Estetoscopio

Etude du ritmo cardíaco avec un smartphone transformé en estetoscopio

Depuis des siècles, les médecins utilisent des instruments pour écouter les sons produits par le corps humain. Le estetoscopio, inventé au XIXe siècle, permet d’écouter les battements du cœur et d’observer son fonctionnement interne. Chaque battement cardiaque produit des sons caractéristiques liés à la fermeture des valves cardiaques. Ces sons, appelés « lub » et « dub », correspondent à différentes étapes du cycle cardiaque. Aujourd’hui, les micrófonos intégrés aux smartphones sont suffisamment sensibles pour capter ces vibrations sonores. En utilisant une application adaptée, il devient possible d’enregistrer et de visualiser les sons cardiaques sous forme de signal. Esta actividad propose de transformer un smartphone en estetoscopio numérique simple. L’élève apprend à écouter, visualiser et analyser les battements du cœur. Este experimento permet de relier des phénomènes biologiques à des mesures physiques et à l’analyse du signal.

Visão geral da atividade:

El alumno utiliza le micrófono de son smartphone comme capteur acoustique pour détecter les latidos cardíacos, en utilisant le micrófono et l'analyseur sonore de FizziQ. Actividad adaptada al colegio.

Fizziq

Autor:

Duração (minutos):

20 minutos

O que os alunos farão:

'- Enregistrer des sons cardiaques à l’aide d’un micrófono.
- Identifier les deux sons principaux du cycle cardiaque.
- Mesurer la frecuencia cardíaca à partir d’un signal sonore.
- Comprendre le lien entre sons cardiaques et fonctionnement du cœur.
- Observer l’influence du bruit sur la qualité des mesures.

Conceitos científicos:

'- Sons cardiaques
- Cycle cardiaque
- Systole et diastole
- Propagation des ondes sonores
- Micrófono comme capteur acoustique
- Fréquence cardiaque
- Filtrage du signal
- Rapport signal sur bruit

Sensores:

'- Micrófono

Materiais necessários:

Smartphone con la aplicación FizziQ; Un environnement calme; Cuaderno de experiencias FizziQ

Procedimento experimental:

Resultados esperados:

Le signal enregistré présente des oscillations répétitives correspondant aux battements du cœur. Chaque cycle cardiaque produit deux sons distincts rapprochés dans le temps. Le premier son est généralement plus long et plus grave que le second. Le second son est plus court et plus aigu. La fréquence des cycles correspond à la frecuencia cardíaca. La qualité du signal dépend fortement du nivel sonoro ambiant et de la stabilité du smartphone. Des perturbations peuvent apparaître si l’élève bouge ou respire profondément. L’utilisation d’un filtre améliore généralement la lisibilité du signal.

Questões científicas:

'- Pourquoi observe-t-on deux sons distincts pour chaque battement cardiaque ?
- Pourquoi le bruit ambiant perturbe-t-il la mesure des sons cardiaques ?
- Comment la position du smartphone influence-t-elle la qualité du signal ?
- Pourquoi faut-il maintenir le smartphone immobile pendant l’enregistrement ?
- Comment le filtrage améliore-t-il la lisibilité du signal ?
- Pourquoi la frecuencia cardíaca varie-t-elle selon l’activité physique ou l’état émotionnel ?

Explicações científicas:

Les sons cardiaques, communément appelés "lub-dub", sont produits par la fermeture des valves cardiaques pendant le cycle de contraction y de relaxation du cœur. Le premier son ("lub") es más sourd y prolongé, causé par la fermeture des valves auriculo-ventriculaires (mitrale y tricuspide) lors de la contraction ventriculaire (systole). Le second son ("dub") es más court y aigu, produit par la fermeture des valves semi-lunaires (aortique y pulmonaire) quand la presión en les artères dépasse celle des ventricules en fin de systole. El micrófono de un smartphone, bien que conçu para capter la voix humaine, possède une sensibilité suffisante para détecter ces vibrations acoustiques, particulièrement lorsqu'il es placé fermement contre le sternum, où les sons sont les mieux transmis à travers la cage thoracique. Le défi principal es le rapport signal/bruit: les latidos cardíacos sont de faible amplitude comparés aux bruits ambiants y aux mouvements corporels. C'est pourquoi le filtrage es crucial. Le filtre passe-bas réglé à 70 Hz en FizziQ atténue les hautes frecuencias (y compris la plupart des bruits respiratoires y ambiants) tout en préservant les sons cardiaques qui se situent principalement entre 20 y 150 Hz. Pour optimiser la mesure, il es recommandé de: 1) Maintenir une pression constante mais pas excessive du téléphone contre la poitrine; 2) Retenir sa respiration brièvement para réduire les interférences; 3) Rester parfaitement immobile pendant l'registrament. La visualisation du signal permet d'observer non seulement la frecuencia cardiaque, mais aussi la séparation entre les deux sons caractéristiques, offrant une fenêtre sobre la dynamique du cycle cardiaque. Cette technique simple mais puissante illustre comment des appareils quotidiens peuvent être détournés para des applications médicales rudimentaires.

Atividades de extensão:

'- Réaliser des mesures avant et après un effort physique pour observer l’évolution du ritmo cardíaco.

- Comparer les enregistrements réalisés en position assise et allongée.

- Tester différentes positions du smartphone sur la poitrine.

- Enregistrer les sons cardiaques dans des environnements plus ou moins bruyants pour comparer la qualité du signal.

- Comparer les résultats obtenus avec ceux d’un autre élève.

Perguntas frequentes:

Q: ¿Qué es le sons cardiaques ?
R: Le défi principal est le rapport signal/bruit: les latidos cardíacos sont de faible amplitude comparés aux bruits ambiants et aux mouvements corporels.

Q: ¿Cómo FizziQ transforme-t-il le micrófono en instrument de mesure ?
R: FizziQ utilise le micrófono du smartphone pour mesurer le nivel sonoro en décibels, identifier la frecuencia fundamental d'un son et afficher le spectre complet des fréquences. Ces données peuvent être enregistrées et analysées graphiquement.

Q: ¿Se puede réaliser esta actividad en autonomie à la maison ?
R: Oui, esta actividad ne nécessite qu'un smartphone avec l'application gratuite FizziQ. Elle peut être réalisée à la maison, en classe ou sur le terrain, sans matériel de laboratoire spécialisé.