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心音听诊是评估心血管疾病的重要方法之一。本文通过分析近年来心音听诊系统的国内外进展及其研究不足之处,从提高心音采集灵敏度以及实现便携式、实时性的心音处理两方面进行优化与改进。 在心音采集方面,针对传统电子听诊器存在灵敏度低,低频响应差等缺点,本文基于PVDF非均匀曲率半径的弯曲夹紧结构,提出一种高灵敏度的心音采集系统设计方案并在实验中得到验证。通过建立相应的非齐次弦振动模型,理论分析比较得出非均匀曲率相比均匀曲率的灵敏度有显著提高,并优选非均匀曲率半径结构灵敏度最大的参数研制出一款新型的心音采集系统。实验测试结果表明,该拾音器的灵敏度达到1.7mV/Pa,相较近年来研究的“均匀曲率半径PVDF+硅胶衬底结构”的拾音器灵敏度提高了13.3%,并且该拾音器能在2Hz~2kHz的频带范围中保持平坦的频响特性,涵盖心肺音采集的频响范围,为较完整地获取心音信号提供有力保障。 在心音处理方面,由于现阶段心音处理系统依赖PC端的MATLAB等算法处理工具,限制了心音听诊器的便携性和实时性的发展,不利于城乡卫生站或随访医生的使用,本文采用FPGA和ST M32的双核处理器架构,研制出一款便携式的多功能心音实时处理系统。该处理系统集成心音存储、显示、滤波以及实时的时频分析功能,特别适用于城乡卫生站和随访医生对心脏病患者的跟踪诊疗,能为后续心音实时处理的研究奠定良好基础。 本设计集成高灵敏度、宽频谱响应的心音采集系统以及便携性、实时性的心音处理系统,可看作是一款完整的心音听诊设备,对推动我国“智慧医疗”的客观诊断发展具有重大意义。