一種基於壓電薄膜傳感器的胎心音監測儀的製作方法
2023-05-16 09:52:36
專利名稱：一種基於壓電薄膜傳感器的胎心音監測儀的製作方法
一種基於壓電薄膜傳感器的胎心音監測儀
技術領域：
本發明涉及傳感器技術領域和醫療保健技術領域，尤其涉及一種胎心音監測儀。背景技術：
胎心音監護的目的是通過測聽胎兒的心臟跳動來診斷胎兒心臟功能和中樞神經系統功能，避免胎兒賴以生存的子宮環境惡化對胎兒中樞神經系統造成的不可挽回的損傷。從懷孕20周後直至足月妊娠能夠安全分娩，通過連續的定期的胎心音監測對保障胎兒的身體及智力的健康發育有非常重要的意義。胎心率的大小是胎心音監護的重要指標。早期的胎心音監測手段是利用聽筒或麥克風式胎心音聽診器來監聽胎心率，存在誤差大、抗幹擾能力差，需人工計數等缺點。目前在各大醫院廣泛應用的胎心音監測手段是超聲都卜勒胎心監護儀，利用超聲波在傳輸過程中產生的都卜勒效應拾取胎兒心動信號並通過後續電路進行實時處理，具有準確、抗幹擾、實時性強、電子計數並存儲等優點，但醫用超聲的安全性目前還沒有準確的說法，對母體和嬰兒造成的傷害還存在潛在的危險。同時，因為醫用超聲波不能在空氣中傳導，每次使用超聲探頭在孕婦腹部進行監測時，為了排除探頭與皮膚之間的空氣，必須在孕婦腹部塗抹超聲「耦合劑」，給孕婦帶來不舒適的感覺，另外質量不好的「耦合劑」不僅會導致超聲能量損失，而且會刺激皮膚和損害超聲探頭。
發明內容本發明要解決的主要技術問題是，提供一種胎心音監測裝置，既能保證採集的胎心率信號的精確性和準確性，方便孕婦從孕20周後在家裡的日常監測，保障孕婦和胎兒的健康，同時不需要孕婦在監測過程中塗抹可能會帶來不舒適感覺的「耦合劑」，而且此裝置結構簡單、易於生產製造、使用簡單方便，尤為重要的是此監測儀對母體和胎兒沒有任何傷害。為解決上述技術問題，本發明採用的技術方案如下一種胎心音監測裝置，包括壓電薄膜傳感器、控制電路和顯示部件。所述控制電路與所述壓電薄膜傳感器通過導線電性連接，所述壓電薄膜傳感器用於感應孕婦腹部由於胎兒的心跳運動而形成的機械振動，並將所述機械振動轉變為相應的電荷信號，所述電荷信號通過電導線傳送給所述控制電路；所述控制電路用於對所述電荷信號進行處理，得到相應的胎心率監測結果，通過所述顯示部件顯示。進一步地，所述控制電路通過導線與所述壓電薄膜傳感器電性相連，所述顯示部件與所述控制電路電性連接。進一步地，所述控制電路包括電源管理模塊和信號處理模塊。所述電源管理模塊， 用於向所述信號處理模塊的各子模塊和所述顯示部件供電；所述信號處理模塊用於處理所述壓電薄膜傳感器發送來的電荷信號，並將處理後得到的監測結果通過所述顯示部件顯示，比如通過液晶顯示器和耳機將監測結果輸出。
進一步地，所述電源管理模塊包括AC-DC轉換器和DC-DC電壓轉換器，所述AC-DC 電壓轉換器用於將市電交流電源電壓轉化為直流電源電壓，再經過所述DC-DC電壓轉換器的進一步降壓及穩壓的處理，為所述信號處理模塊的各子模塊及所述顯示部件供電；所述信號處理模塊包括模擬信號處理模塊、模/數轉換器、MCU模塊。所述模擬信號處理模塊用於接收所述壓電傳感器輸出的電荷信號，並將其轉換為電壓信號發送給所述模/數轉換器，所述MCU模塊用於向所述模/數轉換器發送相應的控制信息，並對所述模擬信號處理模塊的輸出結果進行處理、計數並存儲，得到相應的輸出，所述顯示部件再將所述模/數轉換器的輸出通過顯示部件輸出。進一步地，所述模擬信號處理模塊包括電荷放大模塊和濾波模塊。所述電荷放大模塊用於放大所述壓電傳感器輸出的電荷信號，所述濾波模塊為帶通濾波器，濾除正常胎心音60HZ-150HZ頻帶範圍外的噪聲。所述濾波模塊連接所述電荷放大模塊的輸出。本發明的有益效果是本發明通過壓電薄膜傳感器採集胎兒的心音信號，再由控制電路對採集的胎心音信號進行處理的方式，由於壓電薄膜傳感器具有壓電特性好、響應速度快、靈敏度高和線性度好的優良特性，不僅保證了胎心音信號的準確性和精確性，並且由於壓電薄膜傳感器重量輕，柔軟，耐用，生產簡單，同時控制電路簡單、易於實現，從而使得本發明的胎心音監測裝置易於生產製造。當使用本發明的胎心音監測裝置時，只需要將所述壓電薄膜傳感器貼於孕婦腹部，再連接好市電交流電源，即可監測到胎兒胎心率信息，完全滿足孕婦在家中實時的自我監測的需要，為胎兒及母體的健康提供了必要的保障。
具體實施方式
和
圖1為本發明的胎心音監測儀的一種實施例的功能模塊示意圖；圖2為圖1的控制電路的一種實施例的功能模塊圖；圖3為圖2的電源管理模塊的一種實施例的功能模塊圖；圖4為圖2的信號處理模塊的一種實施例的功能模塊圖；圖5為圖1的胎心音監測儀的一種實施例的示意圖。
具體實施例方式下面通過具體實施方式
結合附圖對本發明作進一步詳細說明。請參考圖1，為本發明的胎心音監測儀的一種實施例的功能模塊圖。本實施例的胎心音監測儀包括壓電薄膜傳感器1、電導線2、控制電路3、以及顯示部件4，其中控制電路3 通過電導線2連接到壓電薄膜傳感器1上，顯示部件4與控制電路3電性連接。本實施例採用壓電薄膜傳感器1來採集孕婦腹中胎兒的心跳信號和胎動信號，胎兒的心跳信號和胎動信號會使得壓電薄膜傳感器1發生形變，進而轉變為電荷信號，所述該電荷信號通過電導線2傳送給控制電路3，由該控制電路3進行處理，得到相應的監測結果，所述監測結果在顯示部件4中顯示。由於本實施例中採用的壓電薄膜傳感器1的壓電特性好，響應速度快，並且靈敏度高，線性度好，從而保證了採集的胎心音信號的準確性和精確性。本實施例中的控制電路3與壓電薄膜傳感器1通過電導線2連接，方便孕婦在家中日常的自我監測。在本實施例中，孕婦仰臥或站立時，可將壓電薄膜傳感器1貼於腹部， 通過顯示部件2，比如液晶顯示器和耳機就可以監測到腹中胎兒的心率信號。請參考圖2，為本發明的胎心音監測儀的控制電路3的一種實施例的功能模塊圖。 本實施例的控制電路3包括電源管理模塊5和信號處理模塊231。電源管理模塊5為信號處理模塊231的各個子模塊及顯示部件4提供穩定的直流電源電壓。信號處理模塊231通過電導線2與壓電薄膜傳感器連接。請參考圖3，為本發明的胎心音監測儀的電源管理電路5的一種實施例的功能模塊圖。本實施例的電源管理電路5包括AC-DC電壓轉換模塊51和DC-DC電壓轉換模塊52。 該AC-DC電壓轉換模塊51的輸入連接市電交流電源，AC-DC電壓轉換模塊51的輸出連接到DC-DC電壓轉換模塊52。市電交流電源通過AC-DC的轉換與DC-DC的直流穩壓的處理， 能夠為控制電路3的子模塊及顯示部件4穩定供電。請參考圖4，為本發明的胎心音監測儀的信號處理模塊231的一種實施例的功能模塊圖。本實施例中的功能模塊包括電荷放大器341、帶通濾波器342、 ADC (Analog-to-Digital Converter,模/數轉換器或者模擬/數字轉換器)343和MCU模塊344。電荷放大器341通過電導線2接收壓電薄膜傳感器1發送的電荷信號，並放大。因胎心音信號集中於低頻段60 180Hz以內，而放大的電信號既包括孕婦腹中胎兒的心音信號，還包括母體的其它噪音信號，所述母體的噪音信號大約集中在10 20Hz，所以，在放大的信號進入ADC (Analog-to-Digital Converter，模/數轉換器或者模擬/數字轉換器)343 處理之前必須經過帶通濾波器342。同時，電源引起的幹擾由50Hz及其諧波100Hz、150Hz 等，都會對胎心音信號的提取檢測形成很強的幹擾，因此帶通濾波器342除了濾除母體噪音外，還必須濾除來自電源的工頻幹擾及其諧波分量。因此，帶通濾波器342的輸入連接電荷放大器341的輸出，濾波的結果送到ADC (Analog-to-Digital Converter，模/數轉換器或者模擬/數字轉換器)343中進行處理。ADC (Analog-to-Digital Converter，模/數轉換器或者模擬/數字轉換器)343接收由帶通濾波器342發送來的胎心音信號，並同時觸發 MCU 模塊；344，則 MCU 模塊 344 為該 ADC (Analog-to-Digital Converter,模 / 數轉換器或者模擬/數字轉換器)343匹配相應的控制信息，例如對ADC的工作方式、邏輯功能和時序等進行配置作為本實施例的控制信息，ADC (Analog-to-Digital Converter，模/數轉換器或者模擬/數字轉換器)343再根據該控制信息將胎心音信號轉化為相應的數位訊號，該數位訊號即為監測結果。本實施例中的胎心音監測結果為胎兒的心率信息。。下面結合本發明的胎心音監測儀的工作原理對本實施例的胎心音監測儀進行詳細的說明。如圖5所示，當孕婦站立或仰臥時，將本實施例的胎心音監測儀的壓電薄膜傳感器1放置於孕婦腹部上，接觸孕婦腹部皮膚，腹部中胎兒的心跳運動引起孕婦腹部皮膚的機械振動，壓電薄膜傳感器1感應此機械振動並將此機械振動轉變為相應的電荷信號，再通過電導線2傳送到電荷放大器341進行電荷放大後，再傳送給帶通濾波器343濾除母體噪音及共頻幹擾，從而得到準確的胎心音信號，並將該胎心音信號發送給ADC (Analog-to-Digital Converter,模/數轉換器或者模擬/數字轉換器)343，則ADC(Analog-to-Digital Converter，模/數轉換器或者模擬/數字轉換器)343同時觸發 MCU模塊344為該ADC配置相應的控制信息，並根據該控制信息將濾波後的胎心音信號轉換為數位訊號，作為監測結果，通過顯示部件4輸出。 以上內容是結合具體的實施方式對本發明所作的進一步詳細說明，不能認定本發明的具體實施只局限於這些說明。對於本發明所屬技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本發明構思的前提下，還可以做出若干簡單推演或替換，都應當視為屬於本發明的保護範圍。
權利要求
1.一種由壓電薄膜傳感器1、控制電路3及顯示部件4組成的胎心音監測儀，其特徵在於所述壓電薄膜傳感器1與所述控制電路3通過導線2電性連接，所述控制電路3與所述顯示部件4電性連接。
2.如權利要求1所述的裝置，所述壓電薄膜傳感器1貼於孕婦腹部皮膚，用於感應因胎兒的心臟跳動引起的孕婦腹部皮膚的機械振動，並將所述的機械振動轉變為相應的電荷信號；所述控制電路3用於對所述電荷信號進行處理，得到監測結果並通過所述顯示部件4 進行顯示。
3.如權利要求1所述的裝置，其特徵在於，所述控制電路3包括信號處理模塊和電源管理模塊，所述信號處理模塊用於處理所述壓電薄膜傳感器發送來的電荷信號，並將處理後得到的監測結果通過所述顯示部件顯示；所述電源管理模塊用於向所述的信號處理模塊和所述顯示部件4提供穩定的直流電源電壓。
4.如權利要求3所述的裝置，其特徵在於，所述信號處理模塊包括電荷放大器、帶通濾波器、模數轉換器和MCU模塊。所述電荷放大器連接所述帶通濾波器，所述帶通濾波器連接所述模數轉換器，所述模數轉換器連接所述MCU模塊。
全文摘要
本發明公開了一種胎心音監測儀，包括壓電薄膜傳感器、控制電路及顯示部件，所述控制電路與所述壓電薄膜傳感器通過導線電性連接。本胎心音監測儀採用壓電薄膜傳感器來感應孕婦腹中胎兒的心跳運動引起的孕婦腹部皮膚的機械振動，並將其轉變為相應的電荷信號，由控制電路對該電荷信號進行放大、濾波、模數轉化、分離等處理，最後輸出得到相應的監測結果。本發明的胎心音監測儀具有監測信號靈敏、準確、線性好、易於生產製造等優點，更多的優點是本發明的胎心音監測儀使用方便，對母子無任何損傷作用，因此可以成為介於胎心聽診器和超聲都卜勒胎心音檢測儀之間的臨床診斷和孕婦自檢的醫療輔助儀器。
文檔編號A61B7/04GK102370496SQ20111026824
公開日2012年3月14日 申請日期2011年9月9日 優先權日2011年9月9日
發明者姜梅, 張興, 戴鵬, 沈勁鵬, 王新安, 黃錦鋒 申請人:北京大學深圳研究生院