據(jù)麥姆斯咨詢報道，來自美國佐治亞理工學院（Georgia Institute of Technology, GT）的科學家設(shè)計并構(gòu)建了一種非侵入式傳感器芯片，其體積只相當于瓢蟲大小，可以記錄人體活動時心肺等器官發(fā)出的不同聲音。醫(yī)護人員通過分析這些聲音獲取患者的詳細信息。

該芯片是一種結(jié)合了加速度計的高科技電子聽診器，被稱為“加速度計接觸式麥克風”。它能監(jiān)測人體體內(nèi)發(fā)出的振動，同時過濾來自體外的干擾雜音，如空氣傳播的聲音。
佐治亞理工學院電子和計算機工程教授Farrokh Ayazi表示：“這款傳感器芯片不會對人體皮膚或衣服的摩擦聲音產(chǎn)生反應(yīng)，但對人體體內(nèi)發(fā)出的聲音非常敏感，因此，它能夠穿過衣服收集到有用的振動。”

硬幣上的黑色方形傳感器可以記錄非常細微的聲音，也可以監(jiān)測心肺等器官的參數(shù)信息

該芯片的傳感功能來自兩層硅薄膜，其間隙僅為270納米，每層承載的電壓都極小。人體活動和聲音產(chǎn)生的振動通過芯片發(fā)送壓力波，使電壓產(chǎn)生可轉(zhuǎn)換為電子讀出的微小變化。芯片被密封在一個真空腔內(nèi)，以防止氣流干擾輸入的振動。Ayazi教授表示，這將噪音降低至一個超低水平，并使傳感器具有非常寬的帶寬。

盡管該芯片的工作原理很簡單，研究團隊還是花了十年的時間才使其正常工作并可制造。最大的挑戰(zhàn)是如何縮小硅薄膜層的間隙。如Ayazi教授描述的那樣，如果將這款2 mm x 2 mm的芯片放大到約90 m x 90 m，其間隙大約僅有2.5 cm那么厚。

研究人員使用了Ayazi實驗室開發(fā)的一種名為Harps+平臺（高縱橫比的多晶硅和單晶硅）的制造工藝進行批量生產(chǎn)，獲得巴掌大的晶圓再切割成所需要的尺寸。Harps+是首個被報道的高產(chǎn)能制造工藝平臺，可在兩層硅之間提供一致的薄間隙，已被用于制造多種微機電系統(tǒng)（MEMS）器件。

該MEMS傳感器芯片可以很好地感測振動情況，在它旁邊是被稱為信號調(diào)理電路的ASIC芯片

該傳感器由電池供電，ASIC芯片將MEMS傳感器芯片的信號轉(zhuǎn)換為圖形輸出。

在人體測試中，該芯片清晰地記錄了來自心臟和肺部機械運轉(zhuǎn)的各種信號，當前的醫(yī)療技術(shù)還無法準確監(jiān)測到這些信號。

Ayazi教授說道：“目前，醫(yī)生通過心電圖獲取心臟信息，但他們只測量電脈沖。心臟是一個機械系統(tǒng)，有肌肉的抽動和瓣膜的開閉，所有運轉(zhuǎn)都會產(chǎn)生心電圖儀器無法監(jiān)測到的聲音。心電圖儀器也無法監(jiān)測肺功能?！?/p>

該芯片的監(jiān)測帶寬非常寬，可以檢測從輕拂運動到聽不見的高頻聲音。因此，這款傳感器芯片可同時記錄心跳的詳細情況，包括心臟通過身體發(fā)出的波動、呼吸速率和肺部聲音。它甚至可以跟蹤佩戴者的身體活動，如行走。

圖片右側(cè)展示的納米級間隙讓這個微型傳感器可收集圖片左側(cè)展示的各類聲音源和運動源發(fā)出的高分辨率信號

信號被同步記錄，可以讓醫(yī)護人員詳細了解患者的心肺健康狀況。例如，研究人員成功地監(jiān)測到了一個“奔馬律”（Gallop），這是在常規(guī)的心跳“撲通”聲之后發(fā)出的微弱第三聲。“奔馬律”是表示心力衰竭的重要信號且難以被察覺。

多年來，醫(yī)學研究一直在嘗試利用人體的機械信號，但事實證明，機械運轉(zhuǎn)所產(chǎn)生的聲音在不同器官中是不一致的，而其它聲音，如對“奔馬律”的識別則依賴于多年的醫(yī)學臨床經(jīng)驗。該芯片創(chuàng)造了高分辨率、數(shù)字化的數(shù)據(jù)，未來的研究將結(jié)合病理學以識別這些數(shù)據(jù)。

研究人員設(shè)想在胸帶上安裝三個或多個傳感器，以對信號進行三角測量，從而精準地確定信號來自身體的什么器官。隨著進一步的研究，該傳感器還將可能通過紊亂的血流識別心臟瓣膜問題，或者通過微弱的聲音識別肺部的癌前病變。

來源：MEMS