智能呼吸机

制作人：项哲恺，出生年月：2008年10月

目标3：良好健康与福祉

2019年年底新冠病毒爆发，国外很多人感染了病毒，却因大量缺乏呼吸机治疗导致死亡。所以我就想能不能用micro:bit来制作一个呼吸机模型，让更多人能了解呼吸机原理，大量制造真正的呼吸机帮助病人。最后通过尝试我利用micro:bit和一些电子元件，通过micro:bit的编程控制制作了这个呼吸机模型。

作品通过micro:bit控制电机有节奏的带动曲轴转动，挤压皮老虎气吹模拟的气囊帮助病人呼吸。当病人带上智能呼吸机面罩时，面罩内的红外线传感器感应到障碍后，传递信号给micro:bit，micro:bit判断A、B按钮控制的模式状态，如果是手工模式就通过电位器调节电机转速，如果是自动模式就通过面罩里面的声音传感器模拟呼气流量计探测病人的呼吸声音大小来自动调节电机的转速。

1.设计草图

2.功能验证：

2.1电路设计：

2.2编程：

1) 首先对编程思路做整体规划：规划出4个功能部分：初始化、状态切换、信息显示、功能控制。

2) 初始化：开机把状态变量归零设为默认手动模式，LED屏显示清空、LED屏提示带上面罩。

3) 状态切换：由于micro：bit自带的按钮是弹起式常开按钮，状态不能保持，所以设置mode变量来存储状态（0为手动调速、1为自动调速），触发后面的逻辑判断。

4) 信息显示：无限循环不停监测，当检测到面罩的红外线传感器遮挡，相当于带上面罩了，显示呼吸的肺部动画，如果没带面罩就提示带上。接着判断智能呼吸机处于哪种状态，即mode的值，根据不同的状态分别从电位器、声音传感器显示呼吸机的运行速度值。

5) 功能控制：无限循环不停监测，当检测到面罩的红外线传感器遮挡，相当于带上面罩了，LED点阵屏显示张嘴的动画，如果没带面罩就清空LED点阵屏显示、停止电机转动。接着判断智能呼吸机处于哪种状态，即mode的值，根据不同的状态分别从电位器、声音传感器（模拟呼吸流量计）取值赋给电机转速。

2.3实物模块搭建：

气体压缩输送装置：

智能面罩：

主控制器：

总装原型系统：

本项目使用micro：bit和电子元件制作了一个智能呼吸机演示模型，可以很好地给人们演示呼吸机的原理。

通过这个呼吸机模型，让更多人能了解呼吸机原理，大量制造真正的呼吸机帮助病人，治疗新冠肺炎。

能检测患者是否佩戴智能面罩自动启动机器。

具有手动调速、自动调速两种功能。

在项目制作的过程中在以下几点碰到了问题并通过头脑风暴巧妙解决：

1.碰到了气体压缩输送装置设计困难的情况，通过头脑风暴分析最后使用皮老虎和乐高制作框架、曲轴解决。

2.面罩里面的呼气流量计想法很好，但实现起来发现成品呼气流量计精度高很昂贵，做为一个演示模型使用起来太不经济，通过分析呼吸会产生呼吸声音，刚好可以用声音传感器来探测声音大小来模拟解决，既经济又巧妙。

可以完善的地方：

1.现在气体压缩输送装置和主控是分开的，后面可以做成一体的。

2.加入温度传感器、心率传感器、血氧传感器同时测量病人的体温、心率、血氧含量。

3.加入紫外线杀毒功能，在更换病人使用前进行自动消毒。