Stéthoscope
Etude du rythme cardiaque avec un smartphone transformé en stéthoscope
Ebene :
Collège
Autor:
Fizziq
Objectif pédagogique :
Cette activité permet aux élèves de transformer leur smartphone en stéthoscope pour visualiser leur rythme cardiaque. Elle établit un lien fascinant entre technologie numérique et physiologie humaine.
Concepts abordés :
Sons cardiaques; Traitement du signal; Filtrage; Cycle cardiaque; Systole et diastole
Description de l'activité :
L'élève utilise le microphone de son smartphone comme capteur acoustique pour détecter les battements cardiaques. En plaçant l'appareil contre sa poitrine et en activant le filtrage du signal dans FizziQ l'élève peut enregistrer les ondes sonores produites par son cœur observer leur forme caractéristique puis calculer sa fréquence cardiaque à partir du nombre de pics identifiés.
Matériel requis :
Smartphone avec l'application FizziQ; Un environnement calme; Cahier d'expérience FizziQ
Eclairage scientifique
Les sons cardiaques, communément appelés "lub-dub", sont produits par la fermeture des valves cardiaques pendant le cycle de contraction et de relaxation du cœur. Le premier son ("lub") est plus sourd et prolongé, causé par la fermeture des valves auriculo-ventriculaires (mitrale et tricuspide) lors de la contraction ventriculaire (systole). Le second son ("dub") est plus court et aigu, produit par la fermeture des valves semi-lunaires (aortique et pulmonaire) quand la pression dans les artères dépasse celle des ventricules en fin de systole. Le microphone d'un smartphone, bien que conçu pour capter la voix humaine, possède une sensibilité suffisante pour détecter ces vibrations acoustiques, particulièrement lorsqu'il est placé fermement contre le sternum, où les sons sont les mieux transmis à travers la cage thoracique. Le défi principal est le rapport signal/bruit: les battements cardiaques sont de faible amplitude comparés aux bruits ambiants et aux mouvements corporels. C'est pourquoi le filtrage est crucial. Le filtre passe-bas réglé à 70 Hz dans FizziQ atténue les hautes fréquences (y compris la plupart des bruits respiratoires et ambiants) tout en préservant les sons cardiaques qui se situent principalement entre 20 et 150 Hz. Pour optimiser la mesure, il est recommandé de: 1) Maintenir une pression constante mais pas excessive du téléphone contre la poitrine; 2) Retenir sa respiration brièvement pour réduire les interférences; 3) Rester parfaitement immobile pendant l'enregistrement. La visualisation du signal permet d'observer non seulement la fréquence cardiaque, mais aussi la séparation entre les deux sons caractéristiques, offrant une fenêtre sur la dynamique du cycle cardiaque. Cette technique simple mais puissante illustre comment des appareils quotidiens peuvent être détournés pour des applications médicales rudimentaires.