Mạch ống nghe Bluetooth

Trong những tình huống nguy cấp như đại dịch COVID-19, bác sĩ là người dễ bị lây nhiễm vi rút từ bệnh nhân nhất.

Vì vậy, các bác sĩ liên tục được cung cấp và trang bị nhiều thiết bị công nghệ cao, tiên tiến nhằm đảm bảo an toàn tối đa cho tính mạng và sức khỏe của họ.

Bộ dụng cụ PPE như chúng ta đã biết là tuyến phòng thủ chính, đầu tiên mà các bác sĩ có được để bảo vệ họ khỏi bệnh nhân COVID-19. Tuy nhiên, bất chấp điều này, các bác sĩ có thể bị nhiễm trùng do một lý do cơ bản là thường xuyên ở gần bệnh nhân trong khi chẩn đoán.

Quy trình chẩn đoán cơ bản nhất mà bất kỳ bác sĩ nào cũng phải thực hiện là kiểm tra nhịp tim của bệnh nhân bằng ống nghe.

Và trong khi sử dụng ống nghe, bác sĩ chắc chắn phải đến một khoảng cách gần đến miệng và cơ thể của bệnh nhân.

Điều này chắc chắn có thể gây ra rủi ro cao cho người khám bệnh, đặc biệt nếu bệnh nhân là đối tượng nghi ngờ COVID.

Tuy nhiên, khoa học và công nghệ là một lĩnh vực không bao giờ nằm ​​ngoài ý tưởng, và thực trạng trên cũng không ngoại lệ.

Ống nghe bluetooth có thể là một trong những thiết bị có thể cho phép bác sĩ hoặc bất kỳ nhân viên y tế nào kiểm tra nhịp tim của bệnh nhân từ một khoảng cách an toàn bằng tai nghe di động thông thường.

Bạn sẽ cần gì

Để làm một mạch theo dõi nhịp tim bluetooth, bạn sẽ cần những nguyên liệu cơ bản sau:

• ĐẾN Bluetooth mạch phát với bộ chuyển đổi giắc cắm 3,5 mm
• Mạch khuếch đại MIC
• Vỏ bọc phù hợp cho các thiết bị trên, có thể được nối với dây đai đeo.

Bộ phát Bluetooth có thể được mua sẵn từ bất kỳ cửa hàng trực tuyến nào. Một ví dụ tiêu chuẩn được gieo bên dưới:

Khái niệm làm việc

Sơ đồ khối sau đây giải thích các giai đoạn thiết yếu chính của bộ khuếch đại MIC.

Khái niệm hoạt động của mạch ống nghe bluetooth không dây được đề xuất khá đơn giản:

1. Các xung âm thanh của nhịp tim đập vào MIC, chuyển đổi chúng thành các xung điện tương đương.
2. Các xung điện này được khuếch đại bởi một tầng khuếch đại op amp tích hợp đến các mức thích hợp.
3. Các tín hiệu đã được khuếch đại được đưa đến một đầu vào bộ phát bluetooth để chuyển đổi chúng thành tín hiệu bluetooth không dây.
4. Các tín hiệu bluetooth truyền đi sẽ được thu lại bởi một điện thoại di động đã điều chỉnh để chuyển đổi lại thành tín hiệu âm thanh.
5. Dữ liệu bluetooth được chuyển đổi thông qua tai nghe di động được bác sĩ có liên quan sử dụng để chẩn đoán nhịp tim của bệnh nhân và các bệnh liên quan.

Nhịp tim Tần số và hoạt động

Âm thanh của nhịp tim của chúng ta ở dạng sóng bán định kỳ được tạo ra do sự chuyển động hỗn loạn của máu khi tim đập.

Thông thường, âm thanh nhịp tim của một người khỏe mạnh được tạo ra với hai xung tiếp theo, được gọi là âm thanh tim đầu tiên (S1) và âm thanh tim thứ hai (S2) như được hiển thị trong hình sau:

Một ví dụ điển hình về dạng sóng âm tim . S1 biểu thị tiếng tim thứ nhất S2 biểu thị tiếng tim thứ hai.

Hình ảnh lịch sự: nhịp tim dạng sóng

Mỗi tập hợp các xung này kéo dài khoảng 100 ms, thực sự là khá đủ cho bất kỳ phân tích y tế liên quan nào.

Ngoài ra, vì tần số của các xung nằm trong khoảng từ 20 đến 150 Hz, nên việc kiểm tra dạng sóng trong quãng tám âm nhạc thứ nhất và thứ hai trở nên thuận tiện.

Điều này yêu cầu một bộ lọc thông thấp được thiết kế phù hợp với thông số tần số của nhịp tim, như được giải thích bên dưới:

Thiết kế bộ lọc thông thấp

Thông thường, tiếng tim có thể đi kèm với nhiều tiếng ồn khác nhau được tạo ra từ âm thanh của các cơ quan khác trong cơ thể. Do đó, việc điều chỉnh dữ liệu trở thành một công việc cần thiết để đảm bảo rằng việc truyền âm thanh được xử lý hiệu quả.

Lý do cơ bản của việc bao gồm một bộ lọc thông thấp là để đảm bảo rằng chỉ có tần số nhịp tim chính hãng mới được hệ thống khuếch đại và các tần số không mong muốn khác bị chặn.

Ngoài ra, tiếng tim có thể chứa một số tần số cao hơn với các biến thể lớn hơn. Vì lý do này, việc lọc và khử nhiễu của các xung không thể đoán trước trở thành một công việc quan trọng. Cách dễ nhất để đạt được điều này thông qua bộ lọc thông thấp.

Bộ lọc thông thấp được thiết kế với fpass = 250 Hz và fstop = 400 Hz cung cấp một phạm vi tốt để kiểm soát tình huống được giải thích ở trên.

Vì chúng tôi đã có một bộ khuếch đại dựa trên op amp tích cực trong thiết kế, giai đoạn vượt qua thấp có thể đạt được với một bộ lọc thụ động RC thông thường như được đưa ra bên dưới:

Trong mạch lọc thông thấp ở trên, bất kỳ tần số nào trên 350 hz sẽ bị suy giảm nghiêm trọng.

Kết quả giới hạn có thể được điều chỉnh hoặc xác minh bằng công thức sau

fc = 1 / (2πRC) , trong đó R sẽ ở dạng ohms và C sẽ ở dạng farads.

Thiết kế Bộ khuếch đại MIC Crucial

Thiết kế bộ khuếch đại MIC là rất quan trọng và phải đảm bảo rằng nó chỉ khuếch đại nhịp tim tần số thấp và chặn các nhiễu tần số cao hơn khác.

Đối với MIC, chúng tôi sử dụng electret MIC , là thiết bị được khuyến nghị cho tất cả các ứng dụng mạch dựa trên micrô.

Đối với bộ khuếch đại, chúng tôi sử dụng tiêu chuẩn Mạch khuếch đại dựa trên IC LM386 .

Toàn bộ mạch của mạch phát ống nghe bluetooth như hình bên dưới:

Cách hoạt động của mạch

Bộ phát âm thanh nhịp tim bluetooth hoạt động theo cách sau:

Âm thanh nhịp tim đập vào MIC điện tử được chuyển đổi thành các tín hiệu điện cực nhỏ, tại điểm nối của R1, C1.

R1 hoạt động như điện trở phân cực cho FET bên trong của MIC.

C2 đảm bảo rằng chỉ nội dung AC của xung MIC được phép chuyển sang giai đoạn tiếp theo, trong khi nội dung DC bị chặn.

Xung AC tương đương với âm thanh nhịp tim được đưa đến đầu vào của mạch khuếch đại LM386 thông qua nồi điều chỉnh âm lượng R2 và bộ lọc thông thấp tiếp theo sử dụng R4, C6.

Bộ lọc thông thấp đảm bảo rằng chỉ có tần số nhịp tim thực được khuếch đại bởi mạch LM386 và các mục nhập không mong muốn còn lại bị triệt tiêu.

Đầu ra khuếch đại được tạo ra trên đầu cuối âm C4 và đường nối đất.

Bộ phát Bluetooth có thể được tích hợp với đầu ra của tầng khuếch đại LM386 để chuyển đổi Bluetooth không dây dự kiến ​​của nhịp tim khuếch đại các tín hiệu.

Cách kiểm tra mạch ống nghe Bluetoooth

Vì mô-đun bộ phát Bluetooth là một đơn vị đã được thử nghiệm sẵn sàng, nên hoạt động của nó được đảm bảo.

Do đó, thứ duy nhất cần được kiểm tra và xác nhận là mạch LM386.

Điều này được thực hiện bằng cách kiểm tra đầu ra của bộ khuếch đại thông qua một cặp tai nghe, hình dưới đây.

MIC phải được kẹp gọn gàng gần vùng ngực của người đó, nơi âm thanh nhịp tim nổi rõ nhất.

Bây giờ, ngay sau khi mạch được cấp điện, âm thanh nhịp tim sẽ có thể nghe thấy trên các điện thoại đeo đầu.

Nếu âm thanh có vấn đề hoặc không rõ ràng, hãy thử tối ưu hóa các thông số cho đến khi âm thanh rõ ràng rõ ràng. Điều này có thể được thực hiện bằng cách điều chỉnh nồi điều chỉnh âm lượng và / hoặc giá trị của tụ điện C2. Điện áp cung cấp cho mạch cũng có thể được điều chỉnh cho tương tự.

Phải cẩn thận để MIC không dao động hoặc cọ xát vào cơ thể của người được gắn nó, điều này có thể tạo ra một lượng lớn nhiễu loạn không cần thiết ở đầu ra, che khuất âm thanh nhịp tim thực tế.

Xác nhận kết quả trên điện thoại di động

Sau khi kiểm tra tai nghe hoàn tất thành công, tai nghe có thể được thay thế bằng bộ phát Bluetooth.

Tiếp theo, bộ phát Bluetooth sẽ cần được ghép nối với bộ thu có thể là điện thoại thông minh hoặc bất kỳ điện thoại di động nào.

Sau khi được ghép nối và cấp nguồn, các tín hiệu từ bộ khuếch đại sẽ được thiết bị Bluetooth thu lại và truyền vào không khí cho thiết bị Bluetooth gần đó để thu dữ liệu.

Thiết bị di động được ghép nối giờ đây sẽ hoạt động giống như một ống nghe Bluetooth không dây từ xa cho phép Bác sĩ hoặc chuyên gia y tế phân tích nhịp tim của bệnh nhân mà không cần phải kiểm tra thực tế bệnh nhân. Thiết bị này đảm bảo cho các nhân viên y tế sự an toàn 100% khỏi sự lây nhiễm có thể bùng phát từ một bệnh nhân có thể đang mắc bệnh truyền nhiễm như COVID 19 hoặc tương tự.

• Cảnh báo : Khái niệm này đã không được thử nghiệm thực tế, tuy nhiên, vì ý tưởng là rất cơ bản, tác giả tin rằng mạch sẽ hoạt động và tạo ra kết quả như mong muốn với một số điều chỉnh nhỏ.
• Ngoài ra, mạch này không thể được sử dụng như một thiết bị y tế để điều trị hoặc chẩn đoán bệnh nhân thực, trừ khi và cho đến khi mạch được kiểm tra và phê duyệt bởi phòng thí nghiệm được ủy quyền.