Obvod Bluetooth stetoskopu

V situáciách tak závažných ako pandémia COVID-19 je lekárom ten pracovník, ktorý je najviac náchylný na infikovanie vírusom od pacienta.

Preto sú lekári neustále ponúkaní a vybavení mnohými pokrokovými a špičkovými technologickými zariadeniami v snahe zaručiť maximálnu bezpečnosť ich života a zdravia.

Súprava PPE, ako vieme, je primárnou, prvou obrannou líniou, ktorú lekári dostanú, aby ich ochránila pred pacientom s COVID-19. Napriek tomu sa však lekári môžu nakaziť z jedného základného dôvodu, ktorým je ich častá blízkosť pri diagnostike.

Najzákladnejším diagnostickým postupom, ktorý musí každý lekár vykonať, je kontrola srdcového rytmu pacienta pomocou stetoskopu.

Pri použití stetoskopu musí lekár nevyhnutne prísť v neistej blízkosti pacientových úst a tela.

To môže určite predstavovať vysoké riziko pre diktátora, najmä ak je pacient podozrivý z COVID.

Veda a technika je však jednou z oblastí, ktorá nikdy nevyčerpá nápady a vyššie uvedená situácia nie je výnimkou.

Bluetooth stetoskop môže byť jedným z takýchto zariadení, ktoré umožňujú lekárovi alebo ktorémukoľvek zdravotníckemu personálu skontrolovať srdcový rytmus pacienta z bezpečnej vzdialenosti pomocou obyčajného mobilného headsetu.

Čo budete potrebovať

Ak chcete vytvoriť obvod bluetooth monitora srdcového tepu, budete potrebovať nasledujúce základné ingrediencie:

• TO Bluetooth obvod vysielača s adaptérom 3,5 mm jack
• Obvod zosilňovača MIC
• Vhodný kryt pre vyššie uvedené jednotky, ktorý je možné pripevniť pomocou remienkového pásu.

Vysielač Bluetooth je možné zakúpiť v hotovom obchode v ktoromkoľvek online obchode. Jeden štandardný príklad je zasiaty nižšie:

Pracovná koncepcia

Nasledujúca bloková schéma vysvetľuje hlavné základné stupne zosilňovača MIC.

Pracovná koncepcia navrhovaného obvodu bezdrôtového bluetooth stetoskopu je dosť jednoduchá:

1. Zvukové pulzy srdcového rytmu zasiahli MIC, ktoré ich prevádza na ekvivalentné elektrické impulzy.
2. Tieto elektrické impulzy sú zosilnené integrovaným stupňom zosilňovača op zosilňovača na príslušné úrovne.
3. Zosilnené signály sa privádzajú na vstup vysielača bluetooth, ktorý ich prevádza na bezdrôtové signály bluetooth.
4. Vysielané signály bluetooth sú zachytené vyladeným mobilným telefónom, ktorý ho prevedie späť na zvukové signály.
5. Prevedené údaje bluetooth cez mobilné slúchadlá používa príslušný lekár na diagnostiku srdcovej frekvencie pacientov a súvisiacich ochorení.

Srdcový rytmus Frekvencia a práca

Zvuk nášho srdcového rytmu je vo forme semi-periodických kriviek, ktoré sa vytvárajú v dôsledku turbulentného pohybu krvi, keď srdce bije.

Za normálnych okolností sa zvuk zdravého človeka generuje dvoma nasledujúcimi pulzmi, ktoré sa označujú ako prvý zvuk srdca (S1) a druhý zvuk srdca (S2), ako je zrejmé z nasledujúceho obrázka:

Typický príklad tvaru vlny srdca . S1 znamená prvý zvuk srdca S2 znamená druhý zvuk srdca.

Obrázok so súhlasom: priebeh srdca

Každá sada týchto impulzov trvá asi 100 ms, čo je v skutočnosti celkom dostatočné množstvo pre každú príslušnú lekársku analýzu.

Pretože frekvencia impulzov je medzi 20 a 150 Hz, je vhodné skúmať priebeh v 1. a 2. hudobnej oktáve.

To si vyžaduje dolnopriepustný filter navrhnutý v súlade s frekvenčnými špecifikáciami srdcovej frekvencie, ako je vysvetlené nižšie:

Návrh dolnopriepustného filtra

Zvuky srdca môžu byť často sprevádzané rôznymi zvukmi pozadia generovanými zvukmi iných orgánov. Výsledkom je, že úprava údajov sa stáva nevyhnutnou úlohou na zabezpečenie efektívneho spracovania zvukového prenosu.

Základným dôvodom zahrnutia a dolnopriepustný filter je zabezpečiť, aby systém zosilnil iba skutočnú frekvenciu srdcového rytmu a ostatné nežiaduce frekvencie boli blokované.

Zvuky srdca môžu navyše obsahovať niekoľko vyšších frekvencií, ktoré majú väčšie variácie. Z tohto dôvodu sa filtrovanie a potlačenie šumu nepredvídateľných impulzov stáva rozhodujúcim činiteľom. Najjednoduchší spôsob, ako to dosiahnuť, je použitie nízkopriepustného filtra.

Nízkopriepustný filter navrhnutý s fpass = 250 Hz a fstop = 400 Hz poskytuje dobrý rozsah pre riadenie vyššie vysvetleného scenára.

Pretože v návrhu už máme aktívny zosilňovač založený na operačnom zosilňovači, nízkopriepustný stupeň je možné dosiahnuť bežným pasívnym filtrom RC, ako je uvedené nižšie:

Vo vyššie uvedenom nízkopriepustnom filtračnom obvode bude akákoľvek frekvencia nad 350 Hz vážne oslabená.

Výsledok medznej hodnoty je možné upraviť alebo overiť pomocou nasledujúceho vzorca

fc = 1 / (2πRC) , kde R bude v ohmoch a C bude vo faradoch.

Dizajn kľúčového zosilňovača MIC

Návrh zosilňovača MIC je zásadný a musí zabezpečiť, aby zosilňoval iba nízkofrekvenčnú srdcovú frekvenciu a blokoval ďalšie vysokofrekvenčné poruchy.

Pre MIC používame populárne elektretový MIC , čo je odporúčané zariadenie pre všetky aplikácie obvodov na báze mikrofónu.

Pre zosilňovač používame štandard Obvod zosilňovača na báze IC LM386 .

Celý obvod obvodu vysielača bluetooth stetoskopu je zobrazený nižšie:

Ako funguje obvod

Vysielač zvuku srdca Bluetooth pracuje nasledujúcim spôsobom:

Zvuky srdcového tepu dopadajúce na elektrický obvod MIC sa prevádzajú na malé elektrické signály na križovatke R1, C1.

R1 pracuje ako predpínací odpor pre vnútorný FET MIC.

C2 zaisťuje, že do ďalšej fázy je povolený prechod iba obsahu AC impulzov MIC, zatiaľ čo obsah DC je blokovaný.

AC impulzy ekvivalentné zvuku srdcového rytmu sa privádzajú na vstup do zosilňovacieho obvodu LM386 cez ovládač hlasitosti R2 a následný dolnopriepustný filter pomocou R4, C6.

Dolnopriepustný filter zaisťuje, že obvod LM386 zosilní iba skutočné frekvencie srdcového rytmu a zvyšné nežiaduce záznamy sú potlačené.

Zosilnený výstup sa generuje cez záporný terminál C4 a zemnú linku.

Vysielač Bluetooth je možné vidieť integrovaný s výstupom zosilňovacieho stupňa LM386 pre zamýšľanú bezdrôtovú Bluetooth konverziu systému zosilnený tlkot srdca signály.

Ako testovať obvod bluetoooth stetoskopu

Pretože modul vysielača Bluetooth je hotová testovaná jednotka, jeho fungovanie je zabezpečené.

Preto je potrebné otestovať a potvrdiť iba obvod LM386.

To sa vykonáva kontrolou výstupu zosilňovača cez dvojicu slúchadiel, ako je uvedené nižšie.

MIC musí byť úhľadne upnutý v blízkosti hrudníka osoby, kde je najvýraznejší zvuk srdca.

Teraz, akonáhle je obvod napájaný, zvuk srdcového rytmu by mal byť počuť cez slúchadlá.

Ak má zvuk problémy alebo nie je jasný, skúste optimalizovať parametre, kým nebude zvuk zreteľne čistý. To sa dá dosiahnuť nastavením potenciometra regulácie hlasitosti a / alebo hodnoty kondenzátora C2. Rovnako je možné vylepšiť aj napájacie napätie obvodu.

Je potrebné dbať na to, aby MIC nekmital alebo sa neotieral o telo osoby, ku ktorej je pripojený, čo by inak mohlo spôsobiť obrovské zbytočné rušenie výstupu a zakrývať skutočný zvuk srdcového rytmu.

Potvrdenie výsledkov na mobilnom telefóne

Po úspešnom dokončení testu slúchadiel je možné slúchadlá vymeniť za vysielač Bluetooth.

Ďalej bude potrebné Bluetooth vysielač spárovať s prijímacou jednotkou, ktorou môže byť inteligentný telefón alebo akýkoľvek mobilný telefón.

Po spárovaní a napájaní budú signály zo zosilňovača zachytené jednotkou Bluetooth a prenášané do vzduchu pre blízke zariadenie Bluetooth na príjem údajov.

Spárovaný mobilný telefón bude teraz fungovať ako vzdialený bezdrôtový Bluetooth stetoskop, ktorý umožní lekárovi alebo zdravotníckemu pracovníkovi analyzovať srdcový rytmus pacienta bez nutnosti praktického vyšetrenia pacienta. Toto zariadenie zaisťuje zdravotníckemu personálu 100% bezpečnosť pred možnou infekciou spôsobenou pacientom, ktorý môže trpieť nákazlivou chorobou, ako je COVID 19 alebo podobné.

• Pozor : Tento koncept nebol prakticky vyskúšaný, pretože myšlienka je veľmi základná, autor sa domnieva, že obvod bude fungovať a prinesie zamýšľané výsledky s malými úpravami.
• Tento okruh tiež nemožno použiť ako zdravotnícku pomôcku na liečbu alebo diagnostiku skutočných pacientov, pokiaľ a až kým nebude okruh testovaný a schválený autorizovaným laboratóriom.