Design and implementation of a hearing aid development board
| Ano de defesa: | 2025 |
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| Orientador(a): | |
| Banca de defesa: | |
| Tipo de documento: | Dissertação |
| Tipo de acesso: | Acesso aberto |
| Idioma: | eng |
| Instituição de defesa: |
Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USP
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| Programa de Pós-Graduação: |
Não Informado pela instituição
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| Departamento: |
Não Informado pela instituição
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| País: |
Não Informado pela instituição
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| Palavras-chave em Português: | |
| Link de acesso: | https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/18/18155/tde-31072025-082100/ |
Resumo: | Hearing loss is among the most prevalent global disabilities, often linked to social stigma and serious conditions such as dementia and hearing aids are the primary intervention. However, in Brazil, their high cost and limited public funding leave a large portion of the population without access. While several open-source solutions have emerged to mitigate this issue, most target research environments, relying on single-board computers with minimal constraints on power, size, or cost. Few initiatives focus on practical, end-user devices with modern features, revealing a significant gap in the literature. To address this, an architecture was proposed using off-the-shelf, low-power, and compact components, followed by the design of a dedicated Printed Circuit Board (PCB). The system integrates a Nordic nRF5340 processor, an Analog Devices ADAU1787 audio codec, a Bosch BMI270 Inertial Measurement Unit (IMU), transducers and sensors from PUI Audio and Knowles, and a rechargeable power system based on the Nordic nPM1100. The complete hardware development cycle was undertaken, including schematic design, PCB layout, and mechanical form factor definition for wearable applications. The resulting open-source platform provides a practical foundation for future research and real-world implementations aimed at broadening access to hearing healthcare. |
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Design and implementation of a hearing aid development boardProjeto de um kit de desenvolvimento de aparelhos auditivosaparelho auditivoassistência auditivacódigo abertodevelopment kithardwarehardwarehearing aidhearing assistancehearing losskit de desenvolvimentoopen-sourceperda auditivaprocessamento de sinalsignal processingvestívelwearableHearing loss is among the most prevalent global disabilities, often linked to social stigma and serious conditions such as dementia and hearing aids are the primary intervention. However, in Brazil, their high cost and limited public funding leave a large portion of the population without access. While several open-source solutions have emerged to mitigate this issue, most target research environments, relying on single-board computers with minimal constraints on power, size, or cost. Few initiatives focus on practical, end-user devices with modern features, revealing a significant gap in the literature. To address this, an architecture was proposed using off-the-shelf, low-power, and compact components, followed by the design of a dedicated Printed Circuit Board (PCB). The system integrates a Nordic nRF5340 processor, an Analog Devices ADAU1787 audio codec, a Bosch BMI270 Inertial Measurement Unit (IMU), transducers and sensors from PUI Audio and Knowles, and a rechargeable power system based on the Nordic nPM1100. The complete hardware development cycle was undertaken, including schematic design, PCB layout, and mechanical form factor definition for wearable applications. The resulting open-source platform provides a practical foundation for future research and real-world implementations aimed at broadening access to hearing healthcare.A perda auditiva está entre as deficiências mais prevalentes no mundo, frequentemente associada a estigma social e a condições graves como a demência, sendo os aparelhos auditivos a principal forma de intervenção. Entretanto, no Brasil, alto custo e o financiamento público limitado deixam grande parte da população sem acesso a esses dispositivos. Diversas soluções open-source surgiram com o intuito de mitigar esse problema, mas a maioria é voltada para ambientes de pesquisa, utilizando computadores de placa única e sistemas sem restrições significativas de potência, tamanho ou custo. Poucas iniciativas focam em dispositivos modernos, voltados ao usuário final, evidenciando uma lacuna relevante na literatura. Para enfrentá-la, foi proposta uma arquitetura baseada em componentes compactos, de baixo consumo e amplamente disponíveis no mercado, seguida do projeto de uma Placa de Circuito Impresso (PCB) dedicada. O sistema integra um processador Nordic nRF5340, um codec de áudio Analog Devices ADAU1787, uma Unidade de Medida Inercial (IMU) Bosch BMI270, transdutores e sensores da PUI Audio e Knowles, além de um sistema de alimentação recarregável baseado no Nordic nPM1100. Todo o ciclo de desenvolvimento de hardware foi realizado, incluindo extração do esquemático, layout da PCB e a definição de uma possível forma mecânico para aplicações vestíveis. A plataforma resultante, de código aberto, fornece uma base prática para pesquisas futuras e implementações reais voltadas à ampliação do acesso aos cuidados auditivos.Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USPBorges, Ben Hur VianaCarlet, João Victor Colombari2025-07-08info:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisapplication/pdfhttps://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/18/18155/tde-31072025-082100/reponame:Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da USPinstname:Universidade de São Paulo (USP)instacron:USPLiberar o conteúdo para acesso público.info:eu-repo/semantics/openAccesseng2025-08-01T13:40:02Zoai:teses.usp.br:tde-31072025-082100Biblioteca Digital de Teses e Dissertaçõeshttp://www.teses.usp.br/PUBhttp://www.teses.usp.br/cgi-bin/mtd2br.plvirginia@if.usp.br|| atendimento@aguia.usp.br||virginia@if.usp.bropendoar:27212025-08-01T13:40:02Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da USP - Universidade de São Paulo (USP)false |
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