 |
|
|
Научно-популярный образовательный ресурс для юных и начинающих радиолюбителей - Popular science educational resource for young and novice hams Основы электричества, учебные материалы и опыт профессионалов - Basics of electricity, educational materials and professional experience |
 |
|
 |
|
|
|
|
JUNIOR RADIO 
|
В это время вспышки COVID-19 спрос на аппараты искусственной вентиляции легких и устройства для мониторинга здоровья рос с каждым днем. Чтобы преодолеть нехватку этих устройств, у нас пока нет другого хорошего решения, которое могло бы помочь нам выполнить это требование. мы можем попробовать разработать собственный вентилятор RaspberryPi COVID -19.
Итак, сегодня мы решили сделать небольшой прототип вентилятора на Raspberry Pi. Он также сможет отслеживать наше здоровье и предоставлять данные о нашем сердцебиении и уровнях SPO2.
В нашем прототипе вентилятора используется серводвигатель, который оказывает давление на воздушный мешок ( BVM мешок), тем самым выталкивая воздух с концентрацией кислорода в легкие. Когда серводвигатель возвращается в свое прежнее положение, давление в воздушном мешке (мешке BVM) сбрасывается, благодаря чему он сохраняет свою первоначальную форму. Это помогает вывести CO2 из легких (аналогично процессу вдоха и выдоха). Весь механизм дыхания аппарата ИВЛ должен синхронизироваться с нормальной частотой дыхания пациента. Этого можно добиться, изменив скорость серводвигателя в программе. Мы также использовали датчик MAX30100, который дает нам данные о повышении и понижении частоты пульса и уровне кислорода в крови пациента в реальном времени. Реализовав Raspberry Pi и любой стандартный ЖК-дисплей, мы можем наблюдать частоту пульса и процентное содержание кислорода в крови в виде графика на экране дисплея. (См. Рис. 2,3,4,5)
Рис 2. Без биений
Рис 3. Отображение частоты ударов.
Рис 4
.
Рис 5
.
Рис 6.
Итак, начнем наш проект со сбора следующих компонентов для RaspberryPi COVID -19 Ventilator:
Также нам понадобятся дополнительный картон и труба для механического строительства.
ПРИМЕЧАНИЕ: - Здесь я использую баллон вместо тестового легкого и мешка BVM. Но для получения хороших результатов используйте сумку BVM и стандартное тестовое легкое. Вам также необходимо будет внести некоторые механические изменения в сумку BVM, чтобы она работала правильно. Помните, что этот проект своими руками следует реализовывать только под строгим медицинским наблюдением. Теперь давайте начнем наш проект с некоторой механической компоновки и конструкции. Конструкция вентилятора Здесь возьмем любой картон и закрепим на его ровной поверхности сумку БВМ. (См. Рис. 7). Теперь возьмем один конец трубы и вставим его в отверстие пакета BVM (здесь я использовал сплющенный баллон). Другой конец трубки будет прикреплен к стандартному тест-лёгкому (здесь я также использовал баллон). Теперь мы поместим еще одну картонную деталь поверх пакета BVM так, чтобы одна сторона пакета BVM была прикреплена к одному концу картона, а другая его сторона с помощью вала серводвигателя (см. Рис. 7,8,9,10).
Рис 7
Рис 8
Рис 9
Рис 10
После механической конструкции перейдем к электронной конструкции и кодированию. Подключите RPi к серводвигателю следующим образом: -
|
RPI |
СЕРВО |
|
GND |
GND |
|
5В |
5В |
|
GPIO 17 (нулевой контактный номер Gpio) |
СИГНАЛЬНЫЙ ПИН (желтый провод) |
Система мониторинга здоровья
Для кодирования системы мониторинга работоспособности откройте IDE Arduino, перейдите в Диспетчер библиотек и установите следующие необходимые библиотеки.
SSD1306 Диаграмма
Макс30100
После их успешной установки можно приступать к написанию кода.
Сначала мы инициализируем библиотеки в коде и создадим две переменные, val1 и val2.
Затем мы создадим функцию настройки, которая запустит OLED-дисплей и датчик MAX30100. Он также установит длину и ширину графика.
Затем мы создадим функцию цикла, которая проверяет данные с датчика MAX, отображает их на OLED, а также отправляет их в последовательный порт.
.
Рис 11
Рис 12
Рис 13
Затем подключите компоненты, как показано на принципиальной схеме.
.
Рис 14
Теперь для визуализации живого графика и данных о состоянии мы настроим Processing 3 в Raspberry Pi. Для этого откройте Raspberry Pi и запустите данную систему в терминале.
curl https://processing.org/download/install-arm.sh |
Затем откройте Processing 3 (см. Рис. 15). Получите код с именем «Rolling graph.pde» из папки дополнительных компонентов библиотеки Arduino, а затем вставьте его в среду Processing IDE в Raspberry Pi.
Рис 15
Рис 16. Изменение имени порта в коде
Рис 17
Тестирование
Теперь включите Raspberry Pi, а затем подключите его к дисплею. Запустите код для вентилятора, а затем запустите код для данных о состоянии, например, «Rollinggraph.pde» в Raspberry Pi Processing. Также подключите Arduino с MAX30100 к USB-порту Raspberry Pi.
Рис. 18. код для перемещения сервопривода и нажатия мешка BVM вентилятора.
Когда запускается код для вентилятора, вал серводвигателя начинает двигаться, что приводит к добавлению давления на BVM BAG. Следовательно, кислород проходит по трубе и сглаживает легкие. Затем серводвигатель возвращается в исходное положение, возвращая мешок BVM в прежнее состояние. Этот непрерывный процесс имитирует сокращение (вдох) и расслабление (выдох) легкого человека.
Для визуализации данных о состоянии здоровья просто прикоснитесь пальцем к датчику MAX. Как только он начнет светиться, будет получен живой график состояния данных.
ПРИМЕЧАНИЕ. - Чтобы изменить частоту дыхания аппарата ИВЛ, добавьте в код время задержки.
Также для мониторинга данных о работоспособности измените имя порта на имя порта Arduino. Здесь мое имя порта Arduino - ttyACM0.]
Поздравляем, наш прототип вентилятора RaspberryPi COVID -19 готов.
