Arduino Pulsoximeter - Gunook

2024 Autor: John Day | [email protected]. Zuletzt bearbeitet: 2024-01-30 07:16

Pulsoximeter sind Standardinstrumente für den Krankenhausbereich. Unter Verwendung der relativen Absorptionen von sauerstoffreichem und sauerstofffreiem Hämoglobin bestimmen diese Geräte den prozentualen Anteil des Blutes eines Patienten, der Sauerstoff transportiert (ein gesunder Bereich liegt zwischen 94 und 98 %). Diese Zahl kann in einer klinischen Umgebung lebensrettend sein, da ein plötzlicher Abfall der Sauerstoffsättigung im Blut auf ein kritisches medizinisches Problem hinweist, das sofort behandelt werden muss.

In diesem Projekt versuchen wir, ein Pulsoximeter mit Teilen zu konstruieren, die online / in einem lokalen Baumarkt leicht zu finden sind. Das Endprodukt ist ein Instrument, das genügend Informationen liefern kann, um die Sauerstoffversorgung des Blutes im Laufe der Zeit für nur x $ zu überwachen. Der ursprüngliche Plan war, das Gerät vollständig tragbar zu machen, aber aufgrund von Faktoren, die außerhalb unserer Kontrolle liegen, war dies in unserem Zeitrahmen nicht möglich. Mit ein paar weiteren Komponenten und etwas mehr Zeit könnte dieses Projekt vollständig tragbar werden und drahtlos mit einem externen Gerät kommunizieren.

Lieferungen

Liste der wesentlichen Teile - Dinge, die Sie wahrscheinlich kaufen müssen (Wir empfehlen, von jeder Komponente ein paar Ersatzteile zu haben, insbesondere die SMD-Teile)

Arduino Nano * 1,99 $ (Banggood.com)

Dual-LED - 1,37 $ (Mouser.com)

Fotodiode - 1,67 $ (Mouser.com)

150 Ohm Widerstand - 0,12 $ (Mouser.com)

180-Ohm-Widerstand - 0,12 $ (Mouser.com)

10 kOhm Widerstand - 0,10 $ (Mouser.com)

100 kOhm Widerstand - 0,12 $ (Mouser.com)

47 nF Kondensator - 0,16 $ (Mouser.com)

*(Unser Nano steckt im Moment in China fest, also haben wir ein Uno verwendet, aber beides wird funktionieren)

Gesamtkosten: $5,55 (Aber… wir hatten eine Menge Dinge herumliegen und auch ein paar Ersatzteile gekauft)

Sekundärteileliste - Dinge, die bei uns herumlagen, aber möglicherweise gekauft werden müssen

Kupferplattiertes Brett - Ziemlich billig (Beispiel). Stattdessen können Sie eine Leiterplatte herstellen und bestellen.

PVC - Etwas mit einem Durchmesser von mindestens einem Zoll. Die dünnere Sorte funktioniert super.

Drähte - Einschließlich einiger Überbrückungsdrähte für das Steckbrett und einige längere, um das Oximeter mit der Platine zu verbinden. In Schritt 20 zeige ich meine Lösung dazu.

Female Pin Header - Diese sind optional, wenn Sie nur Drähte an die Platinen löten möchten, funktioniert es gut.

Schaum - Ich habe L200 verwendet, was ziemlich spezifisch ist. Sie können wirklich alles verwenden, von dem Sie denken, dass es bequem ist. Dafür eignen sich alte Mauspads hervorragend!

LEDs und Widerstände - Ziemlich günstig, wenn Sie sie kaufen müssen. Wir haben 220Ω Widerstände verwendet und hatten ein paar Farben herumliegen.

Empfohlene Werkzeuge und Ausrüstung

Heißluftpistole

Lötkolben mit feiner Spitze

Dremel Tool mit Fräs- und Schneideinsätzen (Sie kommen mit einem Cuttermesser aus, aber nicht so schnell)

Zangen, Drahtschneider, Abisolierzangen usw.

Schritt 1: Vorbereitung: Beer-Lambert-Gesetz

Um zu verstehen, wie ein Pulsoximeter gebaut wird, ist es zunächst notwendig, die Theorie hinter seiner Funktionsweise zu verstehen. Die verwendete mathematische Grundgleichung ist als Lambert-Beer-Gesetz bekannt.

Das Lambert-Beer-Gesetz ist eine weit verbreitete Gleichung, die die Beziehung zwischen der Konzentration einer Substanz in einer Lösung und der Durchlässigkeit (oder Absorption) des durch die Lösung hindurchtretenden Lichts beschreibt. Im praktischen Sinne besagt das Gesetz, dass immer größere Lichtmengen durch immer größere Partikel in einer Lösung blockiert werden. Das Gesetz und seine Bestandteile werden im Folgenden beschrieben.

Absorption = log10(Io/I) = εbc

Wobei:Io = einfallendes Licht (vor Zugabe der Probe)I = einfallendes Licht (nach Zugabe der Probe)ε = Molarer Absorptionskoeffizient (Funktion von Wellenlänge und Substanz)b = Weglänge des Lichtsc = Konzentration der Substanz in der Probe

Bei der Konzentrationsmessung nach dem Beerschen Gesetz ist es zweckmäßig, eine Lichtwellenlänge auszuwählen, bei der die Probe am meisten absorbiert. Für mit Sauerstoff angereichertes Hämoglobin ist die beste Wellenlänge etwa 660 nm (rot). Für desoxygeniertes Hämoglobin ist die beste Wellenlänge etwa 940 nm (Infrarot). Unter Verwendung von LEDs beider Wellenlängen kann die relative Konzentration jeder einzelnen berechnet werden, um einen %O2 für das gemessene Blut zu ermitteln.

Schritt 2: Vorbereitung: Pulsoximetrie

Unser Gerät verwendet eine Dual-LED (zwei LEDs auf demselben Chip) für die Wellenlängen 660nm und 940nm. Diese werden abwechselnd ein- und ausgeschaltet, und der Arduino zeichnet das Ergebnis des Detektors auf der gegenüberliegenden Seite des Fingers von den LEDs auf. Das Detektorsignal für beide LEDs pulsiert im Takt des Herzschlags des Patienten. Das Signal kann somit in zwei Teile unterteilt werden: einen DC-Teil (der die Extinktion bei der spezifizierten Wellenlänge von allem außer dem Blut repräsentiert) und einen AC-Teil (der die Extinktion bei der spezifizierten Wellenlänge des Blutes repräsentiert). Wie im Abschnitt Beer-Lambert angegeben, bezieht sich die Absorption auf diese beiden Werte (log10[Io/I]).

%O2 ist definiert als: Sauerstoffhaltiges Hämoglobin / Gesamthämoglobin

Durch Einsetzen in die Beer-Lambert-Gleichungen, gelöst nach Konzentration, ist das Ergebnis ein sehr komplexer Bruchteil von Fraktionen. Dies kann auf einige Arten vereinfacht werden.

1. Die Pfadlänge (b) für beide LEDs ist gleich, wodurch sie aus der Gleichung herausfällt
2. Es wird ein Zwischenverhältnis (R) verwendet. R = (AC640nm/DC640nm)/(AC940nm/DC940nm)
3. Die molaren Absorptionskoeffizienten sind Konstanten. Wenn sie geteilt werden, können sie durch eine generische Anpassungsfaktorkonstante ersetzt werden. Dies führt zu einem leichten Genauigkeitsverlust, scheint aber bei diesen Geräten ziemlich Standard zu sein.

Schritt 3: Vorbereitung: Arduino

Der für dieses Projekt erforderliche Arduino Nano ist als Mikroprozessor bekannt, eine Klasse von Geräten, die kontinuierlich eine Reihe vorprogrammierter Anweisungen ausführen. Mikroprozessoren können die Eingänge des Geräts lesen, alle erforderlichen Berechnungen durchführen und ein Signal an seine Ausgangspins schreiben. Dies ist unglaublich nützlich für jedes kleine Projekt, das Mathematik und / oder Logik erfordert.

Schritt 4: Vorbereitung: GitHub

GitHub ist eine Website, die Repositorys oder Räume für Sammlungen von Skizzen für ein Projekt hostet. Unsere ist derzeit in https://github.com/ThatGuy10000/arduino-pulse-oximeter gespeichert. Dadurch können wir mehrere Dinge tun.

1. Sie können den Code selbst herunterladen und auf Ihrem persönlichen Arduino ausführen
2. Wir können den Code jederzeit aktualisieren, ohne den Link hier zu ändern. Wenn wir Fehler finden oder uns entscheiden, Mathe anders zu machen, werden wir ein Update veröffentlichen, das hier sofort verfügbar ist
3. Sie können den Code selbst bearbeiten. Dies führt nicht zu einem sofortigen Update, aber Sie können einen "Pull-Request" erstellen, der fragt, ob ich Ihre Änderungen in den Mastercode aufnehmen möchte. Ich kann diese Änderungen akzeptieren oder mein Veto einlegen.

Bei Fragen zu GitHub oder seiner Funktionsweise lesen Sie dieses von GitHub selbst veröffentlichte Tutorial.

Schritt 5: Sicherheitsüberlegungen

Als Gerät ist dies ungefähr so sicher wie es nur geht. Es gibt sehr wenig Strom und nichts arbeitet über 5V. Tatsächlich sollte die Schaltung mehr Angst haben als Sie.

Während des Bauprozesses gibt es jedoch einige wichtige Dinge zu beachten.

• Messersicherheit sollte selbstverständlich sein, aber einige der Teile haben eine sehr organische Form, die es verlockend machen kann, sie an einer Stelle zu halten, an der Ihre Finger wirklich nicht sein sollten. Sei bloß vorsichtig.
• Wenn Sie einen Lötkolben, eine Heißluftpistole oder ein Dremel-Werkzeug besitzen, gehe ich davon aus, dass Sie wissen sollten, wie man sie richtig benutzt. Treffen Sie auf jeden Fall die notwendigen Vorkehrungen. Arbeiten Sie nicht durch Frustrationen. Machen Sie eine Pause, machen Sie den Kopf frei und kehren Sie zurück, wenn Sie stabiler sind. (Sicherheitshinweise für Lötkolben, Heißluftgebläse und Dremel-Werkzeuge finden Sie in den Links)
• Wenn Sie Schaltungen testen oder Dinge auf einem Steckbrett bewegen, schalten Sie am besten alles aus. Es ist wirklich nicht erforderlich, etwas mit Live-Strom zu testen, riskieren Sie also keine Kurzschlüsse und beschädigen Sie möglicherweise das Arduino oder andere Komponenten.
• Seien Sie vorsichtig, wenn Sie die elektronischen Komponenten in und in der Nähe von Wasser verwenden. Nasse Haut hat einen deutlich geringeren Widerstand als trockene Haut, was zu Strömen führen kann, die sichere Werte überschreiten. Außerdem können elektrische Kurzschlüsse in Leiterplattenkomponenten erhebliche Schäden an Komponenten verursachen. Betreiben Sie elektrische Geräte nicht in der Nähe von Flüssigkeiten.

WARNUNG: Bitte versuchen Sie nicht, dies als echtes medizinisches Gerät zu verwenden. Dieses Gerät ist ein Proof-of-Concept, aber es ist KEIN absolut genaues Instrument, das bei der Pflege potenziell kranker Personen verwendet werden sollte. Es gibt viele günstige Alternativen, die Sie kaufen können, die eine viel höhere Genauigkeit bieten.

Schritt 6: Tipps und Tricks

Im Verlauf des Projekts wurden eine Reihe von Erkenntnissen gewonnen. Hier ein paar Ratschläge:

1. Wenn Sie die Leiterplatten herstellen, ist mehr Trennung zwischen den Spuren Ihre Freunde. Gehen Sie lieber auf Nummer sicher. Noch besser ist es, einfach eine Leiterplatte bei einem Service wie Oshpark zu bestellen, der kleine Platinen wie diese zu einem vernünftigen Preis fertigt.
2. Achten Sie in ähnlicher Weise darauf, dass Sie die Leiterplatten mit Strom versorgen, bevor Sie sie abdecken. Die Fotodiode ist besonders empfindlich, und es macht einfach keinen Spaß, wenn sie kaputt geht, wenn man sie erreicht. Es ist besser, die Komponenten ohne Strom zu testen und darauf zu vertrauen, dass es sich herausstellt. Die Dioden- und Durchgangseinstellungen sind Ihre Freunde.
3. Sobald Sie alles gebaut haben, ist es ziemlich geschnitten und trocken, aber einer der häufigsten Fehler war, dass die LED-Platine falsch angeschlossen wurde. Wenn Ihre Daten seltsam sind, überprüfen Sie die Verbindung und versuchen Sie möglicherweise, eine der LED-Verbindungen gleichzeitig mit dem Arduino zu verbinden. Manchmal werden die Dinge so klarer.
4. Wenn Sie immer noch Probleme mit den LEDs haben, können Sie 5 V an ihre Eingänge anschließen. Das Rot wird ziemlich hell sein, aber das Infrarot ist unsichtbar. Wenn Sie eine Telefonkamera bei sich haben, können Sie durch sie hindurchsehen und sehen das Infrarotlicht. Der Kamerasensor des Telefons zeigt es als sichtbares Licht an, was wirklich praktisch ist!
5. Wenn Sie viel Rauschen hören, überprüfen Sie, ob die Fotodiodenplatine weit entfernt von allem ist, das die unangenehme 60-Hz-Leistung von der Wand trägt. Der hochwertige Widerstand ist ein Magnet für zusätzliches Rauschen, also passen Sie auf.
6. Mathematik zur Berechnung von SpO2 ist ein wenig knifflig. Befolgen Sie den bereitgestellten Code, aber stellen Sie sicher, dass Sie die Variable "fitFactor" bearbeiten, damit die Berechnungen für Ihr spezielles Gerät geeignet sind. Dies erfordert Versuch und Irrtum.

Schritt 7: Leiterplatten konstruieren

Wir beginnen mit der Herstellung der beiden Leiterplatten, die in das Design eingehen. Ich habe eine zweiseitige kupferplattierte Platte und ein Dremel-Werkzeug verwendet, um diese von Hand herzustellen, was nicht perfekt war, aber es funktionierte. Wenn Sie die Ressourcen haben, empfehle ich dringend, einen Schaltplan zu zeichnen und diesen mit einer Maschine fräsen zu lassen, aber es ist auch ohne machbar.

Schritt 8: Platine 1 - der Fotodetektor

Hier ist die Schaltung, die ich auf die erste Platine gelegt habe, abzüglich des Kondensators. Es ist am besten, sich zurückzuhalten, da dies im Oximeter um Ihren Finger geht. Der Fotodetektor ist in diesem Fall eine Fotodiode, was bedeutet, dass er einer Diode elektrisch ähnlich ist, aber je nach Lichtstärke Strom für uns erzeugt.

Schritt 9: Fräsen der Platine

Ich beschloss, mit dem Drucken und Ausschneiden eines maßstabsgetreuen Modells des empfohlenen Fußabdrucks zu beginnen. Da ich nur meinen Ausschnitt betrachte, war dies eine gute Referenz, bevor ich den Fotodetektor aus der Verpackung nahm. Diese ist für den Fotodetektor an der Sicht des Verkäufers verfügbar.

Schritt 10: Bohren nach unten

Dies ist das Design, das ich für die Platine gewählt habe, die ich mit einem kleinen Dremel-Router und einem Cuttermesser ausgeschnitten habe. Mein erster Build dieses Boards endete aus mehreren Gründen fehlerhaft. Die Lektionen, die ich für meinen zweiten Build gelernt habe, waren, mehr als nur das Minimum zu schneiden und auszuschneiden, wo ich im obigen Bild eine schwarze Linie gezeichnet habe. Auf dem Chip befindet sich ein nicht verbundener Pin, der ein eigenes Pad erhalten sollte, da er mit nichts anderem verbunden ist, aber trotzdem hilft, den Chip auf der Platine zu halten. Ich fügte auch Löcher für den Widerstand hinzu, die ich machte, indem ich den Widerstand daneben legte und die Löcher beäugte.

Schritt 11: Komponenten platzieren

Dieser Teil ist etwas knifflig. Die Ausrichtung des Fotodetektors habe ich hier weiß markiert. Ich legte ein kleines bisschen Lot auf die Unterseite jedes Pins auf dem Chip, legte etwas Lot auf die Platine und hielt dann den Chip an Ort und Stelle, während ich das Lot auf der Platine erhitzte. Sie möchten es nicht zu sehr erhitzen, aber wenn das Lot auf der Platine flüssig ist, sollte es ziemlich schnell mit dem Chip verbunden werden, wenn Sie genug Lot haben. Sie sollten auch den 100kΩ-Widerstand mit einem 3-Pin-Header auf die gleiche Seite der Platine löten.

Schritt 12: Reinigung und Überprüfung

Verwenden Sie dann das Dremel-Werkzeug, um das Kupfer um die Widerstandsleitungen auf der Rückseite der Platine herauszuschneiden (um einen Kurzschluss des Widerstands zu vermeiden). Verwenden Sie anschließend ein Multimeter im Durchgangsmodus, um zu überprüfen, dass keine der Leiterbahnen während des Lötvorgangs kurzgeschlossen wurde. Verwenden Sie als letzte Überprüfung die Diodenmessung des Multimeters (Tutorial, wenn dies eine neue Technologie für Sie ist) über die Fotodiode, um sicherzustellen, dass sie vollständig an der Platine befestigt ist.

Schritt 13: Platine 2 - die LEDs

Hier ist der Schaltplan für das zweite Board. Dieser ist etwas schwieriger, aber zum Glück sind wir vom letzten aufgewärmt.

Schritt 14: Redux aufbohren

Nach mehreren Versuchen, die mir nicht so gut gefielen, entschied ich mich für dieses Muster, das ich mit dem gleichen Dremel-Routing-Bit wie zuvor bohrte. Aus diesem Bild ist es schwer zu sagen, aber es gibt eine Verbindung zwischen zwei Teilen der Platine durch die andere Seite (Masse in der Schaltung). Der wichtigste Teil dieses Schneidens ist die Kreuzung, an der der LED-Chip sitzt. Dieses Fadenkreuzmuster muss ziemlich klein sein, da die Anschlüsse auf dem LED-Chip ziemlich eng beieinander liegen.

Schritt 15: Lötvias

Da zwei gegenüberliegende Ecken des LED-Chips beide verbunden werden müssen, müssen wir die Rückseite der Platine verwenden, um sie zu verbinden. Wenn wir eine Seite der Platine elektrisch mit der anderen verbinden, wird das als "Via" bezeichnet. Um die Vias auf der Platine zu machen, habe ich in den beiden oben markierten Bereichen ein Loch gebohrt. Von hier aus habe ich die Zuleitungen des Widerstands auf der vorherigen Platine in das Loch gesteckt und auf beiden Seiten verlötet. Ich habe so viel überschüssiges Kabel wie möglich abgeschnitten und eine Durchgangsprüfung durchgeführt, um zu sehen, dass zwischen diesen beiden Bereichen nahezu kein Widerstand vorhanden ist. Im Gegensatz zur letzten Platine müssen diese Vias nicht auf der Rückseite umrissen werden, da sie verbunden werden sollen.

Schritt 16: Löten des LED-Chips

Um den LED-Chip zu löten, befolgen Sie das gleiche Verfahren wie bei der Fotodiode, indem Sie Lot auf jeden Pin und auch auf die Oberfläche auftragen. Die Ausrichtung des Teils ist schwer zu finden, und ich empfehle, dem Datenblatt zu folgen, um sich zu orientieren. Auf der Unterseite des Chips hat "Pin eins" ein etwas anderes Pad, und der Rest der Zahlen setzt sich um den Chip herum fort. Ich habe markiert, welche Nummern an welchen Stellen angebracht sind. Nachdem Sie es angelötet haben, sollten Sie erneut die Diodentesteinstellung am Multimeter verwenden, um zu sehen, dass beide Seiten richtig befestigt sind. Dadurch wird Ihnen auch angezeigt, welche LED die rote ist, da sie beim Anschließen des Multimeters ein wenig aufleuchtet.

Schritt 17: Der Rest der Komponenten

Als nächstes löten Sie die Widerstände und den 3-Pin-Header an. Wenn Sie den LED-Chip im vorherigen Schritt um 180 ° gedreht haben, können Sie eigentlich immer noch fortfahren. Wenn Sie die Widerstände anbringen, stellen Sie sicher, dass der 150Ω-Widerstand auf der roten Seite liegt und die andere Seite den 180Ω hat.

Schritt 18: Fertigstellen und Prüfen

Schneiden Sie auf der Rückseite die Widerstände wie zuvor ab, um einen Kurzschluss mit der Durchkontaktierung zu vermeiden. Schneiden Sie die Platine aus und führen Sie einen letzten Durchlauf mit dem Durchgangsprüfer auf dem Multimeter durch, nur um zu überprüfen, dass nichts versehentlich kurzgeschlossen wurde.

Schritt 19: "Eintopfen" der Boards

Nach all den feinen Lötarbeiten, die ich gemacht habe, wollte ich sicherstellen, dass nichts die Komponenten abschlägt, während das Oximeter verwendet wurde, also beschloss ich, die Platinen zu "vergießen". Durch Hinzufügen einer nichtleitenden Schicht bleiben alle Komponenten besser an Ort und Stelle und bieten eine flachere Oberfläche für das Oximeter. Ich habe ein paar Dinge getestet, die ich herumliegen hatte, und dieser Klebstoff mit industrieller Stärke hat gut funktioniert. Ich begann damit, die Rückseite abzudecken und ein paar Stunden sitzen zu lassen.

Schritt 20: Vergießen fortgesetzt

Nachdem die Unterseite verfestigt ist, drehen Sie die Bretter um und beschichten Sie die Oberseite. Obwohl es ein fast durchsichtiger Klebstoff ist, wollte ich den Fotodetektor und die LEDs unbedeckt lassen. Bevor ich alles bedeckte, bedeckte ich beide mit winzigen Stücken Isolierband und nach ein paar Stunden benutzte ich ein Messer, um den Klebstoff vorsichtig zu entfernen diese und nahm das Band ab. Es ist möglicherweise nicht notwendig, sie unbedeckt zu lassen, aber wenn Sie sich entscheiden, sie nur abzudecken, stellen Sie sicher, dass Luftblasen vermieden werden. Es ist in Ordnung, so viel Klebstoff aufzutragen, wie Sie möchten (innerhalb eines angemessenen Rahmens), da eine flachere Oberfläche bequemer sitzt und die Komponenten besser schützt.

Schritt 21: Konstruieren von Drähten

Ich hatte nur Litzendraht zur Hand, also entschied ich mich, einen männlichen 3-Pin-Header zu verwenden, um einige Kabel zu erstellen. Wenn Sie es zur Hand haben, ist es viel einfacher, dafür einfach Massivdraht ohne Löten zu verwenden. Es hilft jedoch, die Drähte zusammenzudrehen, da dies ein Hängenbleiben verhindert und im Allgemeinen nur ordentlicher aussieht. Löten Sie einfach jeden Draht an einen Stift am Header, und wenn Sie ihn haben, würde ich jeden Strang mit etwas Schrumpfschlauch beschichten. Stellen Sie sicher, dass Sie die Drähte in der gleichen Reihenfolge haben, wenn Sie den Header auf der anderen Seite anschließen.

Schritt 22: Idiot-Proofing der Verkabelung

Aufgrund der Art und Weise, wie ich diese Boards mit Kabeln verbunden habe, wollte ich sicherstellen, dass ich sie nie falsch angeschlossen habe, also habe ich die Verbindung mit Farbmarkern farbcodiert. Welcher Pin welcher Anschluss ist und wie meine Farbcodierung funktioniert, seht ihr hier.

Schritt 23: Herstellen eines Gehäuses

Das Gehäuse für das Oximeter habe ich mit L200-Schaum und einem Stück PVC-Rohr gemacht, aber Sie können sicherlich alle Schaumstoffe und / oder Kunststoffe verwenden, die Sie herumliegen haben. Das PVC funktioniert super, weil es schon fast in der Form ist, die wir wollen.

Schritt 24: PVC und Heißluftpistolen

Die Verwendung einer Heißluftpistole auf PVC zum Formen ist einfach, kann jedoch etwas Übung erfordern. Alles, was Sie tun müssen, ist Wärme auf das PVC anzuwenden, bis es beginnt, sich frei zu biegen. Während es heiß ist, können Sie es in fast jede gewünschte Form biegen. Beginnen Sie mit einem Stück PVC-Rohr, das nur breiter als die Bretter ist. Schneiden Sie eine der Seiten ab und erhitzen Sie sie dann einfach. Sie möchten, dass einige Handschuhe oder Holzblöcke das PVC manövrieren können, während es heiß ist.

Schritt 25: Formen des Kunststoffs

Wenn Sie die Schlaufe einbiegen, schneiden Sie überschüssiges PVC ab. Bevor Sie es vollständig einbiegen, schneiden Sie mit einem Messer oder Dremel-Werkzeug eine Kerbe auf einer Seite und den Kanten der gegenüberliegenden Seite heraus. Diese gabelförmige Form ermöglicht es Ihnen, die Schlaufe weiter zu schließen. Es gibt Ihnen auch einen Platz zum Greifen, um das Oximeter zu öffnen, um es auf Ihren Finger zu legen. Machen Sie sich vorerst keine Sorgen über die Dichtheit, da Sie sehen möchten, wie es sich anfühlt, sobald der Schaumstoff und die Bretter drin sind.

Schritt 26: Etwas weicher

Als nächstes schneiden Sie ein Stück Schaumstoff auf die Breite Ihres PVC und auf eine Länge, die sich vollständig um die innere Schlaufe wickelt.

Schritt 27: Ein Platz für die Bretter

Damit sich das Board nicht in deine Finger gräbt, ist es wichtig, sie in den Schaumstoff zu versenken. Verfolgen Sie die Form der Bretter in den Schaumstoff und verwenden Sie eine Schere, um das Material auszuheben. Anstatt den gesamten Bereich um die Header herum zu reinigen, fügen Sie einige Schlitze an den seitlichen Anschlüssen hinzu, die herausspringen können, aber immer noch leicht unter dem Schaumstoff liegen. An dieser Stelle können Sie die Platten und den Schaumstoff in das PVC legen und die Passform im tatsächlichen PVC und dann an Ihrem Finger testen. Wenn Sie die Durchblutung verlieren, sollten Sie die Heißluftpistole erneut verwenden, um das Gehäuse ein wenig weiter zu öffnen.

Schritt 28: Bretter in Schaum

Wir fangen jetzt an, alles zusammenzustellen! Um zu beginnen, werfen Sie einfach etwas Epoxy / Klebstoff in die Löcher, die Sie gerade in den Schaum gemacht haben, und legen Sie die Bretter in ihre kleinen Häuser. Ich habe den gleichen Klebstoff verwendet, mit dem ich die Bretter früher vergossen habe, was gut zu funktionieren schien. Stellen Sie sicher, dass Sie dies einige Stunden ruhen lassen, bevor Sie fortfahren.

Schritt 29: Schaum in Plastik

Als nächstes habe ich die Innenseite des PVC mit dem gleichen Kleber ausgekleidet und den Schaumstoff vorsichtig hineingelegt. Wischen Sie den Überschuss ab und legen Sie etwas hinein, damit der Schaum darauf kauen kann. Mein Allzweckmesser hat gut funktioniert und es hilft wirklich, den Schaum gegen das PVC zu drücken, um eine starke Abdichtung zu erhalten.

Schritt 30: Die Arduino-Verbindung

An dieser Stelle ist der eigentliche Sensor fertig, aber wir wollen ihn natürlich für etwas verwenden. Es gibt nicht viel, um mit dem Arduino verbunden zu werden, aber es ist unglaublich wichtig, nichts rückwärts zu verdrahten, oder Sie werden sehr wahrscheinlich Dinge auf den Platinen beschädigen. Stellen Sie sicher, dass der Strom ausgeschaltet ist, wenn Sie die Stromkreise anschließen (Dies ist wirklich der sicherste Weg, um Probleme zu vermeiden).

Schritt 31: Der verbleibende Widerstand und Kondensator

Ein paar Hinweise zur Verkabelung in den Arduino:

• Der Kondensator vom Signal zur Masse wirkt Wunder auf das Rauschen. Ich hatte keine große Auswahl, also habe ich das "Papas Mülleimer-Special" verwendet, aber wenn Sie Abwechslung haben, wählen Sie etwas um 47 nF oder weniger. Andernfalls können Sie möglicherweise keine schnelle Umschaltgeschwindigkeit zwischen den roten und den IR-LEDs erzielen.
• Der Widerstand, der in das Fotodetektorkabel geht, ist eine Sicherheitssache. Es ist nicht notwendig, aber ich hatte Angst, dass ich beim Umgang mit der Steckplatinenschaltung versehentlich etwas kurzschließen und das gesamte Projekt verpfuschen könnte. Es deckt nicht jeden Unfall ab, aber es hilft nur, ein bisschen mehr Sicherheit zu haben.

Schritt 32: LED-Strom testen

Sobald ich diese drin hatte, testen Sie den Strom, der durch die roten und IR-LEDs fließt, mit einem Multimeter im Amperemeter-Modus. Das Ziel hier ist nur zu überprüfen, ob sie ähnlich sind. Meine waren bei etwa 17mA.

Schritt 33: Der Code

Wie im Vorbereitungsschritt angegeben, finden Sie den Code für dieses Gerät in unserem GitHub-Repository. Einfach:

1. Laden Sie diesen Code herunter, indem Sie auf "Klonen oder herunterladen"/"Zip herunterladen" klicken.
2. Entpacken Sie diese Datei mit 7zip oder einem ähnlichen Programm und öffnen Sie diese Datei in der Arduino IDE.
3. Laden Sie es auf Ihren Arduino hoch und verbinden Sie die Pins wie in den Pin-Belegungen beschrieben (oder ändern Sie sie im Code, aber beachten Sie, dass Sie dies jedes Mal tun müssen, wenn Sie von GitHub erneut herunterladen).
4. Wenn Sie eine serielle Ausgabe auf dem seriellen Monitor sehen möchten, ändern Sie den Booleschen Wert serialDisplay in True. Die anderen Eingabevariablen sind im Code beschrieben; Die aktuellen Werte haben für uns gut funktioniert, aber Sie können mit anderen experimentieren, um die optimale Leistung für Ihr Setup zu erzielen.

Schritt 34: Schaltplan

Schritt 35: Weitere Ideen

Wir würden gerne hinzufügen (oder einer unserer vielen Follower könnte darüber nachdenken, hinzuzufügen)

1. Bluetooth-Verbindung zum Datenaustausch mit einem Computer
2. Verbindung mit einem Google Home-/Amazon-Gerät, um SpO2-Informationen anzufordern
3. Mehr ausgewaschene Mathematik für die Berechnung von SpO2, da wir derzeit keine Vergleichsreferenz haben. Wir verwenden einfach Mathematik, die wir online gefunden haben.
4. Code zur Berechnung und Meldung des Herzschlags des Patienten zusammen mit SpO2
5. Verwenden eines integrierten Schaltkreises für unsere Messungen und Mathematik, wodurch ein Großteil der Variabilität für unsere Ausgabe eliminiert wird.