【摘 要】
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心血管疾病被称为人类健康的“头号杀手”,而心音作为一种人体体内重要的生理信号,包含着大量与心脏有关的生理与病理信息,是心血管疾病研究与诊断工作不可或缺的重要依据之一。尤其是各种心脏类疾病在病变或发病早期就会表现出明显的心音异常征兆,例如当冠心病早期冠脉阻塞率到25%时,就会在生理上表现出异常的心杂音。因此心音信号对于心血管疾病的早期预防与诊断有着不可替代的医学价值。而心音研究工作的前提便在于对心音
【基金项目】
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国家重点研发计划（2019YFC0119800）; 国家自然科学基金（51875535）; 山西省基础研究计划资助项目（202103021224203）; 山西“1331工程”重点学科建设计划项目
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心血管疾病被称为人类健康的“头号杀手”,而心音作为一种人体体内重要的生理信号,包含着大量与心脏有关的生理与病理信息,是心血管疾病研究与诊断工作不可或缺的重要依据之一。尤其是各种心脏类疾病在病变或发病早期就会表现出明显的心音异常征兆,例如当冠心病早期冠脉阻塞率到25%时,就会在生理上表现出异常的心杂音。因此心音信号对于心血管疾病的早期预防与诊断有着不可替代的医学价值。而心音研究工作的前提便在于对心音信号的获取,即心音听诊。本文针对心血管疾病早期预防与诊断的数字诊疗需求,设计了一种基于仿生人耳毛细胞立体纤毛束拾音机理的MEMS心音传感器。文章首先对仿生MEMS心音传感器进行了理论研究与仿真分析,并在此基础上对MEMS心音传感器进行了结构设计与优化,提高了传感器的灵敏度（-196.7dB@500 Hz）与工作带宽（20-600Hz）;同时设计了一种基于仿生MEMS心音传感器的声学匹配封装方法,降低了心音信号在听诊过程中的声损耗,提高了电子听诊器的信噪比（SNR=25.94dB）;其次将所设计的仿生MEMS心音传感器应用于心音听诊领域,研发了一款基于仿生MEMS心音传感器的电子听诊器系统,实现了对心音信号的高灵敏探测与实时显示功能;最后对采集到的心音信号进行了数据处理与分析,研究与探索了心音信号的信号特征,验证了所设计的MEMS电子听诊器对心音检测的合理性与可行性。本文所设计的基于仿生MEMS心音传感器的电子听诊器具有灵敏度高、工作频带宽、低频特性好、抗干扰能力强、信噪比高、操作简单、心音可视化等优势。
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