logo elektroda
logo elektroda
X
logo elektroda
REKLAMA
REKLAMA
Adblock/uBlockOrigin/AdGuard mogą powodować znikanie niektórych postów z powodu nowej reguły.

Stetoskop cyfrowy - przeróbka zwykłego, Arduino jako konwerter?

Krzysztof9287 14 Sty 2024 01:05 552 10
REKLAMA
  • #1 20908137
    Krzysztof9287
    Poziom 3  
    Posty: 8
    Stetoskop do podłączenia do komputera. Szukam takiego stetoskopu, aby można było przeprowadzać badanie w postaci cyfrowej na komputerze. W internecie są takie stetoskopy, ale kosztują w okolicach 2000 zł. Zwykły kosztuje 100-200 zł. Czy istnieje możliwość zrobienia lub przerobienia zwykłego stetoskopu, aby przekształcał dźwięk z słuchawek na postać cyfrową? Na przykład Arduino posiada konwertery, ale czy to będzie skuteczne? Chciałbym używać go do własnych celów, ale również chciałbym, aby pomiary były wiarygodne.
  • REKLAMA
  • #2 20908168
    freebsd
    Poziom 42  
    Posty: 6790
    Pomógł: 766
    Ocena: 2027
    Krzysztof9287 napisał:
    Da się zrobić albo przerobić zwykły stetoskop aby szum ze słuchawek przerabiać na postać cyfrową? Arduino np. ma konwertery, ale czy to będzie skuteczne?
    Można. Mikrofon w odpowiedniej obudowie (drukarka 3D?), a do tego jakiś interface z przedwzmacniaczem i np. portem USB.
    Ewentualnie dobrany DAC do Arudiono - nie wiem, czego Kolega oczekuje, może wbudowany spełni oczekiwania.
  • REKLAMA
  • #3 20908185
    ArturAVS
    Moderator
    Posty: 26139
    Pomógł: 2295
    Ocena: 7745
    freebsd napisał:
    Ewentualnie dobrany DAC do Arudiono

    DAC? Chyba raczej ADC. :D Swoją drogą Arduino jest "za cienkie" do takiego zastosowania. Lepiej użyć zewnętrznego ADC z odpowiednio dorobionym "dźwiękowodem" oraz mikrofonem.
    Krzysztof9287 napisał:
    Na przykład Arduino posiada konwertery

    Tak, lecz do przetwarzania dźwięku raczej średnio się nadają, tylko 10-bitów i maks ~ 19ksps. Tu lepiej byłoby użyć coś z rodziny STM32 lub np. RP Pi Pico, te mają lepsze przetworniki (Pico 12-bitów) i częstotliwość próbkowania przekraczającą 500ksps. Problemem mogłoby być napisanie oprogramowania do wysyłania sygnału na USB oraz sterowniki dla systemu na PC tak aby było widoczne jako zewnętrzny ADC. Lepiej skorzystać z gotowych rozwiązań.
  • REKLAMA
  • #4 20908186
    rb401
    Poziom 39  
    Posty: 3001
    Pomógł: 750
    Ocena: 982
    Krzysztof9287 napisał:
    Szukam takiego stetoskopu aby można było mieć badanie w postaci cyfrowej na komputerze.


    W istocie nie potrzebujesz do tego Arduino, bo masz tu do czynienia z sygnałem akustycznym. I możesz po prostu rejestrować go jak każdy inny dźwięk. Z użyciem karty dźwiękowej i wejścia mikrofonowego lub liniowego.
    Problem leży gdzie indziej, mianowicie w w samym czujniku który w istocie jest czujnikiem ciśnienia i w klasycznym stetoskopie to ciśnienie ( a ściślej jego wahania) jest transmitowane rurkami do przewodu słuchowego.
    Czyli pierwszym problemem jest, używając jakiegoś mikrofonu zamiast ucha, było by zapewnienie tej samej funkcjonalności, to jest rejestracja zmian ciśnienia w końcówce stetoskopu. Przykładowo używa się do tego rozwiązania nazwanego mikrofonem komorowym. Czyli prosto mówiąc puszki, w której znajduje się mikrofon, otwartej z jednej strony (może być uszczelka) przykładanej do pacjenta. Tak na podstawie własnych prób, bo kiedyś podchodziłem do tematu, powinny dać radę pospolite mikrofony pojemnościowe.
    Drugi ważny problem to zapewnienie odpowiedniego pasma częstotliwości. Tony serca to gdzieś od 10Hz do stokilkadziesiąt herców. Do tego dochodzą też bardzo ważne elementy tzw. szmery. Ale ogólnie pasmo akustyczne przy badaniach medycznych jest wymagane od góry do gdzieś 1,6kHz. Tak że właściwie to ważną kwestią jest zapewnienie przenoszenia tych niskich częstotliwości a od góry wręcz odfiltrowanie pasma akustycznego do istotnego zakresu.
    Czyli potrzebny odpowiednio zaprojektowany tor wzmocnienia z filtracją. Ewentualnie podbicie tych najniższych częstotliwości bo np. układy na karcie dźwiękowej mogą mieć w tym paśmie małą czułość.
    No i kwestia rejestracji tego sygnału. Tu akurat Arduino może służyć jako rejestrator dźwięku (np. na kartę SD) ale nie jest konieczny bo rolę rejestratora może spełniać byle komputer. Tym bardziej że analiza już zarejestrowanego fonokardiogramu, to nie tyle odsłuchanie ale interpretacja przebiegu w formie wykresu.
  • #5 20908833
    freebsd
    Poziom 42  
    Posty: 6790
    Pomógł: 766
    Ocena: 2027
    ArturAVS napisał:
    DAC? Chyba raczej ADC.
    Dziękuję za poprawę, oczywiście palnąłem głupotę :-)
  • REKLAMA
  • #6 20909448
    Krzysztof9287
    Poziom 3  
    Posty: 8

    Arduino podałem jako przykład.
    @rb401 to, o czym opisujesz, to zrobienie całego stetoskopu samemu? Pierwsza myśl była taka, aby kupić stetoskop i obciąć końcówkę, czyli to, co przykładamy do ciała, czyli ten mikrofon komorowy byłby od stetoskopu. Tylko potem trzeba ten dźwięk zarejestrować.
    Przetworniki ADC są, nie musi być Arduino.
    Szukam dalej, aby znaleźć mikrofon do podłączenia do przetwornika ADC, wtedy będzie bez stetoskopu.
  • Pomocny post
    #7 20909788
    rb401
    Poziom 39  
    Posty: 3001
    Pomógł: 750
    Ocena: 982
    Krzysztof9287 napisał:
    Pierwsza myśl była taka, aby kupić stetoskop i obciąć końcówkę, czyli to, co przykładamy do ciała, czyli ten mikrofon komorowy byłby od stetoskopu.


    To nie musi być kawałek stetoskopu ale coś w rodzaju małej sztywnej puszki. Możliwe że masz coś takiego pod ręką (albo w śmieciach).
    Ten szkic może coś rozjaśni:
    Szkic mikrofonu komorowego z wyjaśnieniami oznaczeń.

    Co do mikrofonu to potrzebny jest taki, który ma po drugiej stronie membrany zamkniętą przestrzeń. Tak by był czuły na wahania ciśnienia a nie tylko na różnicę ciśnień, przód, tył. I tutaj we wstępnych badaniach okazało się że pospolite mikrofony elekretowe (pojemnościowe), posiadają sporą czułość od strony niskich częstotliwości nawet do ułamków herca, rejestrując wahania ciśnienia pochodzące od np. otwierania drzwi (oczywiście przy odpowiednim paśmie toru wzmocnienia).
    Oczywiście należało by zrobić praktyczne testy już z konkretnym typem, który się zakupi. Ale od tej strony mam nadzieję że akurat sam mikrofon nie będzie tu problemem nawet w zakresie cenowym kilku złotych.

    Co do toru przed ADC, obojętnie czy na karcie dźwiękowej czy jakimś rozwiązaniu na mikrokontrolerze, to powinien zawierać filtrację zarówno od dołu (by nie rejestrować infradźwięków) jak i od góry, bo większe częstotliwości niż powiedzmy 2kHz są niepotrzebne.

    Co do samego tematu Arduino, to jest generalnie problem z dynamiką (czyli rozdzielczością przetwornika ADC) i ten kontekst wymagałby osobnego rozpoznania. Jest też ogólna sprawa, co ten mikrokontroler ma robić. Czy ma być tylko rejestratorem, czy ma wyświetlać coś na ekranie, np. wykresy obwiedni itd. . Jeśli ma tylko chodzić o to by pomiar był bezprzewodowy, to można kombinować coś radiowego, choćby Bluetooth, gdzie są dostępne różne rozwiązania związane z dźwiękiem. Ale podstawa to uzyskać poprawny sygnał akustyczny, sprawę, ogólnie mówiąc, Arduino traktowałbym w tej chwili drugorzędnie.
  • Pomocny post
    #8 20910331
    alekt77
    Poziom 40  
    Posty: 3320
    Pomógł: 897
    Ocena: 1319
    Zobacz tu może jakąś informację wykorzystasz jako podpowiedź: Link
    Zacznij może od wypróbowania różnych konstrukcji mikrofonu bo to on odpowiada za jakość odbieranego dźwięku. Podłącz go do wejścia wzmacniacza i przetestuj. Jeśli stetoskop potrzebny jest do diagnostyki kardiologiczne a nie tylko jako detektor tętna to mikrofon i układy elektroniczne muszą być naprawdę wyrafinowane. To nie będzie tak jak w elektronicznym aparacie do mierzenia ciśnienia. Zanim zaczniesz prace nad ADC, systemem przekazywania sygnału i jego obróbki na komputerze może po skonstruowaniu mikrofonu i podłączeniu go do wzmacniacza daj posłuchać pracę serca przez skonstruowany układ lekarzowi który ma praktykę w posługiwaniu się zwykłym stetoskopem(wie co słyszy i co chce usłyszeć, obawiam się że jest takich coraz mniej...).
    Zwykłe stetoskopy tak jak pisałeś kosztują 100 - 200 zł, ale dobre kardiologiczne(Littmann) już ok. 500 i więcej.
    Cena profesjonalnych stetoskopów elektronicznych nie bierze się znikąd.
  • #9 20929080
    Krzysztof9287
    Poziom 3  
    Posty: 8
    To jest przyklad projektu https://bmedesign.engr.wisc.edu/projects/f11/stethoscope/file/view/c2598148-edc1-4bdc-ab1b-cc962ea09129/Final%20Paper.pdf Akurat oni wykorzystali mikrofon MEMS. Oba mozna przetestowac. Elekretowy i MEMS. Kosztuja pare zlotych.
    @alekt77 o to sie na poczatku pytalem, skad sie bierze cena stetoskopu. Czy to jakosc mikrofonu czy cos innego jeszcze jest kluczowe.
    Litmann w srodku ma mikrofon swojej produkcji czy wklada cos standardowego tylko ze wyzszej klasy?
  • #10 20929420
    alekt77
    Poziom 40  
    Posty: 3320
    Pomógł: 897
    Ocena: 1319
    Litmann to uznana marka stetoskopów firmy 3M. Marka zobowiązuje do zachowania jakości wyrobów a to kosztuje. Nie wiem jakiego rodzaju i firmy mikrofon jest w ich sprzęcie ale nie wątpię że dobrej jakości i o powtarzalnych parametrach. Mikrofony biorą zapewne od firmy specjalizującej się w takich wyrobach, być może firma je produkująca w jakiś sposób je selekcjonuje pod wymagania odbiorcy(a to kosztuje). W cenie stetoskopu jako wyrobu końcowego zawarty jest koszt opracowania konstrukcji, koszt podzespołów, koszt wytworzenia, koszt badań testowych no i pewnie całkiem niemały dodatek za znak firmowy na wyrobie. Ten znak oprócz tego że zapewnia o jakości daje Ci pewność że jeśli po paru latach sprzęt się zepsuje to nie usłyszysz że brak firmy serwisującej, brak części bo produkcja wyrobu została zakończona itp.
    Przeczytaj z uwagą opis projektu do którego link przesłałeś, szczególnie Dodatek F. Kupili 5 mikrofonów i pewnie po jakiejś selekcji uznali że jeden z nich(albo i wszystkie?) jest wystarczająco dobry do ich wyrobu.
  • #11 20961786
    Krzysztof9287
    Poziom 3  
    Posty: 8
    Tak, to się zgadza, cena zawiera wszystkie usługi i obsługi klienta

Podsumowanie tematu

✨ Stetoskop cyfrowy można zbudować, wykorzystując mikrofon w odpowiedniej obudowie oraz interfejs z przedwzmacniaczem i portem USB. Zamiast Arduino, lepszym rozwiązaniem jest użycie zewnętrznego przetwornika ADC, ponieważ Arduino ma ograniczenia w zakresie próbkowania i rozdzielczości. Proponowane są mikrokontrolery STM32 lub Raspberry Pi Pico, które oferują lepsze parametry. Kluczowym wyzwaniem jest zapewnienie odpowiedniej funkcjonalności mikrofonu, który powinien rejestrować zmiany ciśnienia, co można osiągnąć za pomocą mikrofonu komorowego. Warto przetestować różne konstrukcje mikrofonów, w tym mikrofony elekretowe i MEMS, które są dostępne w niskich cenach. Cena profesjonalnych stetoskopów wynika z jakości mikrofonów oraz kosztów opracowania i serwisu. W przypadku budowy własnego stetoskopu, istotne jest przeprowadzenie testów z lekarzem, aby ocenić jakość dźwięku. Link do projektu z wykorzystaniem mikrofonu MEMS może być pomocny w dalszych pracach.
Wygenerowane przez model językowy.
REKLAMA