CN107174222A - 一种基于压电技术的穿戴式被动无源胎音监护系统及装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种基于压电技术的穿戴式被动无源胎音监护系统及装置，包括被动式信号感知模块、处理模块、通信模块和显示模块，被动式信号感知模块感知胎儿和孕妇的各项生命体征信号，并通过处理模块实时对感知到的生命体征信号进行处理，显示模块接收并显示胎儿和孕妇的各项生命体征信号的曲线，被动式信号感知模块与处理模块之间进行连接，处理模块与显示模块之间经通信模块连接。24小时实时监护孕妇和胎儿生命体征，将胎儿和孕妇的生命体征信号波动曲线对比分析，异常时多方位报警；同时有任何疑问或问题一键咨询大数据平台在线医生；有助于及时发现异常，及时采取措施；灵敏度高、测量数据精确、被动式安全无辐射，使用方便、用户体验感好。

Description

一种基于压电技术的穿戴式被动无源胎音监护系统及装置

技术领域

本发明属于胎音监护技术领域，特别是涉及一种基于压电技术的穿戴式被动无源胎音监护系统及装置。

背景技术

胎音监护可以通过胎音监测，监测胎儿和孕妇各项生命体征数据，进而判断胎儿和孕妇的精神和生理健康状况；胎儿心率、胎儿体动、孕妇心率、孕妇呼吸率是胎音监测的几个重要指标。胎动过多或胎动过少都有可能是胎儿异常的表现，如果突然动得特别频繁，有可能是受外力撞击或胎盘剥离的警讯，此时胎儿会有暂时性激烈的活动，没多久便安静下来，胎动明显减少，甚至没有胎动；若胎动过少，可能是子宫环境不佳，使胎儿缺氧或营养受到压抑所致。根据某医院记载的数据，在一段时间内分娩的1080例新生儿中，共有297例发生胎儿宫内窘迫，发生率27.5％。如果因没有实时监测胎儿和孕妇的生命体征信号错过需要就医的最佳时机，可能会给孕妇及胎儿带来巨大创伤，甚至引起死亡。

目前的胎音监测方法有两种，第一种是采用医院的多普勒胎心监护仪或心电监护仪进行监测，精确度高，但需专业人士操作，且都是在医疗机构使用，无法家庭使用，且操作不便、无法24小时实时监测、价格高昂等问题；第二种是采用小型多普勒监护仪进行检测，先将绑带以适当的松紧度固定于孕妇腹部，再将超声多普勒探头插设于绑带内、并将多普勒探头移至胎心音最清楚的位置，持续监测20分钟，得到胎心率曲线，但其是采用主动式原理，长时间使用对人体有辐射，存在安全隐患、无法24小时实时监测、精度低、且操作不便、用户体验感差。

发明内容

本发明的目的是提供一种灵敏度高、测量数据精确、安全无辐射、使用方便、可24小时实时监测、用户体验感好且价格低廉的基于压电技术的穿戴式被动无源胎音监护系统及装置，有助于准确及时地监护孕妇及胎儿生命健康状态，异常时及时采取挽救措施，确保胎儿和孕妇安全。

本发明的一技术解决方案是：一种基于压电技术的穿戴式被动无源胎音监护系统，包括被动式信号感知模块、处理模块、通信模块和显示模块；所述被动式信号感知模块感知胎儿和孕妇的各项生命体征信号，所述处理模块实时处理感知到的生命体征信号，所述显示模块接收所述处理模块输出的数据、并显示，所述被动式信号感知模块与处理模块之间进行连接，所述处理模块与显示模块之间经通信模块连接。

作为优选：所述被动式信号感知模块为压电式传感器，所述压电式传感器为压电薄膜传感器、压电陶瓷传感器或压电电缆传感器，所述压电式传感器设置有用于屏蔽环境噪音的屏蔽单元。

作为优选：所述处理模块包括微控制器，所述微控制器内存储有一算法，所述微控制器接收所述被动式信号感知模块输出的信号，并根据存储的算法与所述被动式信号感知模块输出的信号比较判断胎儿和孕妇生命体征信号是否处于正常范围内；所述显示模块与所述微控制器进行信息交互，显示胎儿和孕妇生命体征信号曲线图。

作为优选：所述处理模块包括预警单元，所述预警单元根据所述微控制器做出的不同的预警判断，发出不同的警报提示。

作为优选：还包括远端数据平台，所述显示模块与远端数据平台之间经通信模块连接；所述显示模块与远端数据平台之间的通信模块连接方式为无线通信连接，所述处理模块与显示模块之间的通信模块连接方式为有线通信连接或无线通信连接。

本发明的另一技术解决方案是：一种基于压电技术的穿戴式被动无源胎音监护装置，包括胎音感知组件、信号处理组件、定位组件和智能终端组件，所述胎音感知组件固定于所述定位组件，所述胎音感知组件与信号处理组件进行连接，所述信号处理组件与智能终端组件之间通信连接。

作为优选：所述胎音感知组件包括封装的多层介质、压电式传感器和自屏蔽结构，所述压电式传感器为压电薄膜传感器、压电陶瓷传感器或压电电缆传感器；所述胎音感知组件固定于所述定位组件内、外表面，所述胎音感知组件封存于所述定位组件内，或所述定位组件设置有置物袋、所述胎音感知组件放置于所述置物袋内。

作为优选：所述压电式传感器包括第一组压电传感器和第二组压电传感器，所述第一组压电传感器和第二组压电传感器均固定于所述定位组件，所述第一组压电传感器和第二组压电传感器分别感知胎儿和孕妇的各项生命体征信号。

作为优选：所述定位组件外表面或内表面设置有放置所述信号处理组件的置物袋。

作为优选：所述智能终端组件包括且不限于手机终端、平板电脑终端或计算机终端，所述信号处理组件与智能终端组件之间的通信连接方式为有线通信连接或无线通信连接。

与现有技术相比，本发明的有益效果：

本发明基于压电技术的穿戴式被动无源胎音监护系统通过被动式信号感知模块被动感知胎儿和孕妇的心率、体动生命体征信号，处理模块对胎儿和孕妇生命体征信号进行分析处理并转化为电信号输出，显示模块接收电信号数据并显示胎儿和孕妇生命体征信号波动曲线，通过将波动曲线与正常范围比较，24小时实时监护胎儿和孕妇的生命体征，灵敏度高、测量数据精确、安全无辐射，有助于及时发现孕妇及胎儿异常，及时采取挽救措施。

本发明基于压电技术的穿戴式被动无源胎音监护装置通过将胎音感知组件设置于定位组件，胎音监测时，定位组件绑缚于孕妇腹部，胎音感知组件被动感知胎儿和孕妇的心率、体动生命体征信号，信号处理组件分析处理该生命体征信号并转化为电信号输出，智能终端组件显示胎儿和孕妇生命体征信号的波动曲线，实现24小时实时监护胎儿和孕妇的生命体征，有助于及时发现孕妇及胎儿异常，及时采取挽救措施；灵敏度高、测量数据精确、安全无辐射、结构简单、使用携带方便，用户体验感良好，且价格低廉。

附图说明

图1是本发明基于压电技术的穿戴式被动无源胎音监护系统的结构框图；

图2是本发明基于压电技术的穿戴式被动无源胎音监护装置的结构示意图；

图3是本发明基于压电技术的穿戴式被动无源胎音监护装置的使用状态示意图。

主要组件符号说明：

电源模块10，被动式信号感知模块20，屏蔽单元22，处理模块30，微控制器32，预警单元34，通信模块40，显示模块50，胎音感知组件60，第一组压电传感器62，第二组压电传感器64，信号处理组件70，定位组件80。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步详述：

图1示出了本发明基于压电技术的穿戴式被动无源胎音监护系统的实施例。

请参阅图1所示，该基于压电技术的穿戴式被动无源胎音监护系统包括电源模块10、被动式信号感知模块20、处理模块30、通信模块40、显示模块50和远端数据平台，电源模块10为系统提供电源；被动式信号感知模块20感知胎儿和孕妇的各项生命体征信号，处理模块30实时处理感知到的生命体征信号，显示模块50接收处理模块30输出的数据、并显示，被动式信号感知模块20与处理模块30之间进行连接，处理模块30与显示模块50之间经通信模块40连接。

其中，电源模块10供电的方式可以是设置电池供电，也可以是设置USB接口直接接电供电。

本实施例中，被动式信号感知模块20为压电式传感器，压电式传感器设置有用于屏蔽环境噪音的屏蔽单元22，压电式传感器优选压电薄膜传感器。压电薄膜传感器采用正压电效应原理：受到外力的作用而变形时会在两个电极表面上出现正负相反的电荷，当外力去掉之后，又会恢复到不带电的状态；当压电薄膜传感器被动无源感知到胎儿心率、体动等生命体征信号时，压电薄膜会根据胎儿生命体征信号很小的波动引起较大的应力，从而引起压电薄膜的变形，出现正压电效应，实现高灵敏度和高精确度监测胎儿生命体征信号。其中，压电薄膜为压电聚合物高分子膜，压电薄膜上下电极表面之间就会产生一个电信号，并且同拉伸或弯曲的形变成比例。其他实施例中，压电式传感器为压电陶瓷传感器或压电电缆传感器。

需指出的是，本实施例中的压电薄膜传感器感知信号的方式为被动无源式，即被动接收胎儿和孕妇的心率、体动等生命体征生成对应的信号。具体的，当压电薄膜传感器置于孕妇腹部感应到胎儿和孕妇的心率、体动等生命体征时开始监测；当压电薄膜传感器从孕妇腹部移除后，压电薄膜传感器停止监测。因此，压电薄膜传感器功耗低，工作模式下约为18毫安、待机模式下约为8毫安，节省电能。

本实施例中，处理模块30包括微控制器32，微控制器32内存储有一算法，微控制器32接收被动式信号感知模块20输出的信号，并根据存储的算法与被动式信号感知模块20输出的信号比较判断胎儿和孕妇生命体征信号是否处于正常范围内；显示模块50与微控制器32进行信息交互，显示胎儿和孕妇生命体征信号曲线图。胎心率不规律或胎儿躁动是胎儿宫内缺氧的重要指征，算法中记载了胎儿心率的正常与异常数值范围与胎动次数范围，胎儿的正常心率是在120次/分钟～160次/分钟之间；当胎心率大于160次/分钟或小于100次/分钟时，认为胎儿有宫内窘迫；当胎心率持续10分钟以上都是小于120次/分钟或大于160次/分钟，则表明胎心率异常。此外，孕妇本身发烧、甲状腺功能亢进、服用药物等情况也会引起胎儿的心率超过160次/分钟。微控制器32将算法存储的范围与感知到的胎儿生命体征信号相比较，智能判断胎儿生命体征信号是否正常。显示模块50与微控制器32进行信息交互后，显示模块50显示胎儿生命体征信号曲线图，能直观实时观察胎儿生命体征信号，以及胎儿生命体征信号与正常范围的对比。

显示模块50与远端数据平台之间经通信模块40连接；显示模块40与远端数据平台之间的通信模块40连接方式为无线通信连接，处理模块30与显示模块50的通信模块40连接方式为有线通信连接或无线通信连接，用于数据信号的传输；有线通信方式可以是设置USB接口连线，优选无线通信，无线通信方式可包括蓝牙、wifi、GPRS等。

基于胎音监护系统监护孕妇和胎儿的生命体征，可将多个显示模块40连接至远端的大数据平台，进行用户生命体征数据对比分析，实现判断孕妇和胎儿的健康状态，同时有任何疑问或问题时可与远程在线服务平台咨询和信息交互，实现多方同时监控孕妇和胎儿的状态，以确保孕妇和胎儿的安全；远端的大数据平台还可与医院建立通信，在孕妇和胎儿出现任何安全问题时自动根据具体异常状态发出相应的救助信号，缩短响应时间，争分夺秒确保用户生命安全。

本实施例中，压电式传感器采用的无线电频率为2.4GHz的蓝牙无线频率，2.4GHz蓝牙低能量符合专有的RF片上系统，支持250Kbps、500Kbps、1Mbps、2Mbps的数据传输速率；具有卓越的接收灵敏度、选择性和阻断性能；压电薄膜传感器采用低频监测，甚至可小于20Hz，对孕妇和胎儿无辐射，环保。

本实施例中，处理模块30包括预警单元34，预警单元34根据微控制器32做出的不同的预警判断，发出不同的警报提示。如胎儿心率在120次/分钟～160次/分钟之间，提示胎心率正常；胎儿心率大于160次/分钟或小于100次/分钟时，提示胎儿宫内窘迫，孕妇改变体位后再次测量；胎儿心率持续10分钟以上都是小于120次/分钟或大于160次/分钟，提示胎心率异常；明显胎动次数1小时不少于3～5次，12小时30～40次以上，提示胎动正常；胎动次数突然减少或加快，提示胎动异常等。

本发明基于压电技术的穿戴式被动无源胎音监护系统通过被动式信号感知模块20被动感知胎儿和孕妇生命体征信号，处理模块30对胎儿和孕妇生命体征信号进行分析处理并转化为电信号输出，显示模块50接收电信号数据并显示胎儿和孕妇生命体征信号波动曲线，通过将波动曲线与正常范围比较，24小时实时监护胎儿和孕妇的生命体征，灵敏度高、测量数据精确、安全无辐射，有助于及时发现胎儿异常，及时采取挽救措施，提高了孕妇和胎儿的生命健康保障。

图2、图3示出了本发明基于压电技术的穿戴式被动无源胎音监护装置的实施例。

请参阅图2、图3所示，该基于压电技术的穿戴式被动无源胎音监护装置，使用上述基于压电技术的穿戴式被动无源胎音监护系统，包括胎音感知组件60、信号处理组件70、定位组件80和智能终端组件，胎音感知组件60固定于定位组件80，胎音感知组件60与信号处理组件70进行连接，信号处理组件70与智能终端组件之间通信连接。

本实施例中，电源可以是设置在信号处理组件70的电池，也可以是信号处理组件70设置USB接口直接接电使用；优选为电池，可不受电源限制，随时随地进行监测；打开开关，基于压电技术的穿戴式被动无源胎音监护装置即可通电监测，关闭即停止。

本实施例中，胎音感知组件60包括封装的多层介质、压电式传感器和自屏蔽结构；压电式传感器为压电薄膜传感器，压电薄膜传感器、自屏蔽结构和多层介质层叠设置，胎音感知组件60封存于定位组件80内。其他实施例中，压电式传感器为压电陶瓷传感器或压电电缆传感器，胎音感知组件60固定于定位组件80内、外表面，或定位组件80设置有置物袋、胎音感知组件60放置于置物袋内。压电薄膜传感器的厚度约为1mm，小巧轻薄，重量轻，便于携带，且压电薄膜传感器置于定位组件80内、外表面均无异物感，用户体验感好。当定位组件80为托腹带时，即使不进行胎音监测(不开开关)、仅作为托腹带使用也无异物感。压电薄膜传感器极其耐用，可以经受数百万次的弯曲和振动，具有良好的抗冲击性能。设置自屏蔽结构，可屏蔽环境噪音信号，使得感知到的心率、体动等生命体征信号干净、准确、灵敏。

压电式传感器包括第一组压电传感器62和第二组压电传感器64，第一组压电传感器62和第二组压电传感器64均固定设置于定位组件80，第一组压电传感器62和第二组压电传感器64分别感知胎儿和孕妇的各项生命体征信号，可使得感知到的信号更精确。

定位组件80外表面或内表面设置有放置信号处理组件70的置物袋。当然，其他实施例中，置物袋可置于定位组件80内表面；或是不设置置物袋，监测时直接用手握住信号处理组件70即可。

本实施例中，智能终端组件可以是手机终端、平板电脑终端机或计算机终端，还可以是其他智能设备，在手机、平板电脑或计算机上安装对应的APP后，使压电薄膜传感器与APP配对通信连接，监测胎儿心率、体动等生命体征。信号处理组件70与智能终端组件的通信连接方式为有线通信连接或无线通信连接，用于数据信号的传输；有线通信方式可以是设置USB接口连线，优选无线通信，无线通信方式可包括蓝牙、wifi、GPRS等。

本发明基于压电技术的穿戴式被动无源胎音监护装置通过将胎音感知组件60设置于定位组件80，胎音监测时，定位组件80绑缚于孕妇腹部，胎音感知组件60感知胎儿和孕妇的生命体征信号，信号处理组件70分析处理该信号，智能终端组件显示胎儿和孕妇生命体征信号的波动曲线，实现24小时实时监护胎儿和孕妇的生命体征，有助于及时发现胎儿异常，及时采取挽救措施，提高了孕妇和胎儿的生命健康保障；灵敏度高、测量数据精确、安全无辐射、结构简单、使用携带方便，用户体验感良好，且价格低廉。

基于胎音监护装置绑缚于孕妇腹部，可将多个胎音监护装置连接至大数据平台，进行用户生命体征数据对比分析，实现判断孕妇和胎儿的健康状态，同时有任何疑问或问题时可与远程在线服务平台咨询和信息交互，实现多方同时监控孕妇和胎儿的状态，以确保孕妇和胎儿的安全；大数据平台还可与医院建立通信，在孕妇和胎儿出现任何安全问题时自动根据具体异常状态发出相应的救助信号，缩短响应时间，争分夺秒确保用户生命安全。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明权利要求范围所做的均等变化与修饰，皆应属本发明权利要求的涵盖范围。

Claims (10)

1.一种基于压电技术的穿戴式被动无源胎音监护系统，其特征在于，包括被动式信号感知模块、处理模块、通信模块和显示模块；所述被动式信号感知模块感知胎儿和孕妇的各项生命体征信号，所述处理模块实时处理感知到的生命体征信号，所述显示模块接收所述处理模块输出的数据、并显示，所述被动式信号感知模块与处理模块之间进行连接，所述处理模块与显示模块之间经通信模块连接。

2.根据权利要求1所述的基于压电技术的穿戴式被动无源胎音监护系统，其特征在于，所述被动式信号感知模块为压电式传感器，所述压电式传感器为压电薄膜传感器、压电陶瓷传感器或压电电缆传感器，所述压电式传感器设置有用于屏蔽环境噪音的屏蔽单元。

3.根据权利要求2所述的基于压电技术的穿戴式被动无源胎音监护系统，其特征在于，所述处理模块包括微控制器，所述微控制器内存储有一算法，所述微控制器接收所述被动式信号感知模块输出的信号，并根据存储的算法与所述被动式信号感知模块输出的信号比较判断胎儿和孕妇生命体征信号是否处于正常范围内；所述显示模块与所述微控制器进行信息交互，显示胎儿和孕妇生命体征信号曲线图。

4.根据权利要求3所述的基于压电技术的穿戴式被动无源胎音监护系统，其特征在于，所述处理模块包括预警单元，所述预警单元根据所述微控制器做出的不同的预警判断，发出不同的警报提示。

5.根据权利要求4所述的基于压电技术的穿戴式被动无源胎音监护系统，其特征在于，还包括远端数据平台，所述显示模块与远端数据平台之间经通信模块连接；所述显示模块与远端数据平台之间的通信模块连接方式为无线通信连接，所述处理模块与显示模块之间的通信模块连接方式为有线通信连接或无线通信连接。

6.一种基于压电技术的穿戴式被动无源胎音监护装置，采用权利要求1-5任意一项所述的基于压电技术的穿戴式被动无源胎音监护系统，其特征在于，包括胎音感知组件、信号处理组件、定位组件和智能终端组件，所述胎音感知组件固定于所述定位组件，所述胎音感知组件与信号处理组件进行连接，所述信号处理组件与智能终端组件之间通信连接。

7.根据权利要求6所述的基于压电技术的穿戴式被动无源胎音监护装置，其特征在于，所述胎音感知组件包括封装的多层介质、压电式传感器和自屏蔽结构，所述压电式传感器为压电薄膜传感器、压电陶瓷传感器或压电电缆传感器；所述胎音感知组件固定于所述定位组件内、外表面，所述胎音感知组件封存于所述定位组件内，或所述定位组件设置有置物袋、所述胎音感知组件放置于所述置物袋内。

8.根据权利要求7所述的基于压电技术的穿戴式被动无源胎音监护装置，其特征在于，所述压电式传感器包括第一组压电传感器和第二组压电传感器，所述第一组压电传感器和第二组压电传感器均固定于所述定位组件，所述第一组压电传感器和第二组压电传感器分别感知胎儿和孕妇的各项生命体征信号。

9.根据权利要求8所述的基于压电技术的穿戴式被动无源胎音监护装置，其特征在于，所述定位组件外表面或内表面设置有放置所述信号处理组件的置物袋。

10.根据权利要求9所述的基于压电技术的穿戴式被动无源胎音监护装置，其特征在于，所述智能终端组件包括且不限于手机终端、平板电脑终端或计算机终端，所述信号处理组件与智能终端组件之间的通信连接方式为有线通信连接或无线通信连接。