Stethescopeアンプ回路の作成

投稿では、診断中の心拍の大音量の可聴再生を可能にする電子聴診器増幅器回路の作成方法について説明しています。この記事はまた、同じことが無線回路を介して携帯電話内でどのように適用できるかを明らかにしています。このアイデアは、アンキット博士から要求されました。

主な要件

1. 次の回路「電子聴診器」を手伝っていただきたいと思います。
2. 重要性-通常の聴診器は、呼吸や心音を聞くために使用されるデバイスです。中空のゴム管は、一端が円盤状のダイアフラム（患者の上に配置）に接続され、他端がY字型として聴取者の耳に接続されています。
3. 呼吸音と心音がわずかな振動を発生させると、これらが横隔膜を振動させ、次に音がディスクで増幅され、チューブを通してもう一方の端まで聞こえます。
4. 病院では、他の機器のノイズが聞こえることが多いため、聴診器から伝わる弱い音が聞こえないことがあり、重要な診断を聞き逃してしまうことがあります。

目的：

• 聴診器のダイアフラムから音の振動を拾い上げ、それを電子信号に変換して増幅し、耳に接続する必要がなく、音を逃さないように十分な大きさのスピーカーで聞くことができる回路が要求されます。経験豊富な開業医）。
• 使用されるバッテリーは、小型軽量の4.5Vまたは6V（充電式LEDトーチで使用されるもののような）またはモバイルパワーバンクを介して使用できます。聴診器は携帯可能で持ち運びが簡単であると同時に、電源用の壁コンセント接続を回避する必要があるためです。
• この回路の改善として-可能であれば、回路はAndroidスマートフォンから直接電力を得ることができ、可能であれば、出力信号をAndroid画面にグラフとして視覚化することもできます。
• 耳に直接触れることはないので、1つの聴診器を複数のユーザーが使用するときに時々起こるような耳の交差感染も防ぎます。

デザイン

心拍の音は非常に弱い場合があるため、聴診器などの最小限の適切なデバイスがないと聞こえません。

聴診器は、空気の振動を拾い上げてチューブを通してユーザーの耳に伝達することに依存する基本的なデバイスです。

振動は、聴診器の感知ダイアフラムが心臓のある胸部に近接したときに心拍によって引き起こされ、ダイアフラムの動きにより、チューブ内の気柱が対応するプッシュプル振動運動になります。

これは確かに、心臓から発生する空気の振動や音の振動は十分に小さいかもしれませんが、電気機器を使わなくても聞こえるほど大きいことを意味します。つまり、音声を使用して増幅するのに十分な強さの音である可能性があります。なぜなら、裸の耳がこれらの微細な振動を聞くことができれば、アンプのMICも聞こえるからです。

スピーカーでハートビートを生成する

スピーカーで音を再生するには、信号を大幅に増幅する必要があります。また、その過程で、関連する障害を取り除くために適切に処理する必要があります。

提案された電子聴診器増幅器の回路図は、2つのステージを使用して設計されています。1つはオペアンプベースのトーン制御回路で構成され、もう1つは統合された適切な増幅器ステージです。

トーン制御ステージは、オペアンプ741を中心に構築されており、関連するRCネットワークとポットの助けを借りています。上のポットは低周波数制限を制御し、下のポットは上限周波数を制御するために使用されます。これらのポットは両方とも、可能な限り最高の音の明瞭さを達成するために適切に設定することができます。

サウンド処理に加えて、オペアンプステージは、ハートビートパルスの非常に低い振幅をパワーアンプ入力に適したレベルに上げるためのプリアンプのようにも機能します。これにより、パワーアンプは必要な最小検出可能レベルを超える信号を選択し、スピーカーで最適に増幅することができます。

メインセンサーとしてのMIC

この電子聴診器回路のメインセンシングステージは、RCネットワークを介してトーンコントロールステージの入力全体に構成されているエレクトレットMICによって形成されています。

MICが微細な心拍信号を感知できるようにするために、マイクは口の開口部のようなゴム製の漏斗を備えたゴム製のパイプで囲まれています。

漏斗のような開口部は、MICが集中した心拍数の音を検出し、それに比例して脈動する微小な電気パルスに変換できるように、心臓領域のすぐ上の患者の胸に貼り付けられることになっています。

オペアンプ回路はこれらの信号に応答し、ローパスおよびハイパスフィルターポットの設定に従って適切に処理します。

ファイナライズされた信号は、8オームのスピーカーで10ワットの強力な増幅を生成できるTDA2003アンプ回路の周囲に構成されたパワーアンプの入力に適用されます。

741出力とTDA入力の間のポットが音量を決定し、同じように調整できます。

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より簡単な代替手段（ワイヤレスFMトランスミッターを使用）

リクエストには、Android携帯対応ユニットについての言及もありますが、この回路の最小動作電圧は12Vを超える可能性があり、携帯電話の既存のバッテリーを使用して簡単に操作できないため、上記の回路を使用して達成するのは困難です

携帯電話で電子聴診器の増幅器機能を実現するためのより単純でより高度な方法は、ワイヤレスにすることです。

小さなFMトランスミッタ回路 患者の胸の近くで使用および配置することができ、心臓の脈拍は、その洗練度に関係なくすべての標準的な携帯電話に一般的に含まれているFMラジオを備えた携帯電話ではっきりと聞こえるか録音できます。

前の説明で提案したように、マイクはパイプ/漏斗のようなエンクロージャー内に適切にカプセル化する必要があります。これにより、他の形式の障害がMICで検出できなくなります。

心拍数がAndroidスマートフォン内に記録されると、これを適切なアプリで簡単に使用して、心拍数をグラフィック形式に変換し、患者の心臓の状態をより科学的に評価できるようになります。

ワイヤレス聴診器のアンプ回路のセットアップは、次の図から理解できます。

パーツリスト

• R1 = 1M、
• R2 = 2K2、
• R3 = 470オーム、
• R4 = 39K、
• R5 = 470オーム、
• R6 = 4k7
• R7 = 270K
• C1 = 0.1 uF、
• C2 = 4.7 uF、
• C3、C6 = 0.001uF、
• C4 = 3.3pF、
• C5 = 10pF、
• C7 = 100uF / 16V
• D1 ---- D4 = 1N4007
• L1 = テキストを参照してください
• T1、T2 = BC547B、
• T3 = BC557B
• TR1 =トランス、0-9V、100mA

Jan氏からのフィードバック

私はこのプロジェクトを構築し、通常のアンプとしてはうまく機能しますが、ハートビートを拾うのに十分な感度がありません。

これをより敏感にする方法について何か提案はありますか？あなたの援助は大いに感謝されるでしょう。

回路クエリの解決

私の回答：最も好ましい結果を得るには、上記で説明した設計を正しく最適化する必要がありますが、結果を最大に高めるために、次の図に示すように、トランジスタ化されたMICプリアンプをC5に導入できます。うまくいけば、提案された電子聴診器回路を非常に敏感にし、心拍が大きく聞こえるようにすることができます。

Jan：

更新していただきありがとうございます。

私は変更を加えましたが、心拍をはっきりと拾うことはできませんが、それがはるかに敏感であることを認めなければなりません。問題はマイクにあるのではないかと思います。

質問：すべてのエレクトレットマイクは多かれ少なかれ同じですか、それともより感度の高いものを入手しますか？

回路結果の分析

ヤンありがとう、

Electret Micsはすべて、私によると仕様と似ています。デバイスに欠陥があるか、誤って低品質の部品が複製されない限り、同じように動作します。

出力から適切な最適な応答を得るには、回路を微調整する必要があると思います。このためには、最初にスピーカーをヘッドフォンに交換して、最初の最適化されていない低い音が耳にわずかに聞こえるようにする必要があります。

サウンドを手に入れたら、ヘッドホンで最も好ましいサウンドが得られるまで低音の高音域の調整を開始できます。後でオーディオが完全になったら、ヘッドホンをスピーカーに戻すことができます。

既存の低音高音ステージが不十分な場合は、次の10ステージイコライザーに置き換えて、10レベルの最適化コントロールにアクセスできます。

https://homemade-circuits.com/2013/06/10-band-graphic-equalizer-circuit-for.html

宜しくお願いします。

警告：この概念は、その正確性と信頼性について検証されておらず、著者は、深刻な心臓診断のためにこの回路を使用することを決して推奨していません。説明された回路を実際に患者に使用する前に、資格のある医療関係者に相談してください。