Em situações tão críticas quanto uma pandemia de COVID-19, um médico é o pessoal mais suscetível a ser infectado pelo vírus de um paciente.
Por isso, os médicos estão sendo continuamente oferecidos e equipados com muitos dispositivos avançados e de alta tecnologia, em um esforço para garantir a máxima segurança à sua vida e saúde.
O kit de EPI, como sabemos, é a primeira linha de defesa primária que os médicos obtêm para protegê-los de um paciente com COVID-19. No entanto, apesar disso, os médicos podem ser infectados devido a uma razão básica que é a proximidade frequente com os pacientes, durante o diagnóstico.
O procedimento de diagnóstico mais básico que qualquer médico deve implementar é a verificação da frequência cardíaca de um paciente com um estetoscópio.
E ao usar um estetoscópio, o médico tem que inevitavelmente chegar a uma distância precariamente próxima da boca e do corpo do paciente.
Isso pode definitivamente representar um alto risco para o médico, especialmente se o paciente for suspeito de COVID.
No entanto, ciência e tecnologia é um campo que nunca está sem ideias, e a situação acima não é exceção.
Um estetoscópio bluetooth pode ser um dispositivo que pode permitir que um médico ou qualquer equipe médica verifique o batimento cardíaco de um paciente a uma distância segura usando um fone de ouvido móvel comum.
O que você vai precisar
Para fazer um circuito de monitor de frequência cardíaca bluetooth, você precisará dos seguintes ingredientes básicos:
- Um circuito transmissor Bluetooth com um adaptador jack de 3,5 mm
- Um circuito amplificador MIC
- Invólucro adequado para as unidades acima, que podem ser engatadas com uma cinta de fixação.
O transmissor Bluetooth pode ser adquirido pronto em qualquer loja online. Um exemplo padrão é semeado abaixo:
Conceito de trabalho
O diagrama de blocos a seguir explica os principais estágios essenciais do amplificador MIC.
O conceito de trabalho do circuito estetoscópio bluetooth sem fio proposto é bastante simples:
- Os pulsos de som do batimento cardíaco atingem o MIC, que os converte em pulsos elétricos equivalentes.
- Esses pulsos elétricos são amplificados por um estágio amplificador de amplificador operacional integrado para níveis apropriados.
- Os sinais amplificados são alimentados a uma entrada do transmissor bluetooth que os converte em sinais bluetooth sem fio.
- Os sinais bluetooth transmitidos são capturados por um celular sintonizado que os converte de volta em sinais audíveis.
- Os dados bluetooth convertidos através do fone de ouvido móvel são usados por um médico preocupado para diagnosticar a freqüência cardíaca do paciente e as doenças relacionadas.
Frequência de batimentos cardíacos e trabalho
O som do nosso batimento cardíaco está na forma de ondas semi-periódicas que são geradas devido ao movimento turbulento do sangue quando o coração bate.
Normalmente, um som de batimento cardíaco de uma pessoa saudável é gerado com dois pulsos subsequentes, denominados como a primeira bulha cardíaca (S1) e a segunda bulha cardíaca (S2), conforme revelado na figura a seguir:
Cortesia da imagem: forma de onda de batimentos cardíacos
Cada conjunto desses pulsos dura cerca de 100 ms, o que é suficiente para qualquer análise médica relevante.
Além disso, como a frequência dos pulsos está entre 20 e 150 Hz, torna-se conveniente examinar a forma de onda dentro da 1ª e da 2ª oitavas musicais.
Isso requer um filtro passa-baixo projetado de acordo com as especificações de frequência da frequência cardíaca, conforme explicado abaixo:
Projetando o filtro passa-baixa
Muitas vezes, um som cardíaco pode ser acompanhado por vários ruídos de fundo gerados por sons de outros órgãos do corpo. Como resultado, o condicionamento dos dados torna-se um trabalho essencial para garantir que a transmissão de áudio seja processada com eficiência.
A razão básica de incluir um filtro passa-baixa é garantir que apenas a frequência genuína do batimento cardíaco seja amplificada pelo sistema e as outras frequências indesejadas sejam bloqueadas.
Além disso, os sons cardíacos podem conter várias frequências mais altas com variações maiores. Por esta razão, a filtragem e cancelamento de ruído de pulsos imprevisíveis torna-se uma tarefa crucial. A maneira mais fácil de conseguir isso através de um filtro passa-baixa.
Um filtro passa-baixa projetado com fpass = 250 Hz e fstop = 400 Hz fornece uma boa faixa para controlar o cenário explicado acima.
Como já temos um amplificador baseado em amplificador operacional ativo no projeto, o estágio passa-baixo pode ser alcançado com um filtro passivo RC comum, conforme indicado abaixo:
No circuito de filtro passa-baixo acima, qualquer frequência acima de 350 hz será severamente atenuada.
O resultado de corte pode ser ajustado ou verificado usando a seguinte fórmula;
fc= 1/(2πRC)onde R estará em ohms e C estará em farads.
Projetando o amplificador Crucial MIC
O design do amplificador MIC é crucial e deve garantir que ele amplifique apenas a frequência cardíaca de baixa frequência e bloqueie outros distúrbios de frequência mais alta.
Para o MIC, usamos o popular eletreto MIC, que é o dispositivo recomendado para todas as aplicações de circuito baseado em microfone.
Para o amplificador, usamos um circuito amplificador baseado em IC LM386 padrão.
Todo o circuito do circuito transmissor do estetoscópio bluetooth é mostrado abaixo:
Como funciona o circuito
O transmissor de som de batimentos cardíacos bluetooth funciona da seguinte maneira:
Os sons do batimento cardíaco que atingem o eletrte MIC são convertidos em minúsculos sinais elétricos, na junção de R1, C1.
R1 funciona como o resistor de polarização para o FET interno do MIC.
C2 garante que apenas o conteúdo AC dos pulsos de MIC possa passar para o próximo estágio, enquanto o conteúdo DC é bloqueado.
Os pulsos AC equivalentes ao som do batimento cardíaco são alimentados à entrada de um circuito amplificador LM386 através de um potenciômetro de controle de volume R2 e o filtro passa-baixa subsequente usando R4, C6.
O filtro passa baixa garante que apenas as frequências de pulsação verdadeiras sejam amplificadas pelo circuito LM386 e as entradas indesejadas restantes sejam suprimidas.
A saída amplificada é gerada através do terminal negativo C4 e da linha de terra.
Um transmissor Bluetooth pode ser visto integrado com a saída do estágio do amplificador LM386 para a conversão sem fio Bluetooth pretendida dos sinais de batimento cardíaco amplificados.
Como testar o circuito do estetoscópio Bluetooth
Como o módulo transmissor Bluetooth é uma unidade testada e pronta, seu funcionamento é garantido.
Portanto, a única coisa que precisa ser testada e confirmada é o circuito LM386.
Isso é feito verificando a saída do amplificador através de um par de fones de ouvido, conforme mostrado abaixo.
O MIC deve ser bem preso perto da área do peito da pessoa, onde o som do batimento cardíaco é mais proeminente.
Agora, assim que o circuito estiver ligado, o som do batimento cardíaco deve ser audível nos fones de ouvido.
Se o som tiver problemas ou não estiver claro, tente otimizar os parâmetros até que o som fique claramente claro. Isso pode ser feito ajustando o potenciômetro de controle de volume e/ou o valor do capacitor C2. A tensão de alimentação do circuito também pode ser ajustada para o mesmo.
Deve-se tomar cuidado para que o MIC não oscile ou esfregue contra o corpo da pessoa a quem está conectado, o que pode criar uma enorme perturbação desnecessária na saída, obscurecendo o som real do batimento cardíaco.
Confirmando os resultados em um telefone celular
Assim que o teste do fone de ouvido for concluído com sucesso, o fone de ouvido poderá ser substituído pelo transmissor Bluetooth.
Em seguida, o transmissor Bluetooth precisará ser emparelhado com a unidade receptora, que pode ser um smartphone ou qualquer telefone celular.
Uma vez emparelhado e alimentado, os sinais do amplificador serão capturados pela unidade Bluetooth e transmitidos para o ar para um dispositivo Bluetooth próximo para receber os dados.
O celular emparelhado agora funcionará como um estetoscópio Bluetooth remoto sem fio, permitindo que um médico ou um profissional médico analise os batimentos cardíacos do paciente sem a necessidade de um exame prático do paciente. Este dispositivo garante ao pessoal médico 100% de segurança contra uma possível infecção de um paciente que possa estar sofrendo de uma doença contagiosa como COVID 19 ou similar.
- Aviso: Este conceito não foi testado na prática, no entanto, como a ideia é muito básica, o autor acredita que o circuito funcionará e produzirá os resultados pretendidos com alguns pequenos ajustes.
- Além disso, este circuito não pode ser usado como um dispositivo médico para tratamento ou diagnóstico de pacientes reais, a menos e até que o circuito seja testado e aprovado por um laboratório autorizado.
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FONTE
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