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2.5ドルから5ドルで製造できるオープンソースの聴診器

13時間前原文(github.com)

概要

  • 3Dプリント可能な研究検証済み聴診器の製作プロジェクト
  • 設計図が完全無料・オープンで公開
  • 材料費はベル部分で約1-2米ドル、全体で同程度を目指す
  • 市販品Littmann Cardiology IIIと同等の性能を実現
  • TAPR OHLライセンスのもとで公開

研究検証済み3Dプリント聴診器プロジェクト概要

  • 目的：誰でも安価かつ高品質な聴診器作成を可能にする設計図の公開
  • 検証論文：PLOS ONE誌にて査読済み論文が公開（論文リンク）
  • 性能：Littmann Cardiology IIIと同等の音響性能を実現
  • コスト：ベル部分約1-2米ドル、全体でも同程度の低コスト

材料一覧（Bill of Materials）

  • 3Dプリント部品

    • 聴診器ヘッド（head.stl）
    • イヤーチューブ2本（eartube.stl）
    • Y字パーツ（y_piece.stl）
    • スプリング（spring.stl）
    • リング（ring.stl）

  • その他ハードウェア

    • シリコーンゴムチューブ（透過性・米国入手例）
      • 8mm内径×13mm外径、50cm（50デュロメーター）
      • 4mm内径×8mm外径、20cm（10cmずつ切断・50デュロメーター）
    • ダイアフラム（振動膜）
      • 直径40mm、厚さ約0.35mmのプラスチック（報告書カバー等から切り出し）
    • イヤーチップ
      • ラージサイズの標準シリコーン製イヤーチップ

3Dプリント手順

  • INFILL（充填率）は必ず100%
  • 材料：PETGまたはABSを推奨
  • レイヤー高さ：0.2mm
  • スライサー：PrusaSlicer 2.0以上で3MFファイルをインポート
  • フィラメント・プリンタ設定：必要に応じて調整
  • プリント設定は変更不可
  • PLA非推奨：熱変形やバネの品質劣化による早期故障リスク
  • ブリム：通常不要だが、イヤーチューブやYピースは2mmブリム推奨
  • 充填率100%未満不可：音響性能が大きく損なわれる

組み立て手順

  • 動画による組み立て解説あり
  • 手順
    • ダイアフラム（40mm）を聴診器ヘッドに装着
    • 聴診器ヘッドをシリコーンチューブに接続
    • シリコーンチューブをYピースに接続
    • スプリングをイヤーチューブに装着
    • Yピースをイヤーチューブに装着
    • イヤーチューブにイヤーチップを取り付け
    • 検証手順に従い聴診器の性能をテスト

トラブルシューティング

  • スプリングとイヤーチューブのフィット感が悪い場合
    • 必要に応じてスプリングのスケール調整
  • ヘッドとリングのフィット感が悪い場合
    • 音響特性に影響するため慎重に調整
    • ヘッドのスケール微調整で対応

インサート（ラベル等）の印刷

  • マニュアルディレクトリ内にインサートデータを同梱
  • 用紙：8.5×11インチ（リーガルサイズ）、GIMPで95%/90%スケール印刷
  • カット寸法：上部14.5cm、下部20cm幅等、詳細寸法指定あり
  • 粘着素材への印刷推奨

SCADファイルの作成・変更

  • CrystalSCAD・OpenSCADで設計
  • 再生成手順
    • gem install crystalscad
    • ruby source_files/stethoscope_head/stethoscope_head.rb
  • 出力ファイル
    • source_files/stethoscope_head/output内に格納
    • PrintableStethoscopeHead1Assembly_output.scad等

量産・シリアル管理

  • 1プレートで4個同時印刷を推奨（均質な材料使用のため）
  • シリアル番号体系
    • 末尾は累計製造数
    • 先頭はスプール識別子（複数スプール併用時は連結表示）
    • 例：001-010（1番スプールの10個目）、002-003-020（2・3番スプール混合の20個目）

他の3Dプリント聴診器

ライセンス・法的注意

  • ハードウェア著作権の適用外との理解
  • TAPR OHLライセンスの範囲で公開
  • 設計図・データの自由利用が可能

このプロジェクトは、誰でも安価・高性能な聴診器を自作できる社会貢献性の高い取り組み。3Dプリント技術とオープンソース設計で、医療機器の民主化を推進。

Hackerたちの意見

「ブランド名」の聴診器が100ドル以上で、一般的なものでも30ドルもするなんて、びっくりした。
└
それって多いの？少ないの？
└
100ドル以上になることもあるけど、リットマンの心臓病学用聴診器と15ドルのEMT学生用聴診器の違いは雲泥の差だよ。 > 現在、このプロジェクトから生まれた聴診器は、市場のゴールドスタンダードであるリットマン・カーディオロジーIIIと同じくらい機能している。これが本当なら、すごい成果だね。
└
それなりに重要な道具だから、自分で作った聴診器やAliExpressで3ドルで買ったやつで診てもらいたくないよね。
└
テスト代を払っているだろうし、その会社は医療診断基準に基づいて監査される必要があるんじゃないかな。
└
あなたが驚いていることに私が驚いてるよ（笑）。規制基準を満たしていて、医療提供者が患者の評価に使う、ある程度専門的で耐久性のある医療機器に100ドルって、むしろ安いと思うんだけど。3Dプリントの選択肢は、3Dプリンターや適切なフィラメントが必要だし、仕様に合っているか確認するためにユニットテストも必要だよね。耐久性はどうしても疑わしい部分があるし。素晴らしいプロジェクトだと思うし、「ブートストラップ・ヒューマニティ」の3Dプリント部品のカタログに加わるのは歓迎されるだろうけど、日常的に使う医者が良い道具に100ドル払うのは当然だと思うよ。
└
数年前、看護師に血圧を測ってもらったことがあるんだけど、その時は手動で圧力カフのバルブを絞って聴診器で聞いてたんだ。後から医者が入ってきて、数字を見てしかめっ面をして、もう一度測り直したの。彼女（どちらも女性）は、私の通常の範囲内の数値が出たの。冗談で「彼女より上手なの？」って聞いたら、「いや、彼女の方が上手だよ。練習が多いから。私はいい聴診器を持ってるけどね。」って返された。
└
聴診器を買う人は、だいたいそれなりに裕福な人が多いよね。高価なものは見た目が良いから、医学校に入るときに買う人が多いと思う（少なくとも私の場合はそうだった）。ちょっとした象徴的な意味もあるから、贅沢してもいいんじゃない？
└
娘のおもちゃの聴診器には実際にチューブがあって、何かしらのダイアフラムもついてるんだけど、それが結構うまく機能してるみたい！数ドルで良い結果が得られるのは驚きじゃないよ。
└
もしそれが仕事で使う日常的なものなら、いいやつにお金を払った方がいいよ。そんなに高くないし。誰かが機能的な$30のモニターを作る方法を教えてくれたとしても、結局はもっと良い商業用のものにお金を払うでしょ。
└
安くて一般的な聴診器（スプラグ・ラパポートタイプ）は感度が高いけど、ダブルチューブだと音が結構うるさいんだよね。市場にはリットマンの模造品もあるし、医者がよく買うのはリットマン、ハーヴィー（ウェルチ・アリン製）、ハイネ、あとは小さなメーカーのものもある。高品質の聴診器を売りたいマーケターは、$30以下で売りたくないし、もっと高いものを買うならリットマンと同じ市場（$115以上）に置いた方がいいよ。正直言うと、救急医療用にはリットマンの軽量聴診器で十分で、私が買った時は約$45だった。でも、胸の微妙な音を聞きたいなら、私の個人用聴診器（リットマン・カーディオロジーIV）を使うよ。なんでこれを選ぶかって？もう使い慣れてるし、すごく安定してるから。患者に冷たく感じないし、音もあまり気にならないレベルの感度がある。ちょっと重いけど、犬が暴れたら飛んでいって誰かに当たったら危ないかも。
写真がないの？もったいないな。でも、面白そうだね！
└
リンクされた論文にはいくつか写真があるよね：https://doi.org/10.1371/journal.pone.0193087
デザインや素材は、どれだけ消毒しやすいかを考慮してるのかな？
└
イギリスの医者や看護師が、掃除するどころか消毒するのを見たことないよ。
└
定期的に聴診器は拭いてるけど、今まで消毒したことはないな。オートクレーブで生き残るやつは少ないと思う。
実は、7ドルで同じくらい良い、もしくはそれ以上の金属製のものが手に入るから、材料を集めたり組み立てたりする時間を使う必要もないし、家から出る必要もないんだよね。
└
何を買っているのかはわからないけど、医療グレードの品質管理をしている工場で作られている可能性があるから驚かないよ。非医療グレードの聴診器から医療問題が起こる確率は低いと思うけど、それでも数ドルの差は価値があると思うな。（もし数千ドルの話をしているなら、実際に何が得られるのかもっと深く掘り下げて聞きたいけど）
└
失礼ながら、ここはHNなので、投稿されたGithubリポジトリの目的はそれじゃないと思うよ。
└
子供が小さい頃、玩具の医者セットを持ってて、偽の木製聴診器が壊れたんだ。リアルなやつに替える方が、メリーサ・アンド・ダグに新しいのを買うよりずっと安かった。
└
でも、そうしても自分の聴診器を作ったわけじゃないから、これがこの投稿の本題なんだよね。
標準的な工業用金属製のものと比べて、使用あたりの価格はどうなの？
これがこのプロジェクトの研究者のインタビューだよ。「https://logicmag.io/bodies/tarek-loubani-on-3d-printing-in-g...」 プロジェクトの内容や動機が説明されてる。読んだのはちょっと前（2019年）だけど、その時はすごく面白くて刺激的だと思った。
└
西洋の考え方にとって目から鱗だったのは、上のコメントと単にAlibabaでユニットを注文して届けてもらうプロセスを比較していること。実際には、こういうプロジェクトを本当に役立つものにするための他のパラメータが無限にあることが多いんだよね。
https://www.ebay.co.uk/itm/264691582901 （もしeBayがそのリンクを消したら、将来のHNの人たちのために、これはValuemedという会社の安価な明るい黄色の使い捨てプラスチック聴診器へのリンクだよ。基本的にずっと前からあって、良いリットマンに何か悪いものが付くリスクがある時に使うやつ）eBayの人から単品で£1.99。これらはバルクで買うとすごく安くて、20年前にVDSLが普及する前に、ダイヤルアップの場所に速いサイトをつなぐために使ってたOrthogon Geminiマイクロ波リンクの箱に2つ入ってたんだ。狙いモードの時にアライメントを助けるために静かなビープ音を出してたし、安いプラスチックの聴診器のおかげで風の音や空調の音、その他の雑音の中でもそれが聞こえた。息子が数年前に通ってた保育園にいくつかあげたけど、今でも箱いっぱい持ってる。$3で何かを3Dプリントする意味があるの？バルクボックスでその10分の1で買えるのに。
└
そうだね。Alibabaには安いプラスチックの聴診器がたくさんあるよ。2ドル台の金属製のもあるし。簡単なパーツを大量に作りたいなら、3Dプリントは向いてないよ。
うーん。これを見てみると: https://journals.plos.org/plosone/article/figure?id=10.1371/... グラフが信じられないな。例えば、こちらは別の聴診器の周波数応答チャート: https://www.researchgate.net/figure/a-Frequency-response-of-... プロの聴診器がこんなに違うのに、3Dプリントのやつがほぼ同じ性能を出せるってどういうこと？ここに音響工学やモデリングがされている様子は全く見えないし、ただの粗いopenSCADのチューブだよね。それに3Dプリント用に最適化もされてないし、円形断面のチューブだと上の部分でブリッジングの問題が出て、内部がザラザラになると思う。これが減衰につながるんじゃないかな。（チューブの内部形状は「ô」みたいなのがベスト。^の形だと印刷がずっと良くなるよ）使われているプラスチックの種類や周波数応答、シリコンチューブの厚さや硬さ、ベルの高さや幅…性能に大きな違いをもたらす変数がたくさんあると思う。ほとんど違いがないっていうのはかなり怪しいね。これって数年前に流行った「3Dプリントで何でも作れる」ブームみたいだ。確かに3Dプリントの調整可能なレンチは作れるけど、どんなにひどいダラーメタルのやつでも、あらゆる面で勝てると思う。同様に、Alibabaで200個注文すれば、金属製のものが1個あたり1.22ドルで見つかるよ。この3Dプリントのやつがそれよりも良いとは思えないな。
└
ちょっと考えさせられるね。これが成り立つには、ジェリービーンズ聴診器のメーカーが相当無能でないといけない。逆に、リットマンの聴診器が高い理由は、ターゲット市場（医者）、作りの質、そしておそらく10年の使用を見越したコストの償却だよ。聴診器は医者の代名詞で、医者は安物の聴診器を欲しがらない。発展途上国向けの予算インキュベーターの製品を思い出すな。リンクは見つからないけど、失敗した理由は2つあって、医療グレードのシステムを買えないなら、そもそも必要な高度な訓練を受けたチームを持ってないだろう。医療は大部分が信頼に基づくもので、自分の命を預けるシステムを信じる必要があるからね。要するに、これは想像上の問題を解決するものだよ。XがYの医療システムを持っていない理由を考えると、それはキットの価格のせいじゃない。全体のシステムが高すぎるからだよ。ブランドのインキュベーターを買えないなら、そのインキュベーターを置く部屋の徹底的な清掃が必要だってことも無理だと思う！
Temuで3ドルで安いのが買えるよ。でも、リットマンには満足してる。リットマンは20年以上持つからね。
今必要なのはオープンソースの超音波装置だね。