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Covid-19: arriva il saturimetro fai-da-te

Durante la pandemia da Covid-19 abbiamo visto molte persone costruire oggetti importanti per la pandemia, partendo dalle semplici mascherine per arrivare ai ventilatori Arduino e Raspberry.
Nel portale medici Triuggio (piccolo comune nella provincia di Monza e Brianza) viene illustrato come poter costruire un saturimetro per Covid-19 a casa con un kit semplice che ogni maker possiede. I medici chiedono anche che chiunque possieda le conoscenze adeguate possa costruire questi saturimetri e consegnarli a chi ha bisogno, magari affidandosi al medico di base.

Il saturimetro è uno strumento diagnostico molto importante durante la pandemia da Covid-19. Infatti misurando la saturazione di ossigeno nel sangue è possibile valutare l’evoluzione della malattia. Il kit è stato sviluppato dagli stessi medici in poco più di una settimana, è open-source, non risulta preciso come i saturimetri certificati ma potrebbe diventarlo.

Dopo aver effettuato un certo numero di misurazioni, il sistema invia in automatico i dati all’indirizzo e-mail del medico configurato nel software, come mostrato nel video.

Materiali necessari

  • 1 Scheda ESP32
  • 1 Sensore per pulsossimetro
  • 1 Display LCD
  • 6 Viti M3 da 15 mm, 12 viti M2 da 5 mm, 2 dadi autobloccanti M3
  • 1 Molla di penna a scatto, 1 molla ad estensione 6.25 mm x 22 mm
  • Gomma piuma nera 5 mm
  • 1 Cavo micro USB, 1 Power Bank
  • 1 Set crimpatrice Dupont con cavi dupont
  • 1 Set di saldatura a stagno
  • 1 Set colla a caldo
  • 1 Cobina di PLA o ABS scura

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  • ESP32 integra anche una vasta gamma di periferiche, tra cui sensori touch capacitivi, sensori Hall, sensore di rumore basso, interfaccia per schede SD, interfaccia Ethernet, ad alta velocità SDIO / SPI, UART, I2S e I2C.
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  • Filamento per stampanti 3D, diametro 1,75 mm, grigio scuro, bobina da 1 kg, progettato per adattarsi alla maggior parte delle più comuni stampanti 3D (controllare le dimensioni della bobina per assicurarsi della compatibilità)
  • Realizzato in PLA, un materiale termoplastico di uso comune, noto per la bassa temperatura di fusione e per la facilità d’uso (non è necessario un letto riscaldante); inoltre presenta un basso livello di deformazione, è inodore e offre una finitura lucida.
  • La barra di stato integrata nella bobina indica la percentuale di materiale e la lunghezza approssimativa residue
  • Ideato per ridurre gli inceppamenti; con custodia richiudibile inclusa per proteggere il filamento tra un utilizzo e l’altro; tenere lontano dai raggi UV
AmazonBasics - Filamento per stampanti 3D, in ABS, 1,75 mm, grigio scuro, 1 kg per bobina
  • Filamento per stampanti 3D, diametro 1,75 mm, grigio scuro, bobina da 1 kg, progettato per adattarsi alla maggior parte delle più comuni stampanti 3D (controllare le dimensioni della bobina per assicurarsi della compatibilità)
  • Realizzato in ABS, un resistente materiale termoplastico d’uso comune, ideale per creare oggetti durevoli che richiedono una maggiore resistenza al calore
  • La barra di stato integrata nella bobina indica la percentuale di materiale e la lunghezza approssimativa residue
  • Ideato per ridurre gli inceppamenti; con custodia richiudibile inclusa per proteggere il filamento tra un utilizzo e l’altro; tenere lontano dai raggi UV

Come costruire il saturimetro

Per costruire il saturimetro per Covid-19 è necessario stampare il supporto per la pinza con una stampante 3D in PLA o ABS. E’ invece importante il colore, infatti una plastica scura servirà a interferire meno col sensore di luminosità. I file da stampare si trovano in una cartella Drive condivisa creata dagli stessi medici di Triuggio. Per la stampa con PLA l’estrusore deve avere una temperatura di 200 gradi mentre il piatto 60°. Per una stampa con ABS l’estrusore a 240° e il piatto 100°.

Dopo aver stampato i supporti è necessario inserire la scheda ESP32 (i PIN sono all’esterno del supporto), lo schermo LCD e il sensore saldato e incollato con colla a caldo e avvitando le parti, non prima di aver aggiunto la gomma piuma.

Successivamente è necessario configurare la scheda collegando i vari PIN secondo la tabella qui sotto, saldando i cavi verso il sensore se necessario.

La parte più difficile risiede nell’algoritmo per il calcolo della saturazione che calcola la percentuale di luce infrarossa e rossa (rispettivamente sangue ossigenato e non) durante la fase di sistole. Per la calibrazione sono state svolte diverse fasi descritte nel web dei medici mentre un file aggiornato è presente nella cartella Drive.
Su Linux è necessario apportare delle modifiche ad alcune librerie.

Algoritmo saturimetro

Effettuando diverse prove su altri membri del gruppo, i valori del loro pulsossimetro collimano sufficientemente con valori registrati da un pulsossimetro commerciale.

La misurazione del pulsossimetro dei medici di Triuggio (a destra) coincide con la misurazione di un pulsossimetro commerciale (a sinsitra).

La prima accensione avviene in modalità Access Point configurabile inserendo nella rete “esp32ap” (compare dopo 30 secondi dall’accensione) la password 12345678. La rete viene ricordata dal saturimentro anche nelle successive accensioni.

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Silvia Sannahttps://systemscue.it
Laureata triennale in Ingegneria Elettrica, Elettronica, Informatica e attualmente studentessa di LM Computer Engineering, Cybersecurity and Artificial Intelligence. Informazione tecnologica con TechCuE