3D տպագիր սպիրոմետր ՝ 6 քայլ (նկարներով)

2024 Հեղինակ: John Day | [email protected]. Վերջին փոփոխված: 2024-01-30 09:45

Հետևեք հեղինակի ավելին ՝

Fusion 360 նախագծեր »

Սպիրոմետրերը դասական գործիք են ՝ օդի վերլուծությունը կատարելու համար, երբ այն դուրս է մղվում բերանից: Նրանք բաղկացած են մի խողովակից, որի մեջ դուք փչում եք, որը գրանցում է մեկ շնչառության ծավալը և արագությունը, որոնք այնուհետև համեմատվում են բարձրության, քաշի և սեռի հիման վրա նորմալ արժեքների մի շարք և օգտագործվում են թոքերի գործառույթին հետևելու համար: Իմ նախագծած գործիքը, չնայած հոսքաչափով ճշգրտության համար ստուգված լինելը որևէ կերպ վավերացված բժշկական սարք չէ, բայց մի պտույտի դեպքում այն, անշուշտ, կարող է անցնել մեկին `տալով ստանդարտ FEV1, FEVC և ծավալների գծապատկերների հարաբերական վերարտադրելի և ճշգրիտ հաշիվներ: ելքը և արագությունը ժամանակի ընթացքում: Ես այն նախագծեցի այնպես, որ թանկարժեք միացված սենսորով էլեկտրոնիկան սահմանափակված լիներ մի կտորով, իսկ վիրուսով բեռնված ալիքներով հեշտությամբ մեկանգամյա օգտագործման խողովակը ՝ մեկ այլում: Սա, կարծես, կլինիկորեն օգտագործվող ստանդարտ մեքենաների թերություններից մեկն է. Ստվարաթղթե փոխարինվող բերաններն իրականում չեն վերացնում բոլոր ռիսկերը, երբ վիրուսներն օդ են բարձրանում, և ձեզ խնդրում են երկար և ուժեղ փչել շատ թանկարժեք սարքավորման մեջ: Սարքի արժեքը 40 դոլարից ցածր է, և յուրաքանչյուրը, ով ունի 3D տպիչ, կարող է հայտնվել այնքան, որքան ցանկանում է: Ifրագրային ապահովման Wifi- ն այն կապում է ձեր սմարթֆոնի Blynk հավելվածի հետ ՝ տեսողականացման համար և թույլ է տալիս ներբեռնել ձեր ուզած ցանկացած տվյալ:

Քայլ 1: Գնեք իրեր

Ըստ էության, մենք կառուցում ենք անալոգային սենսոր `հիանալի էկրանով/միկրոկոնտրոլերի համակցմամբ: Կարևորությունը ճիշտ սենսոր ընտրելու մեջ է: Այս սարքերի մի քանի այլ նախագծերում օգտագործվել են տվիչներ, որոնք չունեն զգայունություն, որն անհրաժեշտ է տվյալ շնչառական տարրերը հաշվարկելու համար տվյալներ տրամադրելու համար: ESP32- ը լավ հայտնի խնդիրներ ունի իր ADC- ի ոչ գծայնության հետ, բայց դա կարծես էական չէ այս միավորի տիրույթում:

1. TTGO T-Display ESP32 CP2104 WiFi bluetooth մոդուլ 1.14 դյույմ LCD զարգացման տախտակ 8 դոլար Bangood

2. SDP816-125PA ureնշման ցուցիչ, CMOSens®, 125 Pa, անալոգային, դիֆերենցիալ $ 30 Newark, Digikey

3. Lipo մարտկոց - 600mah $ 2

4. Անջատիչ / անջատիչ-Միացման-անջատման հոսանքի կոճակ / Սեղմման կոճակ Փոխարկիչ Adafruit

Քայլ 2: 3D տպում

Fusion 360- ն օգտագործվել է Սպիրոմետրի բնադրման երկու տարրերի նախագծման համար: Վենտուրի խողովակը (հարվածային խողովակ) ունի բազմազան դիզայն: Հոսքի հաշվարկման համար Բերնուլիի հավասարումը օգտագործելու համար դուք պետք է չափիչ խողովակի հոսքի ծավալի որոշակի նվազում ունենաք: Այս սկզբունքն օգտագործվում է հոսքի սենսորների մեջ `բոլոր տեսակի շերտային հոսքերի հեղուկների համար: Չափերը, որոնք ես օգտագործել եմ Վենտուրի խողովակի մեջ, ոչ մի հատուկ աղբյուրից չեն եղել, բայց դրանք պարզապես աշխատում էին: Սենսորը օգտագործում է դիֆերենցիալ ճնշումը խողովակի նեղ և լայն տարածքներում `հոսքի ծավալը հաշվարկելու համար: Ես ուզում էի, որ սենսորը կարողանար հեշտությամբ և շրջելի կերպով ներգրավել Վենտուրի խողովակը արագ փոփոխման և հեռացման համար, այնպես որ ես նախագծեցի ճնշման տվիչների խողովակները, որոնք պետք է դուրս գային մոդելից և ավարտվեին դրա հիմքում, որտեղ նրանք կներգրավեին սենսորային խողովակների գլուխները: Սենսորին կա բարձր/ցածր բևեռականություն, որը պետք է պահպանվի Վենտուրի խողովակի բարձր/ցածր ճնշման տարածքներից: Բարձր ճնշումը ուղիղ հատվածում է, իսկ ցածր ճնշումը ՝ սահմանափակման կորի վրայով, ինչպես ինքնաթիռի թևի վրա: Սպիրոմետրի մարմինը խնամքով նախագծված է, որպեսզի ապահովի պտուտակավոր ամրացումներ ՝ սենսորը M3 (20 մմ) պտուտակներով տեղում պահելու համար: Դրանք տեղադրված են ջերմակայուն M3x4x5 մմ ներդիրների մեջ: Դիզայնի մնացորդը նախատեսում է TTGO- ի խարիսխը ներքևի հատվածում և պատուհանի էկրանի համար: Կոճակի և կոճակի կափարիչը երկուսն էլ տպվում են երկու անգամ և թույլ են տալիս պատյանների մուտքը դեպի TTGO տախտակի երկու կոճակներ: Կափարիչը տպման վերջին կտորն է և նախատեսված է հոսանքի/լիցքավորման խրոցակի հասանելիություն TTGO տախտակի վերևում: Բոլոր կտորները տպված են PLA- ում ՝ առանց հենարանների:

Քայլ 3: Լարել այն

Սենսորի և ESP32- ի էլեկտրագծերի հետ կապված շատ բան չկա: Սենսորն ունի չորս հաղորդիչ, և դուք պետք է ներբեռնեք տվիչի տվյալները ՝ միայն համոզվելու համար, որ հաղորդումները ճիշտ են ՝ ESP32- ը և հողը և OCS- ը երկուսն էլ միացված են գետնին: Սենսորի անալոգային ելքը միացված է ESP- ի 33 -րդ կապին: Քանի որ այդ միացումներն ընկնում են պատյանում գտնվող նեղ անցքի միջով, միացրեք դրանք միավորի հավաքումից առաջ: Lipo մարտկոցը տեղավորվում է պատյանում, այնպես որ ձեռք բերեք համապատասխան չափի mAh- ի համար: TTGO- ն ունի լիցքավորման միացում, որի հետևի մասում կա JST միակցիչ: Մարտկոցը միացրեք դրան `միացման/անջատման անջատիչով, որը կոտրում է pos գիծը:

Քայլ 4: Հավաքում

Post 3D տպագրության փոփոխությունը կատարվում է հարվածային խողովակի վրա: Պլաստիկ ակվարիումի խողովակների երկու հատվածներ տեղադրվում են ստորին հատվածի անցքերի մեջ, ինչքան որ դրանք կգնան, այնուհետև կտրվում են մաքրիչով: Սա ապահովում է առաձգական բացվածք սենսորային խողովակի բացվածքների հետ, որոնք հեշտությամբ զուգակցվում են: Հիմնական միավորը պահանջում է ջերմային հավաքածուի արույրե ներդիրների տեղադրում շրջանակի երկու անցքերի մեջ: Սենսորների տեղադրման անցքերը պետք է փոքր -ինչ մեծացվեն 3 մմ (20 մմ երկարություն) պտուտակների համար `համապատասխան չափի բիտով: Տեղադրեք սենսորը երկու պտուտակով և ավարտեք էլեկտրական միացումները TTGO տախտակին: Միացրեք և տեղադրեք միացման/անջատման անջատիչը գերծանրքաշային սոսինձով: Օգտագործեք Adafruit- ից մեկը, քանի որ պատյանը նախատեսված է այն ճշգրիտ պահելու համար: Երկու կոճակները տեղադրված են պատյանի վրա `սոսնձի միջոցով: Համոզվեք, որ TTGO տախտակի կոճակները շարված են բացվածքների տակ: Կոճակը տեղադրվում է, որին հաջորդում է կոճակի պատյանը, որը սոսնձված է: Համոզվեք, որ կոճակը չեք կպցնում իր պատյանին, այն պետք է ազատ տեղաշարժվի դրա ներսում: TTGO- ի վերին հատվածը կայունացնելու համար երկու ուսի վրա տեղադրեք տաք սոսինձի փոքր կտորներ `այն տեղում պահելու համար: Մարտկոցը գնում է դեպի տախտակ: Ավարտեք հավաքումը ՝ սոսնձելով վերևը: Shouldրագրավորման և մարտկոցի լիցքավորման համար պետք է լինի հեշտ մուտք դեպի USB-C միակցիչ:

Քայլ 5: mingրագրավորում

Այս գործիքի ծրագրակազմը սենսորից վերցնում է անալոգային արժեքը, որը փոխում է դրա արժեքը վոլտի և օգտագործում է սենսորների տվյալների թերթիկի բանաձևը `այն ճնշման պասկալների վերածելու համար: Դրանից այն օգտագործում է Բերնուլիի բանաձևը `խողովակի միջով անցնող օդի ծավալ/վրկ և զանգված/վրկ որոշելու համար: Այնուհետև այն վերլուծում է անհատական շնչառության մեջ և հիշում մի քանի տվյալների զանգվածների արժեքները և ներկայացնում տվյալները ներկառուցված էկրանին, և վերջապես զանգում է Blynk սերվերին և վերբեռնում դրանք ձեր հեռախոսում: Տվյալները հիշվում են միայն մինչև նորից շունչ քաշելը: Սպիրոմետրի կլինիկական օգտագործումը սովորաբար կատարվում է ՝ խնդրելով հիվանդին հնարավորինս մեծ շունչ քաշել և հնարավորինս երկար և ուժգին փչել: Հաճախ օգտագործվող ալգորիթմները ՝ հիմնված հասակի, քաշի և սեռի վրա, այնուհետև նկարագրվում են որպես նորմալ կամ աննորմալ: Ներկայացված են նաև այս տվյալների տարբեր դասավորություններ, այսինքն `FEV1/FEVC -առաջին ծավալի ընդհանուր ծավալը բաժանված ծավալով: Բոլոր պարամետրերը ներկայացված են Սպիրոմետրերի էկրանին, ինչպես նաև ժամանակի ընթացքում ձեր ծավալների ձեր ջանքերի փոքր գրաֆիկը: Երբ տվյալները վերբեռնվում են Wifi- ում, էկրանը վերադառնում է «Հարված»: Բոլոր տվյալները կորչում են հոսանքի անջատումից հետո:

Կոդի առաջին բաժինը պահանջում է մուտքագրել ձեր Blynk նշանը: Հաջորդը պահանջում է Wifi գաղտնաբառ և ցանցի անուն: Լողացող տարածք_1- ը սպիրոմետր խողովակի քառակուսի մետր տարածքն է մինչև նեղանալը, և Բոցի մակերեսը_2 `լայնական հատվածը` անմիջապես նեղացման պահին: Փոխեք դրանք, եթե ցանկանում եք վերափոխել խողովակը: Vol և volSec այն երկու զանգվածներն են, որոնք պահում են ծավալի ավելացում ժամանակի և օդի շարժման արագության հետ: Օղակի գործառույթը սկսվում է շնչառության հաճախության հաշվարկումով: Հաջորդ բաժինը կարդում է սենսորը և հաշվարկում ճնշումը: Ստորև բերված if հայտարարությունը փորձում է պարզել, թե ավարտե՞լ եք ձեր հարվածը, ավելի դժվար, քան կարծում եք, հաճախ ճնշումը հանկարծակի ընկնում է մի վայրկյան վայրկյան անմիջապես հարվածի կեսին: Հաջորդ բաժինը հաշվարկում է զանգվածի հոսքը ճնշման հիման վրա: Եթե նոր շունչ է հայտնաբերվում, բոլոր տվյալները սառեցվում են, և պարամետրերը հաշվարկվում և ուղարկվում են էկրան, որին հաջորդում է գծապատկերման գործառույթը և վերջապես Blynk- ի զանգը `տվյալները վերբեռնելու համար: Եթե Blynk կապ չբացահայտվի, այն կվերադառնա «Հարված»:

Քայլ 6: Օգտագործելով այն

Արդյո՞ք այս գործիքը ողջամտորեն ճշգրիտ է այն բանի համար, ինչ ենթադրում է անել: Ես օգտագործեցի տրամաչափված հոսքի հաշվիչ, որը միացված էր օդի աղբյուրին, որն անցնում էր եռաչափ տպիչով շերտավոր օդային խցիկով, որը կցված էր Սպիրոմետրին, և դա ճշգրիտ կանխատեսում էր օդի հոսքը 5 լ/րոպեից մինչև 20 լիտր/րոպե: Իմ հանգստյան ալիքի ծավալը մոտ 500cc է և շատ վերարտադրելի: Clinicalանկացած կլինիկական թեստի դեպքում պետք է հիշել, թե որն է ողջամիտ տեղեկատվական օգուտի դիմաց ստացված ջանքերի դիմաց … կարող եք ինքներդ ձեզ կշռել մոտակա գրամի վրա, բայց ի՞նչ օգուտ: Հաշվի առնելով արդյունքի նկատմամբ կամավոր փորձարկման ջանքերի բնորոշ փոփոխականությունը, այն կարող է համարժեք լինել կլինիկական իրավիճակների մեծ մասի համար: Մյուս մտահոգությունն այն է, որ թոքերի հսկայական հզորություն ունեցող որոշ մարդիկ կարող են գերազանցել սենսորների վերին սահմանը: Ես չկարողացա դա անել, բայց դա հնարավոր է, բայց ամենայն հավանականությամբ, այս մարդիկ թոքերի խնդիրներ չեն ունենա…

Առաջին էկրանը ներկայացնում է FEV1 և FEVC: Հաջորդ տվյալների էկրանը ներկայացնում է հարվածի տևողությունը, FEV1/FEVC հարաբերակցությունը և MaxFlow- ը Lit/Sec- ում: Ես այն հասցրեցի երկու էկրանով, որոնք մանրամասն նկարագրում են Vol- ը ժամանակի ընթացքում և Lit/sec- ը `ժամանակի ընթացքում: Հավաքիչները հեգնում են FEV1- ը և FEVC- ը, իսկ մետրերը ՝ տպման տևողությունը և FEV1/FEVC- ը: Բայց նրանց համար, ովքեր ծանոթ են Բլինկին, գիտեք, որ դա կարող եք անել այնպես, ինչպես ցանկանում եք հեռախոսի հավելվածում և տվյալները հպումով ներբեռնել ձեր էլ.

Գործիքի կողքի կոճակները կոտրված են, եթե ցանկանում եք դրանք ծրագրավորել մեքենան շնչառությամբ ակտիվացնելու կամ էկրանի ելքը փոփոխելու կամ Blynk կապը փոխելու համար, եթե ցանկանում եք այն օգտագործել անցանց: Կոճակները 0 և 35 կապումներն են ցածր քաշում, այնպես որ պարզապես սա գրեք ծրագրի մեջ: Ենթադրաբար, COVID- ն շատերին թողել է թոքերի հետ կապված խնդիրներ, և այս սարքը կարող է օգտակար լինել այն երկրներում, որտեղ թանկարժեք բժշկական սարքավորումների հասանելիությունը կարող է սահմանափակվել: Դուք կարող եք տպել և հավաքել սա մի քանի ժամվա ընթացքում և տպել սարքի անվտանգ փոխարինվող աղտոտված հատվածները `առանց որևէ բանի:

Երկրորդ տեղը մարտկոցով աշխատող մրցույթում