Bluetooth-stetoskop-kredsløb

I situationer så kritiske som en COVID-19-pandemi er en læge det personale, der er mest modtagelig for at blive smittet af virussen fra en patient.

Derfor bliver læger løbende tilbudt og udstyret med mange avancerede og højteknologiske enheder i et forsøg på at garantere maksimal sikkerhed for deres liv og helbred.

PPE-kittet er, som vi kender, den primære, første forsvarslinje, som lægerne får til at beskytte dem mod en COVID-19-patient. På trods af dette kan læger dog blive smittet på grund af en grundlæggende årsag, der er deres hyppige nærhed til patienter, mens de diagnosticerer.

Den mest grundlæggende diagnoseprocedure, som enhver læge skal gennemføre, er kontrol af hjertefrekvensen hos en patient med et stetoskop.

Og under brug af et stetoskop skal lægen uundgåeligt komme i en usikker afstand til patientens mund og krop.

Dette kan helt sikkert udgøre en høj risiko for diktatoren, især hvis patienten er COVID-mistænkt.

Imidlertid er videnskab og teknologi et felt, der aldrig er ude af ideer, og ovenstående situation er ingen undtagelse fra det.

Et Bluetooth-stetoskop kan være en sådan enhed, der kan gøre det muligt for en læge eller ethvert medicinsk personale at kontrollere hjerterytmen hos en patient fra en sikker afstand ved hjælp af et almindeligt mobilt headset.

Hvad du har brug for

For at lave et bluetooth-pulsmålekredsløb skal du bruge følgende grundlæggende ingredienser:

• TIL Bluetooth senderkredsløb med en 3,5 mm jackadapter
• Et MIC-forstærkerkredsløb
• Egnet kabinet til ovenstående enheder, som kan tilsluttes med et rembælte.

Bluetooth-senderen kan købes færdiglavet fra enhver onlinebutik. Et standardeksempel er sået nedenfor:

Arbejdskoncept

Følgende blokdiagram forklarer de vigtigste væsentlige trin i MIC-forstærkeren.

Arbejdskonceptet med det foreslåede trådløse Bluetooth-stetoskopkredsløb er ret simpelt:

1. Hjerteslag lydimpulser ramte MIC, som konverterer dem til ækvivalente elektriske impulser.
2. Disse elektriske impulser forstærkes af et integreret op-forstærker-trin til passende niveauer.
3. De forstærkede signaler føres til en Bluetooth-senderindgang, der konverterer dem til trådløse Bluetooth-signaler.
4. De transmitterede Bluetooth-signaler fanges af en tunet mobiltelefon, der konverterer den tilbage til hørbare signaler.
5. De konverterede Bluetooth-data via den mobile hovedtelefon bruges af en berørt læge til diagnosticering af patientens puls og de relaterede lidelser.

Hjerteslag Frekvens og arbejde

Lyden af ​​vores hjerterytme er i form af semi-periodiske bølgeformer, der genereres på grund af den turbulente bevægelse af blod, når hjertet slår.

Normalt genereres en hjerteslaglyd fra en sund person med to efterfølgende pulser, betegnet som den første hjertelyd (S1), og den anden hjertelyd (S2) som afsløret i følgende figur:

Et typisk hjertelydbølgeformeksempel . S1 betyder den første hjertelyd S2 betyder den anden hjertelyd.

Billede med tilladelse: hjerterytme bølgeform

Hvert sæt af disse impulser varer i ca. 100 ms, hvilket faktisk er tilstrækkeligt til enhver relevant medicinsk analyse.

Da frekvensen af ​​impulser er mellem 20 og 150 Hz, bliver det også bekvemt at undersøge bølgeformen inden for 1. og 2. musikoktaver.

Dette kræver et lavpasfilter designet i overensstemmelse med frekvensspecifikationerne for pulsen, som forklaret nedenfor:

Design af lavpasfilter

Ofte kan en hjertelyd ledsages af forskellige baggrundsstøj genereret fra andre kropsorganers lyde. Som et resultat bliver konditionering af data et vigtigt job for at sikre, at lydtransmissionen behandles effektivt.

Den grundlæggende årsag til at inkludere en lavpasfilter er at sikre, at kun den ægte hjerterytmefrekvens forstærkes af systemet, og de andre uønskede frekvenser blokeres.

Derudover kan hjertelyden indeholde flere højere frekvenser med større variationer. Af denne grund bliver filtrering og støjreduktion af uforudsigelige impulser en afgørende opgave. Den nemmeste måde at opnå dette på gennem et lavpasfilter.

Et lavpasfilter designet med en fpass = 250 Hz og fstop = 400 Hz giver et godt interval til styring af ovenstående forklarede scenarie.

Da vi allerede har en aktiv op-forstærkerbaseret forstærker i designet, kunne lavpas-trinnet opnås med et almindeligt RC passivt filter som angivet nedenfor:

I ovenstående lavpasfilterkredsløb dæmpes enhver frekvens over 350 Hz kraftigt.

Afskæringsresultatet kunne justeres eller verificeres ved hjælp af følgende formel

fc = 1 / (2πRC) hvor R vil være i ohm og C vil være i farads.

Design af den afgørende MIC-forstærker

MIC-forstærkerens design er afgørende og skal sikre, at den kun forstærker den lave frekvenspuls og blokerer for andre højere frekvensforstyrrelser.

Til MIC bruger vi det populære electret MIC , som er den anbefalede enhed til alle mikrofonbaserede kredsløbsprogrammer.

Til forstærkeren bruger vi en standard IC LM386-baseret forstærkerkredsløb .

Hele kredsløbet i Bluetooth-stetoskoptransmitterkredsen er vist nedenfor:

Sådan fungerer kredsløbet

Bluetooth-hjerterytmesenderen fungerer på følgende måde:

Hjerteslaglyde, der rammer elektromikrofonen, omdannes til små elektriske signaler ved krydset mellem R1, C1.

R1 fungerer som den forspændende modstand for den indre FET af MIC.

C2 sikrer, at kun AC-indholdet i MIC-impulser får lov til at gå videre til næste trin, mens DC-indholdet er blokeret.

AC-impulser, der svarer til hjerteslaglyden, føres til indgangen på et LM386-forstærkerkredsløb via en lydstyrkepotte R2 og det efterfølgende lavpasfilter ved anvendelse af R4, C6.

Lavpasfilteret sikrer, at kun de sande hjerterytmefrekvenser forstærkes af LM386-kredsløbet, og de resterende uønskede poster undertrykkes.

Den forstærkede output genereres over den C4 negative terminal og jordlinjen.

En Bluetooth-sender kan ses integreret med output fra LM386-forstærkerfasen til den tilsigtede trådløse Bluetooth-konvertering af forstærket hjerterytme signaler.

Sådan testes Bluetoooth-stetoskopkredsløbet

Da Bluetooth-sendermodulet er en færdigt testet enhed, er dets funktion sikret.

Derfor er det eneste, der skal testes og bekræftes, LM386-kredsløbet.

Dette gøres ved at kontrollere forstærkerens output gennem et par hovedtelefoner, som vist nedenfor.

MIC'en skal være pænt fastspændt i nærheden af ​​personens brystområde, hvor hjerteslaglyden er mest fremtrædende.

Så snart kredsløbet er tændt, skal hjerteslaglyden være hørbar over hovedtelefonerne.

Hvis lyden har problemer eller ikke er klar, skal du prøve at optimere parametrene, indtil lyden er tydelig klar. Dette kan gøres ved at justere lydstyrkekanden og / eller værdien af ​​kondensatoren C2. Forsyningsspændingen til kredsløbet kunne også justeres for det samme.

Man skal være opmærksom på, at MIC ikke svinger eller gnider mod kroppen på den person, som den er knyttet til, hvilket ellers kan skabe en enorm mængde unødvendig forstyrrelse ved udgangen, hvilket tilslører den faktiske hjerterytme.

Bekræftelse af resultaterne på en mobiltelefon

Når hovedtelefontesten er gennemført, kan hovedtelefonen udskiftes med Bluetooth-senderen.

Dernæst skal Bluetooth-senderen parres med modtagerenheden, som kan være en smartphone eller en hvilken som helst mobiltelefon.

Når de er parret og tændt, bliver signalerne fra forstærkeren fanget af Bluetooth-enheden og transmitteret i luften til en nærliggende Bluetooth-enhed til at modtage dataene.

Den parrede mobil fungerer nu som et fjernt trådløst Bluetooth-stetoskop, der gør det muligt for en læge eller en læge at analysere patientens hjerterytme uden behov for en praktisk undersøgelse af patienten. Denne enhed sikrer det medicinske personale 100% sikkerhed mod en mulig infektion fra en patient, der kan lide af en smitsom sygdom som COVID 19 eller lignende.

• Advarsel : Dette koncept er ikke blevet testet praktisk, men da ideen er meget grundlæggende, mener forfatteren, at kredsløbet vil fungere og producere de tilsigtede resultater med nogle mindre justeringer.
• Dette kredsløb kan heller ikke bruges som medicinsk udstyr til behandling eller diagnosticering af ægte patienter, medmindre og indtil kredsløbet er testet og godkendt af et autoriseret laboratorium.