Obwód stetoskopu Bluetooth

W sytuacjach tak krytycznych, jak pandemia COVID-19, lekarz jest osobą najbardziej narażoną na zarażenie się wirusem od pacjenta.

Dlatego lekarze są stale oferowani i wyposażani w wiele zaawansowanych i zaawansowanych technologicznie urządzeń, aby zapewnić maksymalne bezpieczeństwo ich życia i zdrowia.

Znany nam zestaw ŚOI jest podstawową, pierwszą linią obrony, jaką otrzymują lekarze, aby chronić ich przed pacjentem z COVID-19. Jednak mimo to lekarze mogą zarazić się z jednego podstawowego powodu, jakim jest częsta bliskość pacjentów podczas diagnozowania.

Najbardziej podstawową procedurą diagnostyczną, jaką musi zastosować każdy lekarz, jest sprawdzenie tętna pacjenta za pomocą stetoskopu.

Podczas korzystania ze stetoskopu lekarz musi nieuchronnie zbliżyć się do ust i ciała pacjenta na niebezpiecznie bliską odległość.

Może to z pewnością stanowić duże ryzyko dla dyktatora, zwłaszcza jeśli pacjent jest podejrzany o COVID.

Jednak nauka i technika to dziedzina, która nigdy nie jest pozbawiona pomysłów i powyższa sytuacja nie jest od niej wyjątkiem.

Jednym z takich urządzeń może być stetoskop bluetooth, który umożliwi lekarzowi lub personelowi medycznemu zbadanie pracy serca pacjenta z bezpiecznej odległości za pomocą zwykłego przenośnego zestawu słuchawkowego.

Czego będziesz potrzebować

Aby wykonać obwód czujnika tętna Bluetooth, będziesz potrzebować następujących podstawowych składników:

• DO Bluetooth obwód nadajnika z adapterem jack 3,5 mm
• Obwód wzmacniacza MIC
• Odpowiednia obudowa dla powyższych jednostek, którą można spiąć paskiem.

Nadajnik Bluetooth można kupić w postaci gotowej w dowolnym sklepie internetowym. Poniżej przedstawiono jeden standardowy przykład:

Koncepcja pracy

Poniższy schemat blokowy wyjaśnia główne istotne etapy wzmacniacza MIC.

Koncepcja działania proponowanego bezprzewodowego obwodu stetoskopu bluetooth jest dość prosta:

1. Impulsy dźwiękowe bicia serca trafiają do MIC, który przekształca je w równoważne impulsy elektryczne.
2. Te impulsy elektryczne są wzmacniane przez zintegrowany stopień wzmacniacza operacyjnego do odpowiednich poziomów.
3. Wzmocnione sygnały są podawane na wejście nadajnika bluetooth, które przekształca je w bezprzewodowe sygnały bluetooth.
4. Przesyłane sygnały Bluetooth są przechwytywane przez dostrojony telefon komórkowy, który przekształca je z powrotem w sygnały dźwiękowe.
5. Przekonwertowane dane Bluetooth przez słuchawki mobilne są wykorzystywane przez zainteresowanego lekarza do diagnozowania tętna pacjenta i związanych z tym dolegliwości.

Częstotliwość bicia serca i praca

Dźwięk bicia naszego serca ma postać półokresowych fal, które są generowane w wyniku burzliwego ruchu krwi podczas bicia serca.

Zwykle dźwięk bicia serca zdrowej osoby jest generowany przez dwa kolejne impulsy, określane jako pierwszy dźwięk serca (S1) i drugi dźwięk serca (S2), jak pokazano na poniższym rysunku:

Przykład typowej fali dźwiękowej serca . S1 oznacza pierwszy dźwięk serca, S2 oznacza drugi dźwięk serca.

Zdjęcie dzięki uprzejmości: przebieg bicia serca

Każdy zestaw tych impulsów trwa około 100 ms, co w rzeczywistości jest wystarczające do jakiejkolwiek odpowiedniej analizy medycznej.

Ponadto, ponieważ częstotliwość impulsów mieści się w zakresie od 20 do 150 Hz, wygodnie jest zbadać przebieg w pierwszej i drugiej oktawie muzycznej.

Wymaga to filtra dolnoprzepustowego zaprojektowanego zgodnie ze specyfikacją częstotliwości tętna, jak wyjaśniono poniżej:

Projektowanie filtra dolnoprzepustowego

Często dźwiękowi serca mogą towarzyszyć różne odgłosy w tle generowane przez dźwięki innych narządów ciała. W rezultacie kondycjonowanie danych staje się podstawowym zadaniem zapewniającym wydajne przetwarzanie transmisji dźwięku.

Podstawowy powód włączenia pliku Filtr dolnoprzepustowy polega na zapewnieniu, że tylko prawdziwa częstotliwość bicia serca jest wzmacniana przez system, a inne niepożądane częstotliwości są blokowane.

Ponadto dźwięki serca mogą zawierać kilka wyższych częstotliwości z większymi zmianami. Z tego powodu filtrowanie i eliminacja szumów nieprzewidywalnych impulsów staje się kluczowym przedsięwzięciem. Najłatwiej to osiągnąć za pomocą filtra dolnoprzepustowego.

Filtr dolnoprzepustowy zaprojektowany dla fpust = 250 Hz i fstop = 400 Hz zapewnia dobry zakres do kontrolowania powyższego wyjaśnionego scenariusza.

Ponieważ mamy już w projekcie aktywny wzmacniacz oparty na wzmacniaczu operacyjnym, stopień dolnoprzepustowy można osiągnąć za pomocą zwykłego pasywnego filtra RC, jak podano poniżej:

W powyższym obwodzie filtra dolnoprzepustowego każda częstotliwość powyżej 350 Hz będzie poważnie osłabiona.

Wynik odcięcia można skorygować lub zweryfikować za pomocą następującego wzoru

fc = 1 / (2πRC) , gdzie R będzie w omach, a C w faradach.

Projektowanie przełomowego wzmacniacza mikrofonowego

Konstrukcja wzmacniacza MIC ma kluczowe znaczenie i musi zapewniać, że wzmacnia on tylko tętno o niskiej częstotliwości i blokuje inne zakłócenia o wyższej częstotliwości.

W przypadku MIC używamy popularnego elektretowy MIC , które jest zalecanym urządzeniem do wszystkich aplikacji obwodów opartych na mikrofonie.

Do wzmacniacza używamy standardu Obwód wzmacniacza oparty na układzie scalonym LM386 .

Cały obwód obwodu nadajnika stetoskopu bluetooth pokazano poniżej:

Jak działa obwód

Nadajnik dźwięku bicia serca Bluetooth działa w następujący sposób:

Dźwięki bicia serca uderzające w elektrostatyczny MIC są przekształcane na drobne sygnały elektryczne na skrzyżowaniu R1, C1.

R1 działa jako rezystor polaryzujący dla wewnętrznego FET MIC.

C2 zapewnia, że ​​tylko zawartość AC impulsów MIC może przejść do następnego etapu, podczas gdy zawartość DC jest zablokowana.

Impulsy prądu przemiennego odpowiadające dźwiękowi bicia serca są podawane na wejście obwodu wzmacniacza LM386 przez potencjometr regulacji głośności R2, a następnie filtr dolnoprzepustowy za pomocą R4, C6.

Filtr dolnoprzepustowy zapewnia, że ​​tylko prawdziwe częstotliwości bicia serca są wzmacniane przez obwód LM386, a pozostałe niepożądane wpisy są tłumione.

Wzmocniony sygnał wyjściowy jest generowany na ujemnym zacisku C4 i linii uziemienia.

Nadajnik Bluetooth można zobaczyć jako zintegrowany z wyjściem stopnia wzmacniacza LM386 w celu zamierzonej bezprzewodowej konwersji Bluetooth wzmocnione bicie serca sygnały.

Jak przetestować obwód stetoskopu niebieskoozębnego

Ponieważ moduł nadajnika Bluetooth jest gotowym i przetestowanym urządzeniem, jego działanie jest zapewnione.

Dlatego jedyną rzeczą, którą należy przetestować i potwierdzić, jest obwód LM386.

Odbywa się to poprzez sprawdzenie wyjścia wzmacniacza przez parę słuchawek, jak pokazano poniżej.

MIC musi być starannie zaciśnięty w pobliżu klatki piersiowej osoby, gdzie dźwięk bicia serca jest najbardziej wyraźny.

Teraz, gdy tylko obwód zostanie zasilony, dźwięk bicia serca powinien być słyszalny w słuchawkach.

Jeśli dźwięk ma problemy lub nie jest czysty, spróbuj zoptymalizować parametry, aż dźwięk będzie wyraźnie czysty. Można tego dokonać poprzez regulację potencjometru regulacji głośności i / lub wartości kondensatora C2. Napięcie zasilania obwodu można również dostosować do tego samego.

Należy uważać, aby MIC nie oscylował ani nie ocierał się o ciało osoby, do której jest przymocowany, co w przeciwnym razie może spowodować ogromne niepotrzebne zakłócenia na wyjściu, zasłaniając rzeczywisty dźwięk bicia serca.

Potwierdzanie wyników na telefonie komórkowym

Po pomyślnym zakończeniu testu słuchawek można je zastąpić nadajnikiem Bluetooth.

Następnie nadajnik Bluetooth będzie musiał zostać sparowany z odbiornikiem, którym może być smartfon lub dowolny telefon komórkowy.

Po sparowaniu i zasileniu sygnały ze wzmacniacza zostaną przechwycone przez moduł Bluetooth i przesłane w powietrze do pobliskiego urządzenia Bluetooth w celu odbioru danych.

Sparowany telefon komórkowy będzie teraz działał jak zdalny bezprzewodowy stetoskop Bluetooth, umożliwiając lekarzowi lub personelowi medycznemu analizę bicia serca pacjenta bez konieczności praktycznego badania pacjenta. To urządzenie zapewnia personelowi medycznemu 100% bezpieczeństwo przed możliwą infekcją spowodowaną przez pacjenta, który może cierpieć na chorobę zakaźną, taką jak COVID 19 lub podobny.

• Ostrzeżenie : Koncepcja ta nie została praktycznie przetestowana, jednak ponieważ idea jest bardzo podstawowa, autor uważa, że ​​obwód będzie działał i dawał zamierzone rezultaty przy niewielkich modyfikacjach.
• Ponadto obwód ten nie może być używany jako urządzenie medyczne do leczenia lub diagnozowania prawdziwych pacjentów, chyba że obwód zostanie przetestowany i zatwierdzony przez autoryzowane laboratorium.