Digitaalne manomeeter/CPAP -masinmonitor: 6 sammu (piltidega)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Viimati modifitseeritud: 2024-01-30 08:47

Kas olete kunagi hommikul ärgates avastanud, et teie CPAP -mask on välja lülitatud? See seade annab teile märku, kui olete une ajal kogemata maski eemaldanud.

CPAP -ravi (pidev positiivne hingamisteede rõhk) on obstruktiivse uneapnoe (OSA) kõige levinum ravi. CPAP -raviga patsientide jaoks on oluline kanda CPAP -maski kogu une ajal, et ravi oleks efektiivne ja ka kindlustusseltside nõutud CPAP -i nõuetele vastavuse kriteeriumid.

Kuid paljudel inimestel on probleeme CPAP -maskiga magamisega kohanemisel, sealhulgas probleem ärkamisega, et CPAP -mask välja lülitada. Kuigi paljud kaasaegsed CPAP -seadmed on piisavalt keerukad, et eristada maski, mis tegelikult inimesel on või kui inimene selle lihtsalt sisse lülitab, kuid maski ei kanna, ei ole kõigil neist piisavalt valju, et äratada patsient CPAP mask on eemaldatud või on suur õhuleke.

See projekt hõlmab digitaalse manomeetri valmistamist õhurõhu jälgimiseks CPAP torustikus. See kuvab reaalajas õhurõhu CPAP -torustikus ja seade annab helisignaali, kui CPAP -mask on tõenäoliselt välja lülitatud või ilmneb ravi ajal suur õhuleke.

Tarvikud

1. MPXV7002DP purunemisplaat
2. Arduino Nano V3.0 koos I/O laiendusplaadiga
3. Seeria LCD 1602 16x2 moodul IIC/I2C adapteriga sinine või roheline
4. 12x12x7,3 mm hetkeline kombatav nuppude lüliti, millel on klahvikork
5. DC 5V aktiivne helisignaal
6. 2 mm ID, 4 mm OD, paindlik silikoonkummist toru
7. 3D -prinditud anduri korpus ja ümbris
8. Duponti hüppajajuhtmed ja isekeermestavad kruvid (M3x16mm, M1.4x6mm, 6)

1. toiming: kuidas see toimib

Manomeeter on seade rõhu mõõtmiseks. Normaalses seisundis CPAP -ravi ajal muutub CPAP -torustiku sees olev õhurõhk märkimisväärselt hingamise tõttu, kuna patsient hingab õhku sisse ja välja. Kui on suur õhuleke või mask on välja lülitatud, muutub õhurõhu kõikumine torustikus palju väiksemaks. Sisuliselt saame maski olekut kontrollida, jälgides pidevalt manomeetriga õhurõhku CPAP torustikus.

Digitaalne manomeeter

Selles projektis kasutatakse MPXV7002DP integreeritud ränirõhuandurit muundurina õhurõhu teisendamiseks digitaalsignaalideks. MPXV7002DP purunemisplaat on laialdaselt saadaval rõhu erinevusandurina RC mudelite õhukiiruse mõõtmiseks ja on suhteliselt odav. See on sama tehnoloogia kaubanduslikes CPAP -masinates.

MPXV7002DP on monoliitne ränirõhu andur, mis on loodud paljudeks rakendusteks. Selle õhurõhu mõõtmisvahemik on -2 kPa kuni 2 kPa (umbes +/- 20,4 cmH2O), mis katab kenasti obstruktiivse uneapnoe raviks tüüpilised rõhutasemed vahemikus 6 kuni 15 cmH2O.

MPXV7002DP on kavandatud rõhu erinevusandurina ja sellel on kaks porti (P1 ja P2). Selles projektis kasutatakse MPXV7002DP manomeetrilise rõhuandurina, jättes tagakülje pordi (P2) välisõhule avatuks. Sel viisil mõõdetakse rõhku ümbritseva õhu rõhu suhtes.

MPXV7002DP väljastab analoogpinget vahemikus 0-5 V. Seda pinget loeb Arduino analoogtapp ja see varjatakse vastava õhurõhuga, kasutades tootja pakutavat ülekandefunktsiooni. Rõhku mõõdetakse kPa, 1Pa = 0,10197162129779 mmH2O. Seejärel kuvatakse tulemused LCD -ekraanil nii Pa (Pascal) kui ka cmH2O.

CPAP -masina monitor

Uuring näitab, et hingamisliigutused on sümmeetrilised ega muutunud vanusega oluliselt. Keskmine hingamissagedus on mõlema soo vaikse hingamise ajal 14. Rütm (inspiratsiooni/aegumise suhe) on vaiksel hingamisel meestel 1: 1,21 ja naistel 1: 1,14.

CPAP -torustiku õhurõhu mõõtmiste lähteandmed tõusevad ja langevad, kui inimesed hingavad ning neil on ka palju „naelu”, kuna Arduino 5,0 V toide on üsna mürarikas. Seetõttu tuleb sissehingamisel ja väljahingamisel tekkivate rõhumuutuste usaldusväärseks tuvastamiseks andmeid aja jooksul siluda ja hinnata.

Arduino visand võtab andmete töötlemiseks ja õhurõhu jälgimiseks mitmeid meetmeid. Lühidalt öeldes kasutab Arduino visand Rob Tillaarti jooksva keskmise raamatukogu, et arvutada esmalt reaalajas õhurõhu mõõtmiste libisev keskmine, et tasandada andmepunkte, seejärel arvutada minimaalne ja maksimaalne täheldatud õhurõhk iga paari sekundi järel et teha kindlaks, kas mask on lahti ühendatud, kontrollides erinevusi õhurõhu tipp- ja miinimumtaseme vahel. Seega, kui sissetuleva andmeside rida muutub tasaseks, on tõenäoline, et seal on suur õhuleke või mask on lahti ühendatud, kõlab helisignaal, mis äratab patsiendi üles vajalikke seadistusi tegema. Selle algoritmi visualiseerimiseks vaadake andmete graafikuid.

2. samm: osad ja skeemid

Kõik osad on saadaval saidil Amazon.com ja ülaltoodud linkidega BOM.

Lisaks tuleb anduri korpus ja korpus, mis koosneb seadme karbist ja tagapaneelist, 3D -printida, kasutades allpool olevaid STL -faile. Parimate tulemuste saamiseks tuleks anduri korpus printida vertikaalsesse asendisse.

Viitamiseks on esitatud skeem.

3. samm: ehitamine ja esialgne testimine

Esmalt valmistage kõik osad lõplikuks kokkupanekuks ette. Vajadusel jootke tihvtid Nano plaadi külge ja seejärel paigaldage Nano plaat I/O laiendusplaadile. Seejärel kinnitage või jootage hüppaja juhtmed nupulüliti ja helisignaali külge. Kasutasin hüppajajuhtmete asemel mõningaid järelejäänud servopistikuid. MPXV7002DP puhul võite kasutada katkestusplaadiga kaasas olevat juhet ilma jootmiseta või jootma juhtme katkestusplaadile, nagu pildil näidatud. Samuti lõigake umbes 30 mm räni kummist toru ja kinnitage see MPXV7002DP pealmise pordi (P1) külge.

Kui osad on ette valmistatud, on lõplik kokkupanek I/O laiendusplaadi ja seeria I2C LCD kasutamise tõttu väga lihtne.

Samm: paigaldage MPXV7002DP jaotusplaat 3D -prinditud anduri korpusele. Inertige räni toru avatud ots mõõteava külge ja seejärel kinnitage plaat 2 väikese kruviga. Ühendage andur laiendusplaadi pordi A0 S -tihvtiga.

• Analoog A0
• VCC V
• GND -> G

Samm: ühendage LCD -ekraan Nano laiendusplaadi S -tihvtidega portides A4 ja A5

• SDL A4
• SCA A5
• VCC V
• GND G

3. samm: ühendage summer ja lüliti laiendusplaadi portidega D5 ja D6

• Lüliti: pordile 5 S ja G vahel
• Signaal: sadamasse 6, positiivne S -le ja maapind G -le

4. samm: lõplik kokkupanek

Kinnitage anduri korpus tagaplaadi külge 4 M3 kruviga, seejärel paigaldage LCD -ekraan ja Nano laiendusplaat ning kinnitage need väikeste kruvidega. Lükake lüliti ja sumin korpuse sisse ning kinnitage need kuuma liimiga.

Samm: programmeerimine

1. Lisage raamatukogud oma Arduino IDE -sse. Raamatukogud leiate aadressilt LiquidCrystal-I2C ja RunningAverage.
2. Ühendage Arduino arvutiga ja installige Arduino visand.

See on kõik. Nüüd lülitage seade sisse USB kaudu või kasutage 9-12 V toiteplokki DC-porti (soovitatav). Kui LCD-ekraani taustavalgus on sisse lülitatud, kuid ekraan on tühi või tähti on raske lugeda, reguleerige ekraani kontrastsust, keerates LCD I2C mooduli taga olevat sinist potentsiomeetrit.

Lõpuks kinnitage tagaplaat 4 M3 kruviga esikorpuse külge.

Samm: lihtne manomeetri testi seadistamine

Olin uudishimulik selle digitaalse manomeetri täpsuse suhtes ja ehitasin lihtsa katsestendi, et võrrelda arvesti näitu klassikalise veemanomeetriga. Elektrilise õhupumbaga, mida juhib mootori pöörlemiskiiruse regulaator, suutsin tekitada muutuva õhurõhu ja võtsin mõõtmised samaaegselt nii järjestikku ühendatud digitaalsete kui ka vee manomeetrite abil. Rõhu mõõtmised on erinevatel õhurõhutasemetel üsna lähedased.

Samm: viige see ellu

Selle seadme kasutamine on üsna lihtne. Kõigepealt ühendage seade otse CPAP -masina ja maski vahele, kasutades standardset 15 mm CPAP -toru. Ühendage monitori üks pool CPAP -masinaga, seejärel monitori teine pool maskiga, et õhk saaks läbi pääseda.

Sisselülitamise kalibreerimine

MPXV7002DP andur tuleb täpsuse tagamiseks igal sisselülitamisel kalibreerida nullrõhule ümbritseva õhu rõhu suhtes. Veenduge, et CPAP -masin on välja lülitatud ja toru sisselülitamisel ei ole täiendavat õhurõhku. Kui kalibreerimine on lõpule jõudnud, kuvab arvesti nihke väärtuse ja seadme valmisoleku teate.

Arvesti töötab manomeetri või CPAP -häire režiimis, vajutades nuppu. Väärib märkimist, et LCD taustavalgust hallatakse vastavalt töörežiimile ja anduri väärtusele, et muuta arvesti une ajal vähem häirivaks.

Manomeetri režiim

See on ooterežiim ja ekraani paremas alanurgas kuvatakse "-" märk. Äratusfunktsioon on selles režiimis keelatud. Ekraanil kuvatakse reaalajas õhurõhk nii Pascal (P) kui ka cmH20 (H) esimesel real ning minimaalne ja maksimaalne rõhk ning erinevus min. ja Max. täheldatud viimase 3 sekundi jooksul teisel real. Selles režiimis põleb LCD taustavalgus pidevalt, kuid aegub, kui suhtelist õhurõhku on pidevalt mõõdetud üle 10 sekundi.

Alarmi režiim CPAP

See on äratusrežiim ja ekraani paremas alanurgas kuvatakse "*" märk. Selles režiimis kontrollib arvesti õhurõhu tipp- ja miinimumtaseme erinevusi. LCD taustavalgus kustub 10 sekundi pärast ja jääb põlema seni, kuni madalat rõhu erinevust pole tuvastatud. Taustvalgustus süttib uuesti, kui tuvastatakse erinevus alla 100 Pascal. Ja helisignaal annab helisignaali ning ekraanile kuvatakse teade "Kontrolli maski", kui mõõdetud õhurõhu taseme erinevus on püsivalt madal olnud üle 10 sekundi. Kui patsient maski uuesti reguleerib ja rõhkude erinevus ületab 100 Pascal, lülitatakse nii alarm kui ka tagantvalgustus uuesti välja.

6. samm: lahtiütlemine

See seade ei ole meditsiiniseade ega meditsiiniseadme tarvik. Mõõtmist ei tohiks kasutada diagnostilistel ega terapeutilistel eesmärkidel.

Andurite võistluse teine koht