Bluetooth聴診器回路

COVID-19のパンデミックと同じくらい重大な状況では、医師は患者からのウイルスに最も感染しやすい人員です。

したがって、医師は、彼らの生命と健康に最大限の安全性を保証するために、継続的に多くの高度でハイテクなデバイスを提供され、装備されています。

私たちが知っているPPEキットは、医師がCOVID-19患者から彼らを守るために得る主要な最初の防衛線です。しかし、これにもかかわらず、医師は、診断中に患者と頻繁に接近するという1つの基本的な理由により、感染する可能性があります。

医師が実施しなければならない最も基本的な診断手順は、聴診器で患者の心拍数をチェックすることです。

そして聴診器を使用している間、医者は必然的に患者の口と体に不安定に近い距離に来なければなりません。

これは、特に患者がCOVIDの容疑者である場合、独裁者に高いリスクをもたらす可能性があります。

しかし、科学技術は決してアイデアから外れることのない分野であり、上記の状況も例外ではありません。

ブルートゥース聴診器は、医師や医療スタッフが通常のモバイルヘッドセットを使用して安全な距離から患者の心拍数をチェックできるようにするデバイスの1つです。

必要なもの

ブルートゥース心拍数モニター回路を作成するには、次の基本的な材料が必要になります。

• に ブルートゥース 3.5mmジャックアダプター付き送信機回路
• MICアンプ回路
• 上記のユニットに適したエンクロージャーで、ストラップベルトで接続できます。

Bluetooth送信機は、オンラインストアからすぐに購入できます。 1つの標準的な例を以下に示します。

作業コンセプト

次のブロック図は、MICアンプの主要な必須ステージを説明しています。

提案されたワイヤレスBluetooth聴診器回路の動作概念はかなり単純です。

1. 心拍音のパルスがMICに当たり、MICがそれらを同等の電気パルスに変換します。
2. これらの電気パルスは、統合されたオペアンプ増幅器ステージによって適切なレベルに増幅されます。
3. 増幅された信号はBluetooth送信機入力に送られ、Bluetooth送信機入力がワイヤレスBluetooth信号に変換します。
4. 送信されたBluetooth信号は、調整された携帯電話によってキャプチャされ、可聴信号に変換されます。
5. 携帯電話を介して変換されたBluetoothデータは、関係する医師が患者の心拍数と関連する病気を診断するために使用します。

心拍数と動作

私たちの心拍の音は、心臓が鼓動するときの血液の乱流によって生成される半周期的な波形の形をしています。

通常、健康な人の心拍音は、次の図に示すように、最初の心音（S1）と2番目の心音（S2）と呼ばれる2つの後続のパルスで生成されます。

典型的な心音波形の例 。 S1は最初の心音を意味しますS2は2番目の心音を意味します。

画像提供： 心拍波形

これらのパルスの各セットは約100ミリ秒持続します。これは、関連する医療分析には実際には十分です。

また、パルスの周波数は20〜150 Hzであるため、1オクターブと2オクターブの波形を調べると便利です。

これには、以下で説明するように、心拍数の周波数仕様に従って設計されたローパスフィルターが必要です。

ローパスフィルターの設計

多くの場合、心音には、他の体の臓器の音から生成されるさまざまなバックグラウンドノイズが伴う場合があります。その結果、データの調整は、音声送信が効率的に処理されることを保証するために不可欠な仕事になります。

を含める基本的な理由 ローパスフィルタ 真の心拍周波数のみがシステムによって増幅され、他の不要な周波数がブロックされるようにすることです。

さらに、心音には、より大きな変動を持ついくつかのより高い周波数が含まれる場合があります。このため、予測不可能なパルスのフィルタリングとノイズキャンセルは重要な作業になります。ローパスフィルターを使用してこれを実現する最も簡単な方法。

fpass = 250Hzおよびfstop = 400 Hzで設計されたローパスフィルターは、上記で説明したシナリオを制御するための適切な範囲を提供します。

設計にはすでにアクティブオペアンプベースのアンプがあるため、ローパスステージは以下に示す通常のRCパッシブフィルタで実現できます。

上記のローパスフィルタ回路では、350Hzを超える周波数は大幅に減衰します。

カットオフ結果は、次の式を使用して調整または検証できます。

fc = 1 /（2πRC） 、ここで、Rはオーム、Cはファラッドになります。

重要なMICアンプの設計

MICアンプの設計は非常に重要であり、低周波心拍数のみを増幅し、他の高周波外乱をブロックするようにする必要があります。

MICには人気のあるものを使用しています エレクトレットMIC 、これはすべてのマイクベースの回路アプリケーションに推奨されるデバイスです。

アンプは標準を使用しています ICLM386ベースの増幅回路 。

ブルートゥース聴診器送信機回路の回路全体を以下に示します。

回路のしくみ

ブルートゥースハートビートサウンドトランスミッターは、次のように機能します。

電気MICに当たる心拍音は、R1、C1の接合部で小さな電気信号に変換されます。

R1は、MICの内部FETのバイアス抵抗として機能します。

C2は、MICパルスのACコンテンツのみが次のステージに渡されることを保証し、DCコンテンツはブロックされます。

ハートビート音に相当するACパルスは、ボリュームコントロールポットR2を介してLM386アンプ回路の入力に供給され、その後、R4、C6を使用してローパスフィルターが供給されます。

ローパスフィルターは、真のハートビート周波数のみがLM386回路によって増幅され、残りの不要なエントリが抑制されることを保証します。

増幅された出力は、C4負端子とグランドラインの両端で生成されます。

Bluetooth送信機は、LM386アンプステージの出力と統合されており、目的のワイヤレスBluetooth変換を行うことができます。 増幅された心拍 信号。

Bluetoooth聴診器回路をテストする方法

ブルートゥース送信機モジュールは既製のテスト済みユニットであるため、その動作は保証されています。

したがって、テストと確認が必要なのはLM386回路だけです。

これは、以下に示すように、ヘッドフォンのペアを介してアンプの出力をチェックすることによって行われます。

MICは、心拍音が最も目立つ人の胸部の近くにきちんと固定する必要があります。

これで、回路に電力が供給されるとすぐに、ヘッドホン全体でハートビート音が聞こえるはずです。

音に問題があるか、はっきりしない場合は、音がはっきりとはっきりするまでパラメーターを最適化してみてください。これは、ボリュームコントロールポットおよび/またはコンデンサC2の値を調整することによって行うことができます。回路への供給電圧も同じように調整できます。

MICが取り付けられている人の体を振動させたりこすったりしないように注意する必要があります。そうしないと、出力に大量の不要な妨害が発生し、実際の心拍音が不明瞭になる可能性があります。

携帯電話で結果を確認する

ヘッドホンのテストが正常に完了したら、ヘッドホンをBluetooth送信機に交換できます。

次に、Bluetooth送信機は、スマートフォンまたは任意の携帯電話である受信機ユニットとペアリングする必要があります。

ペアリングされ、電力が供給されると、アンプからの信号はBluetoothユニットによってキャプチャされ、データを受信するために近くのBluetoothデバイス用に空中に送信されます。

ペアリングされたモバイルは、リモートワイヤレスBluetooth聴診器のように機能し、医師または医療専門家が患者の実際の検査を必要とせずに患者の心拍を分析できるようになります。この装置は、COVID 19などの伝染病に苦しんでいる可能性のある患者から発生する可能性のある感染から医療関係者に100％の安全性を保証します。

• 警告 ：この概念は実際にはテストされていませんが、アイデアは非常に基本的であるため、著者は、回路が機能し、若干の調整を加えるだけで意図した結果が得られると考えています。
• また、この回路は、認定された研究所によってテストおよび承認されない限り、実際の患者を治療または診断するための医療機器として使用することはできません。