3D басып чыгарылган спирометр: 6 кадам (сүрөттөр менен)

2024 Автор: John Day | [email protected]. Акыркы өзгөртүү: 2024-01-30 10:36

By rabbitcreekFollow Автордун дагы:

Fusion 360 долбоорлору »

Спирометрлер - бул оозуңуздан үйлөнгөндө абаны талдоону жүргүзүүчү классикалык аспап. Алар бир түтүктөн турат, ал бир демдин көлөмүн жана ылдамдыгын жазат, андан кийин бою, салмагы жана жынысы боюнча нормалдуу баалуулуктар топтому менен салыштырылат жана өпкөнүн иштешине колдонулат. Мен ойлоп тапкан аспап, өлчөөчү прибордун тактыгы боюнча текшерилгени менен, эч кандай түрдө тастыкталган медициналык аппарат эмес, бирок ал, албетте, бирөө үчүн өтүп кетиши мүмкүн-стандарттык FEV1, FEVC жана көлөмүнүн графиктеринин салыштырмалуу кайталануучу жана так эсептерин берүү убакыттын өтүшү менен чыгаруу жана ылдамдык. Мен муну кымбат баалуу сенсору бар электроника бир бөлүккө чектелген, ал эми вирустун жүктөлгөн каналдары бар оңой колдонулуучу түтүк башка бөлүгүндө болушу үчүн ойлоп тапкам. Бул клиникалык түрдө колдонулуучу стандарттык машиналардын кемчиликтеринин бири окшойт - алмаштырылуучу картон ооздуктар вирустар аба аркылуу жукканда жана сизден өтө кымбат аппаратка узак жана катуу сокку берүү суралганда, бардык коркунучтарды чындап эле жок кылбайт. Аппараттын баасы 40 долларга жетпейт жана 3D принтери барлар каалаганча чыгара алышат. Wifi программалык камсыздоосу аны смартфонуңуздагы Blynk тиркемесине байланыштырат жана каалаган маалыматты жүктөп алууга мүмкүндүк берет.

1 -кадам: Сатып алуу

Негизи биз сонун экраны/микроконтроллери бар аналогдук сенсорду куруп жатабыз. Мааниси туура сенсорду тандоодо. Бул түзмөктөрдүн башка бир нече конструкцияларында бул дем алуу элементтерин эсептөө үчүн маалыматтарды берүү үчүн зарыл болгон сезгичтиги жок сенсорлор колдонулган. ESP32де ADCнин сызыксыздыгы менен белгилүү болгон көйгөйлөр бар, бирок бул блоктун диапазонунда анча деле маанилүү эмес окшойт.

1. TTGO T-Display ESP32 CP2104 WiFi bluetooth модулу 1.14 дюймдук ЖКнын өнүгүү тактасы $ 8 Bangood

2. SDP816-125PA басым сенсору, CMOSens®, 125 Па, аналогдук, дифференциалдуу $ 30 Ньюарк, Digikey

3. Lipo батареясы - 600мах $ 2

4. Күйгүзүү / Өчүрүү-Өчүрүү-Өчүрүү баскычы / Ачкычты басуу Adafruit

2 -кадам: 3D басып чыгаруу

Fusion 360 спирометрдин эки уялоочу элементин иштеп чыгуу үчүн колдонулган. Venturi түтүкчөсү (водопровод) ар түрдүү конструкцияларга ээ. Бернулли теңдемесин агымды эсептөө үчүн колдонуу үчүн, өлчөөчү түтүктөгү агымдын көлөмүн бир аз азайтуу керек. Бул принцип ар кандай ламинардык агым суюктуктары үчүн агым сенсорлорунда колдонулат. Мен Venturi түтүгүндө колдонгон өлчөмдөр эч кандай булактан болгон эмес, бирок алар жөн эле иштеп жаткандай туюлган. Сенсор агымдын көлөмүн эсептөө үчүн тар жана кең түтүктүн аймактарындагы дифференциалдык басымды колдонот. Мен сенсордун Venturi түтүкчөсүн оңой жана артка тартып, тез алмаштыруу жана алып салуусун кааладым, ошондуктан мен басым сенсорунун түтүктөрүн моделдин сыртына алып чыгып, анын түбүндө сенсор түтүк баштарынын учтарын иштете турган кылып иштеп чыктым. Сенсордун жогорку/төмөн полярдуулугу бар, аны Venturi түтүгүнүн жогорку/төмөнкү басым аймактарынан сактоо керек. Жогорку басым түз бөлүмдө, ал эми төмөнкү басым чектөөнүн ийри үстүндө-учактын канатынын үстүндө болгондой. Спирометрдин корпусу кылдаттык менен M3 (20 мм) бурамалар менен сенсорду кармап туруу үчүн бурамалар менен камсыз кылуу үчүн иштелип чыккан. Булар M3x4x5mm жылыткычка орнотулган. Дизайндын калган бөлүгү ТТГОну астындагы оюкка жана экран үчүн терезеге бекитүүнү камсыз кылат. Баскычтын жана баскычтын капкагы экөө тең эки жолу басылган жана TTGO тактасындагы эки баскычка ыргытылган капка кирүүгө мүмкүнчүлүк берет. Мукаба басып чыгарылган акыркы бөлүк болуп саналат жана TTGO тактасынын үстүнө кубаттоо/заряддоо штепсели үчүн мүмкүнчүлүк берүү үчүн иштелип чыккан. Бардык бөлүктөр эч кандай таянычы жок PLAда басылып чыгарылган.

3 -кадам: Wire It

Сенсордун жана ESP32 зымдары үчүн көп нерсе жок. Сенсордун төрт жетеги бар жана сенсорлордун туура экенине ынануу үчүн сенсордун маалымат баракчасын жүктөп алуу керек: https://www.farnell.com/datasheets/2611777.pdf Күч 3.3 Вольттун чыгышына барат ESP32 жана жер менен OCS экөө тең жерге туташкан. Сенсордун аналогдук чыгышы ESPтеги 33 -пинге туташтырылган. Бул байланыштар жылан кабыктын тар тешиги аркылуу өткөндүктөн, аларды агрегатты чогултуудан мурун туташтырбаңыз. Lipo батареясы арткы жагына туура келет, андыктан mAh үчүн туура келгенди алыңыз. TTGO артында кичинекей JST туташтыргычы бар заряддоо схемасына ээ. Батарейканы буга кошуу/өчүрүү позициясын бузуп туташтырыңыз.

4 -кадам: Ассамблея

Post 3D басып чыгаруу сокку түтүккө жасалат. Пластикалык аквариум түтүкчөлөрүнүн эки бөлүгү агрегаттын түбүндөгү тешиктерге чейин орнотулат, андан кийин кайчы менен жууп салышат. Бул сенсор түтүкчөлөрүнүн оңой жупташуу үчүн ийкемдүү ачылышын камсыздайт. Негизги блок кадрдагы эки тешикке жылуулук орнотулган жезден орнотууларды орнотууну талап кылат. 3 мм (20 мм) бурамалар үчүн сенсордун орнотуучу тешиктери бир аз чоңойтулушу керек. Сенсорду эки бурама менен орнотуп, TTGO тактасына электрдик туташууларды бүтүрүңүз. Туташтырыңыз жана күйгүзүү/өчүрүү которгучун супер клей менен орнотуңуз. Адафрутту колдонуңуз, анткени аны так кармоо үчүн иштелип чыккан. Эки баскыч корпуска superglue менен орнотулган. TTGO тактасындагы баскычтар тешиктердин астына тизилгенин текшериңиз. Баскыч орнотулат, андан кийин баскычтын корпусу жабыштырылган. Баскычты анын корпусуна жабыштырбаңыз, ал анын ичинде эркин жүрүшү керек. TTGOдун үстүңкү бөлүгүн турукташтыруу үчүн эки ийинине кичинекей ысык клей коюп, аны кармап туруңуз. Батарея тактанын артына кетет. Үстүн үстүнөн жабыштыруу менен жыйынды бүтүрүңүз. Программалоо жана батареяны заряддоо үчүн USB-C туташтыргычына оңой жетүү керек.

5 -кадам: Программалоо

Бул инструменттин программалык камсыздоосу аналогдук маанини сенсордон алат, анын мааниси вольтко өзгөрөт жана аны Паскаль басымына айландыруу үчүн сенсордун маалымат баракчасындагы формуланы колдонот. Бул Бернуллис формуласын колдонуп, түтүктөн өтүүчү абанын көлөмүн/секин жана массасын/секин аныктайт. Андан кийин ал муну жеке демге талдайт жана бир нече маалымат массивдериндеги баалуулуктарды эстейт жана орнотулган экранда маалыматтарды көрсөтөт жана акыры Blynk серверине чалып телефонуңузга жүктөйт. Маалыматтар сиз дагы бир дем алганга чейин эсте калат. Спирометрдин клиникалык колдонулушу, адатта, пациенттен мүмкүн болушунча чоңураак дем алып, аны мүмкүн болушунча узак жана катуу дем алуусун сурануу менен жасалат. Бийиктикке, салмакка жана секске негизделген көбүнчө алгоритмдер кадимки же анормалдуу деп сүрөттөлөт. Бул маалыматтын ар кандай түзүлүшү дагы берилет, башкача айтканда FEV1/FEVC -жалпы көлөм биринчи секундадагы көлөмгө бөлүнөт. Бардык параметрлер Spirometers экранында, ошондой эле убакыттын өтүшү менен сиздин аракетиңиздин кичинекей графигинде көрсөтүлгөн. Маалыматтар Wifi'га жүктөлгөндө, экран "Blow" ге кайтат. Электр өчүрүлгөндөн кийин бардык маалыматтар жоголот.

Коддун биринчи бөлүмү сизден Blynk токенин киргизүүнү талап кылат. Кийинкиси Wifi сырсөзүн жана тармактын атын талап кылат. Float area_1 - тарамыштын алдындагы спирометр түтүгүнүн чарчы метриндеги аянты, ал эми Float area_2 - түздөн -түз таруудагы кесилишиндеги аянт. Эгер түтүктү кайра жасоону кааласаңыз, муну өзгөртүңүз. Vol жана volSec убакыттын өтүшү менен аба кыймылынын ылдамдыгын жогорулаткан эки массив. Укурук функциясы дем алуу ылдамдыгын эсептөөдөн башталат. Кийинки бөлүм сенсорду окуп, басымын эсептейт. Кийинки if билдирүүсү сиздин соккуңуз менен бүткөнүңүздү аныктоого аракет кылат-сиз ойлогондон да кыйын, көбүнчө басым соккунун ортосунда миллисекундга күтүүсүздөн төмөндөйт. Кийинки бөлүм басымдын негизинде массалык агымды эсептейт. Эгерде жаңы дем аныкталса, бардык маалыматтар тоңдурулат жана параметрлер эсептелип экранга жөнөтүлөт, андан кийин графикалык функция жана акыры маалыматтарды жүктөө үчүн Blynk чалуусу коштолот. Эгерде Blynk туташуусу аныкталбаса, ал "Blow" ге кайтып келет.

6 -кадам: Аны колдонуу

Бул аспап эмне кылууну көздөп жатканы туурабы? Мен спирометрге тиркелген 3D басып чыгарылган ламинардык аба камерасынан өткөн аба булагына туташкан калибрленген агым өлчөгүчтү колдондум жана ал аба чуркоосунда 5 лит/мин 20 лит/мүн. Менин машинада эс алып жаткан толкунумдун көлөмү болжол менен 500сс жана кайра чыгарылуучу. Кандайдыр бир клиникалык тестирлөө менен, алынган маалыматтын пайдасына жана аракетке карата эмнени эстен чыгарбоо керек … сиз өзүңүздү эң жакын граммга чейин таразалай аласыз, бирок кандай пайдасы бар? Натыйжага карата ыктыярдуу тестирлөөнүн мүнөздүү өзгөрмөлүүлүгүн эске алуу менен, ал көпчүлүк клиникалык кырдаалдар үчүн адекваттуу болушу мүмкүн. Дагы бир тынчсыздануу - өпкөнүн чоң сыйымдуулугу бар кээ бир адамдар сенсордун жогорку чегинен чыгып кетиши мүмкүн. Мен муну кыла алган жокмун, бирок мүмкүн, бирок бул адамдардын өпкө оорулары болбойт окшойт …

Биринчи экран FEV1 жана FEVC тартуулайт. Кийинки маалымат экраны соккунун узактыгын, FEV1/FEVC катышын жана MaxFlow'ту Lit/Sec түрүндө көрсөтөт. Мен муну эки экрандын жардамы менен убакыттын өтүшү менен Vol жана Lit/сек убактысы менен түшүндүрдүм. Терүүлөр FEV1 жана FEVC, метрлердин басып чыгаруу узактыгын жана FEV1/FEVCди шылдыңдашат. Бирок Blynk менен тааныш болгондор үчүн, муну сиз каалаган учурда телефон колдонмосунда жасай аласыз жана маалыматтарды тийүү менен электрондук почтаңызга жүктөй аласыз.

Аспаптын капталындагы баскычтар, эгер сиз аларды машинаны дем менен иштетүү үчүн же экрандын чыгарылышын өзгөртүү үчүн же Blynk туташуусун оффлайнда колдонууну кааласаңыз, сындырыңыз. Баскычтар 0 жана 35 төөнөгүчтөрдү төмөн түшүрөт, андыктан муну программага жазыңыз. Кыязы, COVID көптөрдү өпкө көйгөйлөрү менен калтырды жана бул аппарат кымбат медициналык жабдууларга жеткиликтүүлүгү чектелген өлкөлөрдө пайдалуу болушу мүмкүн. Сиз муну бир нече сааттын ичинде басып чыгарып, чогулта аласыз жана түзмөктүн булганган коопсуз бөлүктөрүн бекер басып чыгара аласыз.

Батарея менен иштөөчү мелдеште экинчи орунду ээледи