In Situationen, die so kritisch sind wie eine COVID-19-Pandemie, ist ein Arzt das Personal, das am anfälligsten dafür ist, von einem Patienten mit dem Virus infiziert zu werden.
Daher werden Ärzte ständig angeboten und mit vielen fortschrittlichen High-Tech-Geräten ausgestattet, um maximale Sicherheit für ihr Leben und ihre Gesundheit zu gewährleisten.
Wie wir wissen, ist das PSA-Kit die erste Verteidigungslinie, die die Ärzte erhalten, um sie vor einem COVID-19-Patienten zu schützen. Trotzdem können sich Ärzte aus einem Grund infizieren, nämlich der häufigen Nähe zu Patienten während der Diagnose.
Das grundlegendste Diagnoseverfahren, das jeder Arzt durchführen muss, ist die Überprüfung der Herzfrequenz eines Patienten mit einem Stethoskop.
Und während der Verwendung eines Stethoskops muss der Arzt unweigerlich in einem prekären Abstand zum Mund und Körper des Patienten sein.
Dies kann definitiv ein hohes Risiko für den Diktor darstellen, insbesondere wenn der Patient ein COVID-Verdächtiger ist.
Wissenschaft und Technologie sind jedoch ein Bereich, in dem es nie an Ideen mangelt, und die obige Situation ist keine Ausnahme.
Ein Bluetooth-Stethoskop kann ein solches Gerät sein, mit dem ein Arzt oder ein medizinisches Personal den Herzschlag eines Patienten aus sicherer Entfernung mit einem normalen mobilen Headset überprüfen kann.
Was wirst du brauchen
Um einen Bluetooth-Herzfrequenzmesser zu erstellen, benötigen Sie die folgenden Grundzutaten:
- ZU Bluetooth Senderschaltung mit 3,5 mm Klinkenadapter
- Eine MIC-Verstärkerschaltung
- Geeignetes Gehäuse für die oben genannten Geräte, das mit einem Riemen verbunden werden kann.
Der Bluetooth-Sender kann fertig in jedem Online-Shop gekauft werden. Ein Standardbeispiel ist unten gesät:
Arbeitskonzept
Das folgende Blockdiagramm erläutert die wichtigsten wesentlichen Stufen des MIC-Verstärkers.
Das Arbeitskonzept der vorgeschlagenen drahtlosen Bluetooth-Stethoskopschaltung ist ziemlich einfach:
- Die Herzschlag-Schallimpulse treffen auf das MIC, wodurch sie in äquivalente elektrische Impulse umgewandelt werden.
- Diese elektrischen Impulse werden von einer integrierten Operationsverstärkerverstärkerstufe auf geeignete Pegel verstärkt.
- Die verstärkten Signale werden einem Bluetooth-Sendereingang zugeführt, der sie in drahtlose Bluetooth-Signale umwandelt.
- Die übertragenen Bluetooth-Signale werden von einem abgestimmten Mobiltelefon erfasst, das sie wieder in hörbare Signale umwandelt.
- Die über den mobilen Kopfhörer konvertierten Bluetooth-Daten werden von einem betroffenen Arzt zur Diagnose der Herzfrequenz des Patienten und der damit verbundenen Beschwerden verwendet.
Herzschlag Frequenz und Arbeit
Der Klang unseres Herzschlags liegt in Form von halbperiodischen Wellenformen vor, die aufgrund der turbulenten Bewegung des Blutes beim Herzschlag erzeugt werden.
Normalerweise wird ein Herzschlaggeräusch einer gesunden Person mit zwei aufeinander folgenden Impulsen erzeugt, die als erster Herzton (S1) und zweiter Herzton (S2) bezeichnet werden, wie in der folgenden Abbildung dargestellt:
Ein typisches Beispiel für eine Herzschallwellenform . S1 bezeichnet den ersten Herzton S2 bezeichnet den zweiten Herzton.
Bild mit freundlicher Genehmigung: Herzschlag Wellenform
Jeder Satz dieser Impulse dauert etwa 100 ms, was für jede relevante medizinische Analyse völlig ausreichend ist.
Da die Frequenz der Impulse zwischen 20 und 150 Hz liegt, ist es auch zweckmäßig, die Wellenform innerhalb der 1. und 2. Musikoktave zu untersuchen.
Dies erfordert ein Tiefpassfilter, das gemäß den Frequenzspezifikationen der Herzfrequenz ausgelegt ist, wie nachstehend erläutert:
Entwerfen des Tiefpassfilters
Oft kann ein Herzton von verschiedenen Hintergrundgeräuschen begleitet sein, die von anderen Körperorganen erzeugt werden. Infolgedessen wird das Konditionieren der Daten zu einer wesentlichen Aufgabe, um sicherzustellen, dass die Audioübertragung effizient verarbeitet wird.
Der Grund für die Aufnahme von a Tiefpassfilter soll sicherstellen, dass nur die echte Herzschlagfrequenz vom System verstärkt wird und die anderen unerwünschten Frequenzen blockiert werden.
Zusätzlich können die Herztöne mehrere höhere Frequenzen mit größeren Variationen enthalten. Aus diesem Grund wird die Filterung und Rauschunterdrückung unvorhersehbarer Impulse zu einem entscheidenden Unterfangen. Der einfachste Weg, dies durch einen Tiefpassfilter zu erreichen.
Ein Tiefpassfilter mit einem fpass = 250 Hz und einem fstop = 400 Hz bietet einen guten Bereich zur Steuerung des oben erläuterten Szenarios.
Da wir bereits einen aktiven Verstärker auf Operationsverstärkerbasis im Design haben, könnte die Tiefpassstufe mit einem gewöhnlichen passiven RC-Filter erreicht werden, wie unten angegeben:
In der obigen Tiefpassfilterschaltung wird jede Frequenz über 350 Hz stark gedämpft.
Das Abschaltergebnis kann unter Verwendung der folgenden Formel angepasst oder verifiziert werden
fc = 1 / (2πRC) , wobei R in Ohm und C in Farad sein wird.
Entwicklung des entscheidenden MIC-Verstärkers
Das Design des MIC-Verstärkers ist von entscheidender Bedeutung und muss sicherstellen, dass nur die niederfrequente Herzfrequenz verstärkt und andere höherfrequente Störungen blockiert werden.
Für das MIC verwenden wir das beliebte Elektret MIC Dies ist das empfohlene Gerät für alle mikrofonbasierten Schaltungsanwendungen.
Für den Verstärker verwenden wir einen Standard Verstärkerschaltung auf IC LM386-Basis .
Die gesamte Schaltung der Bluetooth-Stethoskop-Senderschaltung ist unten dargestellt:
Wie die Schaltung funktioniert
Der Bluetooth Heartbeat Sound Transmitter funktioniert folgendermaßen:
Herzschlaggeräusche, die auf die elektrische MIC treffen, werden an der Verbindungsstelle von R1, C1 in winzige elektrische Signale umgewandelt.
R1 fungiert als Vorspannungswiderstand für den inneren FET des MIC.
C2 stellt sicher, dass nur der Wechselstromgehalt der MIC-Impulse zur nächsten Stufe gelangen darf, während der Gleichstromgehalt blockiert wird.
Die dem Herzschlagton äquivalenten Wechselstromimpulse werden über einen Lautstärkeregler R2 und das nachfolgende Tiefpassfilter unter Verwendung von R4, C6 dem Eingang einer LM386-Verstärkerschaltung zugeführt.
Das Tiefpassfilter stellt sicher, dass nur die wahren Herzschlagfrequenzen von der LM386-Schaltung verstärkt werden und die verbleibenden unerwünschten Einträge unterdrückt werden.
Der verstärkte Ausgang wird über den negativen C4-Anschluss und die Masseleitung erzeugt.
Ein Bluetooth-Sender ist in den Ausgang der LM386-Verstärkerstufe für die beabsichtigte drahtlose Bluetooth-Konvertierung des integriert verstärkter Herzschlag Signale.
So testen Sie die Bluetoooth-Stethoskopschaltung
Da das Bluetooth-Sendermodul ein fertiges, getestetes Gerät ist, ist seine Funktionsweise gewährleistet.
Daher muss nur die LM386-Schaltung getestet und bestätigt werden.
Dies erfolgt durch Überprüfen des Ausgangs des Verstärkers über einen Kopfhörer (siehe unten).
Das Mikrofon muss sauber in der Nähe des Brustbereichs der Person geklemmt werden, wo der Herzschlag am stärksten ausgeprägt ist.
Sobald der Stromkreis eingeschaltet ist, sollte der Herzschlag über die Kopfhörer hörbar sein.
Wenn der Ton Probleme hat oder nicht klar ist, versuchen Sie, die Parameter zu optimieren, bis der Ton deutlich klar ist. Dies kann durch Einstellen des Lautstärkereglers und / oder des Werts des Kondensators C2 erfolgen. Die Versorgungsspannung für die Schaltung könnte ebenfalls entsprechend angepasst werden.
Es muss darauf geachtet werden, dass das MIC nicht am Körper der Person, an der es befestigt ist, schwingt oder reibt, was andernfalls zu einer unnötigen Störung des Ausgangs führen kann, die den tatsächlichen Herzschlagklang verdeckt.
Bestätigen der Ergebnisse auf einem Mobiltelefon
Sobald der Kopfhörertest erfolgreich abgeschlossen wurde, kann der Kopfhörer durch den Bluetooth-Sender ersetzt werden.
Als nächstes muss der Bluetooth-Sender mit der Empfängereinheit gekoppelt werden, bei der es sich um ein Smartphone oder ein beliebiges Mobiltelefon handeln kann.
Nach dem Pairing und der Stromversorgung werden die Signale vom Verstärker von der Bluetooth-Einheit erfasst und für ein nahe gelegenes Bluetooth-Gerät zum Empfangen der Daten in die Luft übertragen.
Das gekoppelte Mobiltelefon funktioniert jetzt wie ein drahtloses Bluetooth-Stethoskop, mit dem ein Arzt oder ein Arzt den Herzschlag des Patienten analysieren kann, ohne dass eine praktische Untersuchung des Patienten erforderlich ist. Dieses Gerät gewährleistet dem medizinischen Personal eine 100% ige Sicherheit vor einer möglichen Infektion durch einen Patienten, der möglicherweise an einer ansteckenden Krankheit wie COVID 19 oder ähnlichem leidet.
- Warnung : Dieses Konzept wurde praktisch nicht getestet. Da die Idee jedoch sehr grundlegend ist, glaubt der Autor, dass die Schaltung funktionieren und die beabsichtigten Ergebnisse mit einigen geringfügigen Änderungen erzielen wird.
- Dieser Schaltkreis kann auch nicht als medizinisches Gerät zur Behandlung oder Diagnose realer Patienten verwendet werden, es sei denn und bis der Schaltkreis von einem autorisierten Labor getestet und genehmigt wurde.
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