Схема стетоскопа Bluetooth

В таких критических ситуациях, как пандемия COVID-19, врач - это тот персонал, который наиболее подвержен заражению вирусом от пациента.

Поэтому врачам постоянно предлагают и оснащают их множеством передовых и высокотехнологичных устройств, чтобы гарантировать максимальную безопасность их жизни и здоровья.

Комплект СИЗ, как мы знаем, является основной, первой линией защиты, которую доктора получают, чтобы защитить их от пациента с COVID-19. Однако, несмотря на это, врачи могут заразиться по одной основной причине - их частая близость к пациентам при постановке диагноза.

Самая основная процедура диагностики, которую должен выполнить любой врач, - это проверка сердечного ритма пациента с помощью стетоскопа.

И при использовании стетоскопа врач неизбежно должен находиться на опасно близком расстоянии ко рту и телу пациента.

Это определенно может представлять высокий риск для диктора, особенно если у пациента есть подозрение на COVID.

Однако наука и техника - это область, в которой никогда не бывает без идей, и описанная выше ситуация не является исключением.

Стетоскоп с bluetooth может быть одним из таких устройств, которое может позволить врачу или любому медицинскому персоналу проверить сердцебиение пациента с безопасного расстояния с помощью обычной мобильной гарнитуры.

Что тебе понадобится

Чтобы сделать схему пульсометра по Bluetooth, вам понадобятся следующие основные ингредиенты:

• К Bluetooth схема передатчика с переходником 3,5 мм jack
• Схема усилителя MIC
• Подходящий корпус для вышеуказанных устройств, который можно закрепить с помощью ремня.

Приобрести Bluetooth-передатчик в готовом виде можно в любом интернет-магазине. Ниже приведен один стандартный пример:

Рабочая концепция

Следующая блок-схема объясняет основные основные этапы усилителя MIC.

Принцип работы предлагаемой схемы беспроводного bluetooth-стетоскопа довольно прост:

1. Звуковые импульсы биения сердца попадают в микрофон, который преобразует их в эквивалентные электрические импульсы.
2. Эти электрические импульсы усиливаются интегрированным каскадом усилителя на операционном усилителе до соответствующих уровней.
3. Усиленные сигналы поступают на вход передатчика Bluetooth, который преобразует их в сигналы беспроводной связи Bluetooth.
4. Переданные сигналы Bluetooth улавливаются настроенным мобильным телефоном, который преобразует их обратно в звуковые сигналы.
5. Преобразованные данные Bluetooth через мобильные наушники используются заинтересованным врачом для диагностики сердечного ритма пациента и связанных с ним заболеваний.

Частота сердечных сокращений и работа

Звук нашего сердцебиения имеет форму полупериодических волн, которые генерируются из-за турбулентного движения крови при биении сердца.

Обычно звук сердцебиения здорового человека генерируется двумя последовательными импульсами, называемыми первым тоном сердца (S1) и вторым тоном сердца (S2), как показано на следующем рисунке:

Типичный пример формы волны звука сердца . S1 означает первый звук сердца. S2 означает второй тон сердца.

Изображение предоставлено: форма волны сердцебиения

Каждый набор этих импульсов длится около 100 мс, что на самом деле вполне достаточно для любого соответствующего медицинского анализа.

Кроме того, поскольку частота импульсов составляет от 20 до 150 Гц, становится удобным исследовать форму волны в пределах 1-й и 2-й музыкальных октав.

Для этого требуется фильтр нижних частот, разработанный в соответствии с частотными характеристиками частоты пульса, как описано ниже:

Разработка фильтра низких частот

Часто звук сердца может сопровождаться различными фоновыми шумами, создаваемыми звуками других органов тела. В результате обработка данных становится важной задачей для обеспечения эффективной обработки аудиопередачи.

Основная причина включения фильтр нижних частот гарантирует, что система усиливает только истинную частоту сердечных сокращений, а другие нежелательные частоты блокируются.

Кроме того, тоны сердца могут содержать несколько более высоких частот с большими вариациями. По этой причине фильтрация и шумоподавление непредсказуемых импульсов становится важнейшим делом. Проще всего добиться этого с помощью фильтра нижних частот.

Фильтр нижних частот, разработанный с fpass = 250 Гц и fstop = 400 Гц, обеспечивает хороший диапазон для управления описанным выше сценарием.

Поскольку у нас уже есть активный усилитель на базе операционного усилителя, каскад нижних частот может быть реализован с помощью обычного пассивного RC-фильтра, как показано ниже:

В приведенной выше схеме фильтра нижних частот любая частота выше 350 Гц будет сильно ослаблена.

Результат отсечения можно скорректировать или проверить, используя следующую формулу

fc = 1 / (2πRC) , где R будет в омах, а C будет в фарадах.

Разработка усилителя Crucial MIC

Конструкция усилителя MIC имеет решающее значение и должна гарантировать, что он усиливает только низкую частоту пульса и блокирует другие высокочастотные помехи.

Для микрофона мы используем популярные электретный микрофон , который является рекомендуемым устройством для всех схем на основе микрофонов.

Для усилителя мы используем стандартный Схема усилителя на базе IC LM386 .

Вся схема передатчика стетоскопа bluetooth показана ниже:

Как работает схема

Передатчик звука пульса Bluetooth работает следующим образом:

Звуки биения сердца, попадающие в электрический микрофон, преобразуются в крошечные электрические сигналы на стыке R1 и C1.

R1 работает как резистор смещения для внутреннего полевого транзистора микрофона.

C2 гарантирует, что только содержимое переменного тока импульсов MIC может пройти на следующий этап, в то время как содержимое постоянного тока заблокировано.

Импульсы переменного тока, эквивалентные звуку сердцебиения, поступают на вход схемы усилителя LM386 через потенциометр регулировки громкости R2 и последующий фильтр нижних частот с использованием R4, C6.

Фильтр нижних частот гарантирует, что только истинные частоты пульса будут усилены схемой LM386, а оставшиеся нежелательные записи подавлены.

Усиленный выходной сигнал генерируется через отрицательный вывод C4 и линию заземления.

Передатчик Bluetooth можно увидеть интегрированным с выходом каскада усилителя LM386 для предполагаемого преобразования Bluetooth в беспроводное соединение. усиленное сердцебиение сигналы.

Как проверить схему стетоскопа Bluetoooth

Поскольку модуль передатчика Bluetooth представляет собой готовое испытанное устройство, его работа гарантирована.

Поэтому единственное, что нужно проверить и подтвердить, - это схема LM386.

Это делается путем проверки выхода усилителя через пару наушников, как показано ниже.

Микрофон необходимо аккуратно закрепить рядом с грудной клеткой человека, где звук сердцебиения наиболее заметен.

Теперь, когда на схему подается питание, звук сердцебиения должен быть слышен в наушниках.

Если со звуком возникают проблемы или он нечеткий, попробуйте оптимизировать параметры, пока звук не станет отчетливо чистым. Это может быть сделано путем регулировки потенциометра громкости и / или значения конденсатора C2. Напряжение питания в цепи также можно было настроить.

Необходимо следить за тем, чтобы микрофон не колебался и не трулся о тело человека, к которому он прикреплен, что в противном случае может создать огромное количество ненужных помех на выходе, заглушая фактический звук биения сердца.

Подтверждение результатов на мобильном телефоне

После успешного завершения теста наушников их можно заменить на передатчик Bluetooth.

Затем передатчик Bluetooth должен быть сопряжен с приемником, которым может быть смартфон или любой мобильный телефон.

После сопряжения и питания сигналы от усилителя будут захвачены устройством Bluetooth и переданы в воздух для ближайшего устройства Bluetooth для приема данных.

Сопряженный мобильный телефон теперь будет работать как удаленный беспроводной стетоскоп Bluetooth, позволяющий врачу или медицинскому работнику анализировать сердцебиение пациента без необходимости его практического обследования. Это устройство обеспечивает 100% безопасность медицинского персонала от возможной инфекции, исходящей от пациента, который может страдать таким заразным заболеванием, как COVID 19 или аналогичным.

• Предупреждение : Эта концепция не была проверена на практике, однако, поскольку идея очень проста, автор считает, что схема будет работать и давать желаемые результаты с некоторыми незначительными настройками.
• Кроме того, эту схему нельзя использовать в качестве медицинского устройства для лечения или диагностики реальных пациентов, если и пока схема не будет протестирована и одобрена уполномоченной лабораторией.