Monitor Mesin Digital Manometer / CPAP: 6 Langkah (dengan Gambar)

2025 Pengarang: John Day | [email protected]. Diubah suai terakhir: 2025-01-23 15:01

Pernah bangun pagi mendapati topeng CPAP anda tidak aktif? Peranti ini akan mengingatkan anda jika anda telah melepaskan topeng yang tidak sengaja semasa tidur.

Terapi CPAP (Continuous Positive Airway Pressure) adalah bentuk rawatan yang paling biasa untuk Obstructive Sleep Apnea (OSA). Bagi pesakit terapi CPAP, sangat penting untuk memakai topeng CPAP sepanjang waktu tidur agar terapi berkesan, dan juga memenuhi kriteria pematuhan CPAP yang diperlukan oleh syarikat insurans.

Walau bagaimanapun, banyak orang mempunyai masalah ketika menyesuaikan diri dengan tidur dengan topeng CPAP, termasuk masalah bangun secara konsisten untuk mencari topeng CPAP mereka. Walaupun banyak peranti CPAP moden cukup canggih untuk membezakan topeng yang sebenarnya ada pada orang itu atau jika orang itu hanya menghidupkannya tetapi tidak memakai topeng, tidak semuanya mempunyai penggera atau penggera yang cukup kuat untuk membangunkan pesakit ketika Topeng CPAP dikeluarkan, atau terdapat kebocoran udara yang besar.

Projek ini adalah untuk membuat manometer digital untuk memantau tekanan udara di dalam paip CPAP. Ini akan memaparkan tekanan udara masa nyata di dalam pipa CPAP, dan perangkat akan mengeluarkan alarm yang dapat didengar ketika topeng CPAP kemungkinan mati atau ada kebocoran udara yang besar selama terapi.

Bekalan

1. Papan pelarian MPXV7002DP
2. Arduino Nano V3.0 dengan papan pengembangan I / O
3. Modul bersiri LCD 1602 16x2 dengan penyesuai IIC / I2C biru atau hijau
4. Suis Butang Tekan Taktil Momentari 12x12x7.3mm dengan papan kekunci
5. Buzzer Bunyi Aktif DC 5V
6. 2mm ID, 4mm OD, Tubing Rubber Silicone Fleksibel
7. Badan sensor bercetak 3D dan casingnya
8. Wayar jumper Dupont dan skru mengetuk sendiri (masing-masing M3x16mm, M1.4x6mm, 6)

Langkah 1: Bagaimana Ia Berfungsi

Manometer adalah alat untuk mengukur tekanan. Dalam keadaan normal selama terapi CPAP, ada perubahan yang signifikan pada tekanan udara di dalam pipa CPAP karena bernafas ketika pasien menghirup dan menghembuskan udara. Sekiranya terdapat kebocoran udara yang besar atau topeng mati, turun naik tekanan udara pada paip akan menjadi lebih kecil. Jadi pada dasarnya kita dapat memeriksa status topeng dengan terus memantau tekanan udara di dalam pipa CPAP dengan manometer.

Manometer Digital

Dalam projek ini MPXV7002DP Integrated Silicon Pressure Sensor digunakan sebagai transduser untuk menukar tekanan udara menjadi isyarat digital. Papan pelarian MPXV7002DP banyak tersedia sebagai sensor pembezaan tekanan untuk mengukur kelajuan udara model RC dan relatif murah. Ini adalah teknologi yang sama di dalam mesin CPAP komersial.

MPXV7002DP adalah sensor tekanan silikon monolitik yang direka untuk pelbagai aplikasi. Ini memiliki jarak pengukuran tekanan udara dari -2 kPa hingga 2 kPa (sekitar +/- 20,4 cmH2O), yang meliputi tingkat tekanan khas untuk merawat Obstructive Sleep Apnea berkisar antara 6 hingga 15 cmH2O.

MPXV7002DP dirancang sebagai sensor tekanan pembeza dan mempunyai dua port (P1 & P2). Dalam projek ini, MPXV7002DP digunakan sebagai sensor tekanan tolok dengan membiarkan port belakang (P2) terbuka ke udara ambien. Tekanan dengan cara ini diukur berbanding dengan tekanan atmosfera ambien.

MPXV7002DP akan mengeluarkan voltan analog dari 0-5V. Voltan ini dibaca oleh pin analog Arduino dan tersembunyi ke tekanan udara yang sesuai menggunakan fungsi pemindahan yang disediakan oleh pengeluar. Tekanan diukur dalam kPa, 1Pa = 0.10197162129779 mmH2O. Hasilnya kemudian dipaparkan di layar LCD di kedua Pa (Pascal) dan cmH2O.

Monitor Mesin CPAP

Kajian menunjukkan pergerakan pernafasan tidak simetris dan tidak berubah dengan ketara seiring bertambahnya usia. Kadar pernafasan rata-rata adalah 14 semasa pernafasan yang tenang untuk kedua-dua jantina. Irama (nisbah inspirasi / luput) adalah 1: 1.21 untuk lelaki dan 1: 1.14 untuk wanita semasa bernafas tenang.

Data mentah pengukuran tekanan udara dari pipa CPAP naik dan turun ketika orang bernafas dan juga mempunyai banyak 'lonjakan' kerana bekalan Arduino 5.0V cukup bising. Oleh itu, data perlu diselaraskan dan dinilai dari masa ke masa untuk dapat mengesan perubahan tekanan yang diperkenalkan dengan penyedutan dan pernafasan.

Beberapa langkah diambil oleh sketsa Arduino untuk memproses data dan memantau tekanan udara. Ringkasnya, lakaran Arduino menggunakan perpustakaan rata-rata berjalan oleh Rob Tillaart untuk pertama kali mengira purata pergerakan pengukuran tekanan udara secara real-time untuk melicinkan titik data, kemudian menghitung tekanan udara minimum dan maksimum yang diperhatikan setiap beberapa saat untuk menentukan sama ada topeng telah terputus dengan memeriksa perbezaan antara tahap tekanan udara puncak dan palung. Oleh itu, jika garis data masuk menjadi rata, maka kemungkinan ada kebocoran udara yang besar atau topeng telah terputus, penggera yang terdengar akan berbunyi untuk membangunkan pesakit untuk membuat penyesuaian yang diperlukan. Lihat petak data untuk visualisasi algoritma ini.

Langkah 2: Bahagian dan Skematik

Semua bahagian boleh didapati dari Amazon.com dan BOM dengan pautan disediakan di atas.

Selain itu, badan sensor dan casing yang terdiri daripada kotak peranti dan panel belakang perlu dicetak 3D menggunakan fail STL di bawah. Badan sensor harus dicetak dalam kedudukan menegak dengan sokongan untuk mendapatkan hasil terbaik.

Skema disediakan untuk rujukan.

Langkah 3: Ujian Pembinaan dan Permulaan

Sediakan terlebih dahulu semua bahagian untuk pemasangan akhir. Pasangkan pin ke papan Nano jika diperlukan kemudian pasang papan Nano ke papan pengembangan I / O. Kemudian, pasangkan atau pateri kabel pelompat ke suis butang dan buzzer. Saya menggunakan beberapa penyambung servo dan bukannya wayar pelompat. Untuk MPXV7002DP, anda boleh menggunakan wayar yang disertakan dengan papan pemecah tanpa menyolder atau menyolder wayar ke papan pelarian seperti yang ditunjukkan dalam gambar. Juga, potong tiub getah silikon kira-kira 30 mm dan pasangkannya ke port sisi atas (P1) pada MPXV7002DP.

Setelah bahagian disiapkan, pemasangan akhir sangat mudah kerana penggunaan papan pengembangan I / O dan LCD I2C bersiri.

Langkah 1: Pasang papan pelarian MPXV7002DP ke badan sensor bercetak 3D. Masukkan hujung tiub silikon yang terbuka ke lubang pengukuran kemudian pasangkan papan dengan 2 skru kecil. Sambungkan sensor ke pin S di port A0 pada papan pengembangan.

• Analog A0
• VCC V
• GND -> G

Langkah 2: Sambungkan LCD ke pin papan pengembangan Nano di port A4 dan A5

• SDL A4
• SCA A5
• VCC V
• GND G

Langkah 3: Sambungkan Buzzer dan Tukar ke port papan pengembangan D5 dan D6

• Tukar: ke port 5 antara S dan G
• Buzzer: ke port 6, positif ke S dan tanah ke G

Langkah 4: Perhimpunan terakhir

Kunci badan sensor ke plat belakang dengan skru 4 M3, kemudian pasang skrin LCD dan papan pengembangan Nano dan selamatkannya dengan skru kecil. Tekan suis butang dan bel ke dalam casing dan selamatkan dengan gam panas.

Langkah 5: Pengaturcaraan

1. Tambahkan perpustakaan ke Arduino IDE anda. Perpustakaan boleh didapati di: LiquidCrystal-I2C dan RunningAverage.
2. Sambungkan Arduino anda ke komputer dan pasangkan lakaran Arduino.

Itu sahaja. Sekarang hidupkan unit dengan USB atau gunakan kuasa 9-12V ke port DC pada papan pengembangan (disyorkan). Sekiranya lampu belakang paparan LCD menyala tetapi paparannya kosong atau hurufnya sukar dibaca, atur kontras layar dengan memutar potensiometer biru di bahagian belakang modul LCD I2C.

Akhirnya pasangkan plat belakang ke casing depan dengan 4 skru M3.

Langkah 4: Persediaan Ujian Manometer Mudah

Saya ingin tahu mengenai ketepatan manometer digital ini dan membina tempat ujian mudah untuk membandingkan bacaan meter dengan manometer air klasik. Dengan pam udara elektrik yang dikendalikan oleh pengawal kelajuan motor, saya dapat menghasilkan tekanan udara yang berubah-ubah dan melakukan pengukuran secara serentak oleh kedua-dua manometer digital dan air yang dihubungkan secara bersiri. Pengukuran tekanan cukup dekat pada pelbagai tahap tekanan udara.

Langkah 5: Masukkan Tindakan

Penggunaan peranti ini cukup mudah. Mula-mula sambungkan peranti sebaris antara mesin CPAP dan topeng menggunakan paip CPAP 15mm standard. Sambungkan satu sisi monitor ke mesin CPAP kemudian sebelah monitor lain ke topeng sehingga udara dapat melalui.

Penentukuran kuasa

Sensor MPXV7002DP perlu dikalibrasi menjadi tekanan sifar terhadap tekanan atmosfera persekitaran setiap kali semasa dihidupkan untuk memastikan ketepatannya. Pastikan mesin CPAP dimatikan dan tidak ada tekanan udara tambahan di dalam tiub semasa menghidupkan. Setelah penentukuran selesai, meter akan memaparkan nilai offset dan mesej siap peranti.

Meter beroperasi dalam mod Manometer atau mod Penggera CPAP dengan menekan butang. Perlu diperhatikan bahawa lampu belakang LCD dikendalikan mengikut mod operasi dan nilai sensor untuk menjadikan meter kurang mengganggu semasa tidur.

Mod Manometer

Ini adalah mod siap sedia dan tanda "-" akan dipaparkan di sudut kanan bawah skrin. Fungsi penggera dilumpuhkan dalam mod ini. Skrin akan menunjukkan tekanan udara masa nyata di Pascal (P) dan cmH20 (H) di baris pertama, dan tekanan Minimum dan Maksimum serta Perbezaan antara Min. dan Max. diperhatikan dalam 3 saat terakhir di baris kedua. Dalam mod ini, lampu belakang LCD akan terus menyala tetapi akan habis jika tekanan udara relatif sifar telah diukur secara berterusan selama lebih dari 10 saat.

Mod Penggera CPAP

Ini adalah mod penggera dan tanda "*" akan dipaparkan di sudut kanan bawah skrin. Dalam mod ini, meter akan memeriksa perbezaan antara tahap tekanan udara puncak dan palung. Lampu belakang LCD akan padam dalam 10 saat dan mati selagi tidak ada perbezaan tekanan rendah yang dapat dikesan. Lampu belakang akan menyala kembali jika terdapat perbezaan kurang dari 100 Pascal. Dan bel akan membunyikan penggera yang dapat didengar dengan mesej "Check Mask" ditampilkan di layar jika perbezaan tahap tekanan udara yang diukur telah rendah selama lebih dari 10 saat. Setelah pesakit menyesuaikan semula topeng dan perbezaan tekanan kembali melebihi 100 Pascal maka kedua-dua penggera dan lampu belakang akan dimatikan semula.

Langkah 6: Penafian

Peranti ini bukan alat perubatan, atau aksesori ke alat perubatan. Pengukuran tidak boleh digunakan untuk tujuan diagnostik atau terapi.

Naib Johan dalam Peraduan Sensor