專利名稱：一種基于壓電薄膜傳感器的胎心音監(jiān)測儀的制作方法
一種基于壓電薄膜傳感器的胎心音監(jiān)測儀
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)測儀。背景技術(shù)：
胎心音監(jiān)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(jīng)系統(tǒng)功能，避免胎兒賴以生存的子宮環(huán)境惡化對胎兒中樞神經(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，通過連續(xù)的定期的胎心音監(jiān)測對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)護的重要指標。早期的胎心音監(jiān)測手段是利用聽筒或麥克風式胎心音聽診器來監(jiān)聽胎心率，存在誤差大、抗干擾能力差，需人工計數(shù)等缺點。目前在各大醫(yī)院廣泛應(yīng)用的胎心音監(jiān)測手段是超聲多普勒胎心監(jiān)護儀，利用超聲波在傳輸過程中產(chǎn)生的多普勒效應(yīng)拾取胎兒心動信號并通過后續(xù)電路進行實時處理，具有準確、抗干擾、實時性強、電子計數(shù)并存儲等優(yōu)點，但醫(yī)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(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行監(jiān)測時，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”，給孕婦帶來不舒適的感覺，另外質(zhì)量不好的“耦合劑”不僅會導(dǎo)致超聲能量損失，而且會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)問題是，提供一種胎心音監(jiān)測裝置，既能保證采集的胎心率信號的精確性和準確性，方便孕婦從孕20周后在家里的日常監(jiān)測，保障孕婦和胎兒的健康，同時不需要孕婦在監(jiān)測過程中涂抹可能會帶來不舒適感覺的“耦合劑”，而且此裝置結(jié)構(gòu)簡單、易于生產(chǎn)制造、使用簡單方便，尤為重要的是此監(jiān)測儀對母體和胎兒沒有任何傷害。為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下一種胎心音監(jiān)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(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動而形成的機械振動，并將所述機械振動轉(zhuǎn)變?yōu)橄鄳?yīng)的電荷信號，所述電荷信號通過電導(dǎo)線傳送給所述控制電路；所述控制電路用于對所述電荷信號進行處理，得到相應(yīng)的胎心率監(jiān)測結(jié)果，通過所述顯示部件顯示。進一步地，所述控制電路通過導(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， 用于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于處理所述壓電薄膜傳感器發(fā)送來的電荷信號，并將處理后得到的監(jiān)測結(jié)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(jiān)測結(jié)果輸出。
進一步地，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)過所述DC-DC電壓轉(zhuǎn)換器的進一步降壓及穩(wěn)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(shù)轉(zhuǎn)換器、MCU模塊。所述模擬信號處理模塊用于接收所述壓電傳感器輸出的電荷信號，并將其轉(zhuǎn)換為電壓信號發(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，并對所述模擬信號處理模塊的輸出結(jié)果進行處理、計數(shù)并存儲，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于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)明通過壓電薄膜傳感器采集胎兒的心音信號，再由控制電路對采集的胎心音信號進行處理的方式，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的準確性和精確性，并且由于壓電薄膜傳感器重量輕，柔軟，耐用，生產(chǎn)簡單，同時控制電路簡單、易于實現(xiàn)，從而使得本發(fā)明的胎心音監(jiān)測裝置易于生產(chǎn)制造。當使用本發(fā)明的胎心音監(jiān)測裝置時，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)測到胎兒胎心率信息，完全滿足孕婦在家中實時的自我監(jiān)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(fā)明的胎心音監(jiān)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(jiān)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(jié)合附圖對本發(fā)明作進一步詳細說明。請參考圖1，為本發(fā)明的胎心音監(jiān)測儀的一種實施例的功能模塊圖。本實施例的胎心音監(jiān)測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。本實施例采用壓電薄膜傳感器1來采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(fā)生形變，進而轉(zhuǎn)變?yōu)殡姾尚盘?，所述該電荷信號通過電導(dǎo)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(yīng)的監(jiān)測結(jié)果，所述監(jiān)測結(jié)果在顯示部件4中顯示。由于本實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(dǎo)線2連接，方便孕婦在家中日常的自我監(jiān)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貼于腹部， 通過顯示部件2，比如液晶顯示器和耳機就可以監(jiān)測到腹中胎兒的心率信號。請參考圖2，為本發(fā)明的胎心音監(jiān)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(wěn)定的直流電源電壓。信號處理模塊231通過電導(dǎo)線2與壓電薄膜傳感器連接。請參考圖3，為本發(fā)明的胎心音監(jiān)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(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AC-DC的轉(zhuǎn)換與DC-DC的直流穩(wěn)壓的處理， 能夠為控制電路3的子模塊及顯示部件4穩(wěn)定供電。請參考圖4，為本發(fā)明的胎心音監(jiān)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(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通過電導(dǎo)線2接收壓電薄膜傳感器1發(fā)送的電荷信號，并放大。因胎心音信號集中于低頻段60 180Hz以內(nèi)，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(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)過帶通濾波器342。同時，電源引起的干擾由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)送來的胎心音信號，并同時觸發(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(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轉(zhuǎn)化為相應(yīng)的數(shù)字信號，該數(shù)字信號即為監(jiān)測結(jié)果。本實施例中的胎心音監(jiān)測結(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)測儀的工作原理對本實施例的胎心音監(jiān)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(jiān)測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動引起孕婦腹部皮膚的機械振動，壓電薄膜傳感器1感應(yīng)此機械振動并將此機械振動轉(zhuǎn)變?yōu)橄鄳?yīng)的電荷信號，再通過電導(dǎo)線2傳送到電荷放大器341進行電荷放大后，再傳送給帶通濾波器343濾除母體噪音及共頻干擾，從而得到準確的胎心音信號，并將該胎心音信號發(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轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，作為監(jiān)測結(jié)果，通過顯示部件4輸出。 以上內(nèi)容是結(jié)合具體的實施方式對本發(fā)明所作的進一步詳細說明，不能認定本發(fā)明的具體實施只局限于這些說明。對于本發(fā)明所屬技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干簡單推演或替換，都應(yīng)當視為屬于本發(fā)明的保護范圍。
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)因胎兒的心臟跳動引起的孕婦腹部皮膚的機械振動，并將所述的機械振動轉(zhuǎn)變?yōu)橄鄳?yīng)的電荷信號；所述控制電路3用于對所述電荷信號進行處理，得到監(jiān)測結(jié)果并通過所述顯示部件4 進行顯示。
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包括信號處理模塊和電源管理模塊，所述信號處理模塊用于處理所述壓電薄膜傳感器發(fā)送來的電荷信號，并將處理后得到的監(jiān)測結(jié)果通過所述顯示部件顯示；所述電源管理模塊用于向所述的信號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)明公開了一種胎心音監(jiān)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(dǎo)線電性連接。本胎心音監(jiān)測儀采用壓電薄膜傳感器來感應(yīng)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，并將其轉(zhuǎn)變?yōu)橄鄳?yīng)的電荷信號，由控制電路對該電荷信號進行放大、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)測結(jié)果。本發(fā)明的胎心音監(jiān)測儀具有監(jiān)測信號靈敏、準確、線性好、易于生產(chǎn)制造等優(yōu)點，更多的優(yōu)點是本發(fā)明的胎心音監(jiān)測儀使用方便，對母子無任何損傷作用，因此可以成為介于胎心聽診器和超聲多普勒胎心音檢測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A61B7/04GK102370496SQ20111026824
公開日2012年3月14日 申請日期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 申請人:北京大學深圳研究生院