1. 研究目的与意义
随着人口老龄化趋势的加重,中国心血管疾病的危险因素逐年增加,心血管疾病死亡占我国城乡居民总死亡原因的首位,中国心血管病患病率处于持续上升阶段。而心音是人体最重要的生理信号之一,包含了心脏各部位的大量生理信息,可以反映心脏的正常或病理状态,是评价心脏功能的最基本方法[1-4]。
心音听诊具有轻巧、便携、无创、经济等优势,尤其在心血管疾病的早期筛查,在基层首诊中意义重大,省去了进行复杂、昂贵的检测的不便,是目前基层医护工作者最普遍的检测手段,心音听诊也逐渐成为对于心血管疾病早筛查、早发现、早治疗的关键[2-5]。
2. 研究内容和预期目标
(1)分析心音听诊器的结构特点和要求,写出心音传感器的工作原理,制订出总体方案;
(2)理论分析,建立传感器结构数学模型,计算出特征参数。在心音传感器工作原理的基础上,建立了仿生MEMS心音传感器微结构的数学理论模型,对心音传感器微结构进行受力分析和频率分析,确定影响传感器灵敏度与固有频率的重要结构参数;
(3)结构设计,建立传感器有限元模型,确定传感器结构的具体尺寸参数,进行仿真分析。利用ANSYS有限元仿真软件建立仿生MEMS心音传感器的结构力学模型,并对传感器微结构进行稳态仿真分析。确定仿生MEMS心音传感器的灵敏度。通过分析纤毛的受力情况,知道传感器微结构的尺寸参数与梁上最大应力之间的关系。
3. 研究的方法与步骤
首先介绍仿生心音传感器的基本工作原理,其次对传感器微结构进行了具体的理论分析与有限元仿真分析,通过建立仿生心音传感器微结构的力学模型,推导出传感器微结构在受力时的应力公式和传感器微结构的固有频率公式,同时对传感器微结构进行了应力分析与特征频率分析,将理论与仿真相结合,论证传感器结构设计方案的合理性.
4. 参考文献
[1]郝程鹏,何龙标,洪连进,梁瑞虹,潘耀宗,秦雷.“声学传感器”专题前言[J].压电与声光,2022,44(03):332-335.
[2]王卫东. 双膜式T型MEMS电子听诊器设计[D].中北大学,2020.DOI:10.27470/d.cnki.ghbgc.2020.000593.
[3]段思存. 基于MEMS声学传感器的电子听诊器设计与优化[D].中北大学,2021.DOI:10.27470/d.cnki.ghbgc.2021.000351.
5. 计划与进度安排
2024.2.18-2024.2.28查阅相关文献资料,撰写开题报告并翻译外文资料;
2024.3.01-2024.3.08分析心音听诊器的结构特点和要求,制订总体方案;
2023.3.09-2023.3.20 建立数学模型,完成理论分析;
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