Digitale manometer/CPAP -masjienmonitor: 6 stappe (met foto's)

2024 Outeur: John Day | [email protected]. Laas verander: 2024-01-30 07:25

Het u ooit soggens wakker geword en gevind dat u CPAP -masker af is? Hierdie toestel sal u alarm maak as u die masker per ongeluk tydens die slaap verwyder het.

CPAP (Continuous Positive Airway Pressure) -terapie is die algemeenste vorm van behandeling vir obstruktiewe slaapapnee (OSA). Vir pasiënte met CPAP -terapie is dit belangrik om die CPAP -masker die hele tyd te dra terwyl hulle slaap, sodat die terapie effektief is, en ook om te voldoen aan die CPAP -voldoeningskriteria wat deur die versekeringsmaatskappye vereis word.

Baie mense ondervind egter probleme om aan te pas om met 'n CPAP -masker te slaap, insluitend die probleem om konsekwent wakker te word om hul CPAP -masker af te vind. Alhoewel baie moderne CPAP -toestelle gesofistikeerd genoeg is om te onderskei tussen die masker wat eintlik op die persoon is, of as die persoon dit net aanskakel, maar nie die masker dra nie, het almal nie 'n alarm of alarm wat hard genoeg is om die pasiënt wakker te maak wanneer die CPAP -masker word verwyder, of daar is 'n groot luglek.

Hierdie projek handel oor die maak van digitale manometer om die lugdruk in die CPAP -pype te monitor. Dit sal die intydse lugdruk in die CPAP -pype wys, en die toestel sal 'n hoorbare alarm gee as die CPAP -masker waarskynlik af is of as daar 'n groot luglek tydens die terapie is.

Voorrade

1. MPXV7002DP uitbreekbord
2. Arduino Nano V3.0 met I/O -uitbreidingskaart
3. Seriële LCD 1602 16x2 module met IIC/I2C adapter blou of groen
4. 12x12x7.3mm kortstondige tasbare drukknopskakelaar met 'n sleutelbord
5. DC 5V aktiewe klankgonser
6. 2 mm ID, 4 mm OD, buigsame silikoon rubber buis
7. 3D -gedrukte sensorliggaam en die omhulsel
8. Dupont-draaddrade en self-tappende skroewe (M3x16mm, M1.4x6mm, 6 elk)

Stap 1: Hoe dit werk

'N Manometer is 'n instrument om druk te meet. In die normale toestand tydens die CPAP -terapie, is daar 'n beduidende verandering in die lugdruk in die CPAP -pyp as gevolg van asemhaling terwyl die pasiënt die lug inasem en uitasem. As daar 'n groot luglek is of die masker af is, word die fluktuasie van die lugdruk baie kleiner. So in wese kan ons die maskerstatus kontroleer deur voortdurend die lugdruk in die CPAP -pype te monitor met 'n manometer.

Digitale manometer

In hierdie projek word MPXV7002DP Integrated Silicon Pressure Sensor as transducer gebruik om die lugdruk na digitale seine om te skakel. Die MPXV7002DP -uitbreekbord is wyd beskikbaar as 'n drukverskil sensor om die lugsnelheid van RC -modelle te meet en is relatief goedkoop. Dit is dieselfde tegnologie in kommersiële CPAP -masjiene.

MPXV7002DP is 'n monolitiese silikon druksensor wat ontwerp is vir 'n wye verskeidenheid toepassings. Dit het 'n meetbereik van lugdruk van -2 kPa tot 2 kPa (ongeveer +/- 20,4 cmH2O), wat die tipiese drukvlakke vir die behandeling van obstruktiewe slaapapnee van 6 tot 15 cmH2O mooi dek.

MPXV7002DP is ontwerp as 'n differensiële druksensor en het twee poorte (P1 en P2). In hierdie projek word MPXV7002DP gebruik as 'n maatdruksensor deur die agterste poort (P2) oop te laat vir die omringende lug. Op hierdie manier word druk gemeet relatief tot die omringende atmosferiese druk.

MPXV7002DP gee 'n analoog spanning van 0-5V. Hierdie spanning word deur die Arduino -analoogpen gelees en in ooreenstemming met die ooreenstemmende lugdruk met behulp van die oordragfunksie van die vervaardiger. Die druk word gemeet in kPa, 1Pa = 0.10197162129779 mmH2O. Die resultate word dan op die LCD -skerm vertoon in beide Pa (Pascal) en cmH2O.

CPAP -masjienmonitor

Studie toon dat asemhalingsbewegings simmetries is en nie aansienlik verander het met toenemende ouderdom nie. Die gemiddelde asemhalingstempo is 14 tydens stil asemhaling vir beide geslagte. Die ritme (inspirasie/vervaldatum) is 1: 1,21 vir mans en 1: 1,14 vir vroue tydens rustige asemhaling.

Die rou gegewens van lugdrukmetings van die CPAP -pype gaan op en af namate mense asemhaal en het ook baie 'spykers', aangesien die Arduino 5.0V -toevoer redelik raserig is. Daarom moet die data mettertyd glad gemaak en geëvalueer word om die drukveranderinge wat deur inaseming en uitaseming veroorsaak word, betroubaar op te spoor.

Die Arduino -skets neem verskeie maatreëls om die data te verwerk en die lugdruk te monitor. In 'n neutedop gebruik die Arduino-skets die lopende gemiddelde biblioteek deur Rob Tillaart om eers die bewegende gemiddelde van die lugdrukmetings intyds te bereken om die datapunte glad te maak, en dan die minimum en maksimum waargenome lugdruk elke paar sekondes te bereken om vas te stel of die masker ontkoppel is deur die verskille tussen die piek- en dalvlak van lugdruk te kontroleer. As die inkomende datalyn plat word, is dit waarskynlik dat daar 'n groot luglek is of die masker ontkoppel is, sal 'n hoorbare alarm klink om die pasiënt wakker te maak om die nodige aanpassings te maak. Sien die data -plotte vir die visualisering van hierdie algoritme.

Stap 2: Onderdele en skema's

Al die onderdele is beskikbaar by Amazon.com, en die stuklijst met skakels word hierbo verskaf.

Die sensorhuis en die omhulsel wat uit die apparaatkas en agterpaneel bestaan, moet ook 3D gedruk word met behulp van die STL -lêers hieronder. Die sensorliggaam moet in vertikale posisie gedruk word met ondersteuning vir die beste resultate.

'N Skematika word as verwysing verskaf.

Stap 3: Bou en aanvanklike toetsing

Berei eers al die dele voor vir die finale samestelling. Soldeer die penne aan die Nano -bord, indien nodig, en installeer die Nano -bord op die I/O -uitbreidingskaart. Bevestig of soldeer dan die jumperdrade aan die knoppieskakelaar en die zoemer. Ek het 'n paar oorblywende servo -aansluitings gebruik in plaas van springdrade. Vir MPXV7002DP kan u die draad wat by die uitbreekbord kom, sonder soldeer, gebruik, of die draad aan die uitbreekbord soldeer, soos op die foto getoon. Sny ook ongeveer 30 mm silikon rubber buise en heg dit aan die boonste poort (P1) op die MPXV7002DP vas.

Sodra die onderdele voorberei is, is die finale samestelling baie eenvoudig as gevolg van die gebruik van die I/O -uitbreidingskaart en die seriële I2C LCD.

Stap 1: Installeer die MPXV7002DP -uitbreekbord op die 3D -gedrukte sensorliggaam. Plaas die oop punt van die silikoonbuis in die meetgat en maak die bord vas met 2 klein skroewe. Koppel die sensor aan die S -pen by poort A0 op die uitbreidingskaart.

• Analoog A0
• VCC V
• GND -> G

Stap 2: Koppel die LCD aan die Nano -uitbreidingskaart S -penne by poort A4 en A5

• SDL A4
• SCA A5
• VCC V
• GND G

Stap 3: Koppel die zoemer en skakelaar aan die uitbreidingskaartpoort D5 en D6

• Skakel oor: na poort 5 tussen S en G
• Gonser: na poort 6, die positiewe na S en die grond na G

Stap 4: Finale samestelling

Bevestig die sensorliggaam aan die agterplaat met 4 M3 -skroewe, installeer dan die LCD -skerm en die Nano -uitbreidingskaart en bevestig dit met klein skroewe. Druk die knoppieskakelaar en die zoemer in die omhulsel en bevestig dit met warm gom.

Stap 5: Programmering

1. Voeg die biblioteke by u Arduino IDE. Die biblioteke kan gevind word by: LiquidCrystal-I2C en RunningAverage.
2. Koppel u Arduino aan die rekenaar en installeer die Arduino -skets.

Dis dit. Skakel die eenheid nou aan met óf USB, of pas 9-12V krag aan op die DC-poort op die uitbreidingskaart (aanbeveel). As die agtergrond van die LCD-skerm aan is, maar die skerm leeg is of die letters moeilik leesbaar is, pas die skermkontras aan deur die blou potensiometer aan die agterkant van die LCD I2C-module te draai.

Bevestig uiteindelik die agterplaat met 4 M3 -skroewe aan die voorkant.

Stap 4: Opstel van 'n eenvoudige manometer toets

Ek was nuuskierig oor die akkuraatheid van hierdie digitale manometer en het 'n eenvoudige toetsstaander gebou om die meting van die meter te vergelyk met 'n klassieke watermanometer. Met 'n elektriese lugpomp wat deur 'n motorsnelheidsbeheerder beheer word, kon ek veranderlike lugdruk genereer en het ek die metings gelyktydig gedoen deur beide digitale en watermanometers wat in serie gekoppel is. Die drukmetings is redelik naby op verskillende lugdrukvlakke.

Stap 5: Sit dit in aksie

Die gebruik van hierdie toestel is redelik eenvoudig. Koppel eers die toestel inlyn tussen die CPAP -masjien en die masker, gebruik 'n standaard 15 mm CPAP -pyp. Koppel die een kant van die monitor aan die CPAP -masjien, dan die ander kant van die monitor aan die masker sodat die lug daardeur kan beweeg.

Aanskakelkalibrasie

Die MPXV7002DP-sensor moet elke keer by aanskakeling gekalibreer word tot nuldruk teen atmosferiese druk in die omgewing om die akkuraatheid daarvan te verseker. Maak seker dat die CPAP -masjien afgeskakel is en dat daar geen ekstra lugdruk in die buis is tydens die aanskakel nie. Sodra die kalibrasie afgehandel is, sal die meter die verrekeningswaarde en 'n toestel gereed -boodskap vertoon.

Die meter werk in die Manometer -modus of in die CPAP -alarmmodus met die druk van die knoppie. Dit is opmerklik dat die LCD -agterlig volgens die werkingsmodus en sensorwaarde bestuur word om die meter minder afleidend te maak tydens die slaap.

Manometer af

Dit is die bystandmodus en 'n "-" teken sal in die regter onderste hoek van die skerm vertoon word. Die alarmfunksie is in hierdie modus gedeaktiveer. Die skerm wys die intydse lugdruk in beide Pascal (P) en die cmH20 (H) in die eerste ry, en die minimum en maksimum druk sowel as die verskil tussen min. en Max. waargeneem in die afgelope 3 sekondes in die tweede ry. In hierdie modus sal die LCD-agterlig voortdurend aanskakel, maar dit sal uitbreek as die relatiewe lugdruk vir meer as 10 sekondes aanhoudend gemeet word.

CPAP -alarmmodus

Dit is die alarmmodus en 'n "*" teken sal in die regter onderste hoek van die skerm verskyn. In hierdie modus sal die meter die verskille tussen die piek- en die laagste vlakke van lugdruk kontroleer. Die LCD -agterlig sal binne 10 sekondes uitbreek en bly af, solank daar geen lae drukverskil is nie. Die agterlig sal weer aanskakel as 'n verskil van minder as 100 Pascal opgespoor is. En die gonser sal 'n hoorbare alarm laat hoor met 'n "Check Mask" -boodskap wat op die skerm verskyn as die verskil in gemete lugdrukvlakke vir meer as 10 sekondes aanhoudend laag is. Sodra die pasiënt die masker weer aanpas en die drukverskil bo 100 Pascal terugkeer, word alarm en agterlig weer afgeskakel.

Stap 6: Vrywaring

Hierdie toestel is nie 'n mediese toestel nie, en ook nie 'n bykomstigheid vir die mediese toestel nie. Die meting moet nie vir diagnostiese of terapeutiese doeleindes gebruik word nie.

Naaswenner in die Sensors -kompetisie