[发明专利]基于MEMS技术的微型心音传感器及其应用

权利要求书

1.基于MEMS技术的微型心音传感器，其特征在于，所述的微型心音传感器包括金属外壳(1)、硅胶垫(2)和传感器模块；所述的金属外壳(1)为环状结构，顶部和底部通过硅胶垫(2)进行密封，传感器模块位于金属外壳(1)内部；金属外壳(1)上设有一个或多个孔，用于引出传感器模块的导线；所述的金属外壳(1)底部的硅胶垫(2)的中心位置开有通孔，所述的传感器模块固定在底部硅胶垫(2)的上表面，位于通孔上，传感器模块与底部硅胶垫(2)的通孔之间形成空腔(3)，检测心音时通过空腔(3)进行心音耦合；

所述的传感器模块布置在电路板上，并采用热熔胶进行密封处理，传感器模块包括心音采集模块和信号放大模块；所述的心音采集模块包括MEMS声传感结构(U1)和旁路电容a(C1)；所述的MEMS声传感结构(U1)，用于采集心音信号并输出模拟信号，其电源端引脚VDD与旁路电容a(C1)连接，用于消除电路中的高频噪声，其输出端引脚OUTPUT与滤波电容(C2)连接；MEMS声传感结构(U1)底部对应的电路板上开有一个孔，孔与空腔(3)相连通；

所述的信号放大模块包括信号放大器(U2)、滤波电容(C2)、滤波电容c(C7)、旁路电容b(C3)、旁路电容c(C6)、电容a(C4)、电容b(C5)、电阻a(R2)、电阻b(R3)、电阻c(R4)和电阻d(R5)；所述的信号放大器(U2)，其MICIN引脚与滤波电容(C2)相连形成滤波器，接收来自MEMS声传感结构(U1)的心音信号，信号放大器(U2)的A/R引脚与地相连，用于设置收放比；所述的旁路电容b(C3)，首尾端分别与信号放大器(U2)的BIAS引脚和地相连，用于去除信号中的高频噪声；所述的旁路电容c(C6)，首尾端分别与信号放大器(U2)的VDD引脚以及GND引脚相连，用于滤除电源中的高频噪声；所述的电容a(C4)，其首端与信号放大器(U2)的CT引脚相连，其尾端接地，用于控制信号放大器的启动时间与释放时间；所述的电容b(C5)，其首端与信号放大器(U2)的CG引脚相连，其尾端接地，确保输出端零失调；所述的滤波电容c(C7)，其首端与信号放大器(U2)的MICOUT引脚相连，其尾端接地，用于去除信号中高频噪声；所述的电阻a(R2)和电阻b(R3)，二者串联，电阻a(R2)的首端与地相连，电阻a(R2)与电阻b(R3)的连接端与信号放大器(U2)的TH引脚相连，电阻b(R3)的尾端与信号放大器(U2)的MICBIAS引脚相连，通过设置放大器偏置电压来控制放大器内部AGC的启动与关闭；所述的电阻c(R4)和电阻d(R5)，二者串联，电阻d(R5)的首端与地相连，电阻d(R5)与电阻c(R4)的连接端与信号放大器(U2)的GAIN端连接，电阻c(R4)的尾端与信号放大器(U2)的VDD相连，用于控制信号放大器的放大倍数。

2.根据权利要求1所述的基于MEMS技术的微型心音传感器，其特征在于，所述的传感器模块的大小为10mm×10mm×4.2mm；金属外壳(1)的直径为18mm，高度为4.5mm，采用304不锈钢材质；所述的空腔(3)的尺寸为8mm×8mm×1mm。

3.根据权利要求1或2所述的基于MEMS技术的微型心音传感器，其特征在于，MEMS声传感结构(U1)底部对应的电路板上开有的孔，是直径为1.4mm的圆孔。

4.根据权利要求1或2所述的基于MEMS技术的微型心音传感器，其特征在于，所述的信号放大器(U2)，收放比设定为1:500，反应时间设定为0.53ms，释放时间为265ms；放大系数为100倍、300倍或1000倍。

5.根据权利要求3所述的基于MEMS技术的微型心音传感器，其特征在于，所述的信号放大器(U2)，收放比设定为1:500，反应时间设定为0.53ms，释放时间为265ms；放大系数为100倍、300倍或1000倍。

6.权利要求1-5所述的基于MEMS技术的微型心音传感器的应用方法，在检测心音时，采用阵列式分布，基于MEMS技术的微型心音传感器的底部向下嵌入与人体相接触的硅胶垫中，嵌入数量至少为5个，分布于二尖瓣区(M)、肺动脉瓣区(P)、主动脉瓣区(A)、主动脉瓣第二听诊区(E)和三尖瓣区(T)，其余区域根据受试者的体型调整传感器的位置。