Industriële fabricage
Industrieel internet der dingen | Industriële materialen | Onderhoud en reparatie van apparatuur | Industriële programmering |
home  MfgRobots >> Industriële fabricage >  >> Manufacturing Technology >> Productieproces

Draagbare COVID-19 diagnostische kliniek: gedetailleerd componentenoverzicht

Onderdelen en benodigdheden

Maxim Integrated MAXREFDES100# Health Sensor Platform × 1
UV-C LED 5 mm (Innotek UV-C diodes aanbevolen, generiek werkt ook) × 10
Digilent IR Proximity Sensor × 1
Arduino Mega 2560 × 1
DFRobot I2C 16x2 LCD Display Module × 1
Seeed Grove Water Atomiser × 1
USB-A naar B kabel × 1
Algemene PNP-transistor × 2
Laserdiode, 2 pins × 1
Seeed Grove Digital Light Sensor × 1
Adafruit Peristaltic Liquid Pump (5-6V DC) met siliconeslang × 1
Powerbank (2× 5V USB uitgangen) × 1
PNP-transistor TO-220 (TIP42C) × 1

Benodigde tools en machines

  • Conductieve koperfolie-tape
  • Elektro-schaar
  • Premium Female/Male jumper wires (40× 150 mm)
  • Kartonnesnijder
  • Dubbelzijdige tape
  • Solderbout
  • Instelbare voeding 3-12V (of powerbank met 2× 5V USB)

Apps en online diensten

  • Arduino IDE
  • Arduinoblocks (visuele programmering)

Over dit project

Afkomstig uit India realiseerde ik me dat SARS-CoV-2 vroegtijdig had kunnen worden gescand, gedetecteerd en behandeld voordat het een pandemie werd. Mijn idee is veelzijdig, eenvoudig te monteren en doet meer dan alleen maskers reinigen. Het sanitiseert ook handen via een automatische machine, aangedreven door Arduino en ARM-platforms. Het is een uitdaging om te bouwen, maar elk toestel kan vitale lichaamsfuncties meten, wat de kosten compenseert. De code is in C++ (Arduino IDE).

Stuklijst & kosten

Totaal ca. USD $261 (AED 958,66)

  • MAXREFDES100 = $157,50
  • Arduino Mega = $57,30
  • Pompe = $24,95
  • LCD = $5,98
  • IR-sensor = $1,85
  • Kopertape (10 mm) = $11,96
  • UV-LEDs = $4,08
  • Overige (breadboard, transistors, jumper wires) ≈ $2,72 (als je al maker bent)

Orientatievideo

https://youtu.be/Xmy4RtmoXII

Benodigdheden op locatie

Bij plaatsing in een bevolkte, hoogrisicommuniteit:

  • Stroom: 15 VDC of 12 VDC voeding, of powerbank met 2× 5V USB
  • Vloeibaar desinfectiemiddel (Dettol of gezaapt water) voor atomiser en handsanitizer
  • Medisch professional (huisarts, cardioloog of verpleegkundige) voor monitoring MAXREFDES100
  • Android-telefoon (Maxim APK) OF Windows PC (aanbevolen voor gedetailleerde oximetrie; Android-app toont geen SpO2)

Structuur opbouwen

Knip 2× kartonplaatjes 10×25 cm. Plak 2 stroken kopertape parallel (één +, één GND). Solder 5 UV-C LEDs per fixture op de kopertape.

Draagbare COVID-19 diagnostische kliniek: gedetailleerd componentenoverzicht
Draagbare COVID-19 diagnostische kliniek: gedetailleerd componentenoverzicht

Knip een rechthoekig gat voor de 16×2 I2C LCD.

Draagbare COVID-19 diagnostische kliniek: gedetailleerd componentenoverzicht
Draagbare COVID-19 diagnostische kliniek: gedetailleerd componentenoverzicht

Arduino Hardware Hookup

Let op: verbindingen werken alleen als de UV-C lampen al op de kopertape zijn gesoldeerd.

I2C 16x2 LCD

  • SCL → Pin 21
  • SDA → Pin 20
  • VCC → 5V
  • GND → GND

Kopertape-karton fixtures (masker sanitizer)

  • Ground-draden aan beide eindes van de digitale-pin-kolom
  • Jumper van pin 50 en 52 naar basis van beide BC557 PNP-transistoren
  • Plus van fixtures aan collectors van BC557's
  • GND van fixtures aan GND-rail breadboard (ook verbonden met Mega GND)
  • Beide emitters aan 5V pin Mega 2560

Water Atomiser

  • VCC → 5V
  • GND → gemeenschappelijke ground rail
  • EN → Digitale pin 40

Belangrijk: Bevestig eerst maar één

Laserdiode

  • VCC (rood) → 5V
  • GND (blauw) → GND

3-pin lichtsensor

  • VCC → 3,3V
  • GND → GND
  • OUT (Signaal) → D48

Stel de frequentie (blauwe potentiometer) in met een schroevendraaier tot de sensor uitschakelt wanneer de laser wordt bedekt, en inschakelt wanneer de laser vrij is.

Arduino Code Setup

#include <Wire.h>
#include <LiquidCrystal_I2C.h>

LiquidCrystal_I2C lcd(0x27,16,2);

void setup() {
  pinMode(48, INPUT); // D48 = digitale lichtsensor
  lcd.init();
  lcd.noCursor();
  lcd.backlight();
  pinMode(50, OUTPUT);
  pinMode(52, OUTPUT);
  pinMode(40, OUTPUT);
  lcd.backlight();
  lcd.display();
  lcd.clear();
}

void loop() {
  if (digitalRead(48)) { // laser onderbroken = deksel dicht
    delay(1000);
    lcd.clear(); lcd.print("Lower the lid");
    delay(500);
    lcd.clear(); lcd.print("Wait 30 mins");
    digitalWrite(50, LOW);  // UV fixture 1 AAN (PNP: LOW = aan)
    digitalWrite(52, LOW);  // UV fixture 2 AAN
    digitalWrite(40, HIGH); // Water atomiser AAN
    delay(1800000);         // 30 minuten wachten
    digitalWrite(50, HIGH); // UV fixture 1 UIT
    digitalWrite(52, HIGH); // UV fixture 2 UIT
    digitalWrite(40, LOW);  // Atomiser UIT
    lcd.clear(); lcd.print("Remove the mask!");
  } else {
    digitalWrite(50, LOW);
    digitalWrite(40, LOW);
    lcd.setCursor(0, 0); lcd.print("Please place");
    lcd.setCursor(0, 1); lcd.print("a mask in!");
  }
}

Automatische handsanitizer

Essentieel: één punt voor maskerreiniging EN handdesinfectie. Werkt zonder extra microcontroller, bespaart tijd en geld. Gebruikt IR-sensor (ultrasonisch vereist meer code) en 5V 500mA peristaltische pomp (Adafruit). Een TIP42C PNP-transistor schakelt de pomp in wanneer de IR-sensor een object detecteert.

  • Transistor Basis → IR-sensor OUT
  • Collector → Plus van motor
  • Emitter → Plus van breadboard rail
  • IR-sensor VCC → Breadboard plus rail
  • IR-sensor GND → Breadboard ground rail
Draagbare COVID-19 diagnostische kliniek: gedetailleerd componentenoverzicht
Draagbare COVID-19 diagnostische kliniek: gedetailleerd componentenoverzicht

Disclaimer: Volg de tekstuele aansluitleiding; Fritzing is verouderd en de pinout van PNP-transistors verschilt per model. Hier zijn de universele verbindingen voor mijn project.

MAXREFDES100 (MAX32620HSP) Software Setup

Opmerking over kosten: Het lijkt duur voor een "low-cost" oplossing, maar de bedoeling is trilaterale plaatsing: 3 toestellen per regio (dorpjes, steden) op ~3 km afstand. In Afrika (22 onderontwikkelde landen) lopen gemiddeld 4 km/dag voor water; 3 km is haalbaar. Toestellen kunnen gehuurd worden door ambulances met timeslots, plus 3-4 reserve voor noodgevallen. De MAXREFDES100 meet SpO2, BPM, temperatuur, ECG, omgevingsdruk – een amateur-cardioloog kan hiermee onderliggende aandoeningen opsporen en pre-emptief COVID-testen (RT-PCR of laser-test) aanbevelen. De kosten van één toestel compenseren ~10 patiënten aan kritische COVID-behandeling.

Hardware & Software Setup

Video: https://youtu.be/UZ4MkrNHI2A

  1. USB-C van HDK-adapter in HSP-board, micro-USB van HDK naar PC.
  2. Draagbare COVID-19 diagnostische kliniek: gedetailleerd componentenoverzicht
  3. Druk 0,5 sec op de knop van de sensorboard → rode LED brandt.
  4. PC: COM10 setup complete notificatie.
  5. Device Manager → COM Ports (LPT) → check COM10.
  6. HDK-adapter van PC halen, USB-C kabel van sensorboard naar PC voor GUI.
  7. Wacht op "USB Serial Device (COM11) is set up".
  8. Download GUI: Maxim Integrated.
  9. GUI: UART config → baud 9600 → Scan Ports → COM11 → Connect.
  10. Optical-tab → duim op glasvenster met rode LED → Start Monitor → meetwaarden verschijnen.
  11. Draagbare COVID-19 diagnostische kliniek: gedetailleerd componentenoverzicht
  12. ECG MUX → ECG OPENP & OPEN-N → Connected. Enable EN_ECG en EN_RTOR.
  13. Plots-tab → Start Monitor → ECG-puls zichtbaar (kabels gesoldeerd of met headers).
  14. Draagbare COVID-19 diagnostische kliniek: gedetailleerd componentenoverzicht
  15. Temperature-tab → op sensorboard blazen → temperatuur stijgt.
  16. Draagbare COVID-19 diagnostische kliniek: gedetailleerd componentenoverzicht

Android App

  1. Download APK: Maxim Integrated.
  2. Kopieer .apk naar Google Drive, open op Android.
  3. App scant BLE-poorten → MAXREFDES100 selecteren → sensorwaarden tonen.
  4. Draagbare COVID-19 diagnostische kliniek: gedetailleerd componentenoverzicht
  5. Let op: Optische sensor/SpO2 wordt NIET getoond in Android-app. Alleen Windows PC GUI toont temperatuur, ECG en SpO2. Elke locatie heeft een PC nodig voor volledige monitoring.

Structuur afwerken

  • MAXREFDES100 in kartondoosje (bovenste deel met optische sensor vrij).
  • ECG-leidingen solderen op female jacks, natte elektroden/plakken op pads.
  • Voor langdurige meting: CR2032 munthouder (bijgeleverd, bijv. oplaadbaar).
  • Masker-sanitizer: kartonplaat over binnenruimte voor thermische afscherming en als platform voor maskers. Masker pas na 30 min verwijderen.
Draagbare COVID-19 diagnostische kliniek: gedetailleerd componentenoverzicht
Draagbare COVID-19 diagnostische kliniek: gedetailleerd componentenoverzicht
Draagbare COVID-19 diagnostische kliniek: gedetailleerd componentenoverzicht

Kenmerken & voordelen

Detectie

MAXREFDES100 gebruikt geavanceerde algoritmen en medische sensoren – betrouwbaar voor detectie van asymptomatische patiënten. Dalende bloedzuurstof (SpO2) door verhoogde virale RNA en cytocinen fungeert als maatstaf voor RT-PCR-test (herbruikbaar, geen contaminanten).

Bescherming

Ziekenhuisgraad masker-sanitizer met krachtige Innotek UV-C LEDs (5V, energiezuinig). Arduino + automatische handsanitizer = één punt voor hygiëne, vermindert kruisinfecties.

Extra voordelen

  • Relatief laag Kosten: Normaal $500+ voor dergelijke stations; dit $200-300 incl. karton.
  • Duurzaamheid: Karton smelt pas bij 200°C (wereldrecord 56,7°C), biedt thermische afscherming. Houtvezelstructuur = scheurvast, stevig.
  • EM-afscherming: Karton schermt EM-straling tot UV-C af (geschikt voor vervuilde gebieden).
  • Multifunctioneel: Diagnostiek + bescherming = vervlakking ziektecurve.
  • Hoogst aanpasbaar: Onderdelen toevoegbaar/verwijderbaar, Arduino herprogrammeerbaar.
  • Energiezuinig: Hele kliniek op 15V (of 10V via powerbank + 3V coin cell).
  • Zuurostof-onttrekkend interieur: Karton absorbeert zuurstof → aérobe micro-organismen sterven.
  • Hoogst draagbaar: Als U-Haul doos, licht en snel verplaatsbaar.
  • Biologisch afbreekbaar & herbruikbaar: Karton = organisch, componente open-source → na 7-10 jaar hergebruikbaar.
  • Shockabsorptie: Wervelende inwendige structuur beschermt componenten.

Dit is mijn eerste project. Ik werkte ~4 maanden eraan om jullie de details te besparen die ik zelf uitvond. Like/comment als je het interessant vindt – ik reageer graag!

Het project is klaar. Je kunt nu pre-emptief COVID-19 diagnosticeren (mits arts/verpleegkundige ter plekke) en ambulances/medische hulp bellen bij positieve uitslag. Blijf veilig. Dank aan alle tech-giganten die dit mogelijk maakten.

Productieproces

  1. Draagbare Toilet: Geschiedenis, Ontwerp en Milieueffect
  2. Een LED Besturen met een PIR-bewegingssensor op Raspberry Pi
  3. Een Goedkope Raspberry Pi Grondvochtigheidssensor Bouwen voor Slimme Irrigatie
  4. De DS18B20 Temperatuursensor Testen op Raspberry Pi
  5. Een Raspberry Pi thuistemperatuurmonitor bouwen met MCP9808, InfluxDB & Grafana
  6. Sensor Telemetrie 2.0.1 – Geavanceerde Temperatuurbewaking met Azure IoT Hub
  7. Emotiesensor & EEG: Goedkope Hardware voor Real-time Emotiedetectie
  8. UnifiedWater v1 – Complete Arduino Waterkwaliteit Sensor Kit
  9. De zuurstofsensor (O2) begrijpen: functie, plaatsing en defectherkenning
  10. Oura Ring's AI helpt NBA-spelers COVID-19 dagen vroeger detecteren
  11. Snelle Papiergebaseerde Sensor Detecteert COVID-19 in Ondertussen 5 Minuten