Get best of the week

Telemedicina Estetoscopio electrónico de ingeniería inversa


He estado involucrado en el desarrollo de la electrónica durante más de 10 años, pero de alguna manera sucedió que mi primer proyecto en el campo de la medicina solo apareció el año pasado, y después de eso no me salí de este tema . Como es habitual en tales casos, el desarrollo, se decidió comenzar con el estudio de prototipos. En este artículo quiero compartir los resultados secundarios de la ingeniería inversa del feto de una startup de telemedicina con raíces chinas: un estetoscopio electrónico. Si está interesado en lo que oculta el interior de un representante típico de startups en el campo de la telemetría, lanzado a principios de la década de 2010, y por qué se eligió una solución de diseño de circuito de este tipo, es bienvenido a cat.



Haga clic si no sabe, pero ¿qué tipo de bestia es esta: un estetoscopio?
C , . , , , , . : ( ), ( ) ( ). «» . «» , , .

A pesar de que los muchachos comenzaron con su proyecto en Australia, lograron recaudar la primera ronda de inversiones solo en China. Dado que la columna vertebral del equipo era del Imperio Eterno, y China tiene un programa gubernamental serio para ayudar a las nuevas empresas, esto no es para nada sorprendente. Sin embargo, estábamos distraídos, el tema de este artículo es la estructura interna del dispositivo y no la historia del desarrollo de la startup. Sobre esto, tal vez la próxima vez.

Miremos dentro del paquete




Mirando hacia adentro, un embalaje de cartón de muy alta calidad, encontramos una carcasa agradable al tacto con dos dispositivos. El que es más grande y extendido como un cocodrilo es un termómetro sin contacto. Round es nuestro paciente de hoy, un estetoscopio.

Los muchachos fallaron mucho con el termómetro: no solo la estabilidad de las mediciones resultó ser extremadamente baja, sino que la confiabilidad del trabajo también nos decepcionó. Para la ingeniería inversa, compramos un dispositivo usado y el termómetro sin contacto resultó defectuoso. Así que centrémonos en el estetoscopio. Primero, echemos un vistazo más de cerca al cable de conexión.



Puede ver que, por un lado, termina con un conector de audio y, por otro lado, con un conector microUSB. ¿Por qué es más fácil de entender si viajas mentalmente a 2012, el año en que nació la startup? En esos días, en Kickstarter, puedes encontrar una gran cantidad de una gran variedad de dispositivos conectados al dispositivo de una manera tan exótica.

Todos ellos fueron diseñados principalmente para trabajar con la generación del iPhone. No tenía un conector USB, y la organización de la transmisión de señal a través de canales inalámbricos con él fue extremadamente difícil. Por lo tanto, los dispositivos se conectaron a través de un cable de audio, a través del conector para auriculares, y el intercambio de comandos se realizó mediante señales de audio codificadas por la frecuencia y la duración de los paquetes. Es este principio de comunicación el que también se usa en nuestro tema experimental. ¡Sin embargo, es hora de mirar debajo de su capucha!

Es hora de pasar a los detalles.


La carcasa de metal fundido consta de dos mitades conectadas por un hilo. Dentro de la caja hay dos bufandas. Uno de ellos no merece nuestra atención: solo el soporte de una batería de tres voltios no se encuentra en él, pero vale la pena considerar el segundo con más detalle e incluso en ambos lados.



En el lado izquierdo de las placas vemos un conector microUSB. La elección recayó en él porque es mucho más pequeño en tamaño que un conector de audio estándar con un diámetro de 3,5 mm. La parte superior del tablero se muestra a la derecha. Alberga numerosas capacidades de bloqueo de potencia y elementos protectores en cajas SOT23 de tres cables que se parecen a los transistores. Recuerde que estamos tratando con un dispositivo médico, e incluso el nivel más simple de certificación lo requiere.

El corazón, y el tiempo parcial y el oído, de este dispositivo es ciertamente un micrófono. Aquí no se puede usar un electret barato, que, de manera similar a un micrófono con auriculares, se puede alimentar desde un teléfono. La información útil de las señales de sonido que llegan al auricular de un estetoscopio / fonendoscopio se encuentra en el rango de 20 Hz a Hz 600. El rango inferior está limitado por las propiedades de frecuencia del oído, la frecuencia máxima superior en la que se encuentra el ruido del corazón y los órganos internos. Encontrar un micrófono compacto con tal respuesta de frecuencia no es fácil. Este dispositivo utiliza un micrófono analógico fabricado por tecnología MEMS. La señal de este, sin ninguna amplificación adicional, ingresó a la sección de audio del teléfono inteligente. El micrófono estaba cuidadosamente cubierto con una almohadilla de goma, que me quité para una mejor vista.

Por conveniencia, asigné números a los componentes clave y describí a continuación un diagrama funcional muy simplificado del dispositivo.



Parece que es suficiente poner un micrófono con batería y no complicar todo con chips adicionales. Sin embargo, incluso en ausencia de una señal de entrada, el consumo actual del micrófono es suficiente para agotar la batería en unos pocos días. Por supuesto, sería posible instalar un interruptor mecánico de pequeño tamaño en el cuerpo del dispositivo, pero esta no es la forma de los Jedi, principalmente porque es fácil olvidar apagarlo o, por el contrario, encenderlo accidentalmente. Como resultado, en un momento en que necesita escuchar con urgencia los pulmones del paciente, el dispositivo no funcionará. Para las aplicaciones médicas, esto no es nada excitante, incluso puede decir más: es inaceptable.

Nuestros chinos, de mala gana, tuvieron que continuar para complicar el esquema. En primer lugar, agregaron un microcontrolador de la serie STM32L con un consumo de energía ultra bajo 1. (Para microcontroladores de baja potencia , vea uno de mis artículos anteriores ) Luego instalaron un regulador de voltaje en el circuito de alimentación del micrófono 2 y finalmente se declararon en quiebra en un chip de interruptor analógico.

Las siguientes funciones se asignan al microcontrolador de control:

  • Fuente de alimentación del micrófono
  • Determinación del nivel de voltaje de la batería y, si es necesario, la formación de una señal sobre su descarga inminente.
  • Detección de una señal de audio sinusoidal de control desde un teléfono inteligente
  • Generación de una señal sinusoidal analógica para el proceso de intercambio de datos con un teléfono inteligente.
  • ,


Después de que el usuario aplica un estetoscopio al cuerpo de una persona, presiona el botón ubicado en la pantalla del teléfono inteligente. El teléfono inteligente envía una secuencia de audio de control en la que se codifica el tiempo de escucha. Ella va al microcontrolador comparador. Al detectar la caída de voltaje en su entrada, el microcontrolador interrumpe el estado de sueño profundo, descifra la señal de entrada y envía una secuencia de sonido de respuesta que contiene información sobre el nivel de la batería a la entrada del micrófono del teléfono. Después de eso, el microcontrolador suministra energía al micrófono durante un tiempo específico y cambia el interruptor de audio al modo de transmisión de la señal del micrófono a la entrada de micrófono del teléfono. Al final de un período de tiempo predeterminado, todo vuelve a su estado original y el microcontrolador se sumerge en un sueño profundo.

El teléfono inteligente usa el firmware para grabar la señal de audio como un archivo en su propia memoria. En el futuro, puede escucharlo, verlo en la pantalla del teléfono inteligente e incluso transferirlo a las nubes para su análisis y procesamiento detallado.

Desventajas del dispositivo




Al igual que muchas startups médicas de primera ola, a las que me refiero con proyectos lanzados a principios de la década de 2010, este finalmente se estrelló. Sin embargo, existe la idea de dedicar mi próximo artículo a un análisis detallado de las razones de los altibajos de las nuevas empresas médicas de esa generación.

En esto, noto solo los errores de cálculo obvios asociados con el rendimiento técnico.
Como una pequeña carga para la mente, sugiero encontrar errores obvios por nosotros mismos, y luego abrir el spoiler y comparar con esos

lo cual noté
. , . , .

, , , . , , , , .

— . . , . , . , . , .

En conclusión, una gran solicitud para tomar unos segundos en una encuesta pequeña pero importante para mí. Gracias.

More articles:


All Articles