【摘 要】
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听诊是临床上最为常用的检测方式,能够通过听取人体器官发出的声音对病情做出初步的判断,由于其简单、高效、无创的特点使得这一检测方式经久不衰。听诊器作为听诊的主要工具,能够对人体发出的微弱声音进行放大。随着电子技术的发展,电子听诊器凭借高效的性能,逐渐替代机械式的听诊器。由于目前不同型号的电子听诊器使用的传感器种类不同,导致听诊器的性能参差不齐。为了保证电子听诊器能够采集到丰富、准确的信息,需要一种面
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听诊是临床上最为常用的检测方式,能够通过听取人体器官发出的声音对病情做出初步的判断,由于其简单、高效、无创的特点使得这一检测方式经久不衰。听诊器作为听诊的主要工具,能够对人体发出的微弱声音进行放大。随着电子技术的发展,电子听诊器凭借高效的性能,逐渐替代机械式的听诊器。由于目前不同型号的电子听诊器使用的传感器种类不同,导致听诊器的性能参差不齐。为了保证电子听诊器能够采集到丰富、准确的信息,需要一种面向听诊应用的传感器。本文基于微机电系统制造技术(Micro Electro Mechanical System,MEMS)研制了一款用于听诊的仿生传感器。针对听诊过程的实际需要,对传感器的敏感结构进行设计与优化,提高其灵敏度与工作频带。通过对整体的封装方案进行设计,最大程度降低微弱声音信号在传播过程的衰减。首先,本文通过研究鱼类感受声音的过程,设计了“鱼耳型”的仿生传感器敏感结构,建立数学模型并进行有限元仿真,对传感器的检测机理进行理论分析与描述,研究传感器结构对灵敏度与频率响应等性能参数的影响。然后,通过分析声音被传感器敏感结构拾取过程的传播路径建立三层介质传输理论模型并进行仿真实验,通过声阻抗匹配原理确定蓖麻油作为封装液,选择厚度为0.01mm的E-PTFE薄膜作为传感器封装的透声膜。最后,通过设计MEMS加工工艺进行传感器的制造。搭建电声测试平台,对传感器的频率响应、线性度、灵敏度等性能参数进行测试,结果表明所设计的传感器与驻极体麦克风相比具有更好的性能。在模拟听诊平台上与3M电子听诊器进行应用测试。通过对两种传感器采集的不同种类的心音信号进行时、频域分析。结果表明传感器的信噪比较3M电子听诊器高1d B,采集到的心音信息丰富准确,对数字化诊断与疾病智能分析的发展具有较高的价值与意义。
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