Digitālais manometrs/CPAP mašīnas monitors: 6 soļi (ar attēliem)

2024 Autors: John Day | [email protected]. Pēdējoreiz modificēts: 2024-01-30 10:54

Vai esat kādreiz pamodies no rīta, kad jūsu CPAP maska ir izslēgta? Šī ierīce brīdinās jūs, ja miega laikā esat nejauši noņēmis masku.

CPAP (nepārtraukts pozitīvs elpceļu spiediens) terapija ir visizplatītākā obstruktīvās miega apnojas (OSA) ārstēšanas metode. CPAP terapijas pacientiem ir svarīgi visu laiku miega laikā valkāt CPAP masku, lai terapija būtu efektīva, kā arī lai atbilstu apdrošināšanas sabiedrību noteiktajiem CPAP atbilstības kritērijiem.

Tomēr daudziem cilvēkiem ir problēmas, pielāgojoties gulēšanai ar CPAP masku, tostarp pastāvīga pamošanās problēma, lai izslēgtu CPAP masku. Lai gan daudzas mūsdienu CPAP ierīces ir pietiekami sarežģītas, lai atšķirtu masku, kas faktiski atrodas uz personas, vai ja persona to vienkārši ieslēdz, bet nenēsā masku, ne visām tām ir pietiekami skaļa trauksme vai modinātājs, lai pamodinātu pacientu, kad CPAP maska ir noņemta vai ir liela gaisa noplūde.

Šis projekts ir par digitālā manometra izveidi, lai uzraudzītu gaisa spiedienu CPAP cauruļvados. Tas parādīs reālā laika gaisa spiedienu CPAP cauruļvados, un ierīce izsludinās skaņas signālu, kad CPAP maska, iespējams, ir izslēgta vai terapijas laikā ir liela gaisa noplūde.

Piegādes

1. MPXV7002DP sadalīšanas panelis
2. Arduino Nano V3.0 ar I/O paplašināšanas plati
3. Sērijas LCD 1602 16x2 modulis ar IIC/I2C adapteri zilā vai zaļā krāsā
4. 12x12x7.3mm īslaicīgs pieskāriena spiedpogas slēdzis ar taustiņu vāciņu
5. DC 5V aktīvās skaņas signāls
6. 2 mm ID, 4 mm OD, elastīga silikona gumijas caurule
7. 3D drukāts sensora korpuss un korpuss
8. Dupont jumper vadi un pašvītņojošās skrūves (M3x16mm, M1.4x6mm, 6)

1. darbība. Kā tas darbojas

Manometrs ir ierīce spiediena mērīšanai. Parastā stāvoklī CPAP terapijas laikā CPAP cauruļvadu iekšienē būtiski mainās gaisa spiediens elpošanas dēļ, pacientam ieelpojot un izelpojot gaisu. Ja ir liela gaisa noplūde vai maska ir izslēgta, gaisa spiediena svārstības cauruļvados kļūs daudz mazākas. Tātad būtībā mēs varam pārbaudīt maskas stāvokli, pastāvīgi uzraugot gaisa spiedienu CPAP cauruļvados ar manometru.

Digitālais manometrs

Šajā projektā MPXV7002DP integrētais silīcija spiediena sensors tiek izmantots kā devējs, lai gaisa spiedienu pārvērstu ciparu signālos. MPXV7002DP sadalīšanas panelis ir plaši pieejams kā spiediena starpības sensors, lai izmērītu RC modeļu gaisa ātrumu, un tas ir salīdzinoši lēts. Šī ir tā pati tehnoloģija komerciālās CPAP mašīnās.

MPXV7002DP ir monolīts silīcija spiediena sensors, kas paredzēts plašam pielietojumam. Tam ir gaisa spiediena mērīšanas diapazons no -2 kPa līdz 2 kPa (aptuveni +/- 20,4 cmH2O), kas labi aptver tipiskos spiediena līmeņus obstruktīvas miega apnojas ārstēšanai diapazonā no 6 līdz 15 cmH2O.

MPXV7002DP ir paredzēts kā spiediena starpības sensors, un tam ir divi porti (P1 un P2). Šajā projektā MPXV7002DP tiek izmantots kā manometra spiediena sensors, atstājot aizmugures portu (P2) atvērtu apkārtējam gaisam. Tādējādi spiedienu mēra attiecībā pret apkārtējās vides spiedienu.

MPXV7002DP izvadīs analogo spriegumu no 0-5V. Šo spriegumu nolasa Arduino analogā tapa un slēpj līdz atbilstošam gaisa spiedienam, izmantojot ražotāja nodrošināto pārsūtīšanas funkciju. Spiedienu mēra kPa, 1Pa = 0,10197162129779 mmH2O. Rezultāti tiek parādīti LCD ekrānā gan Pa (Pascal), gan cmH2O.

CPAP mašīnas monitors

Pētījums rāda, ka elpošanas kustības ir simetriskas un ar vecumu būtiski nemainījās. Abiem dzimumiem mierīga elpošanas laikā vidējais elpošanas ātrums ir 14. Ritms (iedvesmas/izelpas attiecība) ir 1: 1,21 vīriešiem un 1: 1,14 sievietēm klusas elpošanas laikā.

Neapstrādātie dati par gaisa spiediena mērījumiem no CPAP cauruļvadiem iet uz augšu un uz leju, cilvēkiem elpojot, un tiem ir arī daudz “smaiļu”, jo Arduino 5.0V padeve ir diezgan trokšņaina. Tāpēc dati ir jāizlīdzina un jāizvērtē laika gaitā, lai droši noteiktu spiediena izmaiņas, ko rada ieelpošana un izelpošana.

Arduino skice veic vairākus pasākumus, lai apstrādātu datus un uzraudzītu gaisa spiedienu. Īsumā, Arduino skicē tiek izmantota Roba Tillarta tekošā vidējā bibliotēka, lai vispirms reāllaikā aprēķinātu gaisa spiediena mērījumu slīdošo vidējo, lai izlīdzinātu datu punktus, pēc tam ik pēc dažām sekundēm aprēķinātu minimālo un maksimālo novēroto gaisa spiedienu lai noteiktu, vai maska ir atvienota, pārbaudot atšķirības starp gaisa spiediena maksimālo un minimālo līmeni. Tātad, ja ienākošo datu līnija kļūst plakana, iespējams, ka ir liela gaisa noplūde vai maska ir atvienota, atskanēs skaņas signāls, kas pamodinās pacientu veikt nepieciešamos pielāgojumus. Šī algoritma vizualizēšanai skatiet datu diagrammas.

2. darbība: detaļas un shēmas

Visas detaļas ir pieejamas vietnē Amazon.com, un BOM ar saitēm ir sniegtas iepriekš.

Turklāt sensora korpuss un korpuss, kas sastāv no ierīces kastes un aizmugurējā paneļa, ir jāizdrukā 3D formātā, izmantojot zemāk esošos STL failus. Lai iegūtu labākos rezultātus, sensora korpuss jāizdrukā vertikālā stāvoklī ar atbalstu.

Shēma ir sniegta atsaucei.

3. darbība: izveidošana un sākotnējā pārbaude

Vispirms sagatavojiet visas detaļas galīgajai montāžai. Ja nepieciešams, pielīmējiet tapas pie Nano plates un pēc tam uzstādiet Nano plāksni pie I/O paplašināšanas plates. Pēc tam piestipriniet vai pielodējiet džempera vadus pie pogas slēdža un skaņas signāla. Džempera vadu vietā es izmantoju dažus atlikušos servo savienotājus. MPXV7002DP gadījumā jūs varat vai nu izmantot vadu, kas tiek piegādāts kopā ar sadalīšanas dēli bez lodēšanas, vai pielodēt vadu pie sadalīšanas paneļa, kā parādīts attēlā. Izgrieziet arī apmēram 30 mm silīcija gumijas caurules un pievienojiet to MPXV7002DP augšējai pieslēgvietai (P1).

Kad detaļas ir sagatavotas, galīgā montāža ir ļoti vienkārša, pateicoties I/O paplašināšanas plates un sērijas I2C LCD izmantošanai.

1. darbība. Uzstādiet MPXV7002DP sadalīšanas paneli 3D drukātā sensora korpusā. Ievietojiet silīcija caurules atvērto galu pie mērīšanas atveres, pēc tam nostipriniet plāksni ar 2 mazām skrūvēm. Pievienojiet sensoru S tapai paplašināšanas paneļa A0 portā.

• Analogs A0
• VCC V.
• GND -> G.

2. darbība. Savienojiet LCD displeju ar Nano paplašināšanas plates S tapām A4 un A5 portā

• SDL A4
• SCA A5
• VCC V.
• GND G.

3. solis: pievienojiet skaņas signālu un slēdzi paplašināšanas plates portam D5 un D6

• Pārslēgties: uz 5. portu starp S un G
• Signāls: uz 6. portu, pozitīvais uz S un zeme uz G

4. solis: galīgā montāža

Piestipriniet sensora korpusu pie aizmugurējās plāksnes ar 4 M3 skrūvēm, pēc tam uzstādiet LCD ekrānu un Nano paplašināšanas paneli un nostipriniet tos ar mazām skrūvēm. Nospiediet pogas slēdzi un skaņas signālu korpusā un nostipriniet tos ar karstu līmi.

5. solis: programmēšana

1. Pievienojiet bibliotēkas savam Arduino IDE. Bibliotēkas var atrast: LiquidCrystal-I2C un RunningAverage.
2. Savienojiet savu Arduino ar datoru un instalējiet Arduino skici.

Tieši tā. Tagad ieslēdziet ierīci, izmantojot USB, vai pievienojiet 9–12 V strāvu paplašināšanas paneļa līdzstrāvas portam (ieteicams). Ja LCD displeja fona apgaismojums ir ieslēgts, bet ekrāns ir tukšs vai burtus ir grūti nolasīt, noregulējiet ekrāna kontrastu, pagriežot zilo potenciometru LCD I2C moduļa aizmugurē.

Visbeidzot piestipriniet aizmugurējo plāksni pie priekšējā korpusa ar 4 M3 skrūvēm.

4. darbība: vienkārša manometra testa iestatīšana

Mani interesēja šī digitālā manometra precizitāte, un es uzbūvēju vienkāršu testa stendu, lai salīdzinātu skaitītāja rādījumu ar klasisko ūdens manometru. Izmantojot elektrisko gaisa sūkni, ko kontrolē motora ātruma regulators, es varēju radīt mainīgu gaisa spiedienu un vienlaicīgi veicu mērījumus gan ar sērijveidā savienotiem digitālajiem, gan ūdens manometriem. Spiediena mērījumi ir diezgan tuvu dažādiem gaisa spiediena līmeņiem.

5. darbība: īstenojiet to

Šīs ierīces lietošana ir diezgan vienkārša. Vispirms pievienojiet ierīci rindā starp CPAP mašīnu un masku, izmantojot standarta 15 mm CPAP cauruli. Savienojiet monitora vienu pusi ar CPAP iekārtu, bet otru - ar masku, lai gaiss varētu iziet cauri.

Ieslēgšanas kalibrēšana

Lai nodrošinātu tā precizitāti, MPXV7002DP sensors ir jākalibrē līdz nulles spiedienam pret apkārtējā atmosfēras spiedienu. Pārliecinieties, ka CPAP iekārta ir izslēgta un caurules iekšpusē nav papildu gaisa spiediena, kad to ieslēdzat. Kad kalibrēšana ir pabeigta, skaitītājs parādīs nobīdes vērtību un paziņojumu par ierīces gatavību.

Skaitītājs darbojas manometra režīmā vai CPAP trauksmes režīmā, nospiežot pogu. Ir vērts atzīmēt, ka LCD fona apgaismojums tiek pārvaldīts atbilstoši darbības režīmam un sensora vērtībai, lai skaitītājs mazāk traucētu miega laikā.

Manometra režīms

Šis ir gaidīšanas režīms, un ekrāna labajā apakšējā stūrī tiks parādīta zīme "-". Modināšanas funkcija šajā režīmā ir atspējota. Ekrānā tiks parādīts reālā laika gaisa spiediens gan Pascal (P), gan cmH20 (H) pirmajā rindā, kā arī minimālais un maksimālais spiediens, kā arī atšķirība starp Min. un Maks. novēroja pēdējo 3 sekunžu laikā otrajā rindā. Šajā režīmā LCD aizmugurējais apgaismojums būs nepārtraukti ieslēgts, bet iestāsies taimauts, ja vairāk nekā 10 sekundes nepārtraukti tiek mērīts nulles relatīvais gaisa spiediens.

CPAP trauksmes režīms

Šis ir trauksmes režīms, un ekrāna labajā apakšējā stūrī tiks parādīta zīme "*". Šajā režīmā skaitītājs pārbaudīs atšķirības starp gaisa spiediena maksimālo un minimālo līmeni. LCD aizmugurējais apgaismojums nodziest 10 sekunžu laikā un paliek izslēgts, kamēr nav konstatēta zema spiediena starpība. Fona apgaismojums atkal ieslēgsies, ja tiks konstatēta atšķirība, kas mazāka par 100 Pascal. Un skaņas signāls atskaņos skaņas signālu, un ekrānā tiks parādīts ziņojums "Pārbaudīt masku", ja izmērītā gaisa spiediena līmeņa starpība ir bijusi pastāvīgi zema vairāk nekā 10 sekundes. Kad pacients noregulēs masku un spiediena starpība atgriezīsies virs 100 Pascal, gan trauksmes signāls, gan aizmugurējā gaisma atkal tiks izslēgta.

6. darbība: atruna

Šī ierīce nav medicīniska ierīce vai tās piederums. Mērījumu nedrīkst izmantot diagnostikas vai terapijas nolūkos.

Otrā vieta sensoru konkursā