วงจรหูฟังบลูทู ธ

ในสถานการณ์ที่สำคัญพอ ๆ กับการระบาดของโควิด -19 แพทย์คือบุคลากรคนหนึ่งที่เสี่ยงต่อการติดเชื้อไวรัสจากผู้ป่วยมากที่สุด

ดังนั้นแพทย์จึงได้รับการเสนออย่างต่อเนื่องและติดตั้งอุปกรณ์ที่ทันสมัยและไฮเทคจำนวนมากเพื่อความปลอดภัยสูงสุดต่อชีวิตและสุขภาพของพวกเขา

ชุด PPE อย่างที่เราทราบกันดีว่าเป็นด่านแรกในการป้องกันที่แพทย์ใช้ในการปกป้องพวกเขาจากผู้ป่วย COVID-19 อย่างไรก็ตามแม้ว่าแพทย์รายนี้สามารถติดเชื้อได้เนื่องจากสาเหตุพื้นฐานประการหนึ่งคือความใกล้ชิดกับผู้ป่วยบ่อยครั้งในขณะที่ทำการวินิจฉัย

ขั้นตอนการวินิจฉัยขั้นพื้นฐานที่สุดที่แพทย์ต้องดำเนินการคือการตรวจสอบอัตราการเต้นของหัวใจของผู้ป่วยด้วยเครื่องตรวจฟังเสียง

และในขณะที่ใช้เครื่องตรวจฟังเสียงแพทย์จะต้องเข้าใกล้ปากและลำตัวของผู้ป่วยอย่างหลีกเลี่ยงไม่ได้

สิ่งนี้อาจก่อให้เกิดความเสี่ยงสูงสำหรับผู้เผด็จการโดยเฉพาะอย่างยิ่งหากผู้ป่วยเป็นผู้ต้องสงสัย COVID

อย่างไรก็ตามวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีเป็นสาขาวิชาหนึ่งที่ไม่เคยขาดจากความคิดและสถานการณ์ข้างต้นก็ไม่มีข้อยกเว้น

หูฟังบลูทู ธ อาจเป็นอุปกรณ์ชนิดหนึ่งที่ช่วยให้แพทย์หรือเจ้าหน้าที่ทางการแพทย์สามารถตรวจสอบการเต้นของหัวใจของผู้ป่วยได้จากระยะที่ปลอดภัยโดยใช้ชุดหูฟังมือถือธรรมดา

สิ่งที่คุณต้องการ

ในการสร้างวงจรตรวจวัดอัตราการเต้นของหัวใจแบบบลูทู ธ คุณจะต้องมีส่วนผสมพื้นฐานดังต่อไปนี้:

• ถึง บลูทู ธ วงจรเครื่องส่งพร้อมอะแดปเตอร์แจ็ค 3.5 มม
• วงจรขยายเสียง MIC
• กล่องหุ้มที่เหมาะสมสำหรับยูนิตด้านบนซึ่งสามารถเกี่ยวเข้ากับสายรัดได้

เครื่องส่งสัญญาณ Bluetooth สามารถซื้อได้จากร้านค้าออนไลน์ทุกแห่ง ตัวอย่างมาตรฐานหนึ่งที่หว่านไว้ด้านล่าง:

แนวคิดการทำงาน

แผนภาพบล็อกต่อไปนี้อธิบายขั้นตอนสำคัญหลักของเครื่องขยายเสียง MIC

แนวคิดการทำงานของวงจรหูฟังบลูทู ธ ไร้สายที่เสนอนั้นค่อนข้างง่าย:

1. เสียงจังหวะการเต้นของหัวใจจะกระทบกับ MIC ซึ่งจะแปลงให้เป็นพัลส์ไฟฟ้าที่เทียบเท่ากัน
2. พัลส์ไฟฟ้าเหล่านี้ถูกขยายโดยสเตจแอมป์ออปแอมป์ในตัวไปยังระดับที่เหมาะสม
3. สัญญาณที่ขยายจะถูกป้อนเข้ากับอินพุตตัวส่งสัญญาณบลูทู ธ ซึ่งจะแปลงเป็นสัญญาณบลูทู ธ ไร้สาย
4. สัญญาณบลูทู ธ ที่ส่งจะถูกจับโดยโทรศัพท์มือถือที่ปรับแต่งแล้วซึ่งจะแปลงกลับเป็นสัญญาณเสียง
5. ข้อมูลบลูทู ธ ที่แปลงแล้วผ่านหูฟังมือถือจะถูกใช้โดยแพทย์ที่เกี่ยวข้องในการวินิจฉัยอัตราการเต้นของหัวใจของผู้ป่วยและโรคที่เกี่ยวข้อง

หัวใจเต้นถี่และทำงาน

เสียงของการเต้นของหัวใจของเราอยู่ในรูปของรูปคลื่นกึ่งคาบซึ่งสร้างขึ้นเนื่องจากการเคลื่อนไหวที่ปั่นป่วนของเลือดเมื่อหัวใจเต้น

โดยปกติเสียงการเต้นของหัวใจของคนที่มีสุขภาพแข็งแรงจะเกิดขึ้นพร้อมกับพัลส์ที่ตามมาสองครั้งเรียกว่าเสียงหัวใจดวงแรก (S1) และเสียงหัวใจที่สอง (S2) ตามที่แสดงในรูปต่อไปนี้:

ตัวอย่างรูปคลื่นเสียงของหัวใจโดยทั่วไป . S1 หมายถึงเสียงหัวใจแรก S2 หมายถึงเสียงหัวใจที่สอง

เอื้อเฟื้อภาพ: รูปคลื่นการเต้นของหัวใจ

แต่ละชุดของพัลส์เหล่านี้มีอายุการใช้งานประมาณ 100 มิลลิวินาทีซึ่งเพียงพอสำหรับการวิเคราะห์ทางการแพทย์ที่เกี่ยวข้อง

นอกจากนี้เนื่องจากความถี่ของพัลส์อยู่ระหว่าง 20 ถึง 150 เฮิร์ตซ์จึงสะดวกในการตรวจสอบรูปคลื่นภายในอ็อกเทฟเพลงที่ 1 และ 2

สิ่งนี้ต้องใช้ตัวกรองความถี่ต่ำที่ออกแบบมาตามข้อกำหนดความถี่ของอัตราการเต้นของหัวใจดังที่อธิบายไว้ด้านล่าง:

การออกแบบตัวกรองความถี่ต่ำ

บ่อยครั้งเสียงหัวใจอาจมาพร้อมกับเสียงพื้นหลังต่างๆที่เกิดจากเสียงอวัยวะอื่น ๆ ของร่างกาย ด้วยเหตุนี้การปรับสภาพข้อมูลจึงกลายเป็นงานสำคัญเพื่อให้แน่ใจว่าการส่งสัญญาณเสียงได้รับการประมวลผลอย่างมีประสิทธิภาพ

เหตุผลพื้นฐานของการรวมไฟล์ กรองผ่านต่ำ เพื่อให้แน่ใจว่าระบบจะขยายความถี่การเต้นของหัวใจที่แท้จริงเท่านั้นและความถี่อื่น ๆ ที่ไม่ต้องการจะถูกปิดกั้น

นอกจากนี้เสียงหัวใจอาจมีความถี่ที่สูงขึ้นหลายระดับซึ่งมีรูปแบบที่แตกต่างกันมากขึ้น ด้วยเหตุนี้การกรองและการตัดเสียงรบกวนของพัลส์ที่คาดเดาไม่ได้จึงกลายเป็นงานที่สำคัญ วิธีที่ง่ายที่สุดในการบรรลุเป้าหมายนี้ผ่านตัวกรองความถี่ต่ำ

ฟิลเตอร์ความถี่ต่ำที่ออกแบบโดยให้ fpass = 250 Hz และ fstop = 400 Hz ให้ช่วงที่ดีสำหรับการควบคุมสถานการณ์ที่อธิบายข้างต้น

เนื่องจากเรามีแอมพลิฟายเออร์ที่ใช้แอมป์ op แบบแอคทีฟอยู่แล้วในการออกแบบสเตจ low pass สามารถทำได้ด้วยตัวกรองพาสซีฟ RC ธรรมดาตามที่ระบุด้านล่าง

ในวงจรกรองความถี่ต่ำข้างต้นความถี่ใด ๆ ที่สูงกว่า 350 เฮิร์ตซ์จะถูกลดทอนอย่างรุนแรง

ผลการตัดสามารถปรับเปลี่ยนหรือตรวจสอบได้โดยใช้สูตรต่อไปนี้

fc = 1 / (2πRC) โดยที่ R จะมีหน่วยเป็นโอห์มและ C จะอยู่ในระยะไกล

การออกแบบเครื่องขยายเสียง MIC ที่สำคัญ

การออกแบบเครื่องขยายเสียง MIC มีความสำคัญและต้องตรวจสอบให้แน่ใจว่าได้ขยายเฉพาะอัตราการเต้นของหัวใจความถี่ต่ำและป้องกันการรบกวนความถี่สูงอื่น ๆ

สำหรับ MIC เรานิยมใช้ ไมโครโฟนไฟฟ้า ซึ่งเป็นอุปกรณ์ที่แนะนำสำหรับการใช้งานวงจรที่ใช้ไมโครโฟนทั้งหมด

สำหรับเครื่องขยายเสียงเราใช้มาตรฐาน วงจรขยายตาม IC LM386 .

วงจรทั้งหมดของวงจรเครื่องส่งสัญญาณหูฟังบลูทู ธ แสดงไว้ด้านล่าง:

วงจรทำงานอย่างไร

เครื่องส่งสัญญาณเสียงการเต้นของหัวใจแบบบลูทู ธ ทำงานในลักษณะต่อไปนี้:

เสียงหัวใจเต้นที่กดปุ่ม Electrte MIC จะถูกแปลงเป็นสัญญาณไฟฟ้าขนาดเล็กที่ทางแยกของ R1, C1

R1 ทำงานเป็นตัวต้านทานการให้น้ำหนักสำหรับ FET ด้านในของ MIC

C2 ช่วยให้แน่ใจว่าเฉพาะเนื้อหา AC ของพัลส์ MIC เท่านั้นที่ได้รับอนุญาตให้ส่งผ่านไปยังขั้นตอนถัดไปในขณะที่เนื้อหา DC ถูกบล็อก

กระแสไฟฟ้ากระแสสลับที่เทียบเท่ากับเสียงหัวใจเต้นจะถูกป้อนเข้ากับอินพุตของวงจรขยายสัญญาณ LM386 ผ่านหม้อควบคุมระดับเสียง R2 และตัวกรองความถี่ต่ำที่ตามมาโดยใช้ R4, C6

ตัวกรองความถี่ต่ำช่วยให้มั่นใจได้ว่าเฉพาะความถี่การเต้นของหัวใจที่แท้จริงเท่านั้นที่ได้รับการขยายโดยวงจร LM386 และรายการที่ไม่ต้องการที่เหลือจะถูกระงับ

เอาต์พุตที่ขยายถูกสร้างขึ้นบนขั้วลบ C4 และสายกราวด์

สามารถมองเห็นเครื่องส่งสัญญาณบลูทู ธ ที่รวมเข้ากับเอาต์พุตของเวทีเครื่องขยายเสียง LM386 สำหรับการแปลงบลูทู ธ ไร้สายที่ต้องการของ ขยายการเต้นของหัวใจ สัญญาณ

วิธีทดสอบวงจรหูฟังบลูทู ธ

เนื่องจากโมดูลเครื่องส่งสัญญาณบลูทู ธ เป็นหน่วยทดสอบสำเร็จรูปจึงมั่นใจได้ว่าจะใช้งานได้

ดังนั้นสิ่งเดียวที่ต้องทดสอบและยืนยันคือวงจร LM386

ทำได้โดยการตรวจสอบเอาต์พุตของเครื่องขยายเสียงผ่านหูฟังคู่ดังที่แสดงด้านล่าง

ไมค์ต้องหนีบอย่างเรียบร้อยใกล้บริเวณหน้าอกของบุคคลที่เสียงหัวใจเต้นเด่นที่สุด

ตอนนี้ทันทีที่เปิดวงจรเสียงหัวใจเต้นควรจะได้ยินผ่านโทรศัพท์หัว

หากเสียงมีปัญหาหรือไม่ชัดเจนให้ลองปรับพารามิเตอร์ให้เหมาะสมจนกว่าเสียงจะชัดเจนชัดเจน ซึ่งอาจทำได้โดยการปรับหม้อควบคุมระดับเสียงและ / หรือค่าของคาปาซิเตอร์ C2 สามารถปรับแรงดันไฟฟ้าให้กับวงจรได้เช่นเดียวกัน

ต้องใช้ความระมัดระวังไม่ให้ MIC สั่นหรือถูกับร่างกายของบุคคลที่ติดอยู่ซึ่งอาจสร้างความวุ่นวายโดยไม่จำเป็นจำนวนมากที่เอาต์พุตซึ่งบดบังเสียงการเต้นของหัวใจที่แท้จริง

การยืนยันผลลัพธ์บนโทรศัพท์มือถือ

เมื่อการทดสอบหูฟังเสร็จสมบูรณ์แล้วสามารถเปลี่ยนหูฟังด้วยเครื่องส่งสัญญาณบลูทู ธ ได้

ถัดไปเครื่องส่งสัญญาณบลูทู ธ จะต้องจับคู่กับเครื่องรับซึ่งอาจเป็นโทรศัพท์สมาร์ทโฟนหรือโทรศัพท์มือถือเครื่องใดก็ได้

เมื่อจับคู่และเปิดเครื่องแล้วสัญญาณจากเครื่องขยายเสียงจะถูกจับโดยหน่วยบลูทู ธ และส่งไปในอากาศสำหรับอุปกรณ์บลูทู ธ ที่อยู่ใกล้ ๆ เพื่อรับข้อมูล

ขณะนี้โทรศัพท์มือถือที่จับคู่จะทำงานเหมือนหูฟังบลูทู ธ ไร้สายระยะไกลซึ่งช่วยให้แพทย์หรือผู้เชี่ยวชาญทางการแพทย์สามารถวิเคราะห์การเต้นของหัวใจของผู้ป่วยได้โดยไม่จำเป็นต้องตรวจสอบผู้ป่วย อุปกรณ์นี้ช่วยให้บุคลากรทางการแพทย์ปลอดภัย 100% จากการติดเชื้อที่อาจเกิดขึ้นจากผู้ป่วยที่อาจเป็นโรคติดต่อเช่น COVID 19 หรือใกล้เคียงกัน

• คำเตือน : แนวคิดนี้ยังไม่ได้รับการทดสอบในทางปฏิบัติอย่างไรก็ตามเนื่องจากแนวคิดนี้เป็นพื้นฐานมากผู้เขียนเชื่อว่าวงจรจะทำงานและให้ผลลัพธ์ตามที่ตั้งใจไว้ด้วยการปรับแต่งเล็กน้อย
• นอกจากนี้วงจรนี้ไม่สามารถใช้เป็นอุปกรณ์ทางการแพทย์ในการรักษาหรือวินิจฉัยผู้ป่วยจริงได้เว้นแต่และจนกว่าวงจรจะได้รับการทดสอบและรับรองโดยห้องปฏิบัติการที่ได้รับอนุญาต