Get best of the week

Telemedicine. Reverse Stetoskop Elektronik Rekayasa


Saya sudah terlibat dalam pengembangan elektronik selama lebih dari 10 tahun, tetapi entah bagaimana proyek pertama saya di bidang kedokteran hanya muncul tahun lalu, dan setelah itu saya tidak keluar dari topik ini . Seperti biasa dalam kasus tersebut, pengembangan, diputuskan untuk memulai dengan studi prototipe. Pada artikel ini saya ingin berbagi hasil samping dari rekayasa balik janin dari startup telemedicine dengan akar Cina - stetoskop elektronik. Jika Anda tertarik dengan apa yang ada di bagian dalam dari perwakilan khas startup di bidang telemetri, yang diluncurkan pada awal 2010-an, disembunyikan, dan mengapa solusi desain sirkuit seperti itu dipilih, Anda boleh melakukannya.



Klik jika Anda tidak tahu, tetapi apa jenis binatang ini - stetoskop?
C , . , , , , . : ( ), ( ) ( ). «» . «» , , .

Terlepas dari kenyataan bahwa para lelaki itu memulai dengan proyek mereka di Australia, mereka berhasil meningkatkan investasi putaran pertama hanya di Cina. Mengingat bahwa tulang punggung tim adalah dari Kerajaan Abadi, dan Cina memiliki program pemerintah yang serius untuk membantu para pemula, ini sama sekali tidak mengejutkan. Namun, kami terganggu, topik artikel ini adalah struktur internal perangkat, dan bukan sejarah perkembangan startup. Tentang ini, mungkin lain kali.

Mari kita lihat ke dalam paket




Melihat ke dalam, kemasan kardus yang sangat berkualitas tinggi, kami menemukan wadah yang nyaman untuk disentuh dengan dua perangkat. Yang lebih besar dan melebar seperti buaya adalah termometer non-kontak. Round adalah pasien kita hari ini, stetoskop.

Orang-orang kehilangan banyak dengan termometer - tidak hanya stabilitas pengukuran ternyata sangat rendah, tetapi keandalan pekerjaan juga mengecewakan kami. Untuk rekayasa terbalik, kami membeli perangkat bekas dan termometer non-kontak di dalamnya ternyata rusak. Jadi mari kita fokus pada stetoskop. Pertama, mari kita lihat lebih dekat kabel penghubung.



Anda dapat melihat bahwa di satu sisi berakhir dengan jack audio, dan di sisi lain dengan konektor microUSB. Mengapa lebih mudah dipahami jika Anda secara mental melakukan perjalanan kembali ke 2012 - tahun kelahiran startup. Pada masa itu, di Kickstarter, Anda dapat menemukan sejumlah besar beragam perangkat yang terhubung ke gadget dengan cara yang sangat eksotis.

Semuanya dirancang terutama untuk bekerja dengan generasi iPhone saat itu. Dia tidak memiliki konektor USB, dan pengaturan transmisi sinyal melalui saluran nirkabel dengannya sangat sulit. Oleh karena itu, gadget dihubungkan melalui kabel audio melalui jack headset, dan pertukaran perintah dilakukan menggunakan sinyal audio yang dikodekan oleh frekuensi dan durasi paket. Prinsip komunikasi inilah yang juga digunakan dalam subjek eksperimental kami. Namun, sudah waktunya untuk melihat di bawah tudungnya!

Saatnya beralih ke detail


Casing logam cor terdiri dari dua bagian yang dihubungkan oleh sebuah ulir. Di dalam case ada dua syal. Salah satunya tidak layak untuk perhatian kita - hanya pemegang baterai tiga volt tidak terletak di dalamnya, tetapi yang kedua layak dipertimbangkan secara lebih rinci dan bahkan di kedua sisi.



Di sisi kiri papan kita melihat konektor microUSB. Pilihan jatuh kepadanya karena ukurannya jauh lebih kecil daripada jack audio standar dengan diameter 3,5 mm. Bagian atas papan ditunjukkan di sebelah kanan. Ini menampung banyak kapasitas pemblokiran daya dan elemen pelindung dalam kasus SOT23 tiga-lead yang menyerupai transistor. Ingatlah bahwa kita berhadapan dengan perangkat medis, dan bahkan tingkat sertifikasi paling sederhana pun membutuhkannya.

Jantung, dan paruh waktu serta telinga, dari perangkat ini tentu saja sebuah mikrofon. Electret murah, yang mirip dengan mikrofon headset, dapat diaktifkan dari telepon, tidak dapat digunakan di sini. Informasi yang berguna tentang sinyal suara yang tiba di headset stetoskop / fonendoskop terletak pada rentang dari 20 Hz hingga 600 Hz. Kisaran yang lebih rendah dibatasi oleh sifat frekuensi telinga, frekuensi maksimum atas, di mana kebisingan jantung dan organ-organ internal berada. Menemukan mikrofon yang ringkas dengan respons frekuensi semacam itu tidaklah mudah. Perangkat ini menggunakan mikrofon analog yang diproduksi oleh teknologi MEMS. Sinyal darinya, tanpa amplifikasi tambahan, memasuki bagian audio di smartphone. Mikrofon dengan hati-hati ditutupi dengan bantalan karet, yang saya lepas landas untuk tampilan yang lebih baik.

Untuk kenyamanan, saya menetapkan angka pada komponen utama, dan digambarkan di bawah ini diagram fungsional perangkat yang sangat disederhanakan.



Tampaknya sudah cukup untuk menempatkan mikrofon dengan baterai dan tidak menyulitkan semuanya dengan chip tambahan. Namun, bahkan tanpa adanya sinyal input, konsumsi mikrofon saat ini cukup untuk menguras baterai dalam beberapa hari. Tentu saja, mungkin untuk memasang sakelar mekanis berukuran kecil pada tubuh perangkat, tetapi ini bukan cara Jedi, terutama karena mudah lupa mematikannya atau, sebaliknya, menyalakannya secara tidak sengaja. Akibatnya, pada saat Anda sangat perlu mendengarkan paru-paru pasien, perangkat akan tidak beroperasi. Untuk aplikasi medis, ini sama sekali tidak berdengung, Anda bahkan dapat mengatakan lebih banyak - itu tidak dapat diterima.

Orang Cina kami, dengan enggan, harus terus memperumit skema tersebut. Pertama-tama, mereka menambahkan mikrokontroler dari seri STM32L dengan konsumsi daya sangat rendah 1. (Untuk mikrokontroler berdaya rendah, lihat salah satu artikel saya sebelumnya ) Kemudian mereka memasang regulator tegangan di sirkuit catu daya mikrofon 2 dan akhirnya bangkrut pada chip saklar analog.

Fungsi-fungsi berikut ditugaskan untuk kontrol mikrokontroler:

  • Catu Daya Mikrofon
  • Penentuan tingkat tegangan baterai dan, jika perlu, pembentukan sinyal tentang debit yang akan terjadi
  • Deteksi sinyal audio kontrol sinusoidal dari telepon pintar
  • Generasi sinyal sinusoidal analog untuk proses pertukaran data dengan smartphone
  • ,


Setelah pengguna menerapkan stetoskop ke tubuh seseorang, ia menekan tombol yang terletak di layar smartphone. Ponsel cerdas mengirimkan urutan audio kontrol di mana waktu mendengarkan dikodekan. Dia pergi ke mikrokontroler komparator. Setelah merasakan penurunan tegangan pada inputnya, mikrokontroler mengganggu kondisi tidur nyenyak, mendekripsi sinyal input dan mengirimkan urutan suara respons yang berisi informasi tentang tingkat baterai ke input mikrofon telepon. Setelah itu, mikrokontroler memasok daya ke mikrofon untuk waktu yang ditentukan dan mengalihkan sakelar audio ke mode transmisi sinyal dari mikrofon ke input mikrofon telepon. Pada akhir periode waktu yang telah ditentukan, semuanya kembali ke keadaan semula dan mikrokontroler akan tertidur nyenyak.

Ponsel cerdas menggunakan firmware untuk merekam sinyal audio sebagai file dalam memorinya sendiri. Di masa depan, Anda dapat mendengarkannya, melihatnya di layar ponsel cerdas dan bahkan mentransfernya ke awan untuk analisis dan pemrosesan terperinci.

Kerugian perangkat




Seperti banyak startup gelombang medis pertama, di mana saya merujuk proyek yang diluncurkan pada awal 2010, yang satu ini akhirnya macet. Namun, ada ide untuk mengabdikan artikel saya berikutnya untuk analisis terperinci tentang alasan naik turunnya startup medis generasi itu.

Dalam hal ini, saya hanya mencatat kesalahan perhitungan yang jelas terkait dengan kinerja teknis.
Sebagai sedikit biaya untuk pikiran, saya sarankan untuk menemukan kesalahan yang jelas sendiri, dan kemudian buka spoiler dan bandingkan dengan yang

yang saya perhatikan
. , . , .

, , , . , , , , .

— . . , . , . , . , .

Kesimpulannya, permintaan besar untuk mengambil beberapa detik pada jajak pendapat kecil tapi penting bagi saya. Terima kasih

More articles:


All Articles