг дараа нь хэвийн эсвэл хэвийн бус гэж тодорхойлдог. Энэхүү өгөгдлийн өөр өөр зохицуулалтыг мөн үзүүлэв, өөрөөр хэлбэл FEV1/FEVC -нийт эзлэхүүнийг эхний секундын эзлэхүүн болгон хуваасан болно. Бүх параметрүүдийг Спирометрийн дэлгэц дээр харуулсан бөгөөд цаг хугацаа өнгөрөх тусам хийсэн хүчин чармайлтынхаа жижиг диаграмыг үзүүлэв. Wifi -д өгөгдөл байршуулсны дараа дэлгэц "Blow" руу буцна. Цахилгаан тасалсны дараа бүх өгөгдөл алдагдах болно.

Кодын эхний хэсэгт Blynk жетоноо оруулах шаардлагатай байна. Дараагийнх нь Wifi нууц үг, сүлжээний нэрийг шаарддаг. Хөвөгч талбай_1 нь нарийсгахаас өмнөх спирометр хоолойн квадрат метр талбай бөгөөд Хөвөгч талбай_2 нь нарийссан хэсгийн шууд хөндлөн огтлолын талбай юм. Хэрэв та хоолойг дахин төлөвлөхийг хүсч байвал эдгээрийг өөрчилнө үү. Vol ба volSec нь цаг хугацааны явцад агаарын хөдөлгөөний хурдыг нэмэгдүүлж, эзлэхүүний хэмжээг нэмэгдүүлэх хоёр массив юм. Циклийн функц нь амьсгалын хэмжээг тооцоолохоос эхэлдэг. Дараагийн хэсэг нь мэдрэгчийг уншиж, даралтыг тооцоолно. Дараах if мэдэгдэл нь таны цохилтыг дуусгасан эсэхийг тодорхойлохыг хичээдэг-таны бодож байгаагаас ч илүү хэцүү байдаг. Дараагийн хэсэгт даралтыг үндэслэн массын урсгалыг тооцоолно. Хэрэв шинэ амьсгал илэрвэл бүх өгөгдлийг царцааж, параметрүүдийг тооцоолж дэлгэц рүү илгээнэ үү, дараа нь график функц, эцэст нь өгөгдлийг байршуулах Blynk дуудлага орно. Хэрэв Blynk холболт илрээгүй бол "Blow" руу буцах болно.

Алхам 6: Үүнийг ашиглах

Энэ хэрэгсэл нь хийх гэж буй зүйлийнхээ хувьд боломжийн үнэн зөв үү? Би спирометрт хавсаргасан 3D хэвлэсэн ламинар агаарын камераар дамжин өнгөрөх агаарын эх үүсвэрт холбогдсон тохируулагдсан урсгал хэмжигчийг ашигласан бөгөөд энэ нь агаарын урсгалыг 5 л/мин -аас 20 лит/мин хүртэл нарийвчлалтай урьдчилан таамагласан болно. Машин дээрх миний амрах түрлэгийн хэмжээ 500сс орчим бөгөөд маш их хуулбарлагддаг. Эмнэлзүйн аливаа туршилтын явцад олж авсан мэдээллийн ашиг тус, хүчин чармайлтын хувьд боломжийн зүйл юу болохыг санаж байх хэрэгтэй … та өөрийгөө хамгийн ойрын граммаар нь жинлэж болох боловч ямар ашиг тустай вэ? Туршилтын үр дүнд хүрэх сайн дурын хүчин чармайлтыг харгалзан үзвэл энэ нь ихэнх эмнэлзүйн нөхцөл байдалд хангалттай байж болох юм. Өөр нэг санаа зовоосон асуудал бол уушгины асар их багтаамжтай зарим хүмүүс мэдрэгчийн дээд хязгаарыг давж чаддаг. Би үүнийг хийж чадаагүй, гэхдээ боломжтой, гэхдээ эдгээр хүмүүс уушгины асуудалтай байх магадлал багатай …

Эхний дэлгэц нь FEV1 ба FEVC -ийг харуулдаг. Дараагийн өгөгдлийн дэлгэц нь цохилтын үргэлжлэх хугацаа, FEV1/FEVC харьцаа, MaxFlow -ийг Lit/Sec хэлбэрээр харуулна. Би үүнийг цаг хугацааны явцад Vol, Lit/сек зэргийг нарийвчлан харуулсан хоёр дэлгэцээр олж авсан. Дуудлага нь FEV1 ба FEVC, тоолуурын хэвлэх хугацаа болон FEV1/FEVC -ийг хуурамчаар хийдэг. Гэхдээ Blynk -ийг мэддэг хүмүүсийн хувьд та үүнийг утасны аппликешн дээр хүссэнээрээ хийж, өгөгдлийг имэйлдээ дарж татаж авах боломжтой гэдгийг мэддэг.

Багажны хажуугийн товчлуурууд нь машиныг амьсгалаар идэвхжүүлэх эсвэл дэлгэцийн гаралтыг өөрчлөх эсвэл Blynk холболтыг офлайнаар ашиглахыг хүсвэл програмыг ашиглахыг хүсвэл тасардаг. Товчлуурууд нь 0 ба 35 -р тээглүүрийг доошлуулдаг тул үүнийг програмд бичээрэй. COVID нь олон хүнийг уушгины асуудалд оруулдаг гэж үздэг бөгөөд энэ төхөөрөмж нь үнэтэй эмнэлгийн тоног төхөөрөмжийн хүртээмж хязгаарлагдмал байгаа орнуудад тустай байж магадгүй юм. Та үүнийг хэдхэн цагийн дотор хэвлэж, угсарч, төхөөрөмжийн бохирдсон хэсгийг аюулгүйгээр солих боломжтой.

Батерейгаар ажилладаг тэмцээнд дэд байр эзэлсэн