CN102370496A - 一种基于压电薄膜传感器的胎心音监测仪 - Google Patents

一种基于压电薄膜传感器的胎心音监测仪 Download PDF

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姜梅
沈劲鹏
王新安
黄锦锋
戴鹏
张兴
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Abstract

本发明公开了一种胎心音监测仪，包括压电薄膜传感器、控制电路及显示部件，所述控制电路与所述压电薄膜传感器通过导线电性连接。本胎心音监测仪采用压电薄膜传感器来感应孕妇腹中胎儿的心跳运动引起的孕妇腹部皮肤的机械振动，并将其转变为相应的电荷信号，由控制电路对该电荷信号进行放大、滤波、模数转化、分离等处理，最后输出得到相应的监测结果。本发明的胎心音监测仪具有监测信号灵敏、准确、线性好、易于生产制造等优点，更多的优点是本发明的胎心音监测仪使用方便，对母子无任何损伤作用，因此可以成为介于胎心听诊器和超声多普勒胎心音检测仪之间的临床诊断和孕妇自检的医疗辅助仪器。

Description

一种基于压电薄膜传感器的胎心音监测仪
【技术领域】
本发明涉及传感器技术领域和医疗保健技术领域，尤其涉及一种胎心音监测仪。
【背景技术】
胎心音监护的目的是通过测听胎儿的心脏跳动来诊断胎儿心脏功能和中枢神经系统功能，避免胎儿赖以生存的子宫环境恶化对胎儿中枢神经系统造成的不可挽回的损伤。从怀孕20周后直至足月妊娠能够安全分娩，通过连续的定期的胎心音监测对保障胎儿的身体及智力的健康发育有非常重要的意义。胎心率的大小是胎心音监护的重要指标。
早期的胎心音监测手段是利用听筒或麦克风式胎心音听诊器来监听胎心率，存在误差大、抗干扰能力差，需人工计数等缺点。
目前在各大医院广泛应用的胎心音监测手段是超声多普勒胎心监护仪，利用超声波在传输过程中产生的多普勒效应拾取胎儿心动信号并通过后续电路进行实时处理，具有准确、抗干扰、实时性强、电子计数并存储等优点，但医用超声的安全性目前还没有准确的说法，对母体和婴儿造成的伤害还存在潜在的危险。同时，因为医用超声波不能在空气中传导，每次使用超声探头在孕妇腹部进行监测时，为了排除探头与皮肤之间的空气，必须在孕妇腹部涂抹超声“耦合剂”，给孕妇带来不舒适的感觉，另外质量不好的“耦合剂”不仅会导致超声能量损失，而且会刺激皮肤和损害超声探头。
【发明内容】
本发明要解决的主要技术问题是，提供一种胎心音监测装置，既能保证采集的胎心率信号的精确性和准确性，方便孕妇从孕20周后在家里的日常监测，保障孕妇和胎儿的健康，同时不需要孕妇在监测过程中涂抹可能会带来不舒适感觉的“耦合剂”，而且此装置结构简单、易于生产制造、使用简单方便，尤为重要的是此监测仪对母体和胎儿没有任何伤害。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案如下：
一种胎心音监测装置，包括压电薄膜传感器、控制电路和显示部件。所述控制电路与所述压电薄膜传感器通过导线电性连接，所述压电薄膜传感器用于感应孕妇腹部由于胎儿的心跳运动而形成的机械振动，并将所述机械振动转变为相应的电荷信号，所述电荷信号通过电导线传送给所述控制电路；所述控制电路用于对所述电荷信号进行处理，得到相应的胎心率监测结果，通过所述显示部件显示。
进一步地，所述控制电路通过导线与所述压电薄膜传感器电性相连，所述显示部件与所述控制电路电性连接。
进一步地，所述控制电路包括电源管理模块和信号处理模块。所述电源管理模块，用于向所述信号处理模块的各子模块和所述显示部件供电；所述信号处理模块用于处理所述压电薄膜传感器发送来的电荷信号，并将处理后得到的监测结果通过所述显示部件显示，比如通过液晶显示器和耳机将监测结果输出。
进一步地，所述电源管理模块包括：AC-DC转换器和DC-DC电压转换器，所述AC-DC电压转换器用于将市电交流电源电压转化为直流电源电压，再经过所述DC-DC电压转换器的进一步降压及稳压的处理，为所述信号处理模块的各子模块及所述显示部件供电；所述信号处理模块包括：模拟信号处理模块、模/数转换器、MCU模块。所述模拟信号处理模块用于接收所述压电传感器输出的电荷信号，并将其转换为电压信号发送给所述模/数转换器，所述MCU模块用于向所述模/数转换器发送相应的控制信息，并对所述模拟信号处理模块的输出结果进行处理、计数并存储，得到相应的输出，所述显示部件再将所述模/数转换器的输出通过显示部件输出。
进一步地，所述模拟信号处理模块包括电荷放大模块和滤波模块。所述电荷放大模块用于放大所述压电传感器输出的电荷信号，所述滤波模块为带通滤波器，滤除正常胎心音60Hz-150Hz频带范围外的噪声。所述滤波模块连接所述电荷放大模块的输出。
本发明的有益效果是：
本发明通过压电薄膜传感器采集胎儿的心音信号，再由控制电路对采集的胎心音信号进行处理的方式，由于压电薄膜传感器具有压电特性好、响应速度快、灵敏度高和线性度好的优良特性，不仅保证了胎心音信号的准确性和精确性，并且由于压电薄膜传感器重量轻，柔软，耐用，生产简单，同时控制电路简单、易于实现，从而使得本发明的胎心音监测装置易于生产制造。
当使用本发明的胎心音监测装置时，只需要将所述压电薄膜传感器贴于孕妇腹部，再连接好市电交流电源，即可监测到胎儿胎心率信息，完全满足孕妇在家中实时的自我监测的需要，为胎儿及母体的健康提供了必要的保障。
【具体实施方式和附图说明】
附图说明
图1为本发明的胎心音监测仪的一种实施例的功能模块示意图；
图2为图1的控制电路的一种实施例的功能模块图；
图3为图2的电源管理模块的一种实施例的功能模块图；
图4为图2的信号处理模块的一种实施例的功能模块图；
图5为图1的胎心音监测仪的一种实施例的示意图。
具体实施方式
下面通过具体实施方式结合附图对本发明作进一步详细说明。
请参考图1，为本发明的胎心音监测仪的一种实施例的功能模块图。本实施例的胎心音监测仪包括压电薄膜传感器1、电导线2、控制电路3、以及显示部件4，其中控制电路3通过电导线2连接到压电薄膜传感器1上，显示部件4与控制电路3电性连接。
本实施例采用压电薄膜传感器1来采集孕妇腹中胎儿的心跳信号和胎动信号，胎儿的心跳信号和胎动信号会使得压电薄膜传感器1发生形变，进而转变为电荷信号，所述该电荷信号通过电导线2传送给控制电路3，由该控制电路3进行处理，得到相应的监测结果，所述监测结果在显示部件4中显示。由于本实施例中采用的压电薄膜传感器1的压电特性好，响应速度快，并且灵敏度高，线性度好，从而保证了采集的胎心音信号的准确性和精确性。
本实施例中的控制电路3与压电薄膜传感器1通过电导线2连接，方便孕妇在家中日常的自我监测。在本实施例中，孕妇仰卧或站立时，可将压电薄膜传感器1贴于腹部，通过显示部件2，比如液晶显示器和耳机就可以监测到腹中胎儿的心率信号。
请参考图2，为本发明的胎心音监测仪的控制电路3的一种实施例的功能模块图。本实施例的控制电路3包括电源管理模块5和信号处理模块231。电源管理模块5为信号处理模块231的各个子模块及显示部件4提供稳定的直流电源电压。信号处理模块231通过电导线2与压电薄膜传感器连接。
请参考图3，为本发明的胎心音监测仪的电源管理电路5的一种实施例的功能模块图。本实施例的电源管理电路5包括AC-DC电压转换模块51和DC-DC电压转换模块52。该AC-DC电压转换模块51的输入连接市电交流电源，AC-DC电压转换模块51的输出连接到DC-DC电压转换模块52。市电交流电源通过AC-DC的转换与DC-DC的直流稳压的处理，能够为控制电路3的子模块及显示部件4稳定供电。
请参考图4，为本发明的胎心音监测仪的信号处理模块231的一种实施例的功能模块图。本实施例中的功能模块包括：电荷放大器341、带通滤波器342、ADC(Analog-to-Digital Converter，模/数转换器或者模拟/数字转换器)343和MCU模块344。电荷放大器341通过电导线2接收压电薄膜传感器1发送的电荷信号，并放大。因胎心音信号集中于低频段60～180Hz以内，而放大的电信号既包括孕妇腹中胎儿的心音信号，还包括母体的其它噪音信号，所述母体的噪音信号大约集中在10～20Hz，所以，在放大的信号进入ADC(Analog-to-DigitalConverter，模/数转换器或者模拟/数字转换器)343处理之前必须经过带通滤波器342。同时，电源引起的干扰由50Hz及其谐波100Hz、150Hz等，都会对胎心音信号的提取检测形成很强的干扰，因此带通滤波器342除了滤除母体噪音外，还必须滤除来自电源的工频干扰及其谐波分量。因此，带通滤波器342的输入连接电荷放大器341的输出，滤波的结果送到ADC(Analog-to-DigitalConverter，模/数转换器或者模拟/数字转换器)343中进行处理。ADC(Analog-to-Digital Converter，模/数转换器或者模拟/数字转换器)343接收由带通滤波器342发送来的胎心音信号，并同时触发MCU模块344，则MCU模块344为该ADC(Analog-to-Digital Converter，模/数转换器或者模拟/数字转换器)343匹配相应的控制信息，例如对ADC的工作方式、逻辑功能和时序等进行配置作为本实施例的控制信息，ADC(Analog-to-Digital Converter，模/数转换器或者模拟/数字转换器)343再根据该控制信息将胎心音信号转化为相应的数字信号，该数字信号即为监测结果。本实施例中的胎心音监测结果为胎儿的心率信息。。
下面结合本发明的胎心音监测仪的工作原理对本实施例的胎心音监测仪进行详细的说明。
如图5所示，当孕妇站立或仰卧时，将本实施例的胎心音监测仪的压电薄膜传感器1放置于孕妇腹部上，接触孕妇腹部皮肤，腹部中胎儿的心跳运动引起孕妇腹部皮肤的机械振动，压电薄膜传感器1感应此机械振动并将此机械振动转变为相应的电荷信号，再通过电导线2传送到电荷放大器341进行电荷放大后，再传送给带通滤波器343滤除母体噪音及共频干扰，从而得到准确的胎心音信号，并将该胎心音信号发送给ADC(Analog-to-Digital Converter，模/数转换器或者模拟/数字转换器)343，则ADC(Analog-to-Digital Converter，模/数转换器或者模拟/数字转换器)343同时触发MCU模块344为该ADC配置相应的控制信息，并根据该控制信息将滤波后的胎心音信号转换为数字信号，作为监测结果，通过显示部件4输出。
以上内容是结合具体的实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。

Claims (4)

1.一种由压电薄膜传感器1、控制电路3及显示部件4组成的胎心音监测仪，其特征在于所述压电薄膜传感器1与所述控制电路3通过导线2电性连接，所述控制电路3与所述显示部件4电性连接。
2.如权利要求1所述的装置，所述压电薄膜传感器1贴于孕妇腹部皮肤，用于感应因胎儿的心脏跳动引起的孕妇腹部皮肤的机械振动，并将所述的机械振动转变为相应的电荷信号；所述控制电路3用于对所述电荷信号进行处理，得到监测结果并通过所述显示部件4进行显示。
3.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述控制电路3包括信号处理模块和电源管理模块，所述信号处理模块用于处理所述压电薄膜传感器发送来的电荷信号，并将处理后得到的监测结果通过所述显示部件显示；所述电源管理模块用于向所述的信号处理模块和所述显示部件4提供稳定的直流电源电压。
4.如权利要求3所述的装置，其特征在于，所述信号处理模块包括：电荷放大器、带通滤波器、模数转换器和MCU模块。所述电荷放大器连接所述带通滤波器，所述带通滤波器连接所述模数转换器，所述模数转换器连接所述MCU模块。
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