Bluetooth-stetoskopkrets

I situationer som är så kritiska som en COVID-19-pandemi är en läkare den person som är mest mottaglig för att smittas av viruset från en patient.

Därför erbjuds läkare kontinuerligt och utrustas med många avancerade och högteknologiska enheter i ett försök att garantera maximal säkerhet för deras liv och hälsa.

PPE-satsen är som vi vet den primära, första försvarslinjen som läkarna får för att skydda dem från en COVID-19-patient. Trots detta kan läkare bli smittade på grund av en grundläggande anledning som är deras frekventa närhet till patienterna under diagnos.

Det mest grundläggande diagnosförfarandet som en läkare måste genomföra är kontrollen av hjärtfrekvensen hos en patient med stetoskop.

Och när man använder ett stetoskop måste läkaren oundvikligen komma på ett osäkert nära avstånd till patientens mun och kropp.

Detta kan definitivt utgöra en hög risk för diktorn, särskilt om patienten är COVID-misstänkt.

Vetenskap och teknik är emellertid ett område som aldrig är ur idéer, och ovanstående situation är inget undantag från det.

Ett Bluetooth-stetoskop kan vara en sådan enhet som kan göra det möjligt för en läkare eller annan medicinsk personal att kontrollera hjärtslag hos en patient på säkert avstånd med hjälp av ett vanligt mobilt headset.

Vad du kommer att behöva

För att skapa en Bluetooth-pulsmätarkrets behöver du följande grundläggande ingredienser:

• TILL Blåtand sändarkrets med en 3,5 mm jackadapter
• En MIC-förstärkarkrets
• Lämplig kapsling för ovanstående enheter, som kan anslutas med ett remband.

Bluetooth-sändaren kan köpas färdig från vilken nätbutik som helst. Ett standardexempel sås nedan:

Arbetskoncept

Följande blockdiagram förklarar de viktigaste väsentliga stegen i MIC-förstärkaren.

Arbetskonceptet för den föreslagna trådlösa Bluetooth-stetoskopkretsen är ganska enkelt:

1. Hjärtslagets ljudpulser träffade MIC, som omvandlar dem till motsvarande elektriska pulser.
2. Dessa elektriska pulser förstärks av ett integrerat förstärkningssteg till lämpliga nivåer.
3. De förstärkta signalerna matas till en Bluetooth-sändaringång som omvandlar dem till trådlösa Bluetooth-signaler.
4. De överförda Bluetooth-signalerna fångas upp av en avstämd mobiltelefon som omvandlar den till hörbara signaler.
5. Den konverterade Bluetooth-informationen via den mobila hörlurarna används av en berörd läkare för diagnos av patientens hjärtfrekvens och relaterade sjukdomar.

Hjärtslag Frekvens och arbete

Ljudet från vårt hjärtslag är i form av halvperiodiska vågformer som genereras på grund av den turbulenta rörelsen av blod när hjärtat slår.

Normalt genereras ett hjärtslagljud från en frisk person med två efterföljande pulser, benämnda som det första hjärtsljudet (S1), och det andra hjärtljudet (S2) som avslöjas i följande bild:

Ett typiskt exempel på hjärtformad vågform . S1 betyder det första hjärtljudet S2 betyder det andra hjärtljudet.

Bild med tillstånd: hjärtslag vågform

Varje uppsättning av dessa pulser varar i cirka 100 ms, vilket faktiskt är tillräckligt för all relevant medicinsk analys.

Eftersom frekvensen av pulserna är mellan 20 och 150 Hz blir det också bekvämt att undersöka vågformen inom den första och den andra musikoktaven.

Detta kräver ett lågpassfilter utformat i enlighet med frekvensspecifikationerna för hjärtfrekvensen, som förklaras nedan:

Designa lågpassfiltret

Ofta kan ett hjärtljud åtföljas av olika bakgrundsljud som genereras från andra kroppsorganljud. Som ett resultat blir konditionering av data ett viktigt jobb för att säkerställa att ljudöverföringen behandlas effektivt.

Den grundläggande anledningen till att inkludera en lågpassfilter är att se till att endast den verkliga hjärtrytmfrekvensen förstärks av systemet och att de andra oönskade frekvenserna blockeras.

Dessutom kan hjärtljudet innehålla flera högre frekvenser med större variationer. Av denna anledning blir filtrering och brusreducering av oförutsägbara pulser ett avgörande åtagande. Det enklaste sättet att uppnå detta genom ett lågpassfilter.

Ett lågpassfilter utformat med fpass = 250 Hz och fstop = 400 Hz ger ett bra intervall för att styra ovanstående förklarade scenario.

Eftersom vi redan har en aktiv förstärkarbaserad förstärkare i designen, kan lågpass-steget uppnås med ett vanligt RC passivt filter enligt nedan:

I ovanstående lågpassfilterkrets dämpas alla frekvenser över 350 Hz kraftigt.

Gränsresultatet kan justeras eller verifieras med hjälp av följande formel

fc = 1 / (2πRC) , där R kommer att vara i ohm och C kommer att vara i farader.

Designa den avgörande MIC-förstärkaren

MIC-förstärkarens design är avgörande och måste säkerställa att den endast förstärker lågfrekvenspulsen och blockerar andra störningar med högre frekvens.

För MIC använder vi det populära electret MIC , som är den rekommenderade enheten för alla mikrofonbaserade kretsapplikationer.

För förstärkaren använder vi en standard IC LM386-baserad förstärkarkrets .

Hela kretsen för Bluetooth-stetoskop-sändarkretsen visas nedan:

Hur kretsen fungerar

Bluetooth-hjärtslagsändaren fungerar på följande sätt:

Hjärtslagljud som träffar elektromikrofonen omvandlas till små elektriska signaler vid korsningen av R1, C1.

R1 fungerar som förspänningsmotstånd för MIC: s inre FET.

C2 säkerställer att endast AC-innehållet i MIC-pulserna får passera till nästa steg, medan DC-innehållet blockeras.

AC-pulserna ekvivalenta med hjärtslagljudet matas till ingången till en LM386-förstärkarkrets via en volymkontrollpott R2, och det efterföljande lågpassfiltret med användning av R4, C6.

Lågpassfiltret säkerställer att endast de sanna hjärtslagfrekvenserna förstärks av LM386-kretsen och de återstående oönskade posterna undertrycks.

Den förstärkta utsignalen genereras över den negativa C4-terminalen och jordlinjen.

En Bluetooth-sändare kan ses integrerad med utgången från LM386-förstärkarsteget för den avsedda trådlösa Bluetooth-omvandlingen av förstärkt hjärtslag signaler.

Hur man testar Bluetoooth-stetoskopkretsen

Eftersom Bluetooth-sändarmodulen är en färdig testad enhet är dess funktion garanterad.

Därför är det enda som behöver testas och bekräftas LM386-kretsen.

Detta görs genom att kontrollera utgången från förstärkaren genom ett par hörlurar, som visas nedan.

MIC: n måste vara snyggt fastklämd nära personens bröstområde där hjärtslagljudet är mest framträdande.

Nu, så snart kretsen är påslagen, bör hjärtslagljudet vara hörbart över hörlurarna.

Om ljudet har problem eller inte är klart kan du försöka optimera parametrarna tills ljudet är tydligt klart. Detta kan göras genom att justera volymkontrollen och / eller värdet på kondensatorn C2. Matningsspänningen till kretsen kan också justeras för samma.

Man måste vara försiktig så att MIC inte svänger eller gnuggar mot kroppen till den som den är ansluten till, vilket annars kan skapa en enorm mängd onödig störning vid utgången, vilket döljer det verkliga hjärtslagljudet.

Bekräfta resultaten på en mobiltelefon

När hörlurstestet har slutförts kan hörlurarna bytas ut mot Bluetooth-sändaren.

Därefter måste Bluetooth-sändaren kopplas ihop med mottagarenheten som kan vara en smart telefon eller vilken mobiltelefon som helst.

När de väl är ihopparade och strömförsörjda kommer signalerna från förstärkaren att fångas upp av Bluetooth-enheten och överföras till luften för en närliggande Bluetooth-enhet för att ta emot data.

Den ihopparade mobilen fungerar nu som ett trådlöst Bluetooth-stetoskop på avstånd som gör det möjligt för läkare eller läkare att analysera patientens hjärtslag utan att behöva göra en praktisk undersökning av patienten. Denna enhet säkerställer medicinsk personal 100% säkerhet mot en eventuell infektion från en patient som kan drabbas av en smittsam sjukdom som COVID 19 eller liknande.

• Varning : Detta koncept har inte testats praktiskt, men eftersom idén är väldigt grundläggande tror författaren att kretsen kommer att fungera och producera de avsedda resultaten med lite mindre justering.
• Denna krets kan inte heller användas som medicinsk utrustning för behandling eller diagnos av riktiga patienter, såvida inte kretsen testas och godkänns av ett auktoriserat laboratorium.