專(zhuān)利名稱(chēng)：一種基于壓電薄膜傳感器的胎心音監(jiān)測(cè)儀的制作方法
一種基于壓電薄膜傳感器的胎心音監(jiān)測(cè)儀
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及傳感器技術(shù)領(lǐng)域和醫(yī)療保健技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種胎心音監(jiān)測(cè)儀。背景技術(shù)：
胎心音監(jiān)護(hù)的目的是通過(guò)測(cè)聽(tīng)胎兒的心臟跳動(dòng)來(lái)診斷胎兒心臟功能和中樞神經(jīng)系統(tǒng)功能，避免胎兒賴(lài)以生存的子宮環(huán)境惡化對(duì)胎兒中樞神經(jīng)系統(tǒng)造成的不可挽回的損傷。從懷孕20周后直至足月妊娠能夠安全分娩，通過(guò)連續(xù)的定期的胎心音監(jiān)測(cè)對(duì)保障胎兒的身體及智力的健康發(fā)育有非常重要的意義。胎心率的大小是胎心音監(jiān)護(hù)的重要指標(biāo)。早期的胎心音監(jiān)測(cè)手段是利用聽(tīng)筒或麥克風(fēng)式胎心音聽(tīng)診器來(lái)監(jiān)聽(tīng)胎心率，存在誤差大、抗干擾能力差，需人工計(jì)數(shù)等缺點(diǎn)。目前在各大醫(yī)院廣泛應(yīng)用的胎心音監(jiān)測(cè)手段是超聲多普勒胎心監(jiān)護(hù)儀，利用超聲波在傳輸過(guò)程中產(chǎn)生的多普勒效應(yīng)拾取胎兒心動(dòng)信號(hào)并通過(guò)后續(xù)電路進(jìn)行實(shí)時(shí)處理，具有準(zhǔn)確、抗干擾、實(shí)時(shí)性強(qiáng)、電子計(jì)數(shù)并存儲(chǔ)等優(yōu)點(diǎn)，但醫(yī)用超聲的安全性目前還沒(méi)有準(zhǔn)確的說(shuō)法，對(duì)母體和嬰兒造成的傷害還存在潛在的危險(xiǎn)。同時(shí)，因?yàn)獒t(yī)用超聲波不能在空氣中傳導(dǎo)，每次使用超聲探頭在孕婦腹部進(jìn)行監(jiān)測(cè)時(shí)，為了排除探頭與皮膚之間的空氣，必須在孕婦腹部涂抹超聲“耦合劑”，給孕婦帶來(lái)不舒適的感覺(jué)，另外質(zhì)量不好的“耦合劑”不僅會(huì)導(dǎo)致超聲能量損失，而且會(huì)刺激皮膚和損害超聲探頭。

發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明要解決的主要技術(shù)問(wèn)題是，提供一種胎心音監(jiān)測(cè)裝置，既能保證采集的胎心率信號(hào)的精確性和準(zhǔn)確性，方便孕婦從孕20周后在家里的日常監(jiān)測(cè)，保障孕婦和胎兒的健康，同時(shí)不需要孕婦在監(jiān)測(cè)過(guò)程中涂抹可能會(huì)帶來(lái)不舒適感覺(jué)的“耦合劑”，而且此裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、易于生產(chǎn)制造、使用簡(jiǎn)單方便，尤為重要的是此監(jiān)測(cè)儀對(duì)母體和胎兒沒(méi)有任何傷害。為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下一種胎心音監(jiān)測(cè)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(guò)導(dǎo)線電性連接，所述壓電薄膜傳感器用于感應(yīng)孕婦腹部由于胎兒的心跳運(yùn)動(dòng)而形成的機(jī)械振動(dòng)，并將所述機(jī)械振動(dòng)轉(zhuǎn)變?yōu)橄鄳?yīng)的電荷信號(hào)，所述電荷信號(hào)通過(guò)電導(dǎo)線傳送給所述控制電路；所述控制電路用于對(duì)所述電荷信號(hào)進(jìn)行處理，得到相應(yīng)的胎心率監(jiān)測(cè)結(jié)果，通過(guò)所述顯示部件顯示。進(jìn)一步地，所述控制電路通過(guò)導(dǎo)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(jìn)一步地，所述控制電路包括電源管理模塊和信號(hào)處理模塊。所述電源管理模塊， 用于向所述信號(hào)處理模塊的各子模塊和所述顯示部件供電；所述信號(hào)處理模塊用于處理所述壓電薄膜傳感器發(fā)送來(lái)的電荷信號(hào)，并將處理后得到的監(jiān)測(cè)結(jié)果通過(guò)所述顯示部件顯示，比如通過(guò)液晶顯示器和耳機(jī)將監(jiān)測(cè)結(jié)果輸出。
進(jìn)一步地，所述電源管理模塊包括AC-DC轉(zhuǎn)換器和DC-DC電壓轉(zhuǎn)換器，所述AC-DC 電壓轉(zhuǎn)換器用于將市電交流電源電壓轉(zhuǎn)化為直流電源電壓，再經(jīng)過(guò)所述DC-DC電壓轉(zhuǎn)換器的進(jìn)一步降壓及穩(wěn)壓的處理，為所述信號(hào)處理模塊的各子模塊及所述顯示部件供電；所述信號(hào)處理模塊包括模擬信號(hào)處理模塊、模/數(shù)轉(zhuǎn)換器、MCU模塊。所述模擬信號(hào)處理模塊用于接收所述壓電傳感器輸出的電荷信號(hào)，并將其轉(zhuǎn)換為電壓信號(hào)發(fā)送給所述模/數(shù)轉(zhuǎn)換器，所述MCU模塊用于向所述模/數(shù)轉(zhuǎn)換器發(fā)送相應(yīng)的控制信息，并對(duì)所述模擬信號(hào)處理模塊的輸出結(jié)果進(jìn)行處理、計(jì)數(shù)并存儲(chǔ)，得到相應(yīng)的輸出，所述顯示部件再將所述模/數(shù)轉(zhuǎn)換器的輸出通過(guò)顯示部件輸出。進(jìn)一步地，所述模擬信號(hào)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于放大所述壓電傳感器輸出的電荷信號(hào)，所述濾波模塊為帶通濾波器，濾除正常胎心音60HZ-150HZ頻帶范圍外的噪聲。所述濾波模塊連接所述電荷放大模塊的輸出。本發(fā)明的有益效果是本發(fā)明通過(guò)壓電薄膜傳感器采集胎兒的心音信號(hào)，再由控制電路對(duì)采集的胎心音信號(hào)進(jìn)行處理的方式，由于壓電薄膜傳感器具有壓電特性好、響應(yīng)速度快、靈敏度高和線性度好的優(yōu)良特性，不僅保證了胎心音信號(hào)的準(zhǔn)確性和精確性，并且由于壓電薄膜傳感器重量輕，柔軟，耐用，生產(chǎn)簡(jiǎn)單，同時(shí)控制電路簡(jiǎn)單、易于實(shí)現(xiàn)，從而使得本發(fā)明的胎心音監(jiān)測(cè)裝置易于生產(chǎn)制造。當(dāng)使用本發(fā)明的胎心音監(jiān)測(cè)裝置時(shí)，只需要將所述壓電薄膜傳感器貼于孕婦腹部，再連接好市電交流電源，即可監(jiān)測(cè)到胎兒胎心率信息，完全滿(mǎn)足孕婦在家中實(shí)時(shí)的自我監(jiān)測(cè)的需要，為胎兒及母體的健康提供了必要的保障。
具體實(shí)施方式
和



圖1為本發(fā)明的胎心音監(jiān)測(cè)儀的一種實(shí)施例的功能模塊示意圖；圖2為圖1的控制電路的一種實(shí)施例的功能模塊圖；圖3為圖2的電源管理模塊的一種實(shí)施例的功能模塊圖；圖4為圖2的信號(hào)處理模塊的一種實(shí)施例的功能模塊圖；圖5為圖1的胎心音監(jiān)測(cè)儀的一種實(shí)施例的示意圖。
具體實(shí)施例方式下面通過(guò)具體實(shí)施方式
結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。請(qǐng)參考圖1，為本發(fā)明的胎心音監(jiān)測(cè)儀的一種實(shí)施例的功能模塊圖。本實(shí)施例的胎心音監(jiān)測(cè)儀包括壓電薄膜傳感器1、電導(dǎo)線2、控制電路3、以及顯示部件4，其中控制電路3 通過(guò)電導(dǎo)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(shí)施例采用壓電薄膜傳感器1來(lái)采集孕婦腹中胎兒的心跳信號(hào)和胎動(dòng)信號(hào)，胎兒的心跳信號(hào)和胎動(dòng)信號(hào)會(huì)使得壓電薄膜傳感器1發(fā)生形變，進(jìn)而轉(zhuǎn)變?yōu)殡姾尚盘?hào)，所述該電荷信號(hào)通過(guò)電導(dǎo)線2傳送給控制電路3，由該控制電路3進(jìn)行處理，得到相應(yīng)的監(jiān)測(cè)結(jié)果，所述監(jiān)測(cè)結(jié)果在顯示部件4中顯示。由于本實(shí)施例中采用的壓電薄膜傳感器1的壓電特性好，響應(yīng)速度快，并且靈敏度高，線性度好，從而保證了采集的胎心音信號(hào)的準(zhǔn)確性和精確性。本實(shí)施例中的控制電路3與壓電薄膜傳感器1通過(guò)電導(dǎo)線2連接，方便孕婦在家中日常的自我監(jiān)測(cè)。在本實(shí)施例中，孕婦仰臥或站立時(shí)，可將壓電薄膜傳感器1貼于腹部， 通過(guò)顯示部件2，比如液晶顯示器和耳機(jī)就可以監(jiān)測(cè)到腹中胎兒的心率信號(hào)。請(qǐng)參考圖2，為本發(fā)明的胎心音監(jiān)測(cè)儀的控制電路3的一種實(shí)施例的功能模塊圖。 本實(shí)施例的控制電路3包括電源管理模塊5和信號(hào)處理模塊231。電源管理模塊5為信號(hào)處理模塊231的各個(gè)子模塊及顯示部件4提供穩(wěn)定的直流電源電壓。信號(hào)處理模塊231通過(guò)電導(dǎo)線2與壓電薄膜傳感器連接。請(qǐng)參考圖3，為本發(fā)明的胎心音監(jiān)測(cè)儀的電源管理電路5的一種實(shí)施例的功能模塊圖。本實(shí)施例的電源管理電路5包括AC-DC電壓轉(zhuǎn)換模塊51和DC-DC電壓轉(zhuǎn)換模塊52。 該AC-DC電壓轉(zhuǎn)換模塊51的輸入連接市電交流電源，AC-DC電壓轉(zhuǎn)換模塊51的輸出連接到DC-DC電壓轉(zhuǎn)換模塊52。市電交流電源通過(guò)AC-DC的轉(zhuǎn)換與DC-DC的直流穩(wěn)壓的處理， 能夠?yàn)榭刂齐娐?的子模塊及顯示部件4穩(wěn)定供電。請(qǐng)參考圖4，為本發(fā)明的胎心音監(jiān)測(cè)儀的信號(hào)處理模塊231的一種實(shí)施例的功能模塊圖。本實(shí)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(shù)轉(zhuǎn)換器或者模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器)343和MCU模塊344。電荷放大器341通過(guò)電導(dǎo)線2接收壓電薄膜傳感器1發(fā)送的電荷信號(hào)，并放大。因胎心音信號(hào)集中于低頻段60 180Hz以?xún)?nèi)，而放大的電信號(hào)既包括孕婦腹中胎兒的心音信號(hào)，還包括母體的其它噪音信號(hào)，所述母體的噪音信號(hào)大約集中在10 20Hz，所以，在放大的信號(hào)進(jìn)入ADC (Analog-to-Digital Converter，模/數(shù)轉(zhuǎn)換器或者模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器)343 處理之前必須經(jīng)過(guò)帶通濾波器342。同時(shí)，電源引起的干擾由50Hz及其諧波100Hz、150Hz 等，都會(huì)對(duì)胎心音信號(hào)的提取檢測(cè)形成很強(qiáng)的干擾，因此帶通濾波器342除了濾除母體噪音外，還必須濾除來(lái)自電源的工頻干擾及其諧波分量。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(jié)果送到ADC (Analog-to-Digital Converter，模/數(shù)轉(zhuǎn)換器或者模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器)343中進(jìn)行處理。ADC (Analog-to-Digital Converter，模/數(shù)轉(zhuǎn)換器或者模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器)343接收由帶通濾波器342發(fā)送來(lái)的胎心音信號(hào)，并同時(shí)觸發(fā) MCU 模塊；344，則 MCU 模塊 344 為該 ADC (Analog-to-Digital Converter,模 / 數(shù)轉(zhuǎn)換器或者模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器)343匹配相應(yīng)的控制信息，例如對(duì)ADC的工作方式、邏輯功能和時(shí)序等進(jìn)行配置作為本實(shí)施例的控制信息，ADC (Analog-to-Digital Converter，模/數(shù)轉(zhuǎn)換器或者模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器)343再根據(jù)該控制信息將胎心音信號(hào)轉(zhuǎn)化為相應(yīng)的數(shù)字信號(hào)，該數(shù)字信號(hào)即為監(jiān)測(cè)結(jié)果。本實(shí)施例中的胎心音監(jiān)測(cè)結(jié)果為胎兒的心率信息。。下面結(jié)合本發(fā)明的胎心音監(jiān)測(cè)儀的工作原理對(duì)本實(shí)施例的胎心音監(jiān)測(cè)儀進(jìn)行詳細(xì)的說(shuō)明。如圖5所示，當(dāng)孕婦站立或仰臥時(shí)，將本實(shí)施例的胎心音監(jiān)測(cè)儀的壓電薄膜傳感器1放置于孕婦腹部上，接觸孕婦腹部皮膚，腹部中胎兒的心跳運(yùn)動(dòng)引起孕婦腹部皮膚的機(jī)械振動(dòng)，壓電薄膜傳感器1感應(yīng)此機(jī)械振動(dòng)并將此機(jī)械振動(dòng)轉(zhuǎn)變?yōu)橄鄳?yīng)的電荷信號(hào)，再通過(guò)電導(dǎo)線2傳送到電荷放大器341進(jìn)行電荷放大后，再傳送給帶通濾波器343濾除母體噪音及共頻干擾，從而得到準(zhǔn)確的胎心音信號(hào)，并將該胎心音信號(hào)發(fā)送給ADC (Analog-to-Digital Converter,模/數(shù)轉(zhuǎn)換器或者模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器)343，則ADC(Analog-to-Digital Converter，模/數(shù)轉(zhuǎn)換器或者模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器)343同時(shí)觸發(fā) MCU模塊344為該ADC配置相應(yīng)的控制信息，并根據(jù)該控制信息將濾波后的胎心音信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，作為監(jiān)測(cè)結(jié)果，通過(guò)顯示部件4輸出。 以上內(nèi)容是結(jié)合具體的實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明所作的進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明，不能認(rèn)定本發(fā)明的具體實(shí)施只局限于這些說(shuō)明。對(duì)于本發(fā)明所屬技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干簡(jiǎn)單推演或替換，都應(yīng)當(dāng)視為屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。
權(quán)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(jiān)測(cè)儀，其特征在于所述壓電薄膜傳感器1與所述控制電路3通過(guò)導(dǎo)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(quán)利要求1所述的裝置，所述壓電薄膜傳感器1貼于孕婦腹部皮膚，用于感應(yīng)因胎兒的心臟跳動(dòng)引起的孕婦腹部皮膚的機(jī)械振動(dòng)，并將所述的機(jī)械振動(dòng)轉(zhuǎn)變?yōu)橄鄳?yīng)的電荷信號(hào)；所述控制電路3用于對(duì)所述電荷信號(hào)進(jìn)行處理，得到監(jiān)測(cè)結(jié)果并通過(guò)所述顯示部件4 進(jìn)行顯示。
3.如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述控制電路3包括信號(hào)處理模塊和電源管理模塊，所述信號(hào)處理模塊用于處理所述壓電薄膜傳感器發(fā)送來(lái)的電荷信號(hào)，并將處理后得到的監(jiān)測(cè)結(jié)果通過(guò)所述顯示部件顯示；所述電源管理模塊用于向所述的信號(hào)處理模塊和所述顯示部件4提供穩(wěn)定的直流電源電壓。
4.如權(quán)利要求3所述的裝置，其特征在于，所述信號(hào)處理模塊包括電荷放大器、帶通濾波器、模數(shù)轉(zhuǎn)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(shù)轉(zhuǎn)換器，所述模數(shù)轉(zhuǎn)換器連接所述MCU模塊。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種胎心音監(jiān)測(cè)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(guò)導(dǎo)線電性連接。本胎心音監(jiān)測(cè)儀采用壓電薄膜傳感器來(lái)感應(yīng)孕婦腹中胎兒的心跳運(yùn)動(dòng)引起的孕婦腹部皮膚的機(jī)械振動(dòng)，并將其轉(zhuǎn)變?yōu)橄鄳?yīng)的電荷信號(hào)，由控制電路對(duì)該電荷信號(hào)進(jìn)行放大、濾波、模數(shù)轉(zhuǎn)化、分離等處理，最后輸出得到相應(yīng)的監(jiān)測(cè)結(jié)果。本發(fā)明的胎心音監(jiān)測(cè)儀具有監(jiān)測(cè)信號(hào)靈敏、準(zhǔn)確、線性好、易于生產(chǎn)制造等優(yōu)點(diǎn)，更多的優(yōu)點(diǎn)是本發(fā)明的胎心音監(jiān)測(cè)儀使用方便，對(duì)母子無(wú)任何損傷作用，因此可以成為介于胎心聽(tīng)診器和超聲多普勒胎心音檢測(cè)儀之間的臨床診斷和孕婦自檢的醫(yī)療輔助儀器。
文檔編號(hào)A61B7/04GK102370496SQ20111026824
公開(kāi)日2012年3月14日 申請(qǐng)日期2011年9月9日 優(yōu)先權(quán)日2011年9月9日
發(fā)明者姜梅, 張興, 戴鵬, 沈勁鵬, 王新安, 黃錦鋒 申請(qǐng)人:北京大學(xué)深圳研究生院