基于mems声传感器的可视化电子式听诊器的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种生物医疗器件，具体是一种基于MEMS声传感器的可视化电子式听诊器。
【背景技术】
[0002]心音和呼吸音是人体两个重要的生理信号:心音是心脏及心血管系统机械运动中所产生声音的总称，包含着心脏各个部分本身及相互之间作用的生理和病理信息；呼吸音是呼吸系统在换气运动中所产生声音的总称，包含着肺部生理和病理信息；目前在临床上对心脑血管和呼吸系统疾病的主要诊断手段仍然是对心音和呼吸音的听诊。
[0003]听诊器最早由法国医生雷纳克发明，并不断改良形成了现在普遍使用的传统声学听诊器，传统的听诊器由共振片、声音共振腔和传导声音的导管组成，虽然传统的听诊器被广泛使用，但是在使用过程中发现了一些问题:1)心音信号、呼吸音等声音信号及其微弱，难以捕捉，易受环境干扰，准确性差；2)声音波形复杂，在传递过程中会出现失真的情况，听诊器胶管越长，越可能出现失真，且会受到人耳听觉上的先天限制；3)同一时间只能为一名医生所听诊，不利于病情的综合会诊；4)医生在听诊时常常需要计算心率，所以必须借助手表或其他计时工具来完成。上述这些缺点最终导致医生有些情况下无法及时作出正确的判断。
[0004]目前听诊器为入耳式设计，在听诊时会出现听诊器效应，影响医生的判断，降低听诊的准确性。
[0005]为了解决上述问题，电子听诊器应运而生。电子听诊器利用特殊的声学传感器作为接收声信号的敏感元件，通过使用硬件滤波器和运算放大器，使听到的心肺音信号更准确。现在更高档的数字化电子式听诊器也已诞生，其能实时显示心率，能将听到的心肺音资料进行录音、存储、无线传输等功能，使得听诊诊断更准确、方便和有效。
【发明内容】
[0006]本发明的目的就是为了提供一种全新的电子听诊器，具体是一种基于MEMS声传感器的可视化电子式听诊器，它是将利用MEMS技术制造出的声学微结构传感器作为敏感装置运用在听诊器听诊头上，通过信号采集和后端信号处理电路的配合实现对心肺音信号的采集和波形显示。
[0007]本发明是通过如下技术方案实现的:
一种基于MEMS声传感器的可视化电子式听诊器，包括聚氨酯透声帽、壳体和盖体；聚氨酯透声帽的敞口端扣在壳体的壳口上并用聚氨酯胶密封固定；壳体的内腔中固定有MEMS声传感器微结构，壳体的壳底上开设有注油孔和引线孔，壳体的壳底外表面上设有信号处理电路板仓和锂电池仓；盖体固定于壳体的底部，且盖体的盖面上设有液晶显示屏和若干功能选择按键;MEMS声传感器微结构的加工材料为SOI硅圆片，采用MEMS半导体微加工技术加工而成，具体是在硅衬底上利用ICP等离子刻蚀技术刻蚀出中心质量块、支撑边框以及两根对称的用于连接中心质量块和支撑边框的悬臂梁，在每根悬臂梁的两端分别利用等离子注入技术注入硼离子形成压敏电阻，四个压敏电阻的阻值相等且之间通过金属引线连接成一个检测心肺声信号的惠斯通全桥差动电路；信号处理电路板仓内安装有信号处理电路板，信号处理电路板上设有依次连接的电源供压模块、可调稳压电源模块、高通滤波模块、二级差分放大模块、低通滤波器模块、转换模块、储存模块和单片机处理模块，储存模块上还连接有蓝牙传输模块，单片机处理模块与液晶显示屏连接，MEMS声传感器微结构的输出端导线通过引线孔引出后与高通滤波模块连接，并且将引线孔密封；锂电池仓内安装有锂电池，锂电池为信号处理电路板上的各模块以及MEMS声传感器微结构供电；通过注油孔向聚氨酯透声帽和壳体内部形成的密封腔体内灌满起同振作用的绝缘硅油，然后将注油孔密封。
[0008]所述聚氨酯透声帽具有良好的透声性能、机械性能，聚氨酯透声帽与内部耦合液绝缘硅油、涂抹于皮肤表面的耦合剂、脏器器官特性阻抗相匹配，具有较高的透声系数，构成多层传声介质，从而能很好地将心音、呼吸音等脏器声信号传递至MEMS声传感器微结构，达到检测和诊断目的。
[0009]所述MEMS声传感器微结构是采用SOI硅圆片通过MEMS半导体微加工技术加工而成的，其上的四个压敏电阻连接成一个检测心肺声信号的惠斯通全桥差动电路，当不同强度的心肺音振动信号传递到微结构时，微结构上不同位置压敏电阻的阻值将相应发生变化，带动差动电路的输出电压值也会同步发生变化，从而达到分辨的不同声信号的目的。根据采集时间和该时间对应的输出电压值，就能绘制出心肺音振动信号的波形图。
[0010]所述的信号处理电路板上的各模块中，电源供压模块、可调稳压电源模块、高通滤波模块、二级差分放大模块、低通滤波器模块组成信号提取系统，如图5所示，其中，电源供压模块是通过锂电池给声传感器供电，可调稳压电源模块是将直流电压信号稳定在固定的一个幅值，高通滤波模块是滤去产生偏置的直流信号，二级差分放大模块是对传感器微结构感应产生的电压信号进行放大，低通滤波模块的作用是滤去高频噪声，最后将放大后的信号输出。转换模块、储存模块、单片机处理模块、蓝牙传输模块、液晶显示屏组成信号数据处理与显示系统，如图6所示，其中，转换模块是将经过放大的模拟信号转化成数字信号，然后将数字信号数据存储在存储模块中，一方面可以经单片机处理模块数据处理后，计算出待测病人的心率并在液晶显示屏上显示心率数据，并周期性更新；另一方面，蓝牙传输模块通过单片机处理模块控制蓝牙芯片，与电脑端软件配对，可以将经过存储的数据通过蓝牙模块实时的发送传输到电脑端，经过DAC转换成模拟信号(心音波形图)在电脑端显示。
[0011]本发明听诊器具有体积小、可视化、检测灵敏、低成本、可批量加工，无线传输到电脑端显示波形的优点，比传统听诊器检测心率更准确、更直观、更方便。具体表现如下:1)基于MEMS声传感器，MEMS技术具有微型化、智能化、多功能、高集成度和适于大批量生产的优势，信号感应灵敏，信号采集真实有效，并且体积小，使用方便，可适用于此外一类的利用MEMS声传感器检测声信号的装置；2)心率能实时且准确显示在液晶屏幕上，免去临床上医生在使用传统听诊器读秒计算心率不方便、效率低且有误差的困扰；3)该电子听诊器通过信号处理过滤掉杂