Portable COVID-19-Diagnoseklinik: Komponenten-Übersicht & Aufbau

Komponenten und Zubehör

Maxim MAXREFDES100# Health Sensor Platform (MAX32620HSP)	×	1
UV-C LEDs 5 mm (Innotek/Aquisense empfohlen)	×	10
Digilent IR-Proximity-Sensor	×	1
Arduino Mega 2560	×	1
DFRobot I2C 16×2 LCD Display	×	1
Seeed Grove Water Atomizer (Vernebler)	×	1
USB-A auf B Kabel	×	1
PNP-Transistor (Generic)	×	2
Laserdiode 2-Pin	×	1
Seeed Grove Digital Light Sensor	×	1
Adafruit Peristaltik-Pumpe 5–6 V DC (Silikonschlauch)	×	1
Powerbank (2× 5 V USB-Ausgang)	×	1
PNP-Transistor TO-220 (z. B. TIP42C)	×	1

Werkzeuge & Hilfsmittel

• Kupferfolien-Klebeband (leitend)
• Elektroschere / Seitenschneider
• Jumper-Wires (40× 150 mm, M/F)
• Karton-Schneider
• Doppelseitiges Klebeband
• Lötkolben
• Einstellbares Netzteil 3–12 V (oder 2. Powerbank mit 2× USB)

Apps & Online-Dienste

• Arduino IDE
• Arduinoblocks (visuelle Programmierung)

Projektbeschreibung

Diese portable Klinik kombiniert Masken-Desinfektion (UV-C), automatische Händedesinfektion und medizinische Vitalüberwachung (SpO₂, EKG, Temperatur, Herzfrequenz) in einem Karton-Gehäuse. Ziel: Niedrigkosten-Lösung für Risikogebiete ohne medizinische Infrastruktur.

Kostenübersicht (ca. 261 USD / 959 AED)

• MAXREFDES100: 157,50 $
• Arduino Mega: 57,30 $
• Peristaltik-Pumpe: 24,95 $
• LCD: 5,98 $
• IR-Sensor: 1,85 $
• Kupferband: 11,96 $
• UV-C LEDs: 4,08 $
• Rest (Transistoren, Kabel, Breadboard): ~2,72 $ (oft bereits vorhanden)

Struktureller Aufbau

UV-C Masken-Desinfektion

Zwei Kartonstreifen (10×25 cm) mit je zwei parallelen Kupferbändern (+ / GND). Je 5 UV-C LEDs pro Streifen auf Kupferband löten.

LCD-Ausschnitt

Rechteckiges Loch für 16×2 I2C LCD in Deckel schneiden.

Hardware-Verdrahtung (Arduino Mega)

I2C 16×2 LCD

• SCL → Pin 21
• SDA → Pin 20
• VCC → 5 V
• GND → GND

UV-C Kupferstreifen (jeweils über PNP-Transistor BC557 geschaltet)

• GND beider Streifen → GND-Schiene
• Basis 1 → Pin 50, Basis 2 → Pin 52
• Kollektor 1/2 → Plus-Pol der jeweiligen UV-Streifen
• Emitter 1/2 → 5 V (Mega)

Water Atomizer (Vernebler)

• VCC → 5 V
• GND → GND-Schiene
• EN → Pin 40

Laserdiode

• VCC (Rot) → 5 V
• GND (Blau) → GND

3-Pin Lichtsensor (Digital)

• VCC → 3,3 V
• GND → GND
• OUT (Signal) → Pin D48
• Blaues Potentiometer justieren: Schaltet genau um, wenn Laserstrahl unterbrochen wird.

Arduino-Code (Masken-Desinfektion & LCD)

#include <Wire.h>
#include <LiquidCrystal_I2C.h>

LiquidCrystal_I2C lcd(0x27, 16, 2);

void setup() {
  pinMode(48, INPUT); // Lichtsensor
  lcd.init();
  lcd.noCursor();
  lcd.backlight();
  pinMode(50, OUTPUT); // UV-Streifen 1 (Base BC557)
  pinMode(52, OUTPUT); // UV-Streifen 2
  pinMode(40, OUTPUT); // Vernebler
  lcd.clear();
}

void loop() {
  if (digitalRead(48)) { // Laser unterbrochen → Deckel geschlossen
    delay(1000);
    lcd.clear(); lcd.print("Lower the lid");
    delay(500);
    lcd.clear(); lcd.print("Wait 30 mins");
    digitalWrite(50, LOW);  // UV an (PNP: LOW = an)
    digitalWrite(52, LOW);
    digitalWrite(40, HIGH); // Vernebler an
    delay(1800000);         // 30 Min = 1.800.000 ms
    digitalWrite(50, HIGH); // UV aus
    digitalWrite(52, HIGH);
    digitalWrite(40, LOW);  // Vernebler aus
    lcd.clear(); lcd.print("Remove the mask!");
  } else {
    digitalWrite(50, LOW); digitalWrite(40, LOW);
    lcd.setCursor(0,0); lcd.print("Please place");
    lcd.setCursor(0,1); lcd.print("a mask in!");
  }
}

Automatischer Händedesinfektionsspender

Funktioniert ohne Mikrocontroller: IR-Sensor (Digilent) → Basis TIP42C (PNP) → Kollektor → Plus der Peristaltik-Pumpe → Emitter → 12 V (aus USB-Kabel). IR-Sensor VCC/GND an Breadboard-Schienen. Objekt erkannt → PNP leitet → Pumpe läuft.

Hinweis: Transistor-Pinout (B/C/E) hängt vom Typ ab – Datenblatt prüfen!

MAXREFDES100 (MAX32620HSP) – Setup & Bedienung

Das Board misst: SpO₂ (Blutsauerstoff), Herzfrequenz, EKG, Körpertemperatur, Umgebungsdruck. Zwei Wege:

PC GUI (Windows)

1. HDK-Adapter: USB-C an HSP, Micro-USB an PC → Treiberinstallation (COM10).
2. HDK abziehen, HSP direkt per USB-C an PC → COM11 (USB Serial Device).
3. GUI herunterladen (Maxim Integrated, Login nötig): MAXREFDES100SW302.zip
4. GUI starten → Baud 9600 → Scan Ports → COM11 wählen → Connect.
5. Reiter Optical → Finger auf Sensorfenster → Start Monitor → SpO₂/HR Wellenform.
6. Reiter ECG MUX → ECG OPENP/OPEN-N → Connected → EN_ECG & EN_RTOR aktivieren → Plots → Start Monitor → EKG-Kurve.
7. Reiter Temperature → Auf Board pusten → Temperatur steigt.

Android App (BLE)

1. APK herunterladen: Maxim Integrated → SFW0007670A
2. Auf Android kopieren & installieren (Unbekannte Quellen erlauben).
3. App startet → BLE-Scan → MAXREFDES100 wählen.
4. Sensorwerte anzeigen (Optical/SpO₂ nicht in App, nur Windows GUI).

Gehäuse-Integration

• MAXREFDES100 in kleine Kartonbox, Sensorfenster nach oben offen.
• EKG-Kabel an Buchsen löten, Nass-Elektroden aufkleben.
• Für Langzeitmessung: CR2032 Münzelle (im Lieferumfang) einbauen.
• Innenraum: Kartonplatte als Ablage für Masken & thermische Abschirmung.
• Wichtig: Maske mind. 30 Min im UV-C belassen!

Besondere Eigenschaften

• Detektion: Medizinische Sensoren + Algorithmen → zuverlässige Vitalwerte. SpO₂-Abfall als früher Indikator für COVID-19 / Atemwegserkrankungen.
• Schutz: UV-C Masken-Desinfektion + berührungsloser Handsanitizer → Infektionskette unterbrechen.
• Kosteneffizient: ~200–300 $ vs. 500+ $ für vergleichbare Stationen.
• Karton-Gehäuse: Schmilzt erst bei 200 °C (Weltrekord 56,7 °C) → thermisch sicher. Zellulosefasern schirmen EM-Strahlung bis UV-C ab. Stoßdämpfend, biologisch abbaubar, recyclebar.
• Energieeffizient: 15 V DC oder 10 V via Powerbank (3 V Coin-Cell + 12 V / 10 V Powerbank).
• Sauerstoff-entziehend: Karton bindet O₂ → aerobe Keime sterben auch ohne UV.
• Hochportabel: Wiegt wenig, wie Umzugskarton transportierbar.
• Anpassbar: Arduino-Code & Hardware modular erweiterbar.

Disclaimer: Medizinisches Gerät – professionelle Begleitung (Arzt/Pflegekraft) für Diagnose zwingend erforderlich. Dieses Projekt ist ein Prototyp, kein zertifiziertes Medizinprodukt.