Κύκλωμα στηθοσκοπίου Bluetooth

Σε καταστάσεις τόσο κρίσιμες όσο μια πανδημία COVID-19, ένας γιατρός είναι το μόνο προσωπικό που είναι το πιο ευαίσθητο στη μόλυνση από τον ιό από έναν ασθενή.

Ως εκ τούτου, οι γιατροί προσφέρονται συνεχώς και εξοπλισμένα με πολλές προηγμένες και υψηλής τεχνολογίας συσκευές σε μια προσπάθεια να διασφαλιστεί η μέγιστη ασφάλεια στη ζωή και την υγεία τους.

Το κιτ PPE, όπως γνωρίζουμε, είναι η πρωταρχική, πρώτη γραμμή άμυνας που οι γιατροί μπορούν να τα προστατεύσουν από έναν ασθενή με COVID-19. Ωστόσο, παρά το γεγονός αυτό, οι γιατροί μπορούν να μολυνθούν λόγω ενός βασικού λόγου που είναι η συχνή εγγύτητά τους με τους ασθενείς, κατά τη διάγνωση.

Η πιο βασική διαδικασία διάγνωσης που πρέπει να εφαρμόσει οποιοσδήποτε γιατρός είναι ο έλεγχος του καρδιακού ρυθμού ενός ασθενούς με στηθοσκόπιο.

Και ενώ χρησιμοποιεί ένα στηθοσκόπιο ο γιατρός πρέπει αναπόφευκτα να έρθει σε μια επισφαλώς κοντινή απόσταση από το στόμα και το σώμα του ασθενούς.

Αυτό σίγουρα μπορεί να δημιουργήσει υψηλό κίνδυνο για τον δικτάτορα, ειδικά εάν ο ασθενής είναι ύποπτος COVID.

Ωστόσο, η επιστήμη και η τεχνολογία είναι ένας τομέας που δεν είναι ποτέ εκτός ιδεών, και η παραπάνω κατάσταση δεν αποτελεί εξαίρεση σε αυτό.

Ένα στηθοσκόπιο Bluetooth μπορεί να είναι μια τέτοια συσκευή που μπορεί να επιτρέψει σε γιατρό ή οποιοδήποτε ιατρικό προσωπικό να ελέγξει τον καρδιακό παλμό ενός ασθενούς από μια ασφαλή απόσταση χρησιμοποιώντας ένα συνηθισμένο κινητό ακουστικό.

Τι θα χρειαστείτε

Για να δημιουργήσετε ένα κύκλωμα παρακολούθησης καρδιακού ρυθμού bluetooth, θα χρειαστείτε τα ακόλουθα βασικά συστατικά:

• ΠΡΟΣ ΤΗΝ Bluetooth κύκλωμα πομπού με προσαρμογέα υποδοχής 3,5 mm
• Ένα κύκλωμα ενισχυτή MIC
• Κατάλληλο περίβλημα για τις παραπάνω μονάδες, οι οποίες μπορούν να συνδεθούν με ιμάντα.

Ο πομπός Bluetooth μπορεί να αγοραστεί έτοιμος από οποιοδήποτε ηλεκτρονικό κατάστημα. Ένα τυπικό παράδειγμα σπέρνεται παρακάτω:

Έννοια εργασίας

Το ακόλουθο μπλοκ διάγραμμα εξηγεί τα βασικά βασικά στάδια του ενισχυτή MIC.

Η ιδέα λειτουργίας του προτεινόμενου ασύρματου κυκλώματος στηθοσκοπίου Bluetooth είναι μάλλον απλή:

1. Οι ηχητικοί παλμοί του καρδιακού παλμού έπληξαν το MIC, το οποίο τους μετατρέπει σε ισοδύναμους ηλεκτρικούς παλμούς.
2. Αυτοί οι ηλεκτρικοί παλμοί ενισχύονται από ένα ενσωματωμένο στάδιο ενισχυτή op σε κατάλληλα επίπεδα.
3. Τα ενισχυμένα σήματα τροφοδοτούνται σε είσοδο πομπού Bluetooth που τα μετατρέπει σε ασύρματα σήματα Bluetooth.
4. Τα μεταδιδόμενα σήματα Bluetooth συλλαμβάνονται από ένα συντονισμένο κινητό τηλέφωνο που το μετατρέπει σε ηχητικά σήματα.
5. Τα δεδομένα Bluetooth που έχουν μετατραπεί μέσω του κινητού ακουστικού χρησιμοποιούνται από έναν σχετικό γιατρό για τη διάγνωση του καρδιακού ρυθμού των ασθενών και των σχετικών παθήσεων.

Συχνότητα και εργασία καρδιακού παλμού

Ο ήχος του καρδιακού παλμού μας έχει τη μορφή ημι-περιοδικών κυματομορφών που δημιουργούνται λόγω της ταραχώδους κίνησης του αίματος όταν χτυπά η καρδιά.

Κανονικά, ένας ήχος καρδιακού παλμού ενός υγιούς ατόμου δημιουργείται με δύο επόμενους παλμούς, που ορίζονται ως ο πρώτος ήχος της καρδιάς (S1) και ο δεύτερος ήχος της καρδιάς (S2) όπως αποκαλύπτεται στην ακόλουθη εικόνα:

Ένα τυπικό παράδειγμα κυματομορφής ήχου καρδιάς . Το S1 σημαίνει τον πρώτο ήχο της καρδιάς Το S2 σημαίνει τον δεύτερο ήχο της καρδιάς.

Ευγενική προσφορά εικόνας: κυματομορφή καρδιακού παλμού

Κάθε σύνολο αυτών των παλμών διαρκεί περίπου 100 ms, πράγμα που είναι αρκετά αρκετό για οποιαδήποτε σχετική ιατρική ανάλυση.

Επίσης, επειδή η συχνότητα των παλμών κυμαίνεται μεταξύ 20 και 150 Hz, καθίσταται βολικό να εξεταστεί η κυματομορφή εντός της 1ης και της 2ης μουσικής οκτάβας.

Αυτό απαιτεί φίλτρο χαμηλής διέλευσης σχεδιασμένο σύμφωνα με τις προδιαγραφές συχνότητας του καρδιακού ρυθμού, όπως εξηγείται παρακάτω:

Σχεδιασμός του φίλτρου Low Pass

Συχνά, ένας καρδιακός ήχος μπορεί να συνοδεύεται με διάφορους θορύβους στο βάθος που δημιουργούνται από άλλους ήχους οργάνων του σώματος. Ως αποτέλεσμα, η ρύθμιση των δεδομένων καθίσταται απαραίτητη δουλειά για να διασφαλιστεί ότι η μετάδοση ήχου υποβάλλεται σε αποτελεσματική επεξεργασία.

Ο βασικός λόγος της συμπερίληψης α φίλτρο χαμηλής διέλευσης είναι να διασφαλιστεί ότι μόνο η γνήσια συχνότητα καρδιακού παλμού ενισχύεται από το σύστημα και οι άλλες ανεπιθύμητες συχνότητες αποκλείονται.

Επιπλέον, οι ήχοι της καρδιάς μπορεί να περιέχουν πολλές υψηλότερες συχνότητες με μεγαλύτερες παραλλαγές. Για αυτόν τον λόγο, το φιλτράρισμα και η ακύρωση θορύβου απρόβλεπτων παλμών γίνεται μια κρίσιμη δέσμευση. Ο ευκολότερος τρόπος για να το επιτύχετε αυτό μέσω ενός φίλτρου χαμηλής διέλευσης.

Ένα φίλτρο χαμηλής διέλευσης σχεδιασμένο με fpass = 250 Hz και fstop = 400 Hz παρέχει ένα καλό εύρος για τον έλεγχο του παραπάνω σεναρίου.

Επειδή, έχουμε ήδη έναν ενεργό ενισχυτή με βάση τον ενισχυτή, το στάδιο χαμηλής διέλευσης θα μπορούσε να επιτευχθεί με ένα συνηθισμένο παθητικό φίλτρο RC όπως δίνεται παρακάτω:

Στο παραπάνω κύκλωμα φίλτρου χαμηλής διέλευσης, οποιαδήποτε συχνότητα άνω των 350 hz θα εξασθενεί σοβαρά.

Το αποτέλεσμα διακοπής θα μπορούσε να προσαρμοστεί ή να επαληθευτεί χρησιμοποιώντας τον ακόλουθο τύπο

fc = 1 / (2πRC) , όπου το R θα είναι στα ohms και το C θα είναι στα farads.

Σχεδιασμός του Crucial MIC Ενισχυτής

Ο σχεδιασμός του ενισχυτή MIC είναι ζωτικής σημασίας και πρέπει να διασφαλίσει ότι ενισχύει μόνο τον καρδιακό ρυθμό χαμηλής συχνότητας και αποκλείει άλλες διαταραχές υψηλότερης συχνότητας.

Για το MIC, χρησιμοποιούμε το δημοφιλές electret MIC , που είναι η συνιστώμενη συσκευή για όλες τις εφαρμογές κυκλωμάτων με βάση το μικρόφωνο.

Για τον ενισχυτή, χρησιμοποιούμε ένα πρότυπο Κύκλωμα ενισχυτή με βάση IC LM386 .

Ολόκληρο το κύκλωμα του κυκλώματος πομπού στηθοσκοπίου Bluetooth φαίνεται παρακάτω:

Πώς λειτουργεί το κύκλωμα

Ο πομπός ήχου Bluetooth καρδιακού παλμού λειτουργεί με τον ακόλουθο τρόπο:

Οι ήχοι των καρδιακών παλμών που χτυπούν το ηλεκτρικό MIC μετατρέπονται σε μικροσκοπικά ηλεκτρικά σήματα, στη διασταύρωση των R1, C1.

Το R1 λειτουργεί ως αντίσταση πόλωσης για το εσωτερικό FET του MIC.

Το C2 διασφαλίζει ότι μόνο το περιεχόμενο AC των παλμών MIC επιτρέπεται να περάσει στο επόμενο στάδιο, ενώ το περιεχόμενο DC έχει αποκλειστεί.

Οι παλμοί AC ισοδύναμοι με τον ήχο του καρδιακού παλμού τροφοδοτούνται στην είσοδο ενός κυκλώματος ενισχυτή LM386 μέσω ενός δοχείου ελέγχου έντασης R2, και του επόμενου φίλτρου χαμηλής διέλευσης χρησιμοποιώντας R4, C6.

Το φίλτρο χαμηλής διέλευσης διασφαλίζει ότι μόνο οι πραγματικές συχνότητες καρδιακού παλμού ενισχύονται από το κύκλωμα LM386 και καταργούνται οι υπόλοιπες ανεπιθύμητες καταχωρήσεις.

Η ενισχυμένη έξοδος δημιουργείται κατά μήκος του αρνητικού τερματικού C4 και της γραμμής εδάφους.

Ένας πομπός Bluetooth μπορεί να θεωρηθεί ενσωματωμένος με την έξοδο του σταδίου ενισχυτή LM386 για την προβλεπόμενη ασύρματη μετατροπή Bluetooth του ενισχυμένος καρδιακός παλμός σήματα.

Πώς να δοκιμάσετε το κύκλωμα στηθοσκοπίου Bluetoooth

Δεδομένου ότι η μονάδα πομπού Bluetooth είναι μια έτοιμη δοκιμασμένη μονάδα, η λειτουργία της είναι εξασφαλισμένη.

Επομένως, το μόνο πράγμα που πρέπει να ελεγχθεί και να επιβεβαιωθεί είναι το κύκλωμα LM386.

Αυτό γίνεται ελέγχοντας την έξοδο του ενισχυτή μέσω ενός ζεύγους ακουστικών, όπως φαίνεται παρακάτω.

Το MIC πρέπει να σφίγγει τακτοποιημένα κοντά στην περιοχή του θώρακα του ατόμου όπου ο ήχος του καρδιακού παλμού είναι πιο εμφανής.

Τώρα, μόλις ενεργοποιηθεί το κύκλωμα, ο ήχος του καρδιακού παλμού θα πρέπει να ακούγεται στα τηλέφωνα κεφαλής.

Εάν ο ήχος έχει προβλήματα ή δεν είναι καθαρός, δοκιμάστε να βελτιστοποιήσετε τις παραμέτρους έως ότου ο ήχος είναι σαφώς καθαρός. Αυτό μπορεί να γίνει προσαρμόζοντας το δοχείο ελέγχου έντασης ή / και την τιμή του πυκνωτή C2. Η τάση τροφοδοσίας στο κύκλωμα θα μπορούσε επίσης να τροποποιηθεί για το ίδιο.

Πρέπει να ληφθεί μέριμνα ώστε το MIC να μην ταλαντεύεται ή να τρίβεται στο σώμα του ατόμου στο οποίο είναι προσαρτημένο, κάτι που διαφορετικά μπορεί να δημιουργήσει τεράστια ποσότητα περιττής διαταραχής στην έξοδο, αποκρύπτοντας τον πραγματικό ήχο του καρδιακού παλμού.

Επιβεβαίωση των αποτελεσμάτων σε κινητό τηλέφωνο

Μόλις ολοκληρωθεί με επιτυχία η δοκιμή ακουστικών, το ακουστικό θα μπορούσε να αντικατασταθεί με τον πομπό Bluetooth.

Στη συνέχεια, ο πομπός Bluetooth θα πρέπει να συνδεθεί με τη μονάδα δέκτη που μπορεί να είναι ένα έξυπνο τηλέφωνο ή οποιοδήποτε κινητό τηλέφωνο.

Μόλις αντιστοιχιστεί και ενεργοποιηθεί, τα σήματα από τον ενισχυτή θα ληφθούν από τη μονάδα Bluetooth και θα μεταδοθούν στον αέρα για μια κοντινή συσκευή Bluetooth για τη λήψη των δεδομένων.

Το ζευγαρωμένο κινητό θα λειτουργεί τώρα σαν ένα απομακρυσμένο ασύρματο στηθοσκόπιο Bluetooth που επιτρέπει σε έναν γιατρό ή έναν επαγγελματία ιατρό να αναλύει τον καρδιακό παλμό των ασθενών χωρίς να χρειάζεται πρακτική εξέταση του ασθενούς. Αυτή η συσκευή εξασφαλίζει στο ιατρικό προσωπικό 100% ασφάλεια από πιθανή μόλυνση από έναν ασθενή που μπορεί να πάσχει από μεταδοτική ασθένεια όπως το COVID 19 ή παρόμοιο.

• Προειδοποίηση : Αυτή η ιδέα δεν έχει δοκιμαστεί πρακτικά, ωστόσο, δεδομένου ότι η ιδέα είναι πολύ βασική, ο συγγραφέας πιστεύει ότι το κύκλωμα θα λειτουργήσει και θα παράγει τα επιδιωκόμενα αποτελέσματα με κάποια μικρή τροποποίηση.
• Επίσης, αυτό το κύκλωμα δεν μπορεί να χρησιμοποιηθεί ως ιατρική συσκευή για τη θεραπεία ή τη διάγνωση πραγματικών ασθενών, εκτός και αν το κύκλωμα δοκιμαστεί και εγκριθεί από εξουσιοδοτημένο εργαστήριο.