Manòmetre digital / Monitor de màquina CPAP: 6 passos (amb imatges)

2024 Autora: John Day | [email protected]. Última modificació: 2024-01-30 08:13

Alguna vegada us heu despertat al matí quan heu desactivat la màscara CPAP? Aquest dispositiu us alarmarà si heu eliminat la màscara sense voler durant el son.

La teràpia amb CPAP (pressió positiva contínua de les vies respiratòries) és la forma més comuna de tractament per a l’apnea obstructiva del son (OSA). Per als pacients amb teràpia amb CPAP, és important portar la màscara CPAP tot el temps mentre dormen perquè la teràpia sigui efectiva i també compleixi els criteris de compliment de la CPAP exigits per les companyies asseguradores.

No obstant això, moltes persones tenen problemes en adaptar-se a dormir amb una màscara CPAP, inclòs el problema de despertar constantment per trobar la seva màscara CPAP apagada. Tot i que molts dispositius CPAP moderns són prou sofisticats com per diferenciar la màscara realment sobre la persona o si l’activa però no porta la màscara, no tots tenen alarma o alarma prou forta com per despertar el pacient quan S'elimina la màscara CPAP o hi ha una fuita d'aire important.

Aquest projecte tracta de fer un manòmetre digital per controlar la pressió de l’aire a l’interior de la canonada CPAP. Es mostrarà la pressió d’aire en temps real a l’interior de la canonada CPAP i el dispositiu emetrà una alarma sonora quan la màscara CPAP estigui probablement apagada o hi hagi una fuita d’aire important durant la teràpia.

Subministraments

1. Tauler de sortida MPXV7002DP
2. Arduino Nano V3.0 amb placa d’expansió d’E / S
3. Mòdul de sèrie LCD 1602 16x2 amb adaptador IIC / I2C blau o verd
4. Interruptor de botó instantani tàctil de 12x12x7,3mm amb clau
5. Zumbador de so actiu DC 5V
6. 2 mm d'identificació, 4 mm de diàmetre, tub flexible de goma de silicona
7. Cos del sensor i caixa impresos en 3D
8. Filferos jumper Dupont i cargols autorroscants (M3x16mm, M1.4x6mm, 6 cadascun)

Pas 1: Com funciona

Un manòmetre és un dispositiu per mesurar pressions. En l’estat normal durant la teràpia CPAP, hi ha un canvi significatiu en la pressió de l’aire a l’interior de la canonada CPAP a causa de la respiració mentre el pacient inspira i expira l’aire. Si hi ha una fuita d'aire important o la màscara està apagada, la fluctuació de la pressió de l'aire a la canonada serà molt menor. Per tant, bàsicament podem comprovar l'estat de la màscara mitjançant un control constant de la pressió de l'aire a l'interior de la canonada CPAP amb un manòmetre.

Manòmetre digital

En aquest projecte, el sensor de pressió integrat de silici MPXV7002DP s'utilitza com a transductor per convertir la pressió de l'aire en senyals digitals. La placa MPXV7002DP està àmpliament disponible com a sensor diferencial de pressió per mesurar la velocitat dels models RC i és relativament barata. Aquesta és la mateixa tecnologia a les màquines CPAP comercials.

MPXV7002DP és un sensor de pressió de silici monolític dissenyat per a una àmplia gamma d'aplicacions. Té un marge de pressió de l’aire de -2 kPa a 2 kPa (aproximadament +/- 20,4 cmH2O), que cobreix molt bé els nivells de pressió típics per tractar l’apnea obstructiva del son de 6 a 15 cmH2O.

MPXV7002DP està dissenyat com a sensor de pressió diferencial i té dos ports (P1 i P2). En aquest projecte, MPXV7002DP s’utilitza com a sensor de pressió de manòmetre deixant el port posterior (P2) obert a l’aire ambiental. D'aquesta manera, la pressió es mesura en relació amb la pressió atmosfèrica ambiental.

MPXV7002DP generarà una tensió analògica de 0-5V. Aquest voltatge és llegit pel pin analògic Arduino i encobert a la pressió d’aire corresponent mitjançant la funció de transferència proporcionada pel fabricant. La pressió es mesura en kPa, 1Pa = 0,10197162129779 mmH2O. Els resultats es mostren a la pantalla LCD tant en Pa (Pascal) com en cmH2O.

Monitor de màquina CPAP

L’estudi demostra que els moviments respiratoris són simètrics i no van canviar significativament amb l’edat. La freqüència respiratòria mitjana és de 14 durant la respiració tranquil·la per als dos sexes. El ritme (relació inspiració / caducitat) és d’1: 1,21 per als homes i 1: 1,14 per a les dones durant la respiració tranquil·la.

Les dades brutes de les mesures de pressió d’aire provinents de la canonada CPAP van pujant i baixant a mesura que la gent respira i també té molts “pics”, ja que el subministrament d’Arduino 5.0V és força sorollós. Per tant, cal suavitzar i avaluar les dades amb el pas del temps per tal de detectar de manera fiable els canvis de pressió introduïts per inhalació i espiració.

L’esbós d’Arduino pren diverses mesures per processar les dades i controlar la pressió de l’aire. En poques paraules, l'esbós d'Arduino utilitza la biblioteca mitjana de Rob Tillaart per calcular primer la mitjana mòbil de les mesures de pressió d'aire en temps real per suavitzar els punts de dades, i després calcular la pressió d'aire mínima i màxima observada cada pocs segons per determinar si s'ha desconnectat la màscara comprovant les diferències entre els nivells màxims i mínims de pressió d'aire. Per tant, si la línia de dades entrant es torna plana, és probable que hi hagi una gran fuga d’aire o que s’hagi desconnectat la màscara, sonarà una alarma sonora per despertar el pacient per fer els ajustos necessaris. Consulteu els gràfics de dades per a la visualització d’aquest algorisme.

Pas 2: parts i esquemes

Totes les parts estan disponibles a Amazon.com i la llista de materials amb enllaços es proporciona més amunt.

A més, el cos del sensor i la caixa que consta de la caixa del dispositiu i el tauler posterior han d’imprimir-se en 3D mitjançant els fitxers STL següents. El cos del sensor s’ha d’imprimir en posició vertical amb suport per obtenir els millors resultats.

Es proporciona un esquema de referència.

Pas 3: compilació i proves inicials

Primer, prepareu totes les peces per al muntatge final. Si cal, soldeu els pins a la placa Nano i, a continuació, instal·leu la placa Nano a la placa d’expansió d’E / S. A continuació, connecteu o soldeu els cables del pont al botó i al timbre. He utilitzat alguns connectors servo restants en lloc de cables de pont. Per a MPXV7002DP, podeu utilitzar el cable que ve amb el tauler de ruptura sense soldar o soldar el fil al tauler de trencament, tal com es mostra a la imatge. A més, talleu uns tubs de cautxú de silici d’uns 30 mm i fixeu-lo al port superior (P1) del MPXV7002DP.

Un cop preparades les peces, el muntatge final és molt senzill a causa de l’ús de la placa d’expansió d’E / S i de la pantalla LCD I2C de sèrie.

Pas 1: instal·leu la placa de separació MPXV7002DP al cos del sensor imprès en 3D. Inerteu l'extrem obert del tub de silici al forat de mesura i, a continuació, fixeu la placa amb 2 cargols petits. Connecteu el sensor al pin S del port A0 de la placa d’expansió.

• Analògic A0
• VCC V
• GND -> G

Pas 2: connecteu la pantalla LCD als pins S de la placa d’expansió Nano al port A4 i A5

• SDL A4
• SCA A5
• VCC V
• GND G

Pas 3: connecteu el buzzer i canvieu al port de la placa d’expansió D5 i D6

• Canvia: al port 5 entre S i G
• Zumbador: al port 6, el positiu a S i el terra a G

Pas 4: Muntatge final

Assegureu el cos del sensor a la placa posterior amb 4 cargols M3, després instal·leu la pantalla LCD i la placa d’expansió Nano i fixeu-los amb petits cargols. Introduïu l'interruptor de botons i el timbre a la caixa i fixeu-los amb cola calenta.

Pas 5: programació

1. Afegiu les biblioteques al vostre IDE Arduino. Les biblioteques es poden trobar a: LiquidCrystal-I2C i RunningAverage.
2. Connecteu el vostre Arduino a l'ordinador i instal·leu l'esbós d'Arduino.

Això és. Ara enceneu la unitat amb USB o apliqueu una alimentació de 9-12V al port de CC de la placa d’expansió (recomanat). Si la llum de fons de la pantalla LCD està activada però la tartera està en blanc o les lletres són difícils de llegir, ajusteu el contrast de la pantalla girant el potenciòmetre blau a la part posterior del mòdul LCD I2C.

Finalment, fixeu la placa posterior a la caixa frontal amb 4 cargols M3.

Pas 4: Configuració de la prova simple del manòmetre

Tenia curiositat per la precisió d’aquest manòmetre digital i vaig construir un banc de proves senzill per comparar la lectura del comptador amb un manòmetre d’aigua clàssic. Amb una bomba d’aire elèctrica controlada per un controlador de velocitat del motor, vaig poder generar pressió d’aire variable i vaig prendre les mesures simultàniament tant per manòmetres digitals com per aigua connectats en sèrie. Les mesures de pressió són força properes a diversos nivells de pressió.

Pas 5: poseu-lo en acció

L’ús d’aquest dispositiu és força senzill. Primer, connecteu el dispositiu en línia entre la màquina CPAP i la màscara amb un tub CPAP estàndard de 15 mm. Connecteu un costat del monitor a la màquina CPAP i després l’altre costat del monitor a la màscara perquè l’aire pugui passar.

Calibratge d’encesa

Cal calibrar el sensor MPXV7002DP a pressió zero contra la pressió atmosfèrica ambiental cada vegada que s’engega per garantir la seva precisió. Assegureu-vos que la màquina CPAP estigui apagada i que no hi hagi pressió d’aire addicional a l’interior del tub quan s’engegui. Un cop finalitzat el calibratge, el mesurador mostrarà el valor de desplaçament i un missatge a punt del dispositiu.

El comptador funciona en mode manòmetre o en mode d'alarma CPAP només prement el botó. Val la pena assenyalar que la llum posterior LCD es gestiona segons el mode de funcionament i el valor del sensor per fer que el mesurador distregui menys durant el son.

Mode manòmetre

Aquest és el mode d'espera i es mostrarà un signe "-" a l'extrem inferior dret de la pantalla. La funció d'alarma està desactivada en aquest mode. La pantalla mostrarà la pressió de l’aire en temps real tant a Pascal (P) com a cmH20 (H) a la primera fila, i la pressió mínima i màxima, així com la diferència entre mín. i màx. observat en els darrers 3 segons a la segona fila. En aquest mode, la llum de fons de la pantalla LCD s’encén constantment, però s’espera si s’ha mesurat contínuament la pressió relativa de l’aire durant més de 10 segons.

Mode d'alarma CPAP

Aquest és el mode d'alarma i es mostrarà un signe "*" a l'extrem inferior dret de la pantalla. En aquest mode, el mesurador comprovarà les diferències entre els nivells màxims i mínims de pressió d'aire. La llum del fons LCD s’esgotarà en 10 segons i es queda apagada mentre no s’hagi detectat cap diferència de pressió baixa. La llum de fons es tornarà a encendre si s’ha detectat una diferència inferior a 100 Pascal. I el brunzidor farà sonar una alarma sonora amb un missatge "Comprova la màscara" que apareix a la pantalla si la diferència en els nivells de pressió d'aire mesurats ha estat persistentment baixa durant més de 10 segons. Un cop el pacient torne a ajustar la màscara i la diferència de pressió retorni per sobre de 100 Pascal, l’alarma i la llum posterior es tornaran a apagar.

Pas 6: Exempció de responsabilitat

Aquest dispositiu no és un dispositiu mèdic ni un accessori per al dispositiu mèdic. La mesura no s’ha d’utilitzar amb finalitats diagnòstiques o terapèutiques.

Accèssit al concurs de sensors