डिजिटल मानोमीटर/सीपीएपी मशीन मॉनिटर: 6 कदम (चित्रों के साथ)

2024 लेखक: John Day | [email protected]. अंतिम बार संशोधित: 2024-01-30 09:20

क्या आपने कभी सुबह उठकर पाया कि आपका CPAP मास्क बंद है? यदि आपने नींद के दौरान अनजाने में मास्क हटा दिया है तो यह डिवाइस आपको अलार्म देगा।

CPAP (कंटीन्यूअस पॉजिटिव एयरवे प्रेशर) थेरेपी ऑब्सट्रक्टिव स्लीप एपनिया (OSA) के इलाज का सबसे सामान्य रूप है। सीपीएपी थेरेपी रोगियों के लिए, उपचार के प्रभावी होने के लिए और बीमा कंपनियों द्वारा आवश्यक सीपीएपी अनुपालन मानदंडों को पूरा करने के लिए सोते समय हर समय सीपीएपी मास्क पहनना महत्वपूर्ण है।

हालाँकि कई लोगों को CPAP मास्क के साथ सोने के लिए समायोजन करते समय समस्याएँ होती हैं, जिसमें उनके CPAP मास्क को खोजने के लिए लगातार जागने की समस्या भी शामिल है। हालांकि कई आधुनिक सीपीएपी उपकरण वास्तव में व्यक्ति पर होने वाले मास्क को अलग करने के लिए पर्याप्त परिष्कृत हैं या यदि व्यक्ति इसे चालू करता है लेकिन मास्क नहीं पहनता है, तो उनमें से सभी में अलार्म या अलार्म नहीं होता है ताकि रोगी को जगाया जा सके। CPAP मास्क हटा दिया जाता है, या एक बड़ा वायु रिसाव होता है।

यह परियोजना सीपीएपी पाइपिंग के अंदर हवा के दबाव की निगरानी के लिए डिजिटल मैनोमीटर बनाने के बारे में है। यह CPAP पाइपिंग के अंदर वास्तविक समय के वायु दाब को प्रदर्शित करेगा, और जब CPAP मास्क बंद होने की संभावना है या थेरेपी के दौरान बड़े वायु रिसाव को प्रस्तुत करता है, तो डिवाइस एक श्रव्य अलार्म देगा।

आपूर्ति

1. MPXV7002DP ब्रेकआउट बोर्ड
2. I/O विस्तार बोर्ड के साथ Arduino नैनो V3.0
3. सीरियल एलसीडी 1602 16x2 मॉड्यूल IIC/I2C अडैप्टर के साथ नीला या हरा;
4. कीकैप के साथ 12x12x7.3mm मोमेंटरी टैक्टाइल पुश बटन स्विच
5. डीसी 5वी एक्टिव साउंड बजर
6. 2 मिमी आईडी, 4 मिमी आयुध डिपो, लचीला सिलिकॉन रबर टयूबिंग
7. 3डी प्रिंटेड सेंसर बॉडी और केस
8. ड्यूपॉन्ट जम्पर वायर और सेल्फ-टैपिंग स्क्रू (M3x16mm, M1.4x6mm, 6 प्रत्येक)

चरण 1: यह कैसे काम करता है

दबाव मापने के लिए एक मैनोमीटर एक उपकरण है। CPAP थेरेपी के दौरान सामान्य स्थिति में, CPAP पाइपिंग के अंदर हवा के दबाव में एक महत्वपूर्ण परिवर्तन होता है, क्योंकि रोगी सांस लेते हैं और हवा छोड़ते हैं। यदि एक बड़ा वायु रिसाव होता है या मुखौटा बंद होता है, तो पाइपिंग में वायु दाब में उतार-चढ़ाव बहुत कम हो जाएगा। इसलिए अनिवार्य रूप से हम एक मैनोमीटर के साथ सीपीएपी पाइपिंग के अंदर हवा के दबाव की लगातार निगरानी करके मास्क की स्थिति की जांच कर सकते हैं।

डिजिटल मानोमीटर

इस परियोजना में MPXV7002DP इंटीग्रेटेड सिलिकॉन प्रेशर सेंसर का उपयोग हवा के दबाव को डिजिटल सिग्नल में बदलने के लिए ट्रांसड्यूसर के रूप में किया जाता है। MPXV7002DP ब्रेकआउट बोर्ड RC मॉडल के एयरस्पीड को मापने के लिए प्रेशर डिफरेंशियल सेंसर के रूप में व्यापक रूप से उपलब्ध है और अपेक्षाकृत सस्ता है। वाणिज्यिक सीपीएपी मशीनों के अंदर यह वही तकनीक है।

MPXV7002DP एक मोनोलिथिक सिलिकॉन प्रेशर सेंसर है जिसे अनुप्रयोगों की एक विस्तृत श्रृंखला के लिए डिज़ाइन किया गया है। इसमें -2 kPa से 2 kPa (लगभग +/- 20.4 cmH2O) तक वायु दाब की माप सीमा होती है, जो 6 से 15 cmH2O तक ऑब्सट्रक्टिव स्लीप एपनिया के उपचार के लिए विशिष्ट दबाव स्तरों को अच्छी तरह से कवर करती है।

MPXV7002DP को डिफरेंशियल प्रेशर सेंसर के रूप में डिज़ाइन किया गया है और इसमें दो पोर्ट (P1 और P2) हैं। इस परियोजना में, MPXV7002DP का उपयोग बैकसाइड पोर्ट (P2) को परिवेशी वायु के लिए खुला छोड़कर गेज प्रेशर सेंसर के रूप में किया जाता है। इस तरह दबाव को परिवेशी वायुमंडलीय दबाव के सापेक्ष मापा जाता है।

MPXV7002DP 0-5V से एक एनालॉग वोल्टेज का उत्पादन करेगा। यह वोल्टेज Arduino एनालॉग पिन द्वारा पढ़ा जाता है और निर्माता द्वारा प्रदान किए गए ट्रांसफर फ़ंक्शन का उपयोग करके संबंधित वायु दाब के लिए गुप्त होता है। दबाव kPa, 1Pa = 0.10197162129779 mmH2O में मापा जाता है। इसके बाद परिणाम एलसीडी स्क्रीन पर Pa (पास्कल) और cmH2O दोनों में प्रदर्शित होते हैं।

CPAP मशीन मॉनिटर

अध्ययन से पता चलता है कि सांस लेने की गति सममित है और बढ़ती उम्र के साथ महत्वपूर्ण रूप से नहीं बदली है। दोनों लिंगों के लिए शांत श्वास के दौरान औसत श्वसन दर 14 है। शांत श्वास के दौरान पुरुषों के लिए लय (प्रेरणा / समाप्ति अनुपात) 1:1.21 और महिलाओं के लिए 1:1.14 है।

CPAP पाइपिंग से वायुदाब माप का कच्चा डेटा लोगों की सांस के रूप में ऊपर और नीचे जाता है और इसमें कई 'स्पाइक्स' भी होते हैं क्योंकि Arduino 5.0V की आपूर्ति काफी शोर है। इसलिए समय के साथ डेटा को सुचारू और मूल्यांकन करने की आवश्यकता है ताकि साँस लेना और साँस छोड़ने द्वारा शुरू किए गए दबाव परिवर्तनों का मज़बूती से पता लगाया जा सके।

डेटा को संसाधित करने और वायु दाब की निगरानी के लिए Arduino स्केच द्वारा कई उपाय किए जाते हैं। संक्षेप में, Arduino स्केच रॉब टिलार्ट द्वारा चल रहे औसत पुस्तकालय का उपयोग करता है, पहले डेटा बिंदुओं को सुचारू करने के लिए वास्तविक समय में वायु दाब माप की चलती औसत की गणना करता है, फिर हर कुछ सेकंड में न्यूनतम और अधिकतम देखे गए वायु दाब की गणना करता है। यह निर्धारित करने के लिए कि हवा के दबाव के चरम और गर्त स्तरों के बीच अंतर की जाँच करके मास्क को काट दिया गया है या नहीं। इसलिए यदि आने वाली डेटा लाइन सपाट हो जाती है, तो यह संभावना है कि एक बड़ी हवा का रिसाव हो या मास्क काट दिया गया हो, आवश्यक समायोजन करने के लिए रोगी को जगाने के लिए एक श्रव्य अलार्म बजेगा। इस एल्गोरिथम के विज़ुअलाइज़ेशन के लिए डेटा प्लॉट देखें।

चरण 2: पार्ट्स और स्कीमैटिक्स

सभी भाग Amazon.com से उपलब्ध हैं और लिंक के साथ बीओएम ऊपर दिए गए हैं।

इसके अतिरिक्त, सेंसर बॉडी और केस जिसमें डिवाइस बॉक्स और बैक पैनल शामिल हैं, को नीचे एसटीएल फाइलों का उपयोग करके 3 डी प्रिंटेड होना चाहिए। सर्वोत्तम परिणामों के लिए सेंसर बॉडी को समर्थन के साथ लंबवत स्थिति में मुद्रित किया जाना चाहिए।

संदर्भ के लिए एक योजनाबद्ध प्रदान किया गया है।

चरण 3: निर्माण और प्रारंभिक परीक्षण

पहले अंतिम असेंबली के लिए सभी भागों को तैयार करें। पिन को नैनो बोर्ड से मिलाएं यदि आवश्यक हो तो नैनो बोर्ड को I/O विस्तार बोर्ड में स्थापित करें। फिर, जम्पर तारों को बटन स्विच और बजर से जोड़ या मिलाप करें। मैंने जम्पर तारों के बजाय कुछ बचे हुए सर्वो कनेक्टर का उपयोग किया। MPXV7002DP के लिए, आप या तो बिना सोल्डरिंग के ब्रेकआउट बोर्ड के साथ आने वाले तार का उपयोग कर सकते हैं या तार को ब्रेकआउट बोर्ड में मिलाप कर सकते हैं जैसा कि चित्र में दिखाया गया है। इसके अलावा, लगभग 30 मिमी सिलिकॉन रबर टयूबिंग को काटें और इसे MPXV7002DP पर टॉपसाइड पोर्ट (P1) से जोड़ दें।

एक बार पुर्जे तैयार हो जाने के बाद, I/O विस्तार बोर्ड और सीरियल I2C LCD के उपयोग के कारण अंतिम असेंबली बहुत सरल है।

चरण 1: MPXV7002DP ब्रेकआउट बोर्ड को 3D प्रिंटेड सेंसर बॉडी में स्थापित करें। सिलिकॉन टयूबिंग के खुले सिरे को मापन छेद में डालें और फिर बोर्ड को 2 छोटे स्क्रू से सुरक्षित करें। विस्तार बोर्ड पर पोर्ट A0 पर सेंसर को S पिन से कनेक्ट करें।

• एनालॉग ए0
• वीसीसी वी
• जीएनडी -> जी

चरण 2: LCD को पोर्ट A4 और A5. पर नैनो विस्तार बोर्ड S पिन से कनेक्ट करें

• एसडीएल ए4
• एससीए ए5
• वीसीसी वी
• जीएनडी जी

चरण 3: बजर कनेक्ट करें और विस्तार बोर्ड पोर्ट D5 और D6. पर स्विच करें

• स्विच करें: S और G. के बीच 5 पोर्ट करने के लिए
• बजर: पोर्ट 6 के लिए, एस के लिए सकारात्मक और जी. के लिए जमीन

चरण 4: अंतिम विधानसभा

4 M3 स्क्रू के साथ सेंसर बॉडी को पीछे की प्लेट में सुरक्षित करें, फिर LCD स्क्रीन और नैनो एक्सपेंशन बोर्ड स्थापित करें और उन्हें छोटे स्क्रू से सुरक्षित करें। बटन स्विच और बजर को केस में दबाएं और उन्हें गर्म गोंद से सुरक्षित करें।

चरण 5: प्रोग्रामिंग

1. पुस्तकालयों को अपने Arduino IDE में जोड़ें। पुस्तकालयों को यहां पाया जा सकता है: लिक्विड क्रिस्टल-आई२सी और रनिंग एवरेज।
2. अपने Arduino को कंप्यूटर से कनेक्ट करें और Arduino स्केच इंस्टॉल करें।

बस, इतना ही। अब यूनिट को या तो USB से पावर दें या एक्सपेंशन बोर्ड पर DC पोर्ट पर 9-12V पावर लागू करें (अनुशंसित)। यदि LCD डिस्प्ले बैक-लाइट चालू है, लेकिन स्क्रीन खाली है या अक्षरों को पढ़ना मुश्किल है, तो LCD I2C मॉड्यूल के पीछे नीले पोटेंशियोमीटर को घुमाकर स्क्रीन कंट्रास्ट को समायोजित करें।

अंत में 4 एम3 स्क्रू के साथ पिछली प्लेट को सामने के मामले में संलग्न करें।

चरण 4: सरल मानोमीटर परीक्षण सेट अप

मैं इस डिजिटल मैनोमीटर की सटीकता के बारे में उत्सुक था और मीटर रीडआउट की तुलना क्लासिक वॉटर मैनोमीटर से करने के लिए एक साधारण परीक्षण स्टैंड बनाया। एक मोटर गति नियंत्रक द्वारा नियंत्रित एक इलेक्ट्रिक वायु पंप के साथ, मैं चर वायु दाब उत्पन्न करने में सक्षम था और श्रृंखला में जुड़े डिजिटल और पानी दोनों मैनोमीटर द्वारा एक साथ माप लिया। दबाव माप विभिन्न वायुदाब स्तरों पर काफी करीब हैं।

चरण 5: इसे कार्य में लगाएं

इस डिवाइस का उपयोग काफी सरल है। पहले सीपीएपी मशीन के बीच डिवाइस इनलाइन कनेक्ट करें और मास्क मानक 15 मिमी सीपीएपी पाइप का उपयोग करें। मॉनिटर के एक तरफ को CPAP मशीन से और फिर मॉनिटर के दूसरे हिस्से को मास्क से कनेक्ट करें ताकि हवा अंदर से गुजर सके।

पावर-ऑन कैलिब्रेशन

MPXV7002DP सेंसर को हर बार परिवेशी वायुमंडलीय दबाव के खिलाफ शून्य दबाव में कैलिब्रेट करने की आवश्यकता होती है, जब इसकी सटीकता सुनिश्चित करने के लिए पावर-ऑन होता है। सुनिश्चित करें कि सीपीएपी मशीन बंद है और बिजली चालू करते समय टयूबिंग के अंदर कोई अतिरिक्त वायु दाब नहीं है। एक बार अंशांकन समाप्त हो जाने पर, मीटर ऑफ़सेट मान और एक उपकरण तैयार संदेश प्रदर्शित करेगा।

मीटर बटन के पुश द्वारा या तो मैनोमीटर मोड या सीपीएपी अलार्म मोड में संचालित होता है। यह ध्यान देने योग्य है कि नींद के दौरान मीटर को कम विचलित करने के लिए एलसीडी बैक लाइट को ऑपरेशन मोड और सेंसर वैल्यू के अनुसार प्रबंधित किया जाता है।

मैनोमीटर मोड

यह स्टैंडबाय मोड है और स्क्रीन के दाहिने निचले कोने पर एक "-" चिन्ह प्रदर्शित होगा। इस मोड में अलार्म फ़ंक्शन अक्षम है। स्क्रीन पहली पंक्ति में पास्कल (पी) और सेमीएच20 (एच) दोनों में रीयल-टाइम वायुदाब और न्यूनतम और अधिकतम दबाव के साथ-साथ न्यूनतम के बीच का अंतर दिखाएगी। और मैक्स। दूसरी पंक्ति में पिछले 3 सेकंड में देखा गया। इस मोड में एलसीडी बैक लाइट लगातार चालू रहेगी, लेकिन समय समाप्त हो जाएगा यदि शून्य सापेक्ष वायु दाब लगातार 10 सेकंड से अधिक के लिए मापा गया हो।

CPAP अलार्म मोड

यह अलार्म मोड है और स्क्रीन के दाहिने निचले कोने पर एक "*" चिन्ह प्रदर्शित होगा। इस मोड में मीटर हवा के दबाव के चरम और गर्त स्तरों के बीच अंतर की जाँच करेगा। एलसीडी बैक लाइट 10 सेकंड में समाप्त हो जाएगी और जब तक कोई कम दबाव अंतर नहीं पाया जाता है तब तक बंद रहता है। यदि 100 पास्कल से कम का अंतर पाया जाता है तो बैक लाइट फिर से चालू हो जाएगी। और बजर स्क्रीन पर प्रदर्शित होने वाले "चेक मास्क" संदेश के साथ एक श्रव्य अलार्म बजाएगा यदि मापा हवा के दबाव के स्तर में अंतर 10 सेकंड से अधिक समय तक लगातार कम रहा हो। एक बार जब रोगी मास्क को फिर से समायोजित करता है और दबाव अंतर 100 पास्कल से ऊपर लौट आता है तो अलार्म और बैक लाइट दोनों फिर से बंद हो जाएंगे।

चरण 6: अस्वीकरण

यह उपकरण एक चिकित्सा उपकरण नहीं है, न ही चिकित्सा उपकरण का सहायक उपकरण है। माप का उपयोग नैदानिक या चिकित्सीय उद्देश्यों के लिए नहीं किया जाना चाहिए।

सेंसर प्रतियोगिता में उपविजेता