医疗技术的持续进步，为心血管疾病（CVD）、慢性阻塞性肺疾病（COPD）等慢性病患者带来了新的诊疗思路。针对上述病症，进行心肺系统生理机械声学信号的长期连续监测，是预防重症的有效手段。近年来，采用声学传感器的柔性可穿戴设备快速发展，相较于传统的刚性听诊器，这类设备可在人体日常活动中持续采集生理机械声学信号，成为极具潜力的监测方案。但目前主流商用MEMS声学传感器普遍存在低频灵敏度不足的问题，难以精准采集关键生理信号，限制了其在多模态连续心肺监测中的应用。

据麦姆斯咨询报道，近期，澳大利亚新南威尔士大学开发出一种名为AusculPatch的无线、柔性听诊贴片。该贴片采用高灵敏度悬臂梁压力传感器（CPT）作为单一传感芯片，具备超宽频率检测范围（0.2 Hz至10 kHz以上），可精准识别脉搏波、柯氏音、心脏信号、呼吸模式和声带振动等多种生理机械声学信号。凭借优异的综合性能，该听诊贴片可用于居家健康监测、人工智能（AI）辅助诊断以及人机交互（HMI）等领域。相关研究成果以“Wearable, broadband auscultation patch with cantilever pressure transducer for remote healthcare monitoring”为题发表在Nature Communications期刊上。

这项研究开发的柔性宽带听诊贴片AusculPatch，凭借悬臂梁压力传感器这一单片传感单元，可完成多部位、多功能心肺信号监测。该传感器设计借鉴昆虫翅膀的挤压膜效应，采用了带有约1 μm超窄间隙的纳米级薄悬臂梁，从而实现了双模工作机制：压力传感模式负责采集低频信号，声学传感模式用于检测高频信号，综合检测性能优于传统的MEMS加速度计、MEMS麦克风等单一传感方案。

此外，双硅悬臂梁的设计可有效消除环境温度变化的影响，显著提升传感器长期佩戴的稳定性和耐久性。在系统集成方面，AusculPatch在柔性印刷电路板（fPCB）上采用岛桥（island-bridge）结构，并封装在可拉伸硅弹性体中，具备良好的柔韧性与拉伸能力，可紧密贴合人体复杂曲面皮肤。得益于单芯片架构，AusculPatch实现了轻量化设计（约3.2 g）、紧凑尺寸（20 × 47 × 3.5 mm）和低功耗（4.5 mW）等特性。

图1 AusculPatch系统设计与架构

图2 AusculPatch的fPCB设计及基于悬臂梁的声学传感器分析

图3 AusculPatch系统特性

AusculPatch能够高保真地捕获来自颈动脉和桡动脉的脉搏波（低于10 Hz）关键特征，以及来自肱动脉血压测量过程中的柯氏音信号（20 ~ 300 Hz），并与ECG、超声扫描仪和血压计等商业设备表现出良好的一致性。当贴附于胸壁时，AusculPatch可同时记录多种心肺信号，包括呼吸引起的低频胸壁运动（约0.2 Hz）、SCG心脏信号（0 ~ 100 Hz），有助于开展综合心血管评估，并可拓展用于呼吸治疗和睡眠障碍监测。除听诊应用外，AusculPatch的高可穿戴性和宽带宽使其能够精确测量声带振动（100 ~ 800 Hz），该功能有望用于睡眠质量评估、语音识别、交流辅助和增强型人机交互，尤其适用于因喉癌、肌萎缩侧索硬化症或中风导致语音障碍的患者。

图4 来自动脉的身体声学信号测量

图5 心肺测量

图6 语音识别与人机交互

综上所述，这项研究提出的AusculPatch通过单一悬臂梁压力传感器芯片，实现了从0.2 Hz到10 kHz以上的宽带生理机械声学信号检测，可在同一平台上实现多信号检测。这项研究为开发泛在式、多功能、可穿戴听诊与触诊平台奠定了基础，有望推动心肺健康监测从医院场景走向家庭、社区和偏远地区，为去中心化医疗和全民健康管理提供重要技术支撑。

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