在COVID-19大流行这样危急的情况下,医生是最容易从患者身上感染病毒的人员。
因此,医生们被不断地提供和配备许多先进的高科技设备,以最大限度地保障他们的生命和健康安全。
据我们所知,个人防护装备是医生抵御COVID-19患者的首要、第一道防线。然而,尽管如此,医生在诊断时经常与患者近距离接触,这是一个基本原因,因此也有可能被感染。
任何医生都必须执行的最基本的诊断程序是用听诊器检查病人的心率。
在使用听诊器时,医生不可避免地要接近病人的口腔和身体。
这肯定会对医生构成高风险,特别是如果患者是COVID疑似患者。
然而,科学技术是一个从来没有出主意的领域,上述情况也不例外。
蓝牙听诊器就是这样一种设备,它可以让医生或任何医疗人员使用普通的移动耳机在安全距离内检查病人的心跳。
你需要什么
要制作一个蓝牙心率监测电路,您将需要以下基本成分:
- 一个蓝牙发射机电路与3.5毫米插孔适配器
- 一种MIC放大电路技术
- 适用于以上机组的外壳,可用皮带连接。
蓝牙发射器可以在任何网上商店购买现成的。下面是一个典型的例子:
工作的概念
下面的框图解释了MIC放大器的主要基本阶段。
所提出的无线蓝牙听诊器电路的工作原理相当简单:
- 心跳的声音脉冲击中MIC,它将它们转换成等效的电脉冲。
- 这些电脉冲被集成运算放大器级放大到适当的水平。
- 放大后的信号被传送到蓝牙发射器的输入端,然后转换成无线蓝牙信号。
- 传输的蓝牙信号被调谐后的手机捕捉,并将其转换成声音信号。
- 通过移动耳机转换后的蓝牙数据被忧心忡忡的医生用来诊断病人的心率和相关疾病。
心跳频率和工作
我们心跳的声音是以半周期波形的形式出现的,这是由于心脏跳动时血液的湍流运动而产生的。
正常情况下,健康人的心跳音是由随后的两次脉冲产生的,称为第一心音(S1)和第二心音(S2),如下图所示:
图片来源:心跳波形
每组脉冲持续约100毫秒,这对任何相关的医学分析来说都是足够的。
此外,由于脉冲的频率在20到150赫兹之间,因此在音乐的第1和第2八度音阶内检查波形变得很方便。
这就需要根据心率的频率规格设计一个低通滤波器,如下所述:
设计低通滤波器
通常,心音可能伴随着身体其他器官声音产生的各种背景噪音。因此,为确保音频传输得到有效处理,对数据进行调理就成为一项必要的工作。
包括a的基本原因低通滤波器是为了确保只有真正的心跳频率被系统放大,而其他不需要的频率被屏蔽。
此外,心音可能包含几个变化较大的更高频率。因此,对不可预测脉冲进行滤波和噪声消除就成为一项重要的工作。最简单的方法是使用低通滤波器。
设计一个fpass = 250 Hz和fstop = 400 Hz的低通滤波器提供了一个很好的范围来控制上述的场景。
由于我们在设计中已经有了一个基于有源运放的放大器,所以低通级可以用一个普通的RC无源滤波器实现,如下所示:
在上述低通滤波器电路中,任何高于350hz的频率都将被严重衰减。
截断结果可通过以下公式进行调整或验证:
fc= 1 /(2πRC)R的单位是欧姆C的单位是法拉。
关键MIC放大器的设计
MIC放大器的设计是至关重要的,必须确保它只放大低频心率,并阻止其他更高频率的干扰。
对于MIC,我们使用流行的驻极体麦克风,是所有基于麦克风的电路应用的推荐设备。
对于放大器,我们使用一个标准基于LM386的IC放大电路.
蓝牙听诊器发射机的整个电路如下图所示:
电路是如何工作的
蓝牙心跳音发射器的工作原理如下:
在R1和C1的交界处,触电麦克风上的心跳声被转换成微小的电信号。
R1作为MIC内部FET的偏置电阻。
C2确保只有MIC脉冲的交流内容被允许进入下一阶段,而直流内容被阻止。
相当于心跳声音的交流脉冲通过音量控制罐R2馈送到LM386放大器电路的输入端,随后使用R4、C6进行低通滤波器。
低通滤波器确保只有真实的心跳频率被LM386电路放大,其余不需要的条目被抑制。
放大输出通过C4负极和接地线产生。
蓝牙发射器可以看到集成了LM386放大器级的输出,用于预期的无线蓝牙转换放大的心跳信号。
如何测试蓝牙听诊器电路
由于蓝牙发送模块是一个现成的测试单元,它的工作是有保证的。
因此,唯一需要测试和确认的就是LM386电路。
这是通过检查放大器的输出通过一对耳机,如下所示。
MIC必须整齐地夹紧在心脏跳动声音最明显的胸部附近。
一旦电路通电,耳机就能听到心跳的声音。
如果声音有问题或不清晰,尝试优化参数,直到声音清晰。这可以通过调节音量控制壶,和/或电容C2的值来完成。电路的供电电压也可以进行相应的调整。
必须小心的是,麦克风不能振动或摩擦它所连接的人的身体,否则可能在输出产生大量不必要的干扰,模糊了实际的心跳声音。
在手机上确认查询结果
耳机测试成功后,即可更换蓝牙发射器。
接下来,蓝牙发射器需要与接收器配对,接收器可以是智能手机或任何移动电话。
一旦配对并通电,来自放大器的信号将被蓝牙单元捕获并传输到空气中,供附近的蓝牙设备接收数据。
这种配对的手机现在就像一个远程无线蓝牙听诊器,使医生或医疗专业人员无需对患者进行实际检查就能分析患者的心跳。该设备可以确保医护人员100%的安全,不受COVID - 19等传染性疾病患者的感染。
- 警告这个概念还没有经过实际的测试,然而,由于这个想法是非常基础的,作者相信电路将工作,并产生预期的结果,只需一些小的调整。
- 此外,这种电路不能作为医疗设备用于治疗或诊断真正的病人,除非和直到电路被授权的实验室测试和批准。
我已经找了7个月的图表,没有找到,这是可能的,我可以把图片放在评论,谢谢和如何,问候瑞德pinho
你可以试试上面文章中解释的概念。
我可以用LM386音频放大模块代替蓝牙听诊器的这个电路吗?
是的,你可以!
我们只需要把麦克风连接到模块上,还是需要一个单独的电路?
你必须在LM386电路中使用驻极体MIC
驻极体麦克风如何工作-完整的教程和图表
我请求你的帮助。
我正在努力为非洲开发呼吸机和其他设备,我是一个非营利组织。我想融入一些技术。我需要帮助。在这种情况下,我想缩小频率范围,以消除虚假信号。
在更广泛的问题上。如果您能对我的想法给予支持和建议,我将不胜感激。新冠疫情是残酷的。我需要帮助。但是我没有钱
你好,关于呼吸机电子我没有太多的信息,所以对于您的查询我很难给您一个合适的解决方案。
这真的很有用。在这种危急的情况下,电子工程师至少可以发挥作用。
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