In situaties die zo kritiek zijn als een COVID-19-pandemie, is een arts het personeel dat het meest vatbaar is voor besmetting door het virus van een patiënt.
Daarom worden artsen voortdurend aangeboden en uitgerust met veel geavanceerde en hoogtechnologische apparaten in een poging om maximale veiligheid voor hun leven en gezondheid te garanderen.
De PBM-kit zoals we die kennen, is de primaire, eerste verdedigingslinie die de artsen krijgen om hen te beschermen tegen een COVID-19-patiënt. Desondanks kunnen artsen geïnfecteerd raken vanwege een fundamentele reden, namelijk hun frequente nabijheid met patiënten tijdens het diagnosticeren.
De meest elementaire diagnoseprocedure die elke arts moet uitvoeren, is het controleren van de hartslag van een patiënt met een stethoscoop.
En tijdens het gebruik van een stethoscoop moet de dokter onvermijdelijk op een gevaarlijk korte afstand komen van de mond en het lichaam van de patiënt.
Dit kan zeker een hoog risico vormen voor de dictor, vooral als de patiënt een COVID-verdachte is.
Wetenschap en technologie zijn echter een gebied dat nooit zonder ideeën zit, en de bovenstaande situatie vormt daarop geen uitzondering.
Een bluetooth-stethoscoop kan zo'n apparaat zijn waarmee een arts of ander medisch personeel de hartslag van een patiënt vanaf een veilige afstand kan controleren met een gewone mobiele headset.
Wat je nodig zult hebben
Om een bluetooth hartslagmetercircuit te maken, heb je de volgende basisingrediënten nodig:
- NAAR Bluetooth zender circuit met een 3,5 mm jack adapter
- Een MIC-versterkerschakeling
- Geschikte behuizing voor bovenstaande units, die kan worden vastgemaakt met een riempje.
De Bluetooth-zender kan kant-en-klaar in elke online winkel worden gekocht. Hieronder ziet u een standaardvoorbeeld:
Werkconcept
In het volgende blokschema worden de belangrijkste essentiële fasen van de MIC-versterker uitgelegd.
Het werkconcept van het voorgestelde draadloze bluetooth-stethoscoopcircuit is vrij eenvoudig:
- De hartslaggeluidspulsen raken de MIC, die ze omzet in equivalente elektrische pulsen.
- Deze elektrische pulsen worden versterkt door een geïntegreerde opamp-versterkertrap tot de juiste niveaus.
- De versterkte signalen worden naar een bluetooth-zenderingang gevoerd die ze omzet in draadloze bluetooth-signalen.
- De verzonden bluetooth-signalen worden opgevangen door een afgestemde mobiele telefoon die deze weer omzet in hoorbare signalen.
- De geconverteerde bluetooth-gegevens via de mobiele koptelefoon worden gebruikt door een betrokken arts voor het diagnosticeren van de hartslag van de patiënt en de bijbehorende aandoeningen.
Hartslag Frequentie en werken
Het geluid van onze hartslag is in de vorm van semi-periodieke golfvormen die worden gegenereerd als gevolg van de turbulente beweging van bloed wanneer het hart klopt.
Normaal gesproken wordt een hartslaggeluid van een gezond persoon gegenereerd met twee opeenvolgende pulsen, het eerste hartgeluid (S1) genoemd, en het tweede hartgeluid (S2), zoals onthuld in de volgende afbeelding:
Een typisch voorbeeld van een hartgeluidsgolfvorm S1 betekent het eerste hartgeluid. S2 betekent het tweede hartgeluid.
Hoffelijkheid van afbeeldingen: hartslag golfvorm
Elke set van deze pulsen duurt ongeveer 100 ms, wat eigenlijk voldoende is voor elke relevante medische analyse.
Omdat de frequentie van de pulsen tussen 20 en 150 Hz ligt, wordt het ook handig om de golfvorm binnen het 1e en 2e muziekoctaaf te onderzoeken.
Dit vereist een laagdoorlaatfilter dat is ontworpen in overeenstemming met de frequentiespecificaties van de hartslag, zoals hieronder wordt uitgelegd:
Ontwerp van het laagdoorlaatfilter
Vaak kan een hartgeluid gepaard gaan met verschillende achtergrondgeluiden die worden gegenereerd door geluiden van andere lichaamsorganen. Als gevolg hiervan wordt het conditioneren van de gegevens een essentiële taak om ervoor te zorgen dat de audiotransmissie efficiënt wordt verwerkt.
De belangrijkste reden voor het opnemen van een laagdoorlaatfilter is om ervoor te zorgen dat alleen de echte hartslagfrequentie door het systeem wordt versterkt en dat de andere ongewenste frequenties worden geblokkeerd.
Bovendien kunnen de hartgeluiden verschillende hogere frequenties bevatten met grotere variaties. Om deze reden wordt het filteren en onderdrukken van ruis van onvoorspelbare pulsen een cruciale onderneming. De gemakkelijkste manier om dit te bereiken is via een laagdoorlaatfilter.
Een laagdoorlaatfilter ontworpen met een fpass = 250 Hz en fstop = 400 Hz biedt een goed bereik voor het regelen van het hierboven beschreven scenario.
Omdat we al een actieve opamp-gebaseerde versterker in het ontwerp hebben, kan de laagdoorlaatfase worden bereikt met een gewoon RC passief filter zoals hieronder weergegeven:
In het bovenstaande laagdoorlaatfiltercircuit wordt elke frequentie boven 350 Hz ernstig verzwakt.
Het afkapresultaat kan worden aangepast of geverifieerd met behulp van de volgende formule
fc = 1 / (2πRC) , waarbij R in ohm zal zijn en C in farad.
Het ontwerpen van de cruciale MIC-versterker
Het ontwerp van de MIC-versterker is cruciaal en moet ervoor zorgen dat het alleen de laagfrequente hartslag versterkt en andere hoogfrequente storingen blokkeert.
Voor de MIC gebruiken we de populaire electret MIC , het aanbevolen apparaat voor alle circuittoepassingen op microfoonbasis.
Voor de versterker gebruiken we een standaard IC LM386 gebaseerd versterkercircuit
Het volledige circuit van het Bluetooth-stethoscoopzendercircuit wordt hieronder weergegeven:
Hoe het circuit werkt
De bluetooth hartslagzender werkt op de volgende manier:
Hartslaggeluiden die de elektrte MIC raken, worden omgezet in kleine elektrische signalen op de kruising van R1 en C1.
R1 werkt als de voorspanningsweerstand voor de binnenste FET van de MIC.
C2 zorgt ervoor dat alleen de AC-inhoud van de MIC-pulsen wordt doorgelaten naar de volgende fase, terwijl de DC-inhoud wordt geblokkeerd.
De wisselstroompulsen die equivalent zijn aan het hartslaggeluid worden via een volumeregelingspot R2 naar de ingang van een LM386-versterkercircuit gevoerd, en het daaropvolgende laagdoorlaatfilter met R4, C6.
Het laagdoorlaatfilter zorgt ervoor dat alleen de echte hartslagfrequenties worden versterkt door het LM386-circuit en de resterende ongewenste invoer wordt onderdrukt.
De versterkte output wordt gegenereerd over de C4 negatieve terminal en de aardingslijn.
Een Bluetooth-zender is geïntegreerd met de uitgang van de LM386-versterkertrap te zien voor de beoogde draadloze Bluetooth-conversie van de versterkte hartslag signalen.
Hoe het Bluetoooth-stethoscoopcircuit te testen
Omdat de Bluetooth-zendermodule een kant-en-klare, geteste eenheid is, is de werking ervan verzekerd.
Daarom is het enige dat moet worden getest en bevestigd, het LM386-circuit.
Dit wordt gedaan door de uitvoer van de versterker te controleren via een hoofdtelefoon, zoals hieronder weergegeven.
De MIC moet netjes worden vastgeklemd in de buurt van de borst van de persoon waar de hartslag het duidelijkst is.
Nu, zodra het circuit wordt gevoed, moet het hartslaggeluid hoorbaar zijn via de koptelefoons.
Als het geluid problemen heeft of niet helder is, probeer dan de parameters te optimaliseren totdat het geluid duidelijk helder is. Dit kan worden gedaan door de volumeregelingspot aan te passen, en / of de waarde van de condensator C2. De voedingsspanning naar het circuit kan hiervoor ook worden aangepast.
Er moet voor worden gezorgd dat de MIC niet oscilleert of wrijft tegen het lichaam van de persoon waaraan hij is bevestigd, wat anders een enorme hoeveelheid onnodige verstoring aan de uitgang zou kunnen veroorzaken, waardoor het werkelijke hartslaggeluid wordt verdoezeld.
De resultaten bevestigen op een mobiele telefoon
Zodra de koptelefoontest met succes is voltooid, kan de koptelefoon worden vervangen door de Bluetooth-zender.
Vervolgens moet de Bluetooth-zender worden gekoppeld met de ontvangereenheid, die een smartphone of een mobiele telefoon kan zijn.
Eenmaal gekoppeld en van stroom voorzien, worden de signalen van de versterker opgevangen door de Bluetooth-eenheid en in de lucht verzonden naar een Bluetooth-apparaat in de buurt om de gegevens te ontvangen.
De gekoppelde mobiel werkt nu als een draadloze Bluetooth-stethoscoop op afstand, waardoor een arts of een medische professional de hartslag van de patiënt kan analyseren zonder dat een praktisch onderzoek van de patiënt nodig is. Dit apparaat zorgt ervoor dat het medisch personeel 100% beschermd is tegen een mogelijke infectie veroorzaakt door een patiënt die mogelijk lijdt aan een besmettelijke ziekte zoals COVID 19 of iets dergelijks.
- Waarschuwing : Dit concept is praktisch niet getest, maar aangezien het idee erg basaal is, gelooft de auteur dat het circuit zal werken en de beoogde resultaten zal opleveren met een paar kleine aanpassingen.
- Ook kan dit circuit niet worden gebruikt als een medisch apparaat voor het behandelen of diagnosticeren van echte patiënten, tenzij en totdat het circuit is getest en goedgekeurd door een geautoriseerd laboratorium.
Een paar: Signaalinjectorcircuits voor snelle probleemoplossing van alle audioapparatuur Volgende: Luister naar UHF- en SHF (GHz) -banden met dit eenvoudige circuit
