دائرة سماعة بلوتوث

في المواقف الحرجة مثل جائحة COVID-19 ، يكون الطبيب هو الشخص الأكثر عرضة للإصابة بالفيروس من المريض.

لذلك ، يتم تقديم وتجهيز الأطباء باستمرار بالعديد من الأجهزة المتطورة والعالية التقنية في محاولة لضمان أقصى درجات السلامة لحياتهم وصحتهم.

مجموعة معدات الوقاية الشخصية كما نعلم هي خط الدفاع الأساسي الأول الذي يحصل عليه الأطباء لحمايتهم من مريض COVID-19. ومع ذلك ، على الرغم من هذا ، يمكن أن يصاب الأطباء بالعدوى لسبب أساسي واحد وهو قربهم المتكرر من المرضى أثناء التشخيص.

إن إجراء التشخيص الأساسي الذي يجب على أي طبيب تنفيذه هو فحص معدل ضربات قلب المريض باستخدام سماعة الطبيب.

وأثناء استخدام سماعة الطبيب ، يجب أن يكون الطبيب حتمًا على مسافة قريبة بشكل محفوف بالمخاطر من فم المريض وجسمه.

يمكن أن يشكل هذا بالتأكيد خطرًا كبيرًا على الديكتاتور خاصةً إذا كان المريض مشتبهًا في COVID.

ومع ذلك ، فإن العلم والتكنولوجيا مجال واحد لا ينفد أبدًا من الأفكار ، والوضع أعلاه ليس استثناءً منه.

يمكن أن تكون سماعة الطبيب التي تعمل بالبلوتوث أحد هذه الأجهزة التي يمكن أن تمكن الطبيب أو أي طاقم طبي من فحص نبضات قلب المريض من مسافة آمنة باستخدام سماعة رأس متنقلة عادية.

ما سوف تحتاجه

لعمل دائرة بلوتوث لمراقبة معدل ضربات القلب ، ستحتاج إلى المكونات الأساسية التالية:

• إلى بلوتوث دارة جهاز الإرسال مع محول مقبس 3.5 ملم
• دارة مكبر صوت MIC
• حاوية مناسبة للوحدات المذكورة أعلاه ، والتي يمكن ربطها بحزام حزام.

يمكن شراء جهاز إرسال Bluetooth جاهزًا من أي متجر عبر الإنترنت. يوجد مثال قياسي واحد أدناه:

مفهوم العمل

يوضح مخطط الكتلة التالي المراحل الأساسية الرئيسية لمكبر الصوت MIC.

مفهوم العمل لدائرة سماعة الطبيب اللاسلكية بتقنية البلوتوث بسيط إلى حد ما:

1. تضرب النبضات الصوتية لدقات القلب الميكروفون الذي يحولها إلى نبضات كهربائية مكافئة.
2. يتم تضخيم هذه النبضات الكهربائية من خلال مرحلة مكبر للصوت التشغيلي المتكامل إلى المستويات المناسبة.
3. يتم تغذية الإشارات المضخمة إلى إدخال جهاز إرسال بلوتوث الذي يحولها إلى إشارات بلوتوث لاسلكية.
4. يتم التقاط إشارات البلوتوث المرسلة بواسطة هاتف محمول مضبوط يحولها مرة أخرى إلى إشارات مسموعة.
5. يتم استخدام بيانات البلوتوث المحولة من خلال سماعة الهاتف من قبل طبيب مختص لتشخيص معدل ضربات قلب المريض والأمراض ذات الصلة.

تردد ضربات القلب والعمل

يكون صوت دقات القلب على شكل موجات نصف دورية تتولد بسبب الحركة المضطربة للدم عند دقات القلب.

عادة ، يتم توليد صوت نبضات قلب الشخص السليم بنبضين متتاليين ، يُطلق عليهما صوت القلب الأول (S1) ، وصوت القلب الثاني (S2) كما هو موضح في الشكل التالي:

مثال نموذجي لموجة صوت القلب . يشير S1 إلى صوت القلب الأول S2 يدل على صوت القلب الثاني.

الصورة مجاملة: شكل موجة ضربات القلب

تدوم كل مجموعة من هذه النبضات حوالي 100 مللي ثانية ، وهو ما يكفي في الواقع لأي تحليل طبي ذي صلة.

أيضًا ، نظرًا لأن تردد النبضات يتراوح بين 20 و 150 هرتز ، يصبح من الملائم فحص شكل الموجة داخل أوكتاف الموسيقى الأول والثاني.

يتطلب ذلك مرشح تمرير منخفض مصمم وفقًا لمواصفات التردد لمعدل ضربات القلب ، كما هو موضح أدناه:

تصميم مرشح الترددات المنخفضة

في كثير من الأحيان ، قد يكون صوت القلب مصحوبًا بضوضاء خلفية مختلفة تصدر عن أصوات أعضاء الجسم الأخرى. نتيجة لذلك ، يصبح تكييف البيانات مهمة أساسية لضمان معالجة نقل الصوت بكفاءة.

السبب الأساسي لتضمين أ مرشح تمرير منخفض هو التأكد من أن النظام يضخم فقط تردد ضربات القلب الحقيقي ، وأن يتم حظر الترددات الأخرى غير المرغوب فيها.

بالإضافة إلى ذلك ، قد تحتوي أصوات القلب على عدة ترددات أعلى لها اختلافات أكبر. لهذا السبب ، يصبح التصفية وإلغاء الضوضاء للنبضات غير المتوقعة مهمة حاسمة. أسهل طريقة لتحقيق ذلك من خلال مرشح تمرير منخفض.

يوفر مرشح التمرير المنخفض المصمم مع fpass = 250 هرتز و fstop = 400 هرتز نطاقًا جيدًا للتحكم في السيناريو الموضح أعلاه.

نظرًا لأن لدينا بالفعل مكبر صوت نشط قائم على أمبير في التصميم ، يمكن تحقيق مرحلة التمرير المنخفض باستخدام مرشح RC سلبي عادي كما هو موضح أدناه:

في دائرة مرشح التمرير المنخفض أعلاه ، سيتم تخفيف أي تردد أعلى من 350 هرتز بشدة.

يمكن تعديل نتيجة الفصل أو التحقق منها باستخدام الصيغة التالية

fc = 1 / (2πRC) ، حيث R ستكون بالأوم و C ستكون بالفاراد.

تصميم مضخم الميكروفون الحاسم

يعد تصميم مكبر الصوت MIC أمرًا بالغ الأهمية ويجب أن يضمن أنه يضخم فقط معدل ضربات القلب منخفض التردد ، ويمنع اضطرابات التردد الأخرى الأعلى.

بالنسبة إلى MIC ، نستخدم ملف Electret MIC ، وهو الجهاز الموصى به لجميع تطبيقات الدوائر القائمة على الميكروفون.

بالنسبة لمكبر الصوت ، نستخدم معيارًا دائرة مكبر للصوت IC LM386 .

تظهر الدائرة الكاملة لدائرة إرسال سماعة الطبيب التي تعمل بالبلوتوث أدناه:

كيف تعمل الدائرة

يعمل جهاز إرسال صوت نبضات القلب الذي يعمل بتقنية البلوتوث بالطريقة التالية:

يتم تحويل أصوات ضربات القلب التي تضرب الميكروفون الكهربائي إلى إشارات كهربائية صغيرة ، عند تقاطع R1 ، C1.

يعمل R1 كمقاوم متحيز للـ FET الداخلي لميكروفون MIC.

يضمن C2 أنه يُسمح فقط لمحتوى التيار المتردد لنبضات MIC بالمرور إلى المرحلة التالية ، بينما يتم حظر محتوى DC.

يتم تغذية نبضات التيار المتردد المكافئة لصوت ضربات القلب إلى مدخلات دائرة مكبر الصوت LM386 عبر وعاء التحكم في مستوى الصوت R2 ، ومرشح التمرير المنخفض اللاحق باستخدام R4 ، C6.

يضمن مرشح التمرير المنخفض أن يتم تضخيم ترددات ضربات القلب الحقيقية فقط بواسطة دائرة LM386 ، ويتم قمع الإدخالات غير المرغوب فيها المتبقية.

يتم إنشاء الإخراج المضخم عبر الطرف السالب C4 والخط الأرضي.

يمكن رؤية جهاز إرسال Bluetooth مدمجًا مع خرج مرحلة مكبر الصوت LM386 من أجل تحويل Bluetooth اللاسلكي المقصود من تضخيم ضربات القلب إشارات.

كيفية اختبار دائرة سماعة الطبيب Bluetoooth

نظرًا لأن وحدة إرسال Bluetooth عبارة عن وحدة جاهزة تم اختبارها ، فإن عملها مضمون.

لذلك ، الشيء الوحيد الذي يجب اختباره وتأكيده هو دائرة LM386.

يتم ذلك عن طريق فحص خرج مكبر الصوت من خلال زوج من سماعات الرأس ، كما هو موضح أدناه.

يجب تثبيت MIC بدقة بالقرب من منطقة صدر الشخص حيث يكون صوت دقات القلب أكثر بروزًا.

الآن ، بمجرد تشغيل الدائرة ، يجب أن يكون صوت دقات القلب مسموعًا عبر سماعات الرأس.

إذا كان الصوت به مشاكل أو لم يكن واضحًا ، فحاول تحسين المعلمات حتى يصبح الصوت واضحًا. يمكن القيام بذلك عن طريق ضبط وعاء التحكم في مستوى الصوت ، و / أو قيمة المكثف C2. يمكن أيضًا تعديل جهد الإمداد بالدائرة لنفسه.

يجب الحرص على أن الميكروفون لا يتأرجح أو يحتك بجسم الشخص المرتبط به ، مما قد يؤدي بخلاف ذلك إلى حدوث قدر كبير من الاضطراب غير الضروري عند الإخراج ، مما يؤدي إلى حجب صوت ضربات القلب الفعلي.

تأكيد النتائج على الهاتف المحمول

بمجرد اكتمال اختبار سماعة الرأس بنجاح ، يمكن استبدال سماعة الرأس بجهاز إرسال Bluetooth.

بعد ذلك ، يجب إقران جهاز إرسال Bluetooth بوحدة الاستقبال التي يمكن أن تكون هاتفًا ذكيًا أو أي هاتف محمول.

بمجرد الاقتران وتشغيله ، سيتم التقاط الإشارات من مكبر الصوت بواسطة وحدة Bluetooth ونقلها في الهواء لجهاز Bluetooth قريب لاستلام البيانات.

سيعمل الهاتف المحمول المقترن الآن مثل سماعة الطبيب اللاسلكية التي تعمل بتقنية البلوتوث عن بعد لتمكين الطبيب أو أخصائي طبي من تحليل نبضات قلب المريض دون الحاجة إلى فحص عملي للمريض. يضمن هذا الجهاز للعاملين في المجال الطبي أمانًا بنسبة 100٪ من أي عدوى محتملة ناجمة عن مريض قد يعاني من مرض معد مثل COVID 19 أو ما شابه.

• تحذير : لم يتم اختبار هذا المفهوم عمليًا ، ومع ذلك ، نظرًا لأن الفكرة أساسية جدًا ، يعتقد المؤلف أن الدائرة ستعمل وتنتج النتائج المرجوة مع بعض التعديلات الطفيفة.
• أيضًا ، لا يمكن استخدام هذه الدائرة كجهاز طبي لعلاج أو تشخيص مرضى حقيقيين ، ما لم يتم اختبار الدائرة واعتمادها من قبل مختبر معتمد.