Digitalni manometar/CPAP monitor mašine: 6 koraka (sa slikama)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Zadnja izmjena: 2024-01-30 08:06

Jeste li se ikada probudili ujutro i otkrili da vam je CPAP maska skinuta? Ovaj uređaj će vas alarmirati ako ste nenamjerno uklonili masku tokom sna.

CPAP (kontinuirani pozitivni tlak dišnih putova) terapija je najčešći oblik liječenja opstruktivne apneje u snu (OSA). Za pacijente s CPAP terapijom važno je nositi CPAP masku cijelo vrijeme spavanja kako bi terapija bila učinkovita, a također i da bi se ispunili kriteriji usklađenosti sa CPAP -om koje zahtijevaju osiguravajuća društva.

Međutim, mnogi ljudi imaju problema prilikom prilagođavanja spavanju sa CPAP maskom, uključujući problem stalnog buđenja kako bi pronašli svoju CPAP masku. Iako su mnogi moderni CPAP uređaji dovoljno sofisticirani da razlikuju masku koja se zapravo nalazi na osobi ili ako je osoba samo upali, ali ne nosi masku, nemaju svi alarm ili alarm dovoljno glasno da probude pacijenta kada se CPAP maska je uklonjena ili postoji veliko curenje zraka.

Ovaj projekt govori o izradi digitalnog manometra za praćenje tlaka zraka unutar CPAP cjevovoda. Prikazat će tlak zraka u stvarnom vremenu unutar CPAP cijevi, a uređaj će se oglasiti zvučnim alarmom kada CPAP maska vjerovatno skine ili dođe do velikog curenja zraka tokom terapije.

Supplies

1. MPXV7002DP razvodna ploča
2. Arduino Nano V3.0 sa I/O pločom za proširenje
3. Serijski LCD 1602 16x2 modul sa IIC/I2C adapterom plave ili zelene boje
4. 12x12x7,3 mm Trenutni taktilni prekidač sa tipkom sa poklopcem za ključeve
5. Zvučni signal DC 5V Active Sound
6. 2 mm ID, 4 mm OD, fleksibilne cijevi od silikonske gume
7. 3D štampano kućište senzora i kućište
8. Dupont kratkospojne žice i samorezni vijci (M3x16mm, M1.4x6mm, po 6)

Korak 1: Kako to funkcionira

Manometar je uređaj za mjerenje pritiska. U normalnom stanju tokom CPAP terapije, dolazi do značajne promjene pritiska zraka unutar CPAP cijevi zbog disanja dok pacijent udiše i izdiše zrak. Ako dođe do velikog curenja zraka ili je maska isključena, fluktuacija tlaka zraka u cjevovodima postat će znatno manja. Dakle, u suštini možemo provjeriti status maske stalnim praćenjem tlaka zraka unutar CPAP cijevi pomoću manometra.

Digitalni manometar

U ovom projektu MPXV7002DP integrirani silikonski osjetnik pritiska koristi se kao pretvarač za pretvaranje tlaka zraka u digitalne signale. Probojna ploča MPXV7002DP široko je dostupna kao senzor razlike tlaka za mjerenje brzine zraka RC modela i relativno je jeftina. Ovo je ista tehnologija unutar komercijalnih CPAP mašina.

MPXV7002DP je monolitni silikonski senzor pritiska dizajniran za širok spektar primjena. Ima mjerni raspon tlaka zraka od -2 kPa do 2 kPa (približno +/- 20,4 cmH2O), koji lijepo pokriva tipične razine tlaka za liječenje opstruktivne apneje u snu od 6 do 15 cmH2O.

MPXV7002DP je dizajniran kao senzor diferencijalnog pritiska i ima dva priključka (P1 i P2). U ovom projektu, MPXV7002DP se koristi kao senzor manometra ostavljajući stražnji otvor (P2) otvoren za vanjski zrak. Na ovaj način se mjeri tlak u odnosu na atmosferski tlak u okolini.

MPXV7002DP će izlaziti analogni napon od 0-5V. Ovaj napon očitava analogni pin Arduino i prikriva odgovarajući tlak zraka pomoću funkcije prijenosa koju je dao proizvođač. Tlak se mjeri u kPa, 1Pa = 0,10197162129779 mmH2O. Rezultati se zatim prikazuju na LCD ekranu u Pa (Pascal) i cmH2O.

CPAP monitor mašine

Studija pokazuje da su pokreti disanja simetrični i da se nisu značajno mijenjali sa starenjem. Prosječna stopa disanja je 14 za vrijeme mirnog disanja za oba spola. Ritam (omjer inspiracije/izdisaja) je 1: 1,21 za muškarce i 1: 1,14 za žene tokom mirnog disanja.

Sirovi podaci o mjerenju tlaka zraka iz CPAP cjevovoda idu gore -dolje dok ljudi dišu, a također imaju i mnoge „šiljke“budući da je napajanje Arduino 5.0V prilično bučno. Stoga je potrebno podatke izravnati i ocijeniti s vremenom kako bi se pouzdano otkrile promjene pritiska koje unose udisaj i izdisaj.

Arduino skica poduzima nekoliko mjera za obradu podataka i praćenje tlaka zraka. Ukratko, Arduino skica koristi biblioteku tekućih prosjeka Roba Tillaarta kako bi prvo izračunala pokretni prosjek mjerenja tlaka zraka u stvarnom vremenu kako bi izgladila podatke, a zatim izračunala minimalni i maksimalni promatrani tlak zraka svakih nekoliko sekundi kako bi se utvrdilo je li maska isključena provjerom razlika između vršnog i najnižeg nivoa tlaka zraka. Dakle, ako dolazna linija podataka postane ravna, onda je vjerojatno da dolazi do velikog curenja zraka ili je maska iskopčana, oglasit će se zvučni alarm koji će probuditi pacijenta radi potrebnih prilagodbi. Za prikaz ovog algoritma pogledajte grafikone podataka.

Korak 2: Dijelovi i sheme

Svi dijelovi dostupni su na Amazon.com, a gore je navedena specifikacija sa vezama.

Osim toga, kućište senzora i kućište koje se sastoji od kutije uređaja i stražnje ploče moraju biti 3D štampani pomoću donjih datoteka STL. Za najbolje rezultate tijelo senzora treba ispisati u okomitom položaju s podrškom.

Shema je navedena kao referenca.

Korak 3: Izgradnja i početno testiranje

Prvo pripremite sve dijelove za konačnu montažu. Lemite pinove na Nano ploču ako je potrebno, a zatim instalirajte Nano ploču na U/I ploču za proširenje. Zatim spojite ili lemite kratkospojne žice na prekidač dugmeta i zujalicu. Koristio sam neke preostale servo konektore umjesto kratkospojnih žica. Za MPXV7002DP možete koristiti ili žicu koja dolazi s razvodnom pločom bez lemljenja ili lemiti žicu na razvodnu ploču kao što je prikazano na slici. Također izrežite silikonske gumene cijevi od oko 30 mm i pričvrstite ih na gornji priključak (P1) na MPXV7002DP.

Nakon što su dijelovi pripremljeni, konačna montaža je vrlo jednostavna zbog upotrebe I/O ploče za proširenje i serijskog I2C LCD -a.

Korak 1: Instalirajte probnu ploču MPXV7002DP na tijelo 3D senzora. Inertirajte otvoreni kraj silikonske cijevi u mjernu rupu, a zatim pričvrstite ploču s 2 mala vijka. Spojite senzor na S pin na priključku A0 na ploči za proširenje.

• Analog A0
• VCC V
• GND -> G

Korak 2: Povežite LCD sa S pinovima Nano ploče za proširenje na priključcima A4 i A5

• SDL A4
• SCA A5
• VCC V
• GND G

Korak 3: Spojite zujalicu i prekidač na priključke ploče za proširenje D5 i D6

• Prekidač: na port 5 između S i G
• Zvučni signal: na priključak 6, pozitivan na S i uzemljenje na G

Korak 4: Završna montaža

Pričvrstite tijelo senzora na stražnju ploču s 4 vijka M3, zatim instalirajte LCD zaslon i ploču za proširenje Nano i pričvrstite ih malim vijcima. Gurnite prekidač i zujalicu u kućište i učvrstite ih vrućim ljepilom.

Korak 5: Programiranje

1. Dodajte biblioteke u svoj Arduino IDE. Biblioteke se mogu pronaći na: LiquidCrystal-I2C i RunningAverage.
2. Povežite svoj Arduino sa računarom i instalirajte Arduino skicu.

To je to. Sada uključite uređaj putem USB-a ili priključite napajanje od 9-12V na DC priključak na ploči za proširenje (preporučeno). Ako je pozadinsko osvjetljenje LCD ekrana uključeno, ali je ekrani prazan ili se slova teško čitaju, podesite kontrast ekrana okretanjem plavog potenciometra na stražnjoj strani LCD I2C modula.

Na kraju pričvrstite stražnju ploču na prednje kućište pomoću 4 vijka M3.

Korak 4: Jednostavno postavljanje testa manometra

Zanimala me tačnost ovog digitalnog manometra i napravio sam jednostavan testni stalak za upoređivanje očitavanja brojila sa klasičnim manometrom za vodu. S električnom zračnom pumpom koju kontrolira motorni regulator brzine, uspio sam generirati promjenjiv tlak zraka i mjerio sam istovremeno digitalnim i vodenim manometrom povezanim u seriju. Mjerenja pritiska su prilično blizu na različitim nivoima vazdušnog pritiska.

Korak 5: Stavite to u akciju

Upotreba ovog uređaja je prilično jednostavna. Prvo spojite uređaj linijski između CPAP mašine i maske koristeći standardnu 15 mm CPAP cijev. Spojite jednu stranu monitora na CPAP mašinu, a drugu stranu monitora na masku tako da zrak može proći.

Kalibracija po uključenju

Senzor MPXV7002DP mora se kalibrirati na nulti tlak u odnosu na atmosferski tlak u okolini svaki put kada se uključi kako bi se osigurala njegova točnost. Uvjerite se da je CPAP mašina isključena i da nema dodatnog pritiska zraka unutar cijevi prilikom uključivanja. Nakon što je kalibracija završena, mjerač će prikazati vrijednost pomaka i poruku o spremnosti uređaja.

Mjerač radi u načinu rada Manometar ili CPAP Alarm pritiskom na tipku. Vrijedi napomenuti da se pozadinskim osvjetljenjem LCD -a upravlja u skladu s načinom rada i vrijednošću senzora kako bi mjerač bio manje ometajući tokom spavanja.

Režim manometra

Ovo je stanje pripravnosti i znak "-" će se prikazati u donjem desnom kutu ekrana. Funkcija alarma je onemogućena u ovom načinu rada. Na ekranu će se prikazati tlak zraka u stvarnom vremenu u Pascalu (P) i cmH20 (H) u prvom redu, te minimalni i maksimalni tlak, kao i razlika između min. i Max. primijećeno u posljednje 3 sekunde u drugom redu. U ovom načinu pozadinsko osvjetljenje LCD-a će stalno biti uključeno, ali će isteći ako se nulti relativni tlak zraka neprestano mjeri više od 10 sekundi.

CPAP način alarma

Ovo je alarmni način rada i znak "*" će se prikazati u donjem desnom kutu ekrana. U ovom načinu rada mjerač će provjeravati razlike između vršnih i najnižih razina tlaka zraka. Pozadinsko svjetlo LCD -a će isteći za 10 sekundi i ostaje isključeno sve dok se ne uoči razlika u niskom pritisku. Pozadinsko svjetlo će se ponovo uključiti ako je uočena razlika manja od 100 Paskala. Zvučni signal oglasiće se zvučnim alarmom sa porukom "Check Mask" koja se prikazuje na ekranu ako je razlika u izmerenim nivoima pritiska vazduha stalno niska duže od 10 sekundi. Nakon što pacijent ponovno namjesti masku i razlika u pritisku se vrati iznad 100 Paskala, tada će se i alarm i pozadinsko svjetlo ponovo isključiti.

Korak 6: Odricanje odgovornosti

Ovaj uređaj nije medicinski uređaj niti dodatak medicinskom uređaju. Mjerenje se ne smije koristiti u dijagnostičke ili terapijske svrhe.

Drugoplasirani na takmičenju senzora