مقياس التأكسج النبضي اردوينو: 35 خطوة (بالصور)

2024 مؤلف: John Day | [email protected]. آخر تعديل: 2024-01-30 07:36

مقياس التأكسج النبضي من الأدوات القياسية المستخدمة في المستشفيات. باستخدام الامتصاص النسبي للهيموجلوبين المؤكسج وغير المؤكسج ، تحدد هذه الأجهزة النسبة المئوية من دم المريض الذي يحمل الأكسجين (النطاق الصحي هو 94-98٪). يمكن أن يكون هذا الرقم منقذًا للحياة في بيئة سريرية ، حيث يشير الانخفاض المفاجئ في أكسجة الدم إلى مشكلة طبية حرجة يجب معالجتها على الفور.

في هذا المشروع ، نحاول إنشاء مقياس التأكسج النبضي باستخدام أجزاء يسهل العثور عليها عبر الإنترنت / في متجر أجهزة محلي. المنتج النهائي عبارة عن أداة يمكنها توفير معلومات كافية لشخص ما لمراقبة أكسجة الدم بمرور الوقت مقابل x دولار فقط. كانت الخطة الأصلية هي جعل الجهاز قابلاً للارتداء تمامًا ، ولكن نظرًا لعوامل خارجة عن سيطرتنا ، لم يكن هذا ممكنًا في جدولنا الزمني. بالنظر إلى عدد قليل من المكونات الإضافية وقليلًا من الوقت ، يمكن أن يصبح هذا المشروع قابلاً للارتداء تمامًا ويتصل لاسلكيًا بجهاز خارجي.

اللوازم

قائمة الأجزاء الأساسية - الأشياء التي ربما تحتاج إلى شرائها (نوصي بالحصول على عدد قليل من الأجزاء الاحتياطية لكل مكون ، خاصة قطع التركيب على السطح)

اردوينو نانو * 1.99 دولار (Banggood.com)

LED مزدوج - 1.37 دولار (Mouser.com)

Photodiode - 1.67 دولار (Mouser.com)

150 أوم المقاوم - 0.12 دولار (Mouser.com)

180 أوم المقاوم - 0.12 دولار (Mouser.com)

10 كيلو أوم المقاوم - 0.10 دولار (Mouser.com)

100 كيلو أوم المقاوم - 0.12 دولار (Mouser.com)

47 nF Capacitor - 0.16 دولار (Mouser.com)

* (نانو الخاص بنا عالق في الصين في الوقت الحالي ، لذلك استخدمنا Uno ، لكن كلاهما سيعمل)

التكلفة الإجمالية: 5.55 دولارًا (لكن … كان لدينا مجموعة من الأشياء في الجوار واشترينا بعض قطع الغيار أيضًا)

قائمة الأجزاء الثانوية - الأشياء التي كانت موجودة حولنا ، ولكن قد تحتاج إلى شرائها

لوح نحاسي مكسو - رخيص إلى حد ما (مثال). بدلاً من ذلك ، يمكنك صنع وطلب ثنائي الفينيل متعدد الكلور.

PVC - شيء قطره بوصة واحدة على الأقل. النوع الأرق يعمل بشكل رائع.

الأسلاك - بما في ذلك بعض أسلاك العبور للوح وبعض الأسلاك الأطول لتوصيل مقياس التأكسج باللوحة. في الخطوة 20 ، أعرض الحل الخاص بي لهذا.

رأس الدبوس الأنثوي - هذه اختيارية ، إذا كنت تريد فقط لحام الأسلاك باللوحات ، فستعمل بشكل جيد.

رغوة - لقد استخدمت L200 ، وهي محددة جدًا. يمكنك حقًا استخدام أي شيء تعتقد أنه سيكون مريحًا. لوحات الماوس القديمة رائعة لهذا!

المصابيح والمقاومات - رخيصة جدًا إذا كنت بحاجة لشرائها. استخدمنا مقاومات 220Ω وكان لدينا بعض الألوان.

الأدوات والمعدات الموصى بها

مسدس حرارة

لحام الحديد برأس جيد

أداة Dremel مع بتات التوجيه والقطع (يمكنك الحصول عليها بسكين متعدد الاستخدامات ، ولكن ليس بالسرعة نفسها)

كماشة ، قواطع للأسلاك ، أدوات تقشير الأسلاك ، إلخ.

الخطوة 1: التحضير: قانون بير لامبرت

لفهم كيفية بناء مقياس التأكسج النبضي ، من الضروري أولاً فهم النظرية الكامنة وراء تشغيله. تُعرف المعادلة الرياضية الأساسية المستخدمة بقانون بير لامبرت.

قانون Beer-Lambert هو معادلة مستخدمة جيدًا تصف العلاقة بين تركيز مادة في محلول ونفاذية (أو امتصاص) الضوء الذي يمر عبر المحلول المذكور. بالمعنى العملي ، ينص القانون على أن كميات أكبر بشكل متزايد من الضوء يتم حجبها بواسطة جسيمات أكبر بشكل متزايد في المحلول. يتم وصف القانون ومكوناته أدناه.

الامتصاصية = log10 (Io / I) = εbc

حيث: Io = ضوء الحادث (قبل العينة المضافة) I = ضوء الحادث (بعد العينة المضافة) ε = معامل الامتصاص المولي (دالة الطول الموجي والمادة) ب = طول مسار الضوء ج = تركيز المادة في العينة

عند قياس التركيزات باستخدام قانون بير ، من الملائم تحديد الطول الموجي للضوء الذي تمتص فيه العينة أكثر. بالنسبة للهيموجلوبين المؤكسج ، فإن أفضل طول موجي هو حوالي 660 نانومتر (أحمر). بالنسبة للهيموجلوبين غير المؤكسج ، فإن أفضل طول موجي هو حوالي 940 نانومتر (الأشعة تحت الحمراء). باستخدام مصابيح LED ذات الطول الموجي ، يمكن حساب التركيز النسبي لكل منهما للعثور على٪ O2 للدم الذي يتم قياسه.

الخطوة 2: الإعداد: قياس التأكسج النبضي

يستخدم جهازنا مصباح LED مزدوج (مصباحان LED على نفس الشريحة) للأطوال الموجية 660nm و 940nm. يتم تشغيل / إيقاف التشغيل بالتناوب ، ويسجل Arduino النتيجة من الكاشف الموجود على الجانب الآخر من الإصبع من مصابيح LED. تنبض إشارة الكاشف لكل من مصابيح LED بالتزامن مع نبضات قلب المريض. يمكن بالتالي تقسيم الإشارة إلى جزأين: جزء DC (يمثل الامتصاص عند الطول الموجي المحدد لكل شيء ما عدا الدم) ، وجزء AC (يمثل الامتصاص عند الطول الموجي المحدد للدم). كما هو محدد في قسم Beer-Lambert ، ترتبط الامتصاصية بكلتا القيمتين (log10 [Io / I]).

يتم تعريف٪ O2 على أنه: الهيموجلوبين المؤكسج / إجمالي الهيموجلوبين

بالتعويض في معادلات بير لامبرت ، التي تم حلها من أجل التركيز ، تكون النتيجة جزءًا معقدًا جدًا من الكسور. يمكن تبسيط ذلك بعدة طرق.

1. طول المسار (ب) لكل من مصابيح LED هو نفسه ، مما يؤدي إلى تركه خارج المعادلة
2. يتم استخدام نسبة وسيطة (R). R = (AC640nm / DC640nm) / (AC940nm / DC940nm)
3. معاملات الامتصاص المولي هي ثوابت. عند تقسيمها ، يمكن استبدالها بثابت عام مناسب. يتسبب هذا في خسارة طفيفة في الدقة ، ولكن يبدو أنه قياسي جدًا لهذه الأجهزة.

الخطوة 3: الإعداد: اردوينو

يُعرف Arduino Nano المطلوب لهذا المشروع باسم المعالج الدقيق ، وهو فئة من الأجهزة تعمل باستمرار على تشغيل مجموعة من الإرشادات المبرمجة مسبقًا. يمكن للمعالجات الدقيقة قراءة المدخلات على الجهاز ، والقيام بأي عمليات حسابية مطلوبة ، وكتابة إشارة إلى أطراف الخرج الخاصة به. هذا مفيد بشكل لا يصدق لأي مشروع صغير يتطلب الرياضيات و / أو المنطق.

الخطوة 4: الإعداد المسبق: GitHub

GitHub هو موقع ويب يستضيف مستودعات أو مساحات لمجموعات من الرسومات لمشروع ما. مخزوننا حاليًا في https://github.com/ThatGuy10000/arduino-pulse-oximeter. هذا يتيح لنا القيام بالعديد من الأشياء.

1. يمكنك تنزيل الكود بنفسك وتشغيله على Arduino الشخصي الخاص بك
2. يمكننا تحديث الكود في أي وقت دون تغيير الرابط هنا. إذا وجدنا أخطاء أو قررنا إجراء الرياضيات بشكل مختلف ، فسنطرح تحديثًا سيكون متاحًا هنا على الفور
3. يمكنك تعديل الكود بنفسك. لن يتسبب هذا في تحديث فوري ، ولكن يمكنك إنشاء "طلب سحب" يسألك عما إذا كنت أريد تضمين تغييراتك في الكود الرئيسي. يمكنني قبول أو نقض هذه التغييرات.

لأية أسئلة حول GitHub أو كيف يعمل ، راجع هذا البرنامج التعليمي المنشور بواسطة GitHub نفسه.

الخطوة الخامسة: اعتبارات السلامة

كجهاز ، هذا آمن بقدر الإمكان. يوجد تيار قليل جدًا ، ولا شيء يعمل فوق 5 فولت. في الواقع ، يجب أن تكون الدائرة أكثر خوفًا منك.

على الرغم من ذلك ، في عملية البناء ، هناك بعض الأشياء الأساسية التي يجب وضعها في الاعتبار.

• يجب أن تكون سلامة السكاكين أمراً مفروغاً منه ، لكن بعض الأجزاء لها شكل عضوي للغاية مما قد يجعل من المغري الاحتفاظ بها في مكان لا ينبغي أن تكون أصابعك فيه. فقط كن حذرا.
• إذا كنت تمتلك مكواة لحام أو مسدس حراري أو أداة dremel ، أفترض أنك يجب أن تعرف كيفية استخدامها بشكل صحيح. بغض النظر ، اتخذ الاحتياطات اللازمة. لا تعمل من خلال الإحباط. خذ قسطًا من الراحة ، امسح رأسك ، وارجع إليها عندما تكون أكثر استقرارًا. (يمكن العثور على معلومات الأمان الخاصة بمكواة اللحام ، ومسدس الحرارة ، وأدوات dremel في الروابط)
• أثناء اختبار أي دوائر أو تحريك الأشياء على لوح التجارب ، من الأفضل إيقاف تشغيل كل شيء. ليست هناك حاجة بالفعل لاختبار أي شيء بالطاقة الحية ، لذلك لا تخاطر بالتسبب في حدوث قصور وربما إتلاف Arduino أو المكونات الأخرى.
• كن حذرًا عند استخدام المكونات الإلكترونية في الماء وحوله. تتمتع البشرة الرطبة بمقاومة أقل بكثير من البشرة الجافة ، مما قد يتسبب في تيارات تتجاوز المستويات الآمنة. علاوة على ذلك ، يمكن أن يتسبب القصور الكهربائي في مكونات اللوحة في حدوث تلف كبير للمكونات. لا تقم بتشغيل المعدات الكهربائية بالقرب من السوائل.

تحذير: من فضلك لا تحاول استخدام هذا كجهاز طبي حقيقي. هذا الجهاز هو دليل على المفهوم ، ولكنه ليس أداة دقيقة تمامًا يجب استخدامها في رعاية الأفراد الذين يحتمل إصابتهم بالمرض. هناك الكثير من البدائل الرخيصة التي يمكنك شراؤها والتي توفر مستوى أعلى من الدقة.

الخطوة 6: النصائح والحيل

مع تطور المشروع ، كان هناك عدد من الدروس المستفادة. إليك بعض النصائح:

1. عندما تصنع لوحات الدوائر ، فإن المزيد من الفصل بين الآثار هو أصدقائك. من الأفضل أن تكون في الجانب الآمن. والأفضل من ذلك هو مجرد طلب PCB من خدمة مثل Oshpark التي ستقوم بعمل لوحات صغيرة مثل هذه بسعر معقول.
2. في ملاحظة مماثلة ، احترس إذا قررت تطبيق الطاقة على لوحات الدوائر قبل تغطيتها. يعتبر الثنائي الضوئي حساسًا بشكل خاص ، ولن يكون ممتعًا إذا تم كسره عند الوصول إليه. من الأفضل اختبار المكونات بدون طاقة والتأكد من أنها ستنتهي. إعدادات الاستمرارية والصمام الثنائي هي أصدقائك.
3. بمجرد الانتهاء من بناء كل شيء ، يكون مقطوعًا وجافًا إلى حد ما ، ولكن أحد الأخطاء الأكثر شيوعًا هو توصيل لوحة الدوائر LED بشكل غير صحيح. إذا كانت بياناتك غريبة ، فتحقق من الاتصال ، ومن المحتمل أن تحاول توصيل أحد توصيلات LED بـ Arduino في وقت واحد. في بعض الأحيان تصبح الأمور أكثر وضوحًا بهذه الطريقة.
4. إذا كنت لا تزال تواجه مشكلة مع مصابيح LED ، فيمكنك توصيل طاقة 5 فولت بمدخلاتها. سيكون اللون الأحمر ساطعًا جدًا ، لكن الأشعة تحت الحمراء غير مرئية. إذا كانت لديك كاميرا هاتف ، يمكنك النظر من خلالها وسترى ضوء الأشعة تحت الحمراء. يظهره مستشعر كاميرا الهاتف كضوء مرئي ، وهو أمر مريح حقًا!
5. إذا كنت تحصل على الكثير من الضوضاء ، فتحقق من أن لوحة الثنائي الضوئي بعيدة عن أي شيء يحمل طاقة 60 هرتز من الحائط. المقاوم ذو القيمة العالية هو مغناطيس لضوضاء إضافية ، لذا احذر.
6. الرياضيات لحساب SpO2 صعبة بعض الشيء. اتبع التعليمات البرمجية المتوفرة ، ولكن تأكد من تحرير متغير "fitFactor" لجعل الحسابات تناسب جهازك المحدد. هذا يتطلب التجربة والخطأ.

الخطوة السابعة: إنشاء لوحات الدوائر

سنبدأ بصنع لوحين للدائرة يدخلان في التصميم. لقد استخدمت لوحًا نحاسيًا ذو وجهين وأداة Dremel لصنعها يدويًا ، وهو ما لم يكن مثاليًا ، لكنه نجح. إذا كانت لديك الموارد ، فإنني أوصي بشدة برسم تخطيطي وطحنه باستخدام آلة ، ولكنه يمكن القيام به بدونه.

الخطوة 8: اللوحة 1 - كاشف الصور

ها هي الدائرة التي أضعها على اللوحة الأولى ، مطروحًا منها المكثف. من الأفضل أن تظل بعيدًا عن الأنظار ، لأن هذا سوف يدور حول إصبعك داخل مقياس التأكسج. الكاشف الضوئي ، في هذه الحالة ، هو ثنائي ضوئي مما يعني أنه مشابه كهربائيًا للديود ، ولكنه سيولد تيارًا لنا بناءً على مستوى الضوء.

الخطوة 9: طحن اللوحة

قررت أن أبدأ بطباعة واستبعاد نموذج مصغر للبصمة الموصى بها. نظرًا لأنني فقط أتفحص قصتي ، فقد قدم هذا مرجعًا جيدًا قبل أن أخرج جهاز الكشف الضوئي من عبوته. يتوفر هذا على مرأى البائع من أجل جهاز الكشف الضوئي.

الخطوة 10: الحفر لأسفل

هذا هو التصميم الذي اخترته لـ PCB ، والذي قطعته باستخدام قطعة توجيه صغيرة من dremel وسكين متعدد الاستخدامات. انتهى بنائي الأول لهذه اللوحة إلى خلل لعدة أسباب. كانت الدروس التي تعلمتها من أجل بنائي الثاني هي قص أكثر من مجرد الحد الأدنى والقطع حيث رسمت خطًا أسود على الصورة أعلاه. يوجد دبوس غير متصل على الشريحة يجب أن يحصل على لوحته الخاصة ، لأنه لا يتصل بأي شيء آخر ولكنه لا يزال يساعد في تثبيت الشريحة على اللوحة. لقد أضفت أيضًا ثقوبًا للمقاوم ، والتي صنعتها عن طريق وضع المقاوم بجوارها وإلقاء نظرة على الثقوب.

الخطوة 11: وضع المكونات

هذا الجزء صعب بعض الشيء. لقد حددت اتجاه جهاز الكشف الضوئي هنا باللون الأبيض. وضعت جزءًا صغيرًا من اللحام أسفل كل دبوس على الشريحة ، وأضع بعض اللحام على لوحة الدائرة ، ثم حملت الشريحة في مكانها أثناء تسخين اللحام على اللوحة. لا تريد تسخينه كثيرًا ، ولكن إذا كان اللحام الموجود على اللوحة سائلاً ، فيجب أن يتصل بالشريحة بسرعة كبيرة إذا كان لديك ما يكفي من اللحام. يجب عليك أيضًا لحام المقاوم 100kΩ برأس ذي 3 سنون في نفس الجانب من اللوحة.

الخطوة 12: التنظيف والفحص

بعد ذلك ، استخدم أداة dremel لقطع النحاس حول أسلاك المقاوم الموجودة على الجانب الخلفي من اللوحة (لتجنب تقصير المقاوم). بعد ذلك ، استخدم مقياس متعدد في وضع الاستمرارية الخاص به للتحقق من عدم تقصير أي من الآثار في عملية اللحام. كاختبار نهائي ، استخدم قياس الصمام الثنائي للمقياس المتعدد (البرنامج التعليمي إذا كانت هذه تقنية جديدة بالنسبة لك) عبر الثنائي الضوئي للتأكد من أنه متصل بالكامل باللوحة.

الخطوة 13: اللوحة 2 - المصابيح

هنا هو التخطيطي للوحة الثانية. هذا الأمر أصعب قليلاً ، لكن لحسن الحظ نحن مستعدين من القيام بالآخر.

الخطوة 14: التنقيب عن الإحياء

بعد عدة محاولات لم يعجبني كثيرًا ، استقرت على هذا النمط ، الذي قمت بحفره باستخدام نفس بت توجيه dremel كما كان من قبل. من الصعب تحديد هذه الصورة ، ولكن يوجد اتصال بين جزأين من اللوحة عبر الجانب الآخر (الأرض في الدائرة). الجزء الأكثر أهمية في هذا القطع هو التقاطع حيث ستوضع رقاقة LED. يجب أن يكون نمط الخطوط المتصالبة صغيرًا جدًا لأن التوصيلات الموجودة على شريحة LED قريبة جدًا من بعضها.

الخطوة 15: لحام فياس

نظرًا لأن زاويتين متعاكستين من شريحة LED تحتاجان إلى التوصيل ، فنحن بحاجة إلى استخدام الجانب الخلفي من اللوحة لتوصيلهما. عندما نقوم بتوصيل أحد جانبي اللوحة كهربائيًا بالجانب الآخر ، فإن ذلك يسمى "عبر". لعمل الفتحات الموجودة على السبورة ، قمت بحفر حفرة في المنطقتين اللتين حددتهما أعلاه. من هنا ، أضع خيوط المقاوم على اللوحة السابقة في الفتحة ولحامها على كلا الجانبين. لقد قطعت أكبر قدر ممكن من الأسلاك الزائدة وقمت بفحص الاستمرارية لأرى أن هناك مقاومة قريبة من الصفر بين هاتين المنطقتين. على عكس اللوحة الأخيرة ، لن تحتاج هذه الأجزاء إلى تحديدها على الجانب الخلفي لأننا نريدها أن تكون متصلة.

الخطوة 16: لحام رقاقة LED

لتلحيم شريحة LED ، اتبع نفس الإجراء المتبع في الثنائي الضوئي ، مع إضافة لحام على كل دبوس وعلى السطح أيضًا. يصعب الحصول على اتجاه الجزء بشكل صحيح ، وأوصي باتباع ورقة البيانات للحصول على الاتجاهات الخاصة بك. على الجانب السفلي من الشريحة ، يحتوي "الدبوس الأول" على لوحة مختلفة قليلاً ، وتستمر بقية الأرقام حول الشريحة. لقد حددت الأرقام المرفقة عند أي نقطة. بمجرد أن تقوم بلحامها ، يجب عليك مرة أخرى استخدام إعداد اختبار الصمام الثنائي على جهاز القياس المتعدد لترى أن كلا الجانبين متصلان بشكل صحيح. سيُظهر لك هذا مؤشر LED هو الأحمر أيضًا ، حيث سيضيء قليلاً عند توصيل جهاز القياس المتعدد.

الخطوة 17: باقي المكونات

بعد ذلك ، جندى على المقاومات ورأس 3-pin. إذا حدث أن قلبت شريحة LED 180 درجة في الخطوة السابقة ، فلا يزال بإمكانك المتابعة. عندما تضع المقاومات ، تأكد من أن المقاوم 150 درجة على الجانب الأحمر ، والجانب الآخر به 180 درجة.

الخطوة 18: التشطيب والتحقق

على الجانب الخلفي ، قم بقص المقاومات كما كان من قبل لتجنب تقصيرها من خلال. قم بقص اللوحة ، وقم بإجراء مسح أخير باستخدام أداة اختبار الاستمرارية على جهاز القياس المتعدد ، فقط للتحقق مرة أخرى من أنه لم يتم اختصار أي شيء عن طريق الخطأ.

الخطوة 19: "وضع القدر" على الألواح

بعد كل أعمال اللحام الدقيقة التي قمت بها ، كنت أرغب في التأكد من عدم وجود شيء قد يتسبب في تعطيل المكونات أثناء استخدام مقياس التأكسج ، لذلك قررت "وضع" الألواح. بإضافة طبقة من شيء غير موصل ، ستبقى جميع المكونات في مكانها بشكل أفضل وستوفر سطحًا مسطحًا لمقياس الأكسجة. لقد اختبرت بعض الأشياء التي كنت أرقدها حولها ، وقد نجح هذا اللاصق ذو القوة الصناعية بشكل جيد. لقد بدأت بتغطية المؤخرة وتركها لبضع ساعات.

الخطوة 20: استمرار وضع القدر

بعد ترسيخ القاع ، اقلب الألواح وقم بتغطية الجزء العلوي. على الرغم من أنه مادة لاصقة شبه شفافة ، إلا أنني أردت أن أبقي جهاز الكشف الضوئي ومصابيح LED مكشوفين ، لذا قبل تغطية كل شيء ، غطيت بقطع صغيرة من الشريط الكهربائي وبعد بضع ساعات ، استخدمت سكينًا لإزالة المادة اللاصقة بعناية فوق هؤلاء وأزالوا الشريط. قد لا يكون من الضروري إبقائها مكشوفة ، ولكن إذا قررت تغطيتها فقط ، فتأكد فقط من تجنب فقاعات الهواء. من الجيد وضع القدر الذي تريده من المادة اللاصقة (في حدود المعقول) ، نظرًا لأن السطح المسطح سوف يستقر بشكل أكثر راحة ويضيف المزيد من الحماية للمكونات ، فقط تأكد من تركه يجلس لفترة حتى يجف طوال الوقت.

الخطوة 21: بناء الأسلاك

لم يكن لدي سوى سلك مجدول في متناول اليد ، لذلك قررت استخدام رأس ذكر ثلاثي السنون لإنشاء بعض الكابلات. إذا كان لديك في متناول اليد ، فمن الأسهل بكثير استخدام سلك قياس صلب لهذا دون لحام. إنه يساعد في تحريف الأسلاك معًا ، لأن ذلك يمنع التمزق ويبدو بشكل عام أكثر إتقانًا. ما عليك سوى لحام كل سلك في دبوس على الرأس ، وإذا كان لديك ذلك ، فسأغطي كل حبلا ببعض الانكماش الحراري. تأكد من حصولك على الأسلاك بالترتيب نفسه عند توصيل الرأس على الجانب الآخر.

الخطوة 22: عزل الأسلاك

نظرًا للطريقة التي قمت بها بتوصيل هذه الألواح بالكابلات ، أردت التأكد من أنني لم أقم بتوصيلها بشكل خاطئ أبدًا ، لذلك قمت بترميز الاتصال بعلامات الطلاء بالألوان. يمكنك أن ترى هنا أي دبوس هو الاتصال وكيف يعمل ترميز اللون الخاص بي.

الخطوة 23: عمل الضميمة

حاوية مقياس الأكسجة التي صنعتها من رغوة L200 وقطعة من الأنابيب البلاستيكية ، ولكن يمكنك بالتأكيد استخدام أي رغوة و / أو مواد بلاستيكية موجودة حولك. يعمل PVC بشكل رائع لأنه تقريبًا بالشكل الذي نريده.

الخطوة 24: البنادق البلاستيكية والحرارة

يعد استخدام مسدس حراري على PVC للتشكيل أمرًا بسيطًا ، ولكن يمكن أن يتطلب بعض الممارسة. كل ما عليك فعله هو تطبيق الحرارة على PVC حتى تبدأ في الانحناء بحرية. بينما يكون الجو حارًا ، يمكنك ثنيه في أي شكل تريده تقريبًا. ابدأ بقسم من الأنابيب البلاستيكية أعرض من الألواح. اقطع أحد الجوانب ثم ضع بعض الحرارة عليه. سترغب في بعض القفازات أو بعض الكتل الخشبية لتتمكن من مناورة PVC عندما يكون الجو حارًا.

الخطوة 25: تشكيل البلاستيك

أثناء ثني الحلقة للداخل ، اقطع بعض أي مادة PVC زائدة. قبل أن تثنيها تمامًا ، استخدم سكينًا أو أداة دريميل لنحت شق على جانب واحد وحواف الجانب المقابل. يسمح لك هذا الشكل المتشعب بإغلاق الحلقة بشكل أكبر. يمنحك أيضًا مكانًا للإمساك به لفتح مقياس التأكسج لوضعه في إصبعك. لا تقلق بشأن الضيق في الوقت الحالي ، لأنك سترغب في رؤية ما تشعر به بمجرد وضع الرغوة والألواح.

الخطوة 26: شيء أكثر ليونة

بعد ذلك ، قم بقطع قطعة من الرغوة لعرض PVC الخاص بك ، وبطول يلتف بالكامل حول الحلقة الداخلية.

الخطوة 27: مكان للوحات

لمنع اللوح من الحفر في إصبعك ، من المهم أن تتركه في الرغوة. تتبع شكل الألواح في الرغوة واستخدم مقصًا لحفر المادة. بدلاً من مسح المنطقة بأكملها حول الرؤوس ، أضف بعض الشقوق على الموصلات الجانبية التي يمكن أن تخرج لكنها تظل تحت الرغوة قليلاً. في هذه المرحلة ، يمكنك وضع الألواح والرغوة في PVC واختبار الملاءمة في PVC الفعلي ثم على إصبعك. إذا قمت بذلك ، فستبدأ في فقدان الدورة الدموية ، فستحتاج إلى استخدام مسدس الحرارة مرة أخرى لفتح العلبة أكثر قليلاً.

الخطوة 28: ألواح الرغوة

سنبدأ في تجميعها جميعًا الآن! للبدء ، ما عليك سوى إلقاء بعض الإيبوكسي / اللاصق في الثقوب التي صنعتها للتو في الرغوة ووضع الألواح في منازلهم الصغيرة. لقد استخدمت نفس المادة اللاصقة التي استخدمتها في وضع الألواح في وقت سابق ، والتي بدت أنها تعمل بشكل جيد. تأكد من ترك هذا الجلوس لبضع ساعات قبل الانتقال.

الخطوة 29: رغوة في البلاستيك

بعد ذلك ، قمت بتبطين الجزء الداخلي من PVC بنفس الغراء ووضع الرغوة بداخله بعناية. امسح الفائض وضع شيئًا بالداخل حتى تقضم الرغوة. عملت سكينة المنفعة الخاصة بي بشكل جيد ، وهي تساعد حقًا في دفع الرغوة ضد PVC للحصول على ختم قوي.

الخطوة 30: اتصال Arduino

في هذه المرحلة ، اكتمل المستشعر الفعلي ، لكننا بالطبع نريد استخدامه لشيء ما. لا يوجد الكثير لتوصيله بـ Arduino ، ولكن من المهم للغاية عدم توصيل أي شيء إلى الوراء وإلا فمن المحتمل جدًا أن تتلف الأشياء الموجودة على لوحات الدوائر. تأكد من إيقاف تشغيل الطاقة عند توصيل الدوائر (إنها حقًا الطريقة الأكثر أمانًا لتجنب المشاكل).

الخطوة 31: المقاوم والمكثف المتبقيان

بعض الملاحظات حول توصيل الأسلاك في Arduino:

• المكثف من الإشارة إلى الأرض يتساءل عن الضوضاء. لم يكن لدي مجموعة واسعة من الخيارات ، لذلك استخدمت "سلة المهملات الخاصة بأبي" ، ولكن إذا كان لديك مجموعة متنوعة ، فابحث عن شيء يبلغ حوالي 47 نانومتر أو أقل. وإلا فقد لا تتمكن من الحصول على سرعة تبديل سريعة بين مصابيح LED الحمراء ومصابيح الأشعة تحت الحمراء.
• دخول المقاوم في كابل جهاز الكشف الضوئي هو شيء آمن. هذا ليس ضروريًا ، لكنني كنت خائفًا من أنه أثناء التعامل مع دائرة اللوح ، قد أقصر شيئًا عن طريق الخطأ وأفسد المشروع بأكمله. لن يغطي كل حادث ، لكنه يساعد فقط في الحصول على مزيد من الذهن.

الخطوة 32: اختبار LED الحالي

بمجرد الحصول عليها ، اختبر التيار الذي يمر عبر مصابيح LED الحمراء و IR باستخدام مقياس متعدد في وضع مقياس التيار الكهربائي. الهدف هنا هو التحقق من أنها متشابهة. كان منجم في حوالي 17mA.

الخطوة 33: الكود

كما هو مذكور في خطوة الإعداد ، يمكن العثور على رمز هذا الجهاز في مستودع GitHub الخاص بنا. ببساطة:

1. قم بتنزيل هذا الرمز بالنقر فوق "Clone or download" / "Download Zip".
2. قم بفك ضغط هذا الملف باستخدام 7zip أو برنامج مشابه ، وافتح هذا الملف في Arduino IDE.
3. قم بتحميله على Arduino الخاص بك وقم بتوصيل المسامير كما هو موضح في تعيينات الدبوس (أو قم بتغييرها في الكود ، لكن عليك أن تدرك أنه سيتعين عليك القيام بذلك في كل مرة تقوم فيها بإعادة التنزيل من GitHub).
4. إذا كنت تريد رؤية إخراج Serial على الشاشة التسلسلية ، فقم بتغيير قيمة serialDisplay المنطقية إلى True. متغيرات الإدخال الأخرى موصوفة في الكود ؛ عملت القيم الحالية بشكل جيد بالنسبة لنا ، ولكن يمكنك التجربة مع الآخرين لتحقيق الأداء الأمثل لإعدادك.

الخطوة 34: مخطط الدائرة

الخطوة 35: أفكار أخرى

نود أن نضيف (أو قد يفكر أحد متابعينا الكثيرين في الإضافة)

1. اتصال Bluetooth لتبادل البيانات مع جهاز كمبيوتر
2. الاتصال بجهاز Google Home / Amazon لطلب معلومات SpO2
3. المزيد من العمليات الحسابية المتدفقة لحساب SpO2 ، حيث لا يوجد لدينا حاليًا مرجع للمقارنة. نحن ببساطة نستخدم الرياضيات التي وجدناها على الإنترنت.
4. رمز لحساب نبضات قلب المريض والإبلاغ عنها مع SpO2
5. باستخدام دائرة متكاملة للقياسات والرياضيات لدينا ، مما يلغي الكثير من التباين في مخرجاتنا.