發(fā)布時(shí)間：2021-10-09 02:02

　　設(shè)計(jì)了一臺(tái)微電子機(jī)械系統(tǒng)（MEMS）電子聽(tīng)診器,并應(yīng)用于冠心病心音的檢測(cè)中。首先,介紹了MEMS電子聽(tīng)診器核心敏感單元微結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理,并得出了ANSYS仿真環(huán)境中的應(yīng)力和諧振頻率均適用于檢測(cè)心音信號(hào)的微結(jié)構(gòu)尺寸;之后,對(duì)微結(jié)構(gòu)進(jìn)行加工制備和流固耦合封裝,配合信號(hào)檢測(cè)電路得到一臺(tái)完整的MEMS電子聽(tīng)診器用于檢測(cè)冠心病心音信號(hào)。檢測(cè)結(jié)果表明:所測(cè)冠心病心音時(shí)域波形的信噪比相比3M電子聽(tīng)診器高8.2 dB。利用經(jīng)驗(yàn)小波變換算法分解冠心病舒張期心音后得到三個(gè)模態(tài)頻譜及對(duì)應(yīng)頻譜能量,經(jīng)過(guò)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)對(duì)比發(fā)現(xiàn),MEMS電子聽(tīng)診器所測(cè)的冠心病不同舒張期心音的模態(tài)頻譜能量較3M電子聽(tīng)診器的具有更好的一致性和穩(wěn)定性。 

【文章來(lái)源】：微納電子技術(shù). 2020,57(08)北大核心

【文章頁(yè)數(shù)】：8 頁(yè)

【部分圖文】：

魚類側(cè)線器官中的神經(jīng)丘感覺(jué)器

圖1 魚類側(cè)線器官中的神經(jīng)丘感覺(jué)器如果直接把圖2中的水聽(tīng)器仿魚類側(cè)線微結(jié)構(gòu)作為檢測(cè)心音信號(hào)的結(jié)構(gòu)，那么動(dòng)纖毛就是心音信號(hào)的主要接收區(qū)域。纖毛在體外聲信號(hào)向懸臂梁壓敏電阻傳遞中起著至關(guān)重要的作用，因此動(dòng)纖毛表面積的大小決定了其接收信號(hào)能力的大小。心音信號(hào)傳遞到體表時(shí)已經(jīng)比較微弱，為了增大心音信號(hào)的接收面積，在纖毛上增加一個(gè)由低密度材料制成的球體，目的是擴(kuò)大心音信號(hào)的接收區(qū)域。此外，傳感器只需對(duì)心音振動(dòng)的單一方向敏感即可，因?yàn)樾囊魪捏w表傳遞到敏感單元結(jié)構(gòu)時(shí)只有一個(gè)方向，圖2中的四根懸臂梁結(jié)構(gòu)在檢測(cè)心音方面似乎有些多余了，梁數(shù)的增加勢(shì)必會(huì)減小每根梁的應(yīng)力。因此，只需要在一個(gè)軸方向上留下兩根懸臂梁來(lái)檢測(cè)一維心音信號(hào)即可。因此，在水聽(tīng)器仿魚類側(cè)線微結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，提出了心音傳感器的敏感單元微結(jié)構(gòu)，如圖3所示。

如果直接把圖2中的水聽(tīng)器仿魚類側(cè)線微結(jié)構(gòu)作為檢測(cè)心音信號(hào)的結(jié)構(gòu)，那么動(dòng)纖毛就是心音信號(hào)的主要接收區(qū)域。纖毛在體外聲信號(hào)向懸臂梁壓敏電阻傳遞中起著至關(guān)重要的作用，因此動(dòng)纖毛表面積的大小決定了其接收信號(hào)能力的大小。心音信號(hào)傳遞到體表時(shí)已經(jīng)比較微弱，為了增大心音信號(hào)的接收面積，在纖毛上增加一個(gè)由低密度材料制成的球體，目的是擴(kuò)大心音信號(hào)的接收區(qū)域。此外，傳感器只需對(duì)心音振動(dòng)的單一方向敏感即可，因?yàn)樾囊魪捏w表傳遞到敏感單元結(jié)構(gòu)時(shí)只有一個(gè)方向，圖2中的四根懸臂梁結(jié)構(gòu)在檢測(cè)心音方面似乎有些多余了，梁數(shù)的增加勢(shì)必會(huì)減小每根梁的應(yīng)力。因此，只需要在一個(gè)軸方向上留下兩根懸臂梁來(lái)檢測(cè)一維心音信號(hào)即可。因此，在水聽(tīng)器仿魚類側(cè)線微結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，提出了心音傳感器的敏感單元微結(jié)構(gòu)，如圖3所示。在ANSYS仿真環(huán)境中對(duì)提出的微結(jié)構(gòu)進(jìn)行了應(yīng)力分析。設(shè)計(jì)的微結(jié)構(gòu)兩根懸臂梁剛好與AN-SYS仿真環(huán)境中的y軸重合，因此沿y軸方向?qū)η蝮w和纖毛施加了1 Pa的載荷，梁的兩端都受到了充分的約束。提取ANSYS仿真中的應(yīng)力分布曲線的結(jié)果，通過(guò)比較不同球體半徑的應(yīng)力大小，可知應(yīng)力分布曲線隨球體半徑（R）的增加而增加，如圖4所示。這意味著所提出的微結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)可以大大提高心音傳感器接收心音信號(hào)的靈敏度。


本文編號(hào)：3425414