便携式 COVID-19 诊断诊所：组件详细清单与搭建指南

组件与物料

组件	数量	备注
Maxim MAXREFDES100# 健康传感器平台	1
UV-C LED 5mm	10	普通二极管可用，Innotek UV-C 二极管更佳。建议在 Amazon 或 Aquisense 搜索
Digilent IR 接近传感器	1
Arduino Mega 2560	1
DFRobot I2C 16x2 LCD 显示模块	1
Seeed Grove 水雾化器	1
USB-A 转 B 线	1
通用 PNP 三极管	2
激光二极管 2 引脚	1
Seeed Grove 数字光传感器	1
Adafruit 蠕动液体泵（硅胶管）5-6V DC	1
移动电源（双 5V USB 输出）	1
PNP 三极管 TO-220 封装	1

必要工具与设备

• 导电铜箔胶带
• 电工剪刀
• 公/母杜邦线 40 根 150mm
• 纸板切割刀
• 双面胶带
• 电烙铁
• SkyMaster 3-12V 可调电源（或双 5V USB 口的充电宝）

应用与在线服务

• Arduino IDE
• Arduinoblocks

项目详解

作为来自印度的制造者，我意识到 SARS-CoV-2 病毒本可在大流行前就被扫描、检测和治疗。我的想法是通用、易组装的，功能远超口罩清洁。它还利用 Arduino 和 ARM 平台实现自动手部消毒。制作虽有挑战，但每台设备都能检测诊断人体生命体征，抵消制造成本。使用 C++ (Arduino IDE) 编程让消毒套件生动起来。本项目采用 Arduino/Genuino Mega 2560。

物料清单 (BOM)

约 USD $261 (AED 958.66)

• MAXREFDES100 = $157.50
• Arduino Mega = $57.30
• 蠕动泵 = $24.95
• LCD = $5.98
• IR 传感器 = $1.85
• 铜箔胶带 (10mm) = $11.96
• UV LED = $4.08
• 其余（面包板、三极管、杜邦线等）约 $2.72（假设你已是 Maker）

演示视频

https://youtu.be/Xmy4RtmoXII

现场部署所需资源

假设部署在人口密集高风险社区，需要：

• 电力：15V DC 或 12V DC 电源，或双 5V USB 口充电宝（分别接 Arduino USB 和剪开的 USB 供电线）
• 液体消毒剂（Dettol 或稀释肥皂水）供雾化器和手部消毒器使用
• 内科医生/心脏病专家/护士（监控诊断 MAXREFDES100 读数）
• Android 手机（运行 Maxim Apk）或 Windows PC（推荐，PC 版 GUI 可显示 SpO2 血氧，Android 版不显示）

结构搭建

结构搭建步骤

剪两块 10cm×25cm 纸板，各贴两条平行铜箔胶带：一条正极 (+)，一条地 (GND)。每条胶带焊接 5 颗 UV-C LED，如下图。

在纸板上切矩形孔，嵌入 16x2 I2C LCD。

Arduino 硬件连接

以下连接基于已焊好 UV-C 灯珠的铜箔纸板组件。

I2C 16x2 LCD

• SCL → Pin 21
• SDA → Pin 20
• VCC → 5V (电源区)
• GND → GND (电源区)

铜箔纸板组件 (两套)

• 两组地线接数字引脚列末端的两个 GND
• Pin 50 和 Pin 52 分别接两个 BC557 PNP 三极管基极
• 铜箔组件正极接两个 BC557 集电极
• 铜箔组件 GND 接面包板地轨（也接 Mega GND）
• 两个发射极接 Mega 5V 引脚

水雾化器

• VCC → 5V 引脚
• GND → 同 LED 条的地轨
• EN → 数字引脚 40

重要： 先只固定一组铜箔纸板灯组。待加装纸板支撑条（确保结构强度，防重口罩砸坏）后再固定第二组。

激光二极管

• VCC (红) → 5V
• GND (蓝) → GND

3引脚光传感器

• VCC → 3.3V
• GND → GND
• OUT (信号) → D48
• 用螺丝刀调节蓝色电位器频率，使激光遮挡时关闭、暴露时开启

Arduino 代码设置

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

LiquidCrystal_I2C lcd(0x27,16,2);

void setup() {
  pinMode(48, INPUT); // D48 数字光传感器
  lcd.init();
  lcd.noCursor();
  lcd.backlight();
  pinMode(50, OUTPUT);
  pinMode(52, OUTPUT);
  pinMode(40, OUTPUT);
  lcd.backlight();
  lcd.display();
  lcd.clear();
}

void loop() {
  if (digitalRead(48)) {
    delay(1000);
    lcd.clear();
    lcd.print("Lower the lid");
    delay(500);
    lcd.clear();
    lcd.print("Wait 30 mins");
    digitalWrite(50, LOW);
    digitalWrite(52, LOW);
    digitalWrite(40, HIGH); // D40 水雾化器
    delay(1800000); // 30分钟
    digitalWrite(50, HIGH);
    digitalWrite(52, HIGH);
    digitalWrite(40, LOW);
    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!");
  }
}

自动手部消毒器

此模块至关重要，提供清洁口罩和消毒手部的一站式服务。基于 IR 传感器（超声波传感器代码更复杂）和 Adafruit 5V 500mA 蠕动泵，无需额外单片机，节省时间成本。利用 TIP42C PNP 三极管，IR 传感器检测到物体即开启水泵。

• 三极管基极 → IR 传感器 OUT
• 集电极 → 电机正极
• 发射极 → 面包板正轨
• IR 传感器 VCC → 面包板正轨
• IR 传感器 GND → 面包板负轨

免责声明： 强烈建议参考文字接线说明，而非上图。Fritzing 旧且已弃用，但我别无选择。不同 PNP 型号引脚排列不同，文中给出的是我项目中通用的 PNP 连接方式。如有不便请见谅。

MAXREFDES100 (MAX32620HSP) 软件设置

注意 (MAXREFDES100 设置)

我知道这看起来很贵，算不上低成本方案。但部署应采用三边分布：每个村镇放置 3 台，便于救护车接触。以非洲为例：22 个欠发达国家（指全国无监测诊断工具）。刚果土地面积最大约 234 万平方公里，尼日利亚人口最多约 2 亿 (2019年12月)。设备间距平均 3 公里，因为非洲人日均步行 4 公里取水，可步行或救护车送达。设备可由不同救护车分时段租用，另备 3-4 台应急。设备含除颤保护，可测 SpO2、BPM、体温、ECG、环境压力等，业余心脏病专家可读取判断潜在病症，预先送检 COVID-19 (RT-PCR 或阿联酋新激光检测) 或送医治疗流感等呼吸心血管相关疾病。一台设备可抵消约 10 人次 COVID-19 重症治疗成本，即利用本机器在早期诊断 COVID-19 或其他常被忽视的基础疾病。

实际设置步骤：

仅讲解 HSP 板在 GUI 和 Android 应用上的设置。详细硬件设置请参考 MAXREFDES100 产品页面或观看视频：https://youtu.be/UZ4MkrNHI2A

1. 将 HDK 适配器的 USB-C 口插入 HSP 板，Micro-USB 线连接 HDK 适配器另一端至电脑。



2. 按住传感器板唯一按钮 0.5 秒，待红灯亮起。
3. 电脑应弹出“COM10 设置完成”通知（允许后续上传自定义固件）。
4. 打开设备管理器 → 端口 (COM 和 LPT)，确认 COM 口存在。
5. 拔下 HDK 适配器，改用 USB-C 线直连传感器板至电脑设置 GUI。
6. 等待几分钟，弹出“USB Serial Device (COM11) 已设置”。
7. 下载 GUI：官方链接 或产品页面。
8. 首次打开 GUI，UART 配置窗口波特率 9600，点“Scan Ports”找到 COM11，点“Connect”。
9. 进入 Optical 选项卡，拇指/手指按住带红灯闪烁的大玻璃窗，点“Start Monitor”应出现读数。







10. 点击 ECG MUX，选择 ECG OPENP 和 OPEN-N 设为 Connected。



11. 启用 EN_ECG 和 EN_RTOR（若 MAX30003 寄存器名禁用则为 ECG 和 R-R）。
12. 点 Plots 标签页 → Start Monitor，应显示 ECG 波形（需焊接 ECG 导线或用排针杜邦线插入）。





13. 点 Temperature，对着传感器板吹气，温度读数应上升。



14. PC 端设置完成。

Android 应用设置

1. 下载 APK：官方页面
2. 将 APK 复制到 Google Drive（或 BlueStacks）。
3. 手机打开 Google Drive 安装 APK。
4. 启动后扫描 BLE 端口，列表中应出现 MAXREFDES100。
5. 点击连接，显示各传感器数值。



6. 注意： Android 应用不显示光学传感器测量和 SpO2 血氧。仅 Windows PC GUI 能显示温度、ECG、SpO2，供病人监护。每部署点应配备安装 GUI 的 PC，或至少用手机测 ECG 评估环境对健康影响。

结构组装

• 将 MAXREFDES100 传感器板放入纸板小盒，露出顶部血氧光学传感器窗口。
• 将 ECG 导线焊接到 ECG 线缆母插头。
• 将湿电极/生物传感器垫扣到 ECG 线缆垫上。
• 长期监测时，装入 MAXREFDES100 附带的 CR2032 纽扣电池座（推荐充电款，普通也可）。
• 口罩消毒仓内可铺一张纸板覆盖电子元件，热屏蔽并为口罩提供平台。放入口罩后勿取出，除非已过半小时或认为 UV-C 电离辐射消毒足够。

核心特性：检测与防护一体化

• 检测： MAXREFDES100 采用先进算法和医疗级传感器，极其可靠地检测并预先提供详细读数，协助医护人员（甚至护士）识别无症状感染者。血氧浓度下降源于病毒 RNA 增加和细胞因子风暴，光学传感器可作为替代 RT-PCR 的临时血液检测（可重复使用、无污染副产物）。
• 防护： 医院级口罩消毒器，使用廉价强力 Innotek UV-C LED，5V 供电高效节能；低功耗 Arduino 配合自动手部消毒器，人们伸手即得消毒液，大幅减少因跑多个站点传播病菌病毒。

额外优势

• 相对低成本： 同类专业站通常超 $500，本便携诊所仅 $200-300（含纸箱），且结构强度更强——纸板 200°C 才熔化，提供热屏蔽。
• 耐用性： 纸板便宜易得，内部木纤维强韧，抗穿刺抗撕裂，内部拱形瓦楞结构增强耐用度。
• 热屏蔽： 纸板 200°C 熔点，远超世界最高气温 56.7°C，组件完美受保护。
• 电磁屏蔽： 木纤维屏蔽 EM 频谱至 UV-C 辐射（可置污染区）。
• 多功能一体： 一站式诊断症状/无症状 COVID-19 及其他基础病，配自动消毒剂分配器和医用级口罩消毒器，极低成本助力“压平曲线”。
• 高度可定制： 零件可增减，Arduino MCU 可重编程运行自定义程序。
• 节能低功耗： 整套仅 15V 或 10V (充电宝：3V 纽扣电池 + 12V DC/10V 充电宝)，高风险社区易供电。
• 内部自动脱氧： 纸板吸氧脱氧，好氧微生物因缺氧死亡，UV-C 未杀灭的也会死。
• 高度便携： 像 U-Haul 箱子一样易搬运，比其他设备轻，可快速转移病房。
• 可生物降解可回收： 纸板是木浆纸浆有机材料，无钉可弃田间分解入土助植物生长 (#TeamTreesHack)；组件开源，报废后 (正常环境 10 年，恶劣 7-8 年) Arduino 驱动新项目，外设再利用，全生命周期造福地球和人类。
• 减震： 随机内部瓦楞和纤维素网状结构，轻微撞击不损内部元件。

可能需调整 LDR 位置弯曲，使激光完全覆盖 LDR 感光面。

这是我的第一个项目。我花了约 4 个月完善细节，只为让你们避免我经历的脑力折磨。 觉得有趣请点赞评论，我会尽快回复。

大家，项目终于完成了。恭喜你们拥有潜力预先诊断 COVID-19（前提是现场有医生/护士值班），一旦检阳性可立即呼叫救护车和医疗支持。 祈祷这永远不会发生在你们身上，你们是我的社区 :) 保重。也感谢所有帮助实现这一终极方案的大大小小技术和软件创造者。