Bluetooth-stetoskooppipiiri

Niin kriittisissä tilanteissa kuin COVID-19-pandemia, lääkäri on se henkilöstö, joka on kaikkein alttiin virustartunnalle potilaalta.

Siksi lääkäreille tarjotaan ja varustetaan jatkuvasti monilla edistyneillä ja korkean teknologian laitteilla, jotta heidän elämänsä ja terveytensä olisi mahdollisimman turvallinen.

Kuten tiedämme, PPE-pakkaus on ensisijainen, ensimmäinen puolustuslinja, jonka lääkärit saavat suojella heitä COVID-19-potilaalta. Tästä huolimatta lääkärit voivat saada tartunnan johtuen yhdestä perussyystä, joka on heidän usein läheinen läheisyytensä potilaiden kanssa diagnoosin aikana.

Perusdiagnoosimenetelmä, jonka lääkärin on toteutettava, on potilaan sykkeen tarkistus stetoskoopilla.

Stetoskoopin käytön aikana lääkärin on väistämättä tullut epävarmalla etäisyydellä potilaan suuhun ja kehoon.

Tämä voi ehdottomasti aiheuttaa suuren riskin diktorille, varsinkin jos potilas on COVID-epäilty.

Tiede ja tekniikka ovat kuitenkin yksi ala, josta ei ole koskaan poissa ideoita, eikä yllä oleva tilanne ole siitä poikkeus.

Bluetooth-stetoskooppi voi olla yksi sellainen laite, jonka avulla lääkäri tai muu lääkintähenkilöstö voi tarkistaa potilaan sydämen lyönnin turvalliselta etäisyydeltä tavallisten mobiilikuulokkeiden avulla.

Mitä tarvitset

Bluetooth-sykemittaripiirin tekemiseksi tarvitset seuraavat perusosat:

• TO Bluetooth lähetinpiiri 3,5 mm: n jakkiadapterilla
• MIC-vahvistinpiiri
• Yllä oleville yksiköille sopiva kotelo, joka voidaan kiinnittää hihnalla.

Bluetooth-lähettimen voi ostaa valmiina mistä tahansa verkkokaupasta. Yksi standardiesimerkki kylvetään alla:

Toimintakonsepti

Seuraava lohkokaavio selittää MIC-vahvistimen tärkeimmät keskeiset vaiheet.

Ehdotetun langattoman bluetooth-stetoskooppipiirin toimintakonsepti on melko yksinkertainen:

1. Sykeäänipulssit osuvat MIC: hen, joka muuntaa ne vastaaviksi sähköpulsseiksi.
2. Nämä sähköpulssit vahvistetaan integroidulla op-vahvistinvaiheella sopiville tasoille.
3. Vahvistetut signaalit syötetään bluetooth-lähettimen tuloon, joka muuntaa ne langattomiksi bluetooth-signaaleiksi.
4. Lähetetyt bluetooth-signaalit kaapataan viritetyllä matkapuhelimella, joka muuntaa sen takaisin äänisignaaleiksi.
5. Huolestunut lääkäri käyttää muunnettua bluetooth-dataa matkapuhelimen kautta potilaiden sykkeen ja siihen liittyvien sairauksien diagnosointiin.

Sydämen syke Taajuus ja työskentely

Sydämen sykkeen ääni on puolijaksollisen aaltomuodon muodossa, joka syntyy veren turbulentin liikkeen vuoksi sydämen lyönnissä.

Normaalisti terveellisen ihmisen sydämen sykeääni syntyy kahdella seuraavalla pulssilla, joita kutsutaan ensimmäiseksi sydämen ääneksi (S1) ja toiseksi sydämen ääneksi (S2), kuten seuraavassa kuvassa paljastetaan:

Tyypillinen esimerkki sydämen äänen aaltomuodosta . S1 tarkoittaa ensimmäistä sydämen ääntä. S2 tarkoittaa toista sydämen ääntä.

Kuva Kohteliaisuus: sykkeen aaltomuoto

Kukin näistä pulsseista kestää noin 100 ms, mikä on oikeastaan ​​täysin riittävä asiaankuuluvaan lääketieteelliseen analyysiin.

Koska pulssien taajuus on välillä 20 ja 150 Hz, on kätevää tutkia aaltomuotoa 1. ja 2. musiikkioktaavin sisällä.

Tämä vaatii alipäästösuodattimen, joka on suunniteltu syketaajuuden määritysten mukaisesti, kuten alla selitetään:

Alipäästösuodattimen suunnittelu

Usein sydänääniin voi liittyä erilaisia ​​taustameluja, jotka syntyvät muiden kehon elinten äänistä. Tämän seurauksena tietojen käsittelystä tulee olennainen tehtävä, jotta voidaan varmistaa, että äänensiirto käsitellään tehokkaasti.

Perussyy a alipäästösuodatin on varmistaa, että järjestelmä vahvistaa vain aidon syketaajuuden ja muut ei-toivotut taajuudet estetään.

Lisäksi sydämen äänet voivat sisältää useita korkeampia taajuuksia, joilla on suuremmat vaihtelut. Tästä syystä arvaamattomien pulssien suodattamisesta ja melunvaimennuksesta tulee ratkaiseva tehtävä. Helpoin tapa saavuttaa tämä alipäästösuodattimen avulla.

Alipäästösuodatin, jonka fpass = 250 Hz ja fstop = 400 Hz, tarjoaa hyvän alueen yllä selitetyn skenaarion ohjaamiseksi.

Koska suunnittelussa on jo aktiivinen op-vahvistinpohjainen vahvistin, alipäästövaihe voidaan saavuttaa tavallisella RC-passiivisuodattimella, kuten alla on esitetty:

Yllä olevassa alipäästösuodatinpiirissä mikä tahansa yli 350 Hz: n taajuus vaimenee voimakkaasti.

Raja-arvoa voidaan säätää tai tarkistaa seuraavalla kaavalla

fc = 1 / (2πRC) , jossa R on ohmeissa ja C on faradeissa.

Crucial MIC -vahvistimen suunnittelu

MIC-vahvistimen suunnittelu on ratkaisevan tärkeää, ja sen on varmistettava, että se vahvistaa vain matalataajuista sykettä ja estää muita korkeamman taajuuden häiriöitä.

MIC: lle käytämme suosittua elektretti MIC , joka on suositeltava laite kaikkiin mikrofonipohjaisiin piirisovelluksiin.

Vahvistimessa käytämme standardia IC LM386 -pohjainen vahvistinpiiri .

Bluetooth-stetoskoopin lähetinpiirin koko piiri on esitetty alla:

Kuinka piiri toimii

Bluetooth-sykeäänilähetin toimii seuraavasti:

Sykeääni, joka osuu elektrtiin MIC, muunnetaan pieniksi sähköisiksi signaaleiksi R1, C1: n risteyksessä.

R1 toimii esijännitevastuksena MIC: n sisäiselle FET: lle.

C2 varmistaa, että vain MIC-pulssien AC-sisällön annetaan siirtyä seuraavaan vaiheeseen, kun DC-sisältö on estetty.

Sykeääntä vastaavat AC-pulssit syötetään LM386-vahvistinpiirin tuloon äänenvoimakkuuden säätöastian R2 kautta ja sitä seuraavalla alipäästösuodattimella R4, C6: n avulla.

Alipäästösuodatin varmistaa, että LM386-piiri vahvistaa vain todelliset syketaajuudet ja loput ei-toivotut merkinnät estetään.

Vahvistettu lähtö generoidaan negatiivisen C4-päätteen ja maadoituslinjan yli.

Bluetooth-lähetin voidaan nähdä integroituna LM386-vahvistimen vaiheen lähtöön aiotun langattoman Bluetooth-muunnoksen tarkoitusta varten vahvistettu syke signaaleja.

Kuinka testata Bluetoooth-stetoskooppipiiri

Koska Bluetooth-lähetinmoduuli on valmis testattu yksikkö, sen toiminta on taattu.

Siksi ainoa testattava ja vahvistettava asia on LM386-piiri.

Tämä tehdään tarkistamalla vahvistimen lähtö kuulokeparin kautta, joka on esitetty alla.

MIC on kiinnitettävä siististi henkilön rintakehän lähelle, missä sydämen sykeääni on näkyvin.

Nyt, kun piiriin on kytketty virta, sydämen sykeäänen pitäisi olla kuultavissa kuulokkeissa.

Jos äänellä on ongelmia tai se ei ole selkeä, yritä optimoida parametrit, kunnes ääni on selvästi kirkas. Tämä voidaan tehdä säätämällä äänenvoimakkuuden säätöastiaa ja / tai kondensaattorin C2 arvoa. Piirin syöttöjännitettä voidaan myös säätää samalle.

On huolehdittava siitä, että MIC ei värähtele tai hankaa sen henkilön kehoa, johon se on kiinnitetty, mikä voi muuten aiheuttaa valtavan määrän tarpeettomia häiriöitä ulostulossa, peittäen todellisen sykeäänen.

Tulosten vahvistaminen matkapuhelimella

Kun kuuloketesti on suoritettu onnistuneesti, kuulokkeet voidaan korvata Bluetooth-lähettimellä.

Seuraavaksi Bluetooth-lähetin on yhdistettävä vastaanotinyksikköön, joka voi olla älypuhelin tai mikä tahansa matkapuhelin.

Kun laite on muodostettu pariksi ja kytketty päälle, Bluetooth-yksikkö sieppaa vahvistimen signaalit ja lähettää ne ilmaan läheiselle Bluetooth-laitteelle tietojen vastaanottamiseksi.

Yhdistetty matkapuhelin toimii nyt kuin langaton Bluetooth-stetoskooppi, jonka avulla lääkäri tai lääketieteen ammattilainen voi analysoida potilaan sydämenlyöntiä ilman potilaan käytännön tutkimusta. Tämä laite takaa hoitohenkilökunnalle 100-prosenttisen turvallisuuden potilaan mahdollisesti aiheuttamalta infektiolta, joka voi kärsiä tarttuvasta taudista, kuten COVID 19 tai vastaava.

• Varoitus : Tätä käsitettä ei ole testattu käytännössä, mutta koska idea on hyvin perusasiallinen, kirjoittaja uskoo, että piiri toimii ja tuottaa tavoitellut tulokset pienellä säätämällä.
• Tätä virtapiiriä ei myöskään voida käyttää lääketieteellisenä laitteena todellisten potilaiden hoitamiseen tai diagnosointiin, ellei ja ennen kuin piiri on testattu ja hyväksytty valtuutetussa laboratoriossa.