Skaitmeninis manometras/CPAP mašinos monitorius: 6 žingsniai (su nuotraukomis)

2024 Autorius: John Day | [email protected]. Paskutinį kartą keistas: 2024-01-30 10:46

Ar kada nors pabudę ryte pastebėjote, kad jūsų CPAP kaukė išjungta? Šis prietaisas jus įspės, jei miego metu netyčia pašalinsite kaukę.

CPAP (nuolatinis teigiamas kvėpavimo takų slėgis) terapija yra labiausiai paplitusi obstrukcinės miego apnėjos (OSA) gydymo forma. Pacientams, sergantiems CPAP, svarbu miegoti CPAP kaukę, kad gydymas būtų veiksmingas, taip pat atitiktų draudimo bendrovių reikalaujamus CPAP atitikties kriterijus.

Tačiau daugeliui žmonių kyla problemų prisitaikant prie miego naudojant CPAP kaukę, įskaitant nuolatinio pabudimo problemą, kad išjungtų CPAP kaukę. Nors daugelis šiuolaikinių CPAP prietaisų yra pakankamai įmantrūs, kad atskirtų kaukę, kuri iš tikrųjų yra ant žmogaus, arba jei asmuo ją tik įjungia, bet nenešioja kaukės, ne visi jie turi pakankamai stiprų aliarmą ar aliarmą, kad pažadintų pacientą. CPAP kaukė pašalinama arba yra didelis oro nuotėkis.

Šis projektas skirtas skaitmeniniam manometrui, skirtam stebėti oro slėgį CPAP vamzdynuose. Jis parodys realaus laiko oro slėgį CPAP vamzdynuose, o prietaisas skleis garsinį signalą, kai CPAP kaukė greičiausiai bus išjungta arba gydymo metu bus didelis oro nuotėkis.

Prekės

1. MPXV7002DP pertraukimo plokštė
2. „Arduino Nano V3.0“su I/O išplėtimo plokšte
3. Serijinis LCD 1602 16x2 modulis su IIC/I2C adapteriu mėlyna arba žalia
4. 12x12x7.3mm momentinis jutiklinis mygtuko jungiklis su klavišo dangteliu
5. DC 5V aktyvus garso signalas
6. 2 mm ID, 4 mm skersmens, lankstus silikono gumos vamzdelis
7. 3D spausdintas jutiklio korpusas ir dėklas
8. „Dupont“jungiamieji laidai ir savisriegiai varžtai (M3x16mm, M1.4x6mm, po 6)

1 žingsnis: kaip tai veikia

Manometras yra slėgio matavimo prietaisas. Esant normaliai būklei CPAP terapijos metu, labai kinta oro slėgis CPAP vamzdynų viduje dėl kvėpavimo, nes pacientas įkvepia ir iškvepia orą. Jei yra didelis oro nuotėkis arba kaukė yra išjungta, oro slėgio svyravimai vamzdynuose taps daug mažesni. Taigi iš esmės mes galime patikrinti kaukės būklę, nuolat stebėdami oro slėgį CPAP vamzdžių viduje su manometru.

Skaitmeninis manometras

Šiame projekte MPXV7002DP integruotas silicio slėgio jutiklis naudojamas kaip keitiklis oro slėgį paversti skaitmeniniais signalais. MPXV7002DP pertraukimo plokštė yra plačiai prieinama kaip slėgio skirtumo jutiklis RC modelių oro greičiui matuoti ir yra palyginti pigi. Tai ta pati technologija komercinėse CPAP mašinose.

MPXV7002DP yra monolitinis silicio slėgio jutiklis, skirtas įvairiems tikslams. Jo oro slėgio matavimo diapazonas yra nuo -2 kPa iki 2 kPa (apytiksliai +/- 20,4 cmH2O), kuris puikiai apima tipinius slėgio lygius gydant obstrukcinę miego apnėją nuo 6 iki 15 cmH2O.

MPXV7002DP yra suprojektuotas kaip slėgio skirtumo jutiklis ir turi du prievadus (P1 ir P2). Šiame projekte MPXV7002DP naudojamas kaip manometrinis slėgio jutiklis, paliekant galinį prievadą (P2) atvirą aplinkos orui. Tokiu būdu slėgis matuojamas atsižvelgiant į aplinkos atmosferos slėgį.

MPXV7002DP išves analoginę įtampą nuo 0 iki 5 V. Šią įtampą nuskaito „Arduino“analoginis kaištis ir ji paslepia iki atitinkamo oro slėgio, naudojant gamintojo pateiktą perdavimo funkciją. Slėgis matuojamas kPa, 1Pa = 0,10197162129779 mmH2O. Rezultatai LCD ekrane rodomi tiek Pa (Pascal), tiek cmH2O.

CPAP mašinos monitorius

Tyrimas rodo, kad kvėpavimo judesiai yra simetriški ir nesikeičia su amžiumi. Abiejų lyčių atstovų ramybės metu vidutinis kvėpavimo dažnis yra 14. Ritmas (įkvėpimo/iškvėpimo santykis) yra 1: 1,21 vyrams ir 1: 1,14 moterims tylaus kvėpavimo metu.

Neapdoroti duomenys apie oro slėgio matavimus iš CPAP vamzdynų kyla aukštyn ir žemyn, kai žmonės kvėpuoja, taip pat turi daug „šuolių“, nes „Arduino 5.0V“maitinimas yra gana triukšmingas. Todėl duomenys turi būti išlyginti ir įvertinti laikui bėgant, kad būtų galima patikimai nustatyti slėgio pokyčius, kuriuos sukelia įkvėpimas ir iškvėpimas.

„Arduino“eskizas imasi kelių priemonių duomenims apdoroti ir oro slėgiui stebėti. Trumpai tariant, „Arduino“eskizas naudoja Robo Tillaarto einamojo vidurkio biblioteką, kad iš pradžių apskaičiuotų slankųjį oro slėgio matavimų vidurkį realiuoju laiku, kad išlygintų duomenų taškus, o tada kas kelias sekundes apskaičiuotų mažiausią ir didžiausią stebimą oro slėgį nustatyti, ar kaukė buvo atjungta, patikrinus oro slėgio piko ir minimumo skirtumus. Taigi, jei gaunamų duomenų linija tampa plokščia, tikėtina, kad yra didelis oro nutekėjimas arba kaukė buvo atjungta, pasigirs garsinis signalas, kuris pažadins pacientą atlikti būtinus pakeitimus. Žiūrėkite duomenų schemas, kaip vizualizuoti šį algoritmą.

2 žingsnis: dalys ir schemos

Visas dalis galima rasti „Amazon.com“, o BOM su nuorodomis pateikiamos aukščiau.

Be to, jutiklio korpusą ir korpusą, kurį sudaro prietaiso dėžutė ir galinis skydas, reikia atspausdinti 3D naudojant toliau pateiktus STL failus. Norint pasiekti geriausių rezultatų, jutiklio korpusas turi būti atspausdintas vertikalioje padėtyje.

Schema pateikiama kaip nuoroda.

3 žingsnis: sukūrimas ir pradinis bandymas

Pirmiausia paruoškite visas dalis galutiniam surinkimui. Jei reikia, lituokite kaiščius prie „Nano“plokštės, tada įdėkite „Nano“plokštę prie įvesties/išvesties plokštės. Tada pritvirtinkite arba prilituokite trumpiklius prie mygtuko jungiklio ir garsinio signalo. Vietoj trumpiklių naudoju kai kurias likusias servo jungtis. Jei naudojate MPXV7002DP, galite naudoti laidą, pateiktą kartu su pertraukimo lenta be litavimo, arba lituoti laidą prie pertraukimo plokštės, kaip parodyta paveikslėlyje. Taip pat nupjaukite apie 30 mm silicio gumos vamzdelius ir pritvirtinkite prie MPXV7002DP viršutinės pusės jungties (P1).

Paruošus dalis, galutinis surinkimas yra labai paprastas dėl įvesties/išvesties plokštės ir serijinio I2C LCD naudojimo.

1 žingsnis: Įdėkite MPXV7002DP pertraukos plokštę prie 3D spausdinto jutiklio korpuso. Atidarykite silicio vamzdelio galą prie matavimo angos, tada pritvirtinkite plokštę 2 mažais varžtais. Prijunkite jutiklį prie S kaiščio išplėtimo plokštės A0 prievade.

• Analogas A0
• VCC V.
• GND -> G.

2 veiksmas: prijunkite LCD ekraną prie „Nano“išplėtimo plokštės S kaiščių prie A4 ir A5 prievadų

• SDL A4
• SCA A5
• VCC V.
• GND G.

3 veiksmas: prijunkite garsinį signalą ir jungiklį prie išplėtimo plokštės prievadų D5 ir D6

• Perjungti: į 5 prievadą tarp S ir G
• Garsinis signalas: į 6 prievadą, teigiamas į S ir žemė į G

4 žingsnis: galutinis surinkimas

Pritvirtinkite jutiklio korpusą prie galinės plokštės 4 M3 varžtais, tada uždėkite LCD ekraną ir „Nano“išplėtimo plokštę ir pritvirtinkite mažais varžtais. Paspauskite mygtuko jungiklį ir garso signalą į korpusą ir pritvirtinkite karštais klijais.

5 žingsnis: programavimas

1. Pridėkite bibliotekas prie „Arduino IDE“. Bibliotekas rasite: LiquidCrystal-I2C ir RunningAverage.
2. Prijunkite „Arduino“prie kompiuterio ir įdiekite „Arduino“eskizą.

Viskas. Dabar įjunkite įrenginį naudodami USB jungtį arba 9-12 V maitinimo šaltinį prie išplėtimo plokštės nuolatinės srovės prievado (rekomenduojama). Jei skystųjų kristalų ekrano apšvietimas įjungtas, bet ekranas tuščias arba raidės sunkiai įskaitomos, sureguliuokite ekrano kontrastą, pasukdami mėlyną potenciometrą, esantį LCD I2C modulio gale.

Galiausiai pritvirtinkite galinę plokštę prie priekinio korpuso 4 M3 varžtais.

4 veiksmas: paprastas manometro bandymo nustatymas

Man buvo įdomu, koks yra šio skaitmeninio manometro tikslumas, ir pastatiau paprastą bandymo stendą, kad galėčiau palyginti skaitiklio rodmenis su klasikiniu vandens manometru. Naudodamas elektrinį oro siurblį, valdomą variklio greičio reguliatoriumi, galėjau generuoti kintamą oro slėgį ir vienu metu atlikti matavimus tiek skaitmeniniais, tiek nuosekliai prijungtais vandens manometrais. Slėgio matavimai yra gana artimi įvairiais oro slėgio lygiais.

5 žingsnis: pradėkite veikti

Šio prietaiso naudojimas yra gana paprastas. Pirmiausia prijunkite prietaisą tiesiai tarp CPAP aparato ir kaukės, naudodami standartinį 15 mm CPAP vamzdį. Prijunkite vieną monitoriaus pusę prie CPAP aparato, o kitą - prie kaukės, kad oras galėtų praeiti.

Įjungimo kalibravimas

Kiekvieną kartą įjungus MPXV7002DP jutiklį reikia sukalibruoti iki nulio slėgio, atsižvelgiant į aplinkos atmosferos slėgį, kad būtų užtikrintas jo tikslumas. Įsitikinkite, kad įjungus CPAP aparatas yra išjungtas ir vamzdeliuose nėra papildomo oro slėgio. Kai kalibravimas bus baigtas, matuoklis parodys poslinkio vertę ir pranešimą apie prietaiso pasirengimą.

Skaitiklis veikia manometro arba CPAP aliarmo režimu, paspaudus mygtuką. Verta paminėti, kad LCD apšvietimas valdomas pagal darbo režimą ir jutiklio vertę, kad skaitiklis mažiau blaškytų miego metu.

Manometro režimas

Tai yra laukimo režimas ir „-“ženklas bus rodomas dešiniajame apatiniame ekrano kampe. Šiuo režimu aliarmo funkcija išjungta. Ekrane bus rodomas oro slėgis realiuoju laiku tiek Paskalio (P), tiek cmH20 (H) pirmoje eilutėje, ir minimalus ir maksimalus slėgis, taip pat skirtumas tarp Min. ir maks. pastebėtas per paskutines 3 sekundes antroje eilėje. Šiuo režimu LCD foninis apšvietimas nuolat degs, bet baigsis laikas, jei santykinis oro slėgis bus nuolat matuojamas ilgiau nei 10 sekundžių.

CPAP aliarmo režimas

Tai yra pavojaus režimas ir „*“ženklas bus rodomas dešiniajame apatiniame ekrano kampe. Šiuo režimu matuoklis tikrins skirtumus tarp piko ir minimumo oro slėgio. LCD foninis apšvietimas užges po 10 sekundžių ir užges, kol nebus aptikta žemo slėgio skirtumo. Foninis apšvietimas vėl įsijungs, jei bus nustatytas mažesnis nei 100 Pascal skirtumas. Signalas skambės garsiniu aliarmu ir ekrane bus rodomas pranešimas „Tikrinti kaukę“, jei išmatuoto oro slėgio lygio skirtumas buvo nuolat žemas ilgiau nei 10 sekundžių. Kai pacientas iš naujo sureguliuoja kaukę ir slėgio skirtumas grįžta virš 100 Pascal, tiek aliarmas, tiek galinė lemputė vėl išsijungia.

6 žingsnis: atsisakymas

Šis prietaisas nėra medicinos prietaisas ar jo priedas. Matavimas neturėtų būti naudojamas diagnostikos ar terapijos tikslais.

Antroji vieta jutiklių konkurse