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

2024 Autor: John Day | [email protected]. Zadnja promjena: 2024-01-30 09:35

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

CPAP (kontinuirani pozitivni tlak u dišnim putovima) najčešći je 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 zadovolje kriterije usklađenosti sa CPAP -om koje zahtijevaju osiguravajuća društva.

Međutim, mnogi ljudi imaju problema tijekom prilagođavanja spavanju s 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 uključi, ali ne nosi masku, nemaju svi alarm ili alarm dovoljno glasno da probude pacijenta kad se CPAP maska se uklanja ili dolazi do velikog curenja zraka.

Ovaj projekt govori o izradi digitalnog manometra za praćenje tlaka zraka unutar CPAP cjevovoda. Prikazat će tlak zraka u stvarnom vremenu unutar CPAP cjevovoda, a uređaj će se oglasiti zvučnim alarmom kada je CPAP maska vjerojatno isključena ili postoji veliko curenje zraka tijekom terapije.

Pribor

1. MPXV7002DP ploča za razbijanje
2. Arduino Nano V3.0 s I/O pločom za proširenje
3. Serijski LCD 1602 16x2 modul s IIC/I2C adapterom plava ili zelena
4. 12x12x7,3 mm Trenutni taktilni prekidač s tipkom s poklopcem za ključeve
5. DC 5V aktivni zvučni signal
6. 2 mm ID, 4 mm OD, fleksibilne cijevi od silikonske gume
7. 3D tiskano tijelo senzora i kućište
8. Dupont žice i samorezni vijci (M3x16mm, M1.4x6mm, po 6)

Korak 1: Kako to radi

Manometar je uređaj za mjerenje tlaka. U normalnom stanju tijekom CPAP terapije, dolazi do značajne promjene tlaka 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 biti možemo provjeriti status maske stalnim praćenjem tlaka zraka unutar CPAP cjevovoda pomoću manometra.

Digitalni manometar

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

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

MPXV7002DP izlazit će analogni napon od 0-5V. Ovaj napon očitava analogni pin Arduina 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 zaslonu u Pa (Pascal) i cmH2O.

CPAP Strojni monitor

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

Sirovi podaci o mjerenjima tlaka zraka iz CPAP cjevovoda idu gore -dolje dok ljudi dišu, a također imaju mnogo 'šiljaka' budući da je napajanje Arduino 5.0V prilično bučno. Stoga je potrebno podatke izravnati i ocijeniti tijekom vremena kako bi se pouzdano otkrile promjene tlaka unesene udisanjem i izdisanjem.

Arduino skica poduzima nekoliko mjera za obradu podataka i nadzor tlaka zraka. Ukratko, Arduino skica koristi biblioteku tekućeg prosjeka Roba Tillaarta za prvo izračunavanje pomičnog prosjeka mjerenja tlaka zraka u stvarnom vremenu kako bi se izgladile podatkovne točke, a zatim izračunao minimalni i maksimalni promatrani tlak zraka svakih nekoliko sekundi kako bi se utvrdilo je li maska isključena provjerom razlika između vršne i najniže razine tlaka zraka. Dakle, ako dolazna podatkovna linija postane ravna, onda je vjerojatno da dolazi do velikog curenja zraka ili je maska odspojena, oglasit će se zvučni alarm koji će probuditi pacijenta kako bi napravio potrebne prilagodbe. Za prikaz ovog algoritma pogledajte grafikone podataka.

Korak 2: Dijelovi i sheme

Svi dijelovi dostupni su na Amazon.com, a gore je navedena BOM s vezama.

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

Shema je navedena kao referenca.

Korak 3: Izgradnja i početno testiranje

Prvo pripremite sve dijelove za konačnu montažu. Lemite igle 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 s gumbom i zujalicu. Koristio sam neke preostale servo konektore umjesto kratkospojnih žica. Za MPXV7002DP možete koristiti ili žicu koja dolazi s razbojnom pločom bez lemljenja ili lemiti žicu na ploču kao što je prikazano na slici. Također izrežite cijevi od silikonske gume promjera 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. Otvoreni kraj silikonske cijevi inertirajte 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: Spojite LCD na S pinove ploče za proširenje Nano 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 priključak 5 između S i G
• Zvučni signal: na priključak 6, pozitivan na S i tlo 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 knjižnice u svoj Arduino IDE. Knjižnice se mogu pronaći na: LiquidCrystal-I2C i RunningAverage.
2. Povežite svoj Arduino s računalom i instalirajte Arduino skicu.

To je to. Sada uključite uređaj putem USB-a ili priključite napajanje od 9-12 V na istosmjerni priključak na ploči za proširenje (preporučeno). Ako je pozadinsko osvjetljenje LCD zaslona uključeno, ali je zasloni prazni ili se slova teško čitaju, podesite kontrast zaslona 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 točnost ovog digitalnog manometra i sagradio sam jednostavno postolje za usporedbu očitanja mjerača s klasičnim manometrom za vodu. S električnom zračnom pumpom koju kontrolira motorni regulator brzine, uspio sam generirati promjenjivi tlak zraka i mjerio sam istovremeno digitalnim i vodenim manometrom povezanim u nizu. Mjerenja tlaka prilično su blizu na različitim razinama tlaka.

Korak 5: Stavite to u akciju

Upotreba ovog uređaja prilično je jednostavna. Prvo spojite uređaj linijski između CPAP stroja i maske koristeći standardnu 15 mm CPAP cijev. Spojite jednu stranu monitora na CPAP stroj, a drugu stranu monitora na masku kako bi zrak mogao proći.

Kalibracija pri uključivanju

Senzor MPXV7002DP potrebno je svaki put pri uključivanju kalibrirati na nulti tlak u odnosu na vanjski atmosferski tlak kako bi se osigurala njegova točnost. Provjerite je li CPAP stroj isključen i nema dodatnog tlaka zraka unutar cijevi pri uključivanju. 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 gumb. Vrijedno je napomenuti da se pozadinskim osvjetljenjem LCD -a upravlja prema načinu rada i vrijednosti senzora kako bi mjerač manje ometao tijekom spavanja.

Način rada manometra

Ovo je stanje čekanja i znak "-" će se prikazati u donjem desnom kutu zaslona. Funkcija alarma je onemogućena u ovom načinu rada. Zaslon će prikazati tlak zraka u stvarnom vremenu u Pascalu (P) i cmH20 (H) u prvom redu, te minimalni i maksimalni tlak, kao i razliku između min. i Max. promatrano u posljednje 3 sekunde u drugom redu. U ovom načinu pozadinsko osvjetljenje LCD zaslona stalno će 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 zaslona. U ovom načinu rada mjerač će provjeravati razlike između vršne i najniže razine tlaka zraka. Pozadinsko osvjetljenje LCD -a će isteći za 10 sekundi i ostaje isključeno sve dok se ne uoči razlika u niskom tlaku. Pozadinsko svjetlo ponovno će se uključiti ako je uočena razlika manja od 100 Paskala. Zvučni signal će se oglasiti zvučnim alarmom s porukom "Check Mask" koja se prikazuje na ekranu ako je razlika u izmjerenim razinama tlaka zraka stalno niska više od 10 sekundi. Nakon što pacijent ponovno namjesti masku i razlika u tlaku se vrati iznad 100 Paskala, tada će se i alarm i stražnje svjetlo ponovno isključiti.

Korak 6: Odricanje od odgovornosti

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

Drugoplasirani na natjecanju senzora