휴대용 코로나19 진단 클리닉: 상세 부품 개요 및 제작 가이드

부품 및 소모품

Maxim Integrated MAXREFDES100# 헬스 센서 플랫폼	×	1
UV LED 5mm (Innotek UV-C 다이오드 권장)	×	10
Digilent IR 근접 센서	×	1
Arduino Mega 2560	×	1
DFRobot I2C 16x2 아두이노 LCD 디스플레이 모듈	×	1
Seeed Grove 물 분무기(아토마이저)	×	1
USB-A to B 케이블	×	1
범용 PNP 트랜지스터	×	2
레이저 다이오드 (2핀)	×	1
Seeed Grove 디지털 조도 센서	×	1
Adafruit 페리스탈틱 액체 펌프 (실리콘 튜빙, 5~6V DC)	×	1
파워뱅크 (5V USB 출력 2개)	×	1
PNP 트랜지스터 TO-220 (TIP42C 등)	×	1

필수 도구 및 장비

	전도성 구리 테이프
	전기공용 가위
	프리미엄 암/수 점퍼 와이어 40개 (150mm)
	카드보드 커터
	양면 테이프
	납땜 인두
	SkyMaster 3-12V 가변 전원 공급기 (또는 5V USB 2포트 파워뱅크)

앱 및 온라인 서비스

	Arduino IDE
	Arduinoblocks

프로젝트 소개

인도 출신으로서, SARS-CoV-2 바이러스가 본격적인 팬데믹이 되기 전에 쉽게 스캔·감지·치료할 수 있었다는 사실을 깨달았습니다. 이 아이디어는 다용도이며 조립이 쉽고, 마스크 살균을 넘어 아두이노와 ARM 플랫폼의 힘으로 작동하는 자동 손 소독 기능까지 제공합니다. 제작이 다소 까다롭지만, 각 장치가 체온·산소포화도·심박수·심전도 등 신체 바이탈을 감지·진단할 수 있어 제작·배포 비용을 상쇄합니다. C++(아두이노 IDE)로 살균 스위트를 구현합니다. 아두이노/제누이노 메가 2560 사용.

자재 명세서 (BOM)

약 USD $261 (AED 958.66)

MAXREFDES100 = $157.50
Arduino Mega = $57.30
펌프 = $24.95
LCD = $5.98
IR 센서 = $1.85
구리 테이프(10mm) = $11.96
UV LED = $4.08
이미 메이커라면 브레드보드, 트랜지스터, 점퍼 와이어 보유 → 추가 비용 약 $2.72

구조적 설정

10×25cm 카드보드 2장에 구리 테이프 2줄을 평행하게 붙여 양극(+)과 음극(GND) 레일로 만듭니다. 각 레일에 UV-C LED 5개씩 납땜합니다.

16×2 I2C LCD가 들어갈 직사각형 구멍을 뚫습니다.

아두이노 하드웨어 연결

주의: 위에서 언급한 구리-카드보드 LED 고정구를 이미 납땜했다고 가정합니다.

I2C 16x2 LCD

SCL → 핀 21
SDA → 핀 20
VCC → 5V (파워 섹션)
GND → GND (파워 섹션)

구리-카드보드 LED 고정구 (2개)

양쪽 고정구 그라운드 → 디지털 핀 열 끝단의 GND 레일
핀 50, 52 → BC557 PNP 트랜지스터 베이스 각 1개
고정구 양극(+) → 각 트랜지스터 컬렉터
고정구 GND → 브레드보드 그라운드 레일 (메가 GND와 연결)
두 트랜지스터 에미터 → 메가 2560 5V 핀

물 분무기(아토마이저)

VCC → 5V 핀
GND → LED 스트립과 같은 그라운드 레일
EN 핀 → 디지털 핀 40

중요: 일단 고정구 하나만 테이프로 고정하세요. 다른 하나는 카드보드 지지대(구조 보강용)를 추가한 뒤 나중에 고정합니다.

레이저 다이오드

VCC (적색) → 5V
GND (청색) → GND

3핀 조도 센서

VCC → 3.3V
GND → GND
OUT (신호) → D48

드라이버로 파란색 포텐쇼미터를 돌려 레이저가 가려질 때 정확히 꺼지고, 레이저가 비출 때 켜지도록 주파수 조정.

아두이노 코드 설정

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

LiquidCrystal_I2C lcd(0x27,16,2);

void setup() {
  pinMode(48,INPUT); // D48: 디지털 조도 센서
  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)) { // 레이저 차단 감지(마스크 삽입됨)
    delay(1000);
    lcd.clear(); lcd.print("Lower the lid");
    delay(500);
    lcd.clear(); lcd.print("Wait 30 mins");
    digitalWrite(50, LOW);  // UV LED 1 ON (PNP이므로 LOW가 ON)
    digitalWrite(52, LOW);  // UV LED 2 ON
    digitalWrite(40, HIGH); // 물 분무기 ON
    delay(1800000);         // 30분 대기 (1,800,000 ms)
    digitalWrite(50, HIGH); // UV LED 1 OFF
    digitalWrite(52, HIGH); // UV LED 2 OFF
    digitalWrite(40, LOW);  // 물 분무기 OFF
    lcd.clear(); lcd.print("Remove the mask!");
  } else { // 마스크 없음
    digitalWrite(50, LOW);
    digitalWrite(40, LOW);
    lcd.setCursor(0,0); lcd.print("Please place");
    lcd.setCursor(0,1); lcd.print("a mask in!");
  }
}

자동 손 소독기 (별도 회로, 마이크로컨트롤러 불필요)

마스크 살균기와 별개로, 사람들이 한 곳에서 마스크 살균과 손 소독을 동시에 할 수 있게 합니다. IR 센서(초음파 센서보다 코드 간단)와 Adafruit 5V 500mA 페리스탈틱 펌프를 사용하며, TIP42C PNP 트랜지스터로 IR 센서 감지 시 펌프 구동. 마이크로컨트롤러 없이 동작해 비용·시간 절약.

트랜지스터 베이스 → IR 센서 OUT
컬렉터 → 펌프 양극
이미터 → 브레드보드 양극 레일
IR 센서 VCC → 브레드보드 양극 레일
IR 센서 GND → 브레드보드 음극(그라운드) 레일

주의: 위 그림은 참고용입니다. 프리칭이 구버전이라 정확하지 않을 수 있습니다. PNP 트랜지스터 모델별 핀 배열이 다르니 글의 배선 설명을 우선 따르세요. 범용 PNP 연결: 베이스→센서 OUT, 컬렉터→부하 양극, 이미터→전원 양극.

MAXREFDES100 (MAX32620HSP) 소프트웨어 설정

참고: 이 보드가 저렴한 솔루션치곤 비싸 보일 수 있습니다. 하지만 삼각 분배 전략(한 지역에 3대 배치, 평균 3km 간격)으로 구급차 접근성을 확보하면 비용 대비 효과가 큽니다. 아프리카 22개 저개발국 예: 콩고(면적 최대), 나이지리아(인구 최대). 하루 평균 4km를 걸어 물 긷는 사람들이 3km 거리면 도보 또는 구급차로 접근 가능. 앰뷸런스 시간대 대여, 비상용 여분 배치. 이 장치는 제세동 보호, SpO2(혈중 산소), BPM, 체온, ECG, 환경 압력 측정 가능. 아마추어 심장전문의도 판독 가능해 코로나19 의심 환자 선별(RT-PCR 또는 UAE 레이저 검사 의뢰)이나 독감·호흡기·심장 질환 조기 발견에 도움. 한 대가 중증 코로나 환자 10명 치료비 절감 효과.

하드웨어·소프트웨어 설정

상세 설정 영상: https://youtu.be/UZ4MkrNHI2A

HDK 어댑터 USB-C를 HSP 포트에, 마이크로 USB를 HDK 포트에 꽂고 다른 끝을 PC에 연결.

센서 보드 버튼 0.5초 누름 → 빨간 LED 점등 대기.
PC에서 COM10 설정 완료 알림 확인(커스텀 펌웨어 업로드용).
장치 관리자 → 포트(COM & LPT)에서 COM 포트 존재 확인.
HDK 어댑터 분리 → 센서 보드 USB-C를 PC에 직접 연결해 GUI 설정용.
몇 분 후 "USB Serial Device (COM11) 설정 완료" 알림.
GUI 다운로드: MAXREFDES100SW302.zip
GUI 최초 실행 시 UART 설정 창(보드레이트 9600) → Scan Ports로 COM11 찾기 → Connect.
Optical 탭 → 엄지/검지를 빨간 LED 깜빡이는 유리창에 대고 Start Monitor.

ECG MUX → ECG OPENP, OPEN-N 선택 → Connected.

EN_ECG, EN_RTOR 활성화 (MAX30003 레지스터명으로는 ECG, R-R).
Plots 탭 → Start Monitor → ECG 파형 확인.

Temperature 탭 → 보드에 입김 불기 → 온도 상승 확인.

PC 앱 설정 완료. 이제 안드로이드 앱으로 넘어갑니다.

안드로이드 앱 다운로드: Maxim 웹사이트 → .apk 파일 다운로드 → 구글 드라이브 등 통해 폰으로 전송 → 설치.

앱 실행 → BLE 포트 스캔 → MAXREFDES100 선택 → 센서 값 표시.

주의: 안드로이드 앱에서는 광학 센서 측정값과 SpO2 수치가 표시되지 않습니다. 온도, ECG, SpO2 등 환자 모니터링에 필요한 상세 데이터는 윈도우 PC GUI에서만 확인 가능. 따라서 각 배치 장소에 GUI 설치된 PC가 필요하거나, ECG만으로도 환경 조건이 건강에 미치는 영향 파악 가능.

구조적 마무리

MAXREFDES100 보드를 작은 카드보드 상자에 넣고, 광학 센서 윈도우(위쪽 빨간 LED 부분)만 노출.
ECG 리드를 ECG 케이블 암잭에 납땜.
젖은 전극(바이오메디컬 센서 패드)을 ECG 케이블 패드에 부착.
장기 바이탈 측정 필요 시 동전 셀 홀더(CR2032, 충전식 권장) 장착.
마스크 살균기 내부 전체에 카드보드 시트 깔아 전자회로 열 차폐 및 마스크 올려놓는 플랫폼으로 활용. 반드시 30분 경과 또는 충분한 살균 확신 전까진 마스크 꺼내지 마세요.

주요 특징: 감지(Detect) + 보호(Protect) 통합

Detect: MAXREFDES100은 첨단 알고리즘과 의료급 센서로 무증상 감염자도 선별 가능. 바이러스 RNA 증가와 사이토카인 폭풍으로 혈중 산소포화도(SpO2) 하락 → 광학 센서가 감지 → RT-PCR 대체 가능한 간이 혈액 검사 역할 (반복 사용 가능, 오염물질 없음).
Protect: 병원급 마스크 살균기(강력한 Innotek UV-C LED, 5V DC 저전력) + 저전력 아두이노 MCU + 자동 손 소독기 → 별도 스테이션 방문 불필요 → 교차 감염 차단.

추가 이점

상대적 저비용: 동급 전문 스테이션 $500+ vs 본 장비 $200~300 (카드보드 포함).
내구성: 카드보드 200℃서 용융, 역대 최고 기온 56.7℃서도 내부 부품 완벽 보호. 골판지 구조로 내구성·내천공성 우수.
EM 차폐: 목재 섬유가 UV-C까지 전자기파 차폐 → 오염 지역 배치 가능.
다목적: 진단·보호·소독 일체형 → 질병 곡선 평탄화(Flatten the curve)에 기여.
높은 커스터마이징: 부품 추가/제거 용이, 아두이노 펌웨어 수정으로 맞춤 프로그램 구동.
에너지 효율: 전체 시스템 15V(파워뱅크 시 10V) 저전력 → 취약 지역 전력 부담 적음.
자동 산소 탈취: 카드보드 산소 흡착 특성 → 호기성 미생물 사멸(UV-C가 못 잡은 것 보완).
높은 휴대성: U-Haul 박스처럼 가볍게 이동 가능.
생분해·재활용: 펄프 소재 → 스테이플 제거 후 땅에 묻으면 분해 → 식물 성장 기여 (#TeamTreesHack). 부품은 오픈소스 → 수명 다하면 다른 프로젝트 재사용.
충격 흡수: 골판지 무작위 플루팅과 셀룰로오스 망목 구조로 가벼운 충격에서 내부 보호.

LDR 위치를 구부려 레이저가 전체 면적을 덮도록 조정해야 할 수 있습니다.

이것이 제 첫 프로젝트입니다. 약 4개월을 투자해 여러분이 저와 같은 시행착오를 겪지 않게 상세히 기록했습니다. 흥미로우시면 좋아요·댓글 남겨 주세요. 최대한 빨리 답하겠습니다.

모두에게, 프로젝트가 드디어 완성되었습니다. 축하합니다! 이제 (현장 의사/간호사 대기 시) 코로나19 선제 진단 후 양성 의심 시 구급차·의료 지원 요청이 가능합니다. 여러분께 그런 일이 없길 기도합니다. 여러분은 제 커뮤니티니까요. 안전하세요. 이 궁극적 솔루션을 현실로 만든 모든 거대 기술·소프트웨어 기업에도 큰 감사를 드립니다.

코드

마스크 살균기 구동 코드 Arduino

아두이노 메가에 업로드하거나, 우노 사용 시 핀 번호 수정하세요.

#include <Wire.h>
#include <LiquidCrystal_I2C.h>
LiquidCrystal_I2C lcd(0x27,16,2);

void setup() {
  pinMode(48,INPUT); // D48: 디지털 조도 센서
  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)) { // 마스크 감지
    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);
    delay(1800000); // 30분
    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!");
  }
}

회로도

PNP 트랜지스터 배선은 모델마다 다르지만 원칙은: 베이스→디지털 핀, 컬렉터→구리-카드보드 고정구 양극, 이미터→아두이노 5V 핀.
일반 LCD를 I2C LCD로 교체.
모터용 TIP42C PNP: 베이스→디지털 IR 센서 OUT, 컬렉터→페리스탈틱 펌프 양극, 이미터→USB 케이블 12V 출력.

YL-39/YL-69 토양 수분 센서를 아두이노 우노에 연결하는 단계별 가이드 아두이노 IoT 클라우드로 알렉사와 TV 제어하기: 단계별 가이드

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자동화 제어 시스템

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