CN202078299U - 一种阵列式胎动信号及子宫收缩信号监测腹带 - Google Patents
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Abstract
一种阵列式胎动信号及子宫收缩信号监测腹带，属于妊娠妇女生理参数检测技术领域，其特征在于，包括封入腹带内的实时监测用的胎动信号及子宫收缩信号压电传感器阵列、腹带、腹带内的胎动信号及子宫收缩信号处理计数模块、数码管、可充电锂电池、电源开关以及电压转换电路，本实用新型可客观准确地记录胎动信号和子宫收缩信号，提高记录的自动化和电子信息化程度。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种阵列式胎动信号及子宫收缩信号监测腹带，具体是一种操作简便、携带方便、可同时自动记录妊娠妇女的12个位置的胎动和子宫收缩信号，使妊娠妇女可以不受时间、地点的约束对胎儿进行及时且形象的胎动信号及子宫收缩信号监测的装置。
背景技术
产前对妊娠妇女进行监护，及时了解胎儿的宫内情况及胎盘功能，对降低围生儿病死率及妊娠妇女的并发症，改善围生儿预后极为重要。妊娠妇女的胎动信号及子宫收缩信号都是胎儿向外传递自身情况的重要信息。胎动次数正常可预告胎儿宫内状态正常，胎动次数减少或消失预告胎儿缺氧，正常情况下，采用每天早、中、晚各记一个小时，最后将3次胎动数相加乘4为12小时的方法作为衡量标准。若小于20次/12小时为异常，若小于10次/12小时时提示胎儿已明显缺氧。子宫收缩信号是妊娠妇女临盆时间的重要信号，在20～37孕周时，子宫收缩频率每20分钟4次以上或每小时8次以上，在38孕周后变得频繁，甚至10～20分钟就会发生一次子宫收缩。
传统的胎动信号和子宫收缩信号监测多是由妊娠妇女自主手动计数或是在医院进行的超声成像监测。近年来有很多关于胎动信号监测和子宫收缩信号监测的装置。专利号为ZL200520127844.9、专利号为ZL2006200099440.4和申请号为200610022580.X的专利主要针对胎动信号监测，其中专利号为ZL200520127844.9的专利是一种妊娠妇女可随身携带并佩戴在手腕上使用的方便妊娠妇女计数的装置，但这个装置需要妊娠妇女手动计数，不能自动计数，专利号为ZL2006200099440.4的专利是一种较大型的用于医用辅助设备的胎动监测装置，但不可在家庭或就医途中进行胎动信号的便捷监测，虽然申请号为200610022580.X的专利是一个便携式的智能胎动计数器，但包括其在内的上述三个专利均只针对胎动信号监测而没有同时进行子宫收缩信号监测。
专利号为ZL200720059674.4的专利是用压力传感器进行子宫收缩信号测量并采用无线方式传递信息的装置，但只是针对子宫收缩信号的监测而没有同时监测胎动信号。
专利号为ZL97225594.X的专利是利用将14个压电陶瓷传感器缝合在腹带上进行胎音监测，但阵列式的传感器摆放的相对位置在数值上并没有给出，且只是针对子宫收缩信号的监测而没有同时监测胎动信号。
专利号为ZL00221283.8和申请号200810095046.0的专利可同时进行胎动信号和子宫收缩信号的监测，其中专利号为ZL00221283.8的专利是对妊娠妇女和胎儿的产前、产中及产后进行多项生理参数监测的装置，使用者是医护人员或是孕妇家属，该装置不可在家庭或就医途中进行胎动信号和子宫收缩信号的便捷监测，申请号为200810095046.0的专利是通过计算机监护辅助系统感测妊娠妇女及胎儿的生理状态的装置，也不具有可在家庭或就医途中进行胎动信号和子宫收缩信号便捷监测的特征。
上述6个专利均只通过一个压力传感器提取胎动信号或子宫收缩信号，无法得知胎动信号和子宫收缩信号的具体位置。为更加准确的进行胎动计数，避免妊娠妇女自主计数的误差，同时妊娠妇女可自行对子宫收缩信号进行监测，并记录胎动信号和子宫收缩信号的具体位置，可在家庭或就医途中进行胎动和子宫收缩信号便捷监测，本实用新型提供了一种阵列式胎动信号及子宫收缩信号监测腹带，将12个胎动信号及子宫收缩信号传感器以阵列形式提取妊娠妇女不同位置的胎动信号及子宫收缩信号，并通过使用腹带进行胎动信号和子宫收缩信号监测，提高胎动信号和子宫收缩信号监测的自动化和电子信息化程度，最大限度的减少对妊娠妇女正常生活的影响。
实用新型内容
本实用新型的目的是，提供的一种阵列式胎动信号及子宫收缩信号监测用的腹带。
本实用新型的特征在于，腹带1、可充电锂电池2、胎动信号及子宫收缩信号处理计数模块3、实时监测用的胎动信号及子宫收缩信号压电传感器阵列4、两个两位一体数码管51，52、三位一体数码管53、电压转换电路6以及电源开关7，其中：
腹带1，外部的左右两侧分别固定着腹围刻度标志带91，92，最大量程为110厘米，最小量程为60厘米，最小刻度为0.5厘米，两端设有所述皮扣8，所述皮扣8扣合后，该腹带1的中心点与妊娠妇女的肚脐相对应，
实时监测用的胎动信号及子宫收缩信号压电传感器阵列4，封装在所述腹带1内，由12个实时监测用的所述胎动信号及子宫收缩信号压电传感器和对应的位于传感器上的对外显示用的LED灯组成，以下简称压电传感器阵列4，所述压电传感器阵列4的中心点同时与所述腹带1的中心点、妊娠妇女的肚脐对准，在水平方向上对称于所述压电传感器阵列4的中心点的左、右两侧分别放置两个所述胎动信号及子宫收缩信号压电传感器，以下简称压电传感器，肚脐与其水平方向上相邻的两个压电传感器之间的间距为各5厘米，在肚脐水平的方向上，相邻的两所述压电传感器的间距分别为5厘米，在垂直方向上，对称于所述压电传感器阵列4的中心点上、下两端各对称的分别放置两个所述压电传感器，垂直方向上所述各压电传感器之间的间距为4厘米，肚脐与其垂直方向上相邻的两个压电传感器之间的间距为4厘米，在水平方向上，距离肚脐较近的左、右两个所述压电传感器的垂直方向两侧各分别放置一个所述压电传感器，与肚脐在垂直方向上的间距为4厘米，并对所述各压电传感器设定各自的二进制位置标号，
胎动信号及子宫收缩信号处理计数模块3，含有：胎动信号及子宫收缩信号处理模块31、胎动信号及子宫收缩信号计数模块32和二-十进制转换模块33，其中：
胎动信号及子宫收缩信号处理模块31，由前置差分放大电路311、巴特沃斯低通滤波电路312、信号放大电路313以及单片机314依次串联而成，其中：
前置差分放大电路311，由最小共模抑制比高于110db的仪用放大芯片INA118构成，12个输入端与所述压电传感器阵列4的12个电压输出端相连，并按所述各压电传感器的二进制位置标号，
巴特沃斯低通滤波电路312，采用第一运算放大器芯片TL084，12个输入端分别和所述前置差分放大电路311的12个输出端相连，并按所述各压电传感器的二进制位置标号，
信号放大电路313，12个输入端与所述巴特沃斯低通滤波器312的12个输出端相连，信号放大电路313由第二、第三两个运算放大芯片TL084串联组成，并按所述各压电传感器的二进制位置标号，
单片机314，共有12个数据输入端，采用12个压电传感器的二进制标号对单片机314的12个数据输入端标号，并使所述信号放大电路313的12个输出端与单片机314的12个输入端按标号相对应，单片机314采用芯片C8051F020，设有信号基线设定模块3141，信号处理模块3142，胎动及子宫收缩鉴别模块3143，胎动信号及子宫收缩信号持续时间确定模块3144，胎动信号及子宫收缩信号输出模块3145、压电传感器阵列4中发送胎动信号及子宫收缩信号的压电传感器的位置的及信号类别的标志模块3146以及串行数据传输接口(USB)，其中：
信号基线设定模块3141，设有：子宫收缩信号幅值电压最低值A1，为0.1伏，以及胎动信号幅值电压最低值A2，为1.8伏，并把这两个最低值预置于所述信号处理模块3142内，
信号处理模块3142，在所述单片机314设定的采样频率下，对在某一采样时刻并行输入的12路经模数转换后的数字电压信号分别采样，并按以下步骤处理：
第一步，为每一路输入信号建立一个采样数据序列，其中包括采样时刻的电压幅值及该采样时刻电压变化的斜率，还有所述信号输入端口的各压电传感器的二进制标号标志，
第二步，把第一步得到的所述采样数据序列同时送往所述胎动及子宫收缩鉴别模块3143和胎动信号及子宫收缩信号持续时间确定模块3144，
胎动及子宫收缩鉴别模块3143，对从所述信号处理模块3142输入的各路在各个采样时刻下输入的所述采样数据序列内的信号幅值进行判别：当信号幅值电压大于1.8伏时，判断为胎动信号，当信号幅值电压小于或等于1.8伏且大于或等于0.1伏时判定为子宫收缩信号，并给予类别标志，0为胎动信号，1为子宫收缩信号，将判断后的信号类型的二进制值，连同该类型信号持续时间内的所有数据序列，胎动信号及子宫收缩信号输出模块3145和压电传感器阵列中发送胎动信号及子宫收缩信号的压电传感器的位置及信号类别标志模块3146，
胎动信号及子宫收缩信号持续时间确定模块3144，根据所述胎动及子宫收缩鉴别模块3143输出的胎动信号及子宫收缩信号类型确定所述信号处理模块3142中的信号类型，得到胎动信号的信号持续时间，指在0.1伏处胎动信号电压变化斜率大于零的时刻到在0.1伏处胎动信号电压变化斜率小于零的时刻间的时间段tref1，得到子宫收缩信号的信号持续时间，指在0.1伏处子宫收缩信号电压变化斜率大于零的时刻到在0.1伏处子宫收缩信号电压变化斜率小于零的时刻间的时间段tref2，
胎动信号及子宫收缩信号的持续时间值由串行数据传输接口(USB)传送至PC机，
胎动信号及子宫收缩信号的持续时间值通过二-十进制转换模块33中的数码管驱动芯片CH452A显示在第一个两位一体数码管52上，
胎动信号及子宫收缩信号输出模块3145，当胎动及子宫收缩鉴别模块3143将已确定的胎动信号或子宫收缩信号传送至胎动信号及子宫收缩信号输出模块3145时，并通过串行数据传输接口(USB)将胎动信号及子宫收缩信号次数传送至所述PC机，同时将信号传送至胎动信号及子宫收缩信号计数模块32中，
压电传感器阵列中发送胎动信号及子宫收缩信号的压电传感器的位置及信号类别标志模块3146，接收到所述胎动及子宫收缩鉴别模块3143发送的已确定的胎动信号或子宫收缩信号时，将产生胎动信号或子宫收缩信号的压电传感器的二进制位置标号及类别标志值通过串行数据传输接口(USB)传送至PC机，同时通过二-十进制转换模块33中数码管驱动芯片CH452A将信号类别标志显示在三位一体数码管53的百位上，将压电传感器阵列中发送胎动信号及子宫收缩信号的压电传感器的位置显示在三位一体数码管53的个位和十位上，
胎动信号及子宫收缩信号计数模块32，是由6个数字电路器件组成，包括：一个差分四通道模拟控制开关芯片CD4052，两个16进制计数器芯片74LS161、一个与非门芯片74LS20、一个锁存器芯片CD4553和一个数码管驱动芯片CD4543，其中：
芯片74LS20的输出端与芯片CD4553的输入端相连，其中芯片CD4553的4个输出端与芯片CD4543的4个输入端相连，芯片CD4553的2个低电平控制输出端分别与两位一体数码管51的个位、十位相连，以控制数码管的工作状态，芯片CD4543的7个输出端分别与两位一体数码管51的七段显示控制端相连，用于驱动所述两位一体数码管LG3621BH51显示胎动或子宫收缩次数，
芯片74LS20的输出端与2个16进制计数器74LS161芯片的清零端相连，芯片74LS20的4个输入端分别与2个16进制计数器74LS161芯片的计数位相连，每个74LS161芯片的时钟信号控制端均与芯片CD4052的输出端相连，芯片CD4052的两个输入端分别与单片机314的胎动信号及子宫收缩信号输出模块的胎动信号及子宫收缩信号共两个输出端相连，
二-十进制转换模块33，由数码管驱动芯片CH452组成，其中：
数码管驱动芯片CH452，共有两个输入端，一个与所述压电传感器阵列中发送胎动信号及子宫收缩信号的压电传感器的位置及信号类别标志模块3146的一个用二进制位置表示的传感器位置标号和信号类别标志的串行数据输出口相连，另一个与胎动信号及子宫收缩信号持续时间确定模块3144的二进制的持续时间输出端相连，驱动两位一体数码管52和三位一体数码管53分别显示胎动信号或子宫收缩信号持续时间值和压电传感器阵列中发送胎动信号及子宫收缩信号的压电传感器的位置及信号类别标志，
可充电锂电池2，保证测量过程中的电源要求，输出电压为3.7伏，
电源开关7，一端与可充电锂电池2的输出端相连，另一端与电压转换电路6中的MAX8815A芯片、RT9193芯片的电压输入端相连，
电压转换电路6，由MAX8815A芯片、RT9193芯片和ADM660芯片组成，当电源开关7连通时，可充电锂电池2的3.7伏电压经过芯片MAX8815A升压成5伏电压，可充电锂电池2的3.7伏电压经过芯片RT9193降压成正3.3伏电压，再通过ADM660芯片将3.3伏电压转换成负3.3伏电压，其中：
5伏电压给所述压电传感器阵列4中的12个压电传感器和所述胎动信号及子宫收缩信号计数模块32中的差分四通道模拟控制开关CD4052芯片、两个74LS161芯片、CD4553芯片、CD4543芯片和74LS20芯片以及二-十进制转换模块33中CH452芯片供电，
3.3伏正电压给所述单片机314C8051F020供电，
3.3伏正电压和3.3伏负电压给所述前置差分放大电路311中的INA118芯片、所述巴特沃斯低通滤波电路312中的第一TL084芯片和信号放大电路313中的第二、第三TL084芯片供电，
可充电锂电池2、电压转换电路6、电源开关7和皮扣8位于腹带1的一侧，压电传感器阵列4位于腹带1的中心，胎动信号及子宫收缩信号处理计数模块3和两位一体数码管51，52、三位一体数码管53位于腹带1的另一侧。
本实用新型提出的一种阵列式胎动信号及子宫收缩信号监测腹带可通过胎动信号及子宫收缩传感器阵列确定胎动信号及子宫收缩位置，并通过对胎动信号及子宫收缩信号的鉴别确定一次胎动信号和子宫收缩信号的持续时间，以及在一段时间内胎动次数和子宫收缩次数。本实用新型并非用于疾病诊断目的，而是使妊娠妇女无论在家或是就诊等待期间均可便捷进行胎动信号及子宫收缩信号监测，及时且形象地了解胎儿的健康状况。本实用新型提高了胎动信号和子宫收缩信号监测的自动化和电子信息化程度，最大限度减少对妊娠妇女正常生活的影响。
附图说明
图1为阵列式胎动信号及子宫收缩信号监测腹带内部结构图，1-腹带，2-可充电锂电池，3-胎动信号及子宫收缩信号处理计数模块，4-实时监测用的胎动信号及子宫收缩信号压电传感器阵列，51-两位一体数码管，52-两位一体数码管，53-三位一体数码管，6-电压转换电路，7-电源开关。
图2为实时监测用的胎动信号及子宫收缩信号压电传感器阵列结构图，11-22压电传感器传感器，23-妊娠妇女肚脐。
图3为胎动信号及子宫收缩信号处理计数模块结构图，31-胎动信号及子宫收缩信号处理计数模块，311-前置差分放大模块，312-巴特沃斯低通滤波模块，313-信号放大模块，314-单片机，32-胎动信号及子宫收缩信号计数模块。
图4为单片机结构图，314-单片机，3141-信号基线设定模块，3142-信号处理模块，3143-胎动及子宫收缩鉴别模块，3144-胎动信号及子宫收缩信号持续时间确定模块，3145-胎动信号及子宫收缩信号输出模块，3146-压电传感器阵列中胎动信号及子宫收缩信号位置辨别模块。
图5为胎动信号及子宫收缩信号计数模块电路图。
图6为二-十进制转换模块电路图。
图7为阵列式胎动信号及子宫收缩信号监测腹带外部结构图，1-腹带，2-可充电锂电池，3-胎动信号及子宫收缩信号处理计数模块，4-实时监测用的胎动信号及子宫收缩信号压电传感器阵列，51-两位一体数码管，52-两位一体数码管，53-三位一体数码管，6-电压转换电路，7-电源开关，8-皮扣，91-腹带刻度，92-腹带刻度。
图8为电压转换电路图。
图9为一例测量得到的胎动信号及子宫收缩信号图，24-胎动信号，25-子宫收缩信号。
具体实施方式
一种阵列式胎动信号及子宫收缩信号监测用的腹带如图1所示，其特征在于，含有：腹带1、可充电锂电池2、胎动信号及子宫收缩信号处理计数模块3、实时监测用的胎动信号及子宫收缩信号压电传感器阵列4、两个两位一体数码管51，52、三位一体数码管53、电压转换电路6以及电源开关7，其中：
如图6所示，腹带1，外部的左右两侧分别固定着腹围刻度标志带91，92，最大量程为110厘米，最小量程为60厘米，最小刻度为0.5厘米，两端设有所述皮扣8，所述皮扣8扣合后，该腹带1的中心点与妊娠妇女的肚脐相对应，
如图2所示实时监测用的胎动信号及子宫收缩信号压电传感器阵列4，以下简称压电传感器阵列4，封装在所述腹带1内，由12个实时监测用的所述胎动信号及子宫收缩信号压电传感器和对应的位于传感器上的对外显示用的LED灯组成，当某一个压电传感器接收到的胎动或子宫收缩信号经胎动信号及子宫收缩信号处理计数模块3确认为胎动信号或子宫收缩信号时，在胎动信号及子宫收缩信号计数模块32进行计数的同时相应位置的LED灯持续点亮5秒，5秒后LED灯自动熄灭，
所述压电传感器阵列4的中心点同时与所述腹带1的中心点、妊娠妇女的肚脐对准，在水平方向上对称于所述压电传感器阵列4的中心点的左、右两侧分别放置两个所述胎动信号及子宫收缩信号压电传感器，以下简称压电传感器，肚脐与其水平方向上相邻的两个压电传感器之间的间距各为5厘米，在肚脐水平的方向上，相邻的两所述压电传感器的间距分别为5厘米，在垂直方向上所述各压电传感器之间的间距为4厘米，肚脐与其垂直方向上相邻的两个压电传感器之间的间距为4厘米，在水平方向上，距离肚脐较近的左、右两个所述压电传感器的垂直方向两侧各分别放置一个所述压电传感器，与肚脐在垂直方向上的间距为4厘米，并对所述各压电传感器设定各自的二进制位置标号，
如图3所示，胎动信号及子宫收缩信号处理计数模块3，含有：胎动信号及子宫收缩信号处理模块31、胎动信号及子宫收缩信号计数模块32和二-十进制转换模块33，其中：
胎动信号及子宫收缩信号处理模块31，由前置差分放大电路311、巴特沃斯低通滤波电路312、信号放大电路313以及单片机314依次串联而成，其中：
前置差分放大电路311，由最小共模抑制比高于110db的仪用放大芯片INA118构成，12个输入端与所述压电传感器阵列4的12个电压输出端相连，并按所述各压电传感器的二进制位置标号，
巴特沃斯低通滤波电路312，采用第一运算放大器芯片TL084，12个输入端分别和所述前置差分放大电路311的12个输出端相连，并按所述各压电传感器的二进制位置标号，
信号放大电路313，12个输入端与所述巴特沃斯低通滤波器312的12个输出端相连，信号放大电路313由第二、第三两个运算放大芯片TL084串联组成，并按所述各压电传感器的二进制位置标号，
如图4所示，单片机314，共有12个数据输入端，采用12个压电传感器的二进制标号对单片机314的12个数据输入端标号，并使所述信号放大电路313的12个输出端与单片机314的12个输入端按标号相对应，单片机314采用芯片C8051F020，设有信号基线设定模块3141，信号处理模块3142，胎动及子宫收缩鉴别模块3143，胎动信号及子宫收缩信号持续时间确定模块3144，胎动信号及子宫收缩信号输出模块3145、压电传感器阵列4中发送胎动信号及子宫收缩信号的压电传感器的位置的及信号类别的标志模块3146以及串行数据传输接口(USB)，其中：
信号基线设定模块3141，设有：子宫收缩信号幅值电压最低值A1，为0.1伏，以及胎动信号幅值电压最低值A2，为1.8伏，并把这两个最低值预置于所述信号处理模块3142内，
信号处理模块3142，在所述单片机314设定的采样频率下，对在某一采样时刻并行输入的12路经模数转换后的数字电压信号分别采样，并按以下步骤处理：
第一步，为每一路输入信号建立一个采样数据序列，其中包括采样时刻的电压幅值及该采样时刻电压变化的斜率，还有所述信号输入端口的各压电传感器的二进制标号标志，
第二步，把第一步得到的所述采样数据序列同时送往所述胎动及子宫收缩鉴别模块3143和胎动信号及子宫收缩信号持续时间确定模块3144，
胎动及子宫收缩鉴别模块3143，对从所述信号处理模块3142输入的各路在各个采样时刻下输入的所述采样数据序列内的信号幅值进行判别：当信号幅值电压大于1.8伏时，判断为胎动信号，当信号幅值电压小于或等于1.8伏且大于或等于0.1伏时判定为子宫收缩信号，并给予类别标志，0为胎动信号，1为子宫收缩信号，将判断后的信号类型的二进制值，连同该类型信号持续时间内的所有数据序列，送往胎动信号及子宫收缩信号输出模块3145和压电传感器阵列中发送胎动信号及子宫收缩信号的压电传感器的位置及信号类别标志模块3146，
胎动信号及子宫收缩信号持续时间确定模块3144，根据所述胎动及子宫收缩鉴别模块3143输出的胎动信号及子宫收缩信号类型确定所述信号处理模块3142中的信号类型，得到胎动信号的信号持续时间，指在0.1伏处胎动信号电压变化斜率大于零的时刻到在0.1伏处胎动信号电压变化斜率小于零的时刻间的时间段tref1，得到子宫收缩信号的信号持续时间，指在0.1伏处子宫收缩信号电压变化斜率大于零的时刻到在0.1伏处子宫收缩信号电压变化斜率小于零的时刻间的时间段tref2，
胎动信号及子宫收缩信号的持续时间值由串行数据传输接口(USB)传送至PC机，
胎动信号及子宫收缩信号的持续时间值通过二-十进制转换模块33中的数码管驱动芯片CH452A显示在第一个两位一体数码管LG3621BH 52上，
胎动信号及子宫收缩信号输出模块3145，当胎动及子宫收缩鉴别模块3143将已确定的胎动信号及子宫收缩信号传送至胎动信号及子宫收缩信号输出模块3145时，通过串行数据传输接口(USB)将胎动信号及子宫收缩信号次数传送至所述PC机，同时将信号传送至胎动信号及子宫收缩信号计数模块32中，
压电传感器阵列中发送胎动信号及子宫收缩信号的压电传感器的位置及信号类别标志模块3146，接收到所述胎动及子宫收缩鉴别模块3143发送的已确定的胎动信号或子宫收缩信号时，将产生胎动信号或子宫收缩信号的压电传感器的二进制位置标号及类别标志值通过串行数据传输接口(USB)传送至PC机，同时通过二-十进制转换模块33中数码管驱动芯片CH452A将信号类别标志显示在三位一体数码管53的百位上，将压电传感器阵列中发送胎动信号及子宫收缩信号的压电传感器的位置显示在三位一体数码管53的个位和十位上，
如图5所示，胎动信号及子宫收缩信号计数模块32，是由6个数字电路器件组成，包括一个差分四通道模拟控制开关芯片CD4052，两个16进制计数器芯片74LS161、一个与非门芯片74LS20、一个锁存器芯片CD4553和一个数码管驱动芯片CD4543，其中：
芯片74LS20的6号输出管脚与芯片CD4553的12号clock输入管脚相连以提供芯片CD4553的脉冲信号，其中芯片CD4553的5号Q3、6号Q2、7号Q1和9号Q0管脚分别与芯片CD4543的4号D、2号C、3号B和5号A管脚相连，芯片CD4553的2个低电平控制输出端2号DIG1、15号DIG3管脚均通过与电阻和共阳NPN型三极管的基集串联与两位一体数码管51LG3621BH的个位5号、十位10号管脚相连，以控制数码管的工作状态，芯片CD4553的控制清零13号管脚与单片机的P0.2输出端相连，芯片CD4543的共阳或共阴控制选择端7号管脚与电源相连，使其处于高电平状态以确定数码管和三极管的连接状态，芯片CD4543的7个输出端a-g即9号-15号管脚分别与两位一体数码管LG3621BH的七段显示控制端3号A、9号B、8号C、6号D、7号E、4号F和1号G管脚相连，两位一体数码管51LG3621BH显示胎动信号或子宫收缩信号的次数，
芯片74LS20的输出端6号管脚分别与2个16进制计数器74LS161芯片的1号管脚清零端相连，芯片74LS20的1号、2号、4号和5号管脚4个输入端分别与第一片16进制计数器74LS161芯片的计数位14号Q0和13号Q1管脚以及第二片16进制计数器74LS161芯片的计数位13号Q1和12号Q2管脚相连，第一片16进制计数器74LS161芯片的7号和10号管脚与电源相连，进位端15号管脚与第二片16进制计数器74LS161芯片的7号和10号管脚相连以构成一个可计数为256的计数器，每个74LS161芯片的时钟信号控制端2号管脚均与芯片CD4052的Y通道输出端3号管脚相连，芯片CD4052的1号Y通道输入端Y0和5号Y1管脚分别与单片机的胎动信号及子宫收缩信号输出模块的输出端P1.5和P1.6相连，芯片CD4052的2号、4号、6号、7号、8号管脚与地相连，使其处于低电平状态，9号和10号地址选择管脚中9号与单片机的输出端P1.7相连得到间隔时间为3秒的0和1转换信号以控制地址的选择，10号管脚接地以保证选通地址只有Y0和Y1两个，
两位一体BCD数码管LG3621BH 51最多可将99次计数显示出来，
二-十进制转换模块33，由数码管驱动芯片CH452组成，其中：
数码管驱动芯片CH452，共有两个输入端，一个与所述压电传感器阵列中发送胎动信号及子宫收缩信号的压电传感器的位置及信号类别标志模块3146的一个用二进制位置表示的传感器位置标号和信号类别标志的串行数据输出口相连，另一个与胎动信号及子宫收缩信号持续时间确定模块3144的二进制的持续时间输出端相连，驱动两位一体数码管52和三位一体数码管53分别显示胎动信号或子宫收缩信号持续时间值和压电传感器阵列中发送胎动信号及子宫收缩信号的压电传感器的位置及信号类别标志，其中：
如图6所示，数码管驱动芯片CH452的26号SDA和27号SCL两个输入端与单片机314的P0.0和P0.1相连，芯片CH452的SEG0-SEG6即15-21号管脚分别与电阻连接后再与两位一体数码管LG3621BH 52的3号A、9号B、8号C、6号D、7号E、4号F和1号G号管脚相连，芯片CH452的DIG1、DIG2即7号和6号管脚分别与两位一体数码LG3621BH 52的DIG1、DIG2即10号和5号管脚相连，以显示胎动信号或子宫收缩信号的持续时间值，
芯片CH452的SEG0-SEG6即15-21号管脚分别与电阻连接后再与三位一体数码管LG3631BH 53的11号A、7号B、4号C、2号D、10号E、5号F和3号G号管脚相连，芯片CH452的DIG3、DIG4、DIG5即5号、4号、3号管脚分别与三位一体数码LG3631BH 53的DIG1、DIG2、DIG3即12号、9号、8号管脚相连，使得压电传感器阵列中发送胎动信号及子宫收缩信号的压电传感器的位置显示在个位和十位上，信号类别标志显示在百位上，
如图8所示，可充电锂电池2保证测量过程中的电源要求，输出电压为3.7伏，输出电流至少1300毫安，可充电锂电池2可通过数据传输USB接口进行充电，
电源开关7，一端与可充电锂电池2的输出端相连，另一端与电压转换电路6中的MAX8815A芯片、RT9193芯片的电压输入端相连，
电压转换电路6，由MAX8815A芯片、RT9193芯片和ADM660芯片组成，当电源开关7连通时，可充电锂电池2的3.7伏电压经过芯片MAX8815A升压成5伏电压，可充电锂电池2的3.7伏电压经过芯片RT9193降压成正3.3伏电压，再通过ADM660芯片将3.3伏电压转换成负3.3伏电压，其中：
5伏电压给所述压电传感器阵列4中的12个压电传感器和所述胎动信号及子宫收缩信号计数模块32中的差分四通道模拟控制开关CD4052芯片、两个74LS161芯片、CD4553芯片、CD4543芯片和74LS20芯片以及二-十进制转换模块33中CH452芯片供电，
3.3伏正电压给所述单片机314C8051F020供电，
3.3伏正电压和3.3伏负电压给所述前置差分放大电路311中的INA118芯片、所述巴特沃斯低通滤波电路312中的第一TL084芯片和信号放大电路313中的第二、第三TL084芯片供电，
可充电锂电池2、电压转换电路6、电源开关7和皮扣8位于腹带1的一侧，压电传感器阵列4位于腹带1的中心，胎动信号及子宫收缩信号处理计数模块3和两位一体数码管51，52、三位一体数码管53位于腹带1的另一侧。
电源开关7，长按3秒以上完成为开机或关机功能。
一例测量得到的胎动信号和子宫收缩信号如图8所示，图中24为胎动信号，25为子宫收缩信号。
Claims (1)
1.一种阵列式胎动信号及子宫收缩信号监测用的腹带，其特征在于，含有：腹带(1)、可充电锂电池(2)、胎动信号及子宫收缩信号处理计数模块(3)、实时监测用的胎动信号及子宫收缩信号压电传感器阵列(4)、两个两位一体数码管(51，52)、三位一体数码管(53)、电压转换电路(6)以及电源开关(7)，其中：
腹带(1)，外部的左右两侧分别固定着腹围刻度标志带(91，92)，最大量程为110厘米，最小量程为60厘米，最小刻度为0.5厘米，两端设有所述皮扣(8)，所述皮扣(8)扣合后，该腹带(1)的中心点与妊娠妇女的肚脐相对应，
实时监测用的胎动信号及子宫收缩信号压电传感器阵列(4)，封装在所述腹带(1)内，由12个实时监测用的所述胎动信号及子宫收缩信号压电传感器和对应的位于传感器上的对外显示用的LED灯组成，以下简称压电传感器阵列(4)，所述压电传感器阵列(4)的中心点同时与所述腹带(1)的中心点、妊娠妇女的肚脐对准，在水平方向上对称于所述压电传感器阵列(4)的中心点的左、右两侧分别放置两个所述胎动信号及子宫收缩信号压电传感器，以下简称压电传感器，肚脐与其水平方向上相邻的两个压电传感器之间的间距为各5厘米，在肚脐水平的方向上，相邻的两所述压电传感器的间距分别为5厘米，在垂直方向上，对称于所述压电传感器阵列(4)的中心点上、下两端各对称的分别放置两个所述压电传感器，垂直方向上所述各压电传感器之间的间距为4厘米，肚脐与其垂直方向上相邻的两个压电传感器之间的间距为4厘米，在水平方向上，距离肚脐较近的左、右两个所述压电传感器的垂直方向两侧各分别放置一个所述压电传感器，与肚脐在垂直方向上的间距为4厘米，并对所述各压电传感器设定各自的二进制位置标号，
胎动信号及子宫收缩信号处理计数模块(3)，含有：胎动信号及子宫收缩信号处理模块(31)、胎动信号及子宫收缩信号计数模块(32)和二-十进制转换模块(33)，其中：
胎动信号及子宫收缩信号处理模块(31)，由前置差分放大电路(311)、巴特沃斯低通滤波电路(312)、信号放大电路(313)以及单片机(314)依次串联而成，其中：
前置差分放大电路(311)，由最小共模抑制比高于110db的仪用放大芯片INA118构成，12个输入端与所述压电传感器阵列(4)的12个电压输出端相连，并按所述各压电传感器的二进制位置标号，
巴特沃斯低通滤波电路(312)，采用第一运算放大器芯片TL084，12个输入端分别和所述前置差分放大电路(311)的12个输出端相连，并按所述各压电传感器的二进制位置标号，
信号放大电路(313)，12个输入端与所述巴特沃斯低通滤波器(312)的12个输出端相连，信号放大电路(313)由第二、第三两个运算放大芯片TL084串联组成，并按所述各压电传感器的二进制位置标号，
单片机(314)，共有12个数据输入端，采用12个压电传感器的二进制标号对单片机(314)的12个数据输入端标号，并使所述信号放大电路(313)的12个输出端与单片机(314)的12个输入端按标号相对应，单片机(314)采用芯片C8051F020，设有信号基线设定模块(3141)，信号处理模块(3142)，胎动及子宫收缩鉴别模块(3143)，胎动信号及子宫收缩信号持续时间确定模块(3144)，胎动信号及子宫收缩信号输出模块(3145)、压电传感器阵列(4)中发送胎动信号及子宫收缩信号的压电传感器的位置的及信号类别的标志模块(3146)以及串行数据传输接口(USB)，其中：
信号基线设定模块(3141)，设有：子宫收缩信号幅值电压最低值A1，为0.1伏，以及胎动信号幅值电压最低值A2，为1.8伏，并把这两个最低值预置于所述信号处理模块(3142)内，
信号处理模块(3142)，在所述单片机(314)设定的采样频率下，对在某一采样时刻并行输入的12路经模数转换后的数字电压信号分别采样，并按以下步骤处理：
第一步，为每一路输入信号建立一个采样数据序列，其中包括采样时刻的电压幅值及该采样时刻电压变化的斜率，还有所述信号输入端口的各压电传感器的二进制标号标志，
第二步，把第一步得到的所述采样数据序列同时送往所述胎动及子宫收缩鉴别模块(3143)和胎动信号及子宫收缩信号持续时间确定模块(3144)，
胎动及子宫收缩鉴别模块(3143)，对从所述信号处理模块(3142)输入的各路在各个采样时刻下输入的所述采样数据序列内的信号幅值进行判别：当信号幅值电压大于1.8伏时，判断为胎动信号，当信号幅值电压小于或等于1.8伏且大于或等于0.1伏时判定为子宫收缩信号，并给予类别标志，0为胎动信号，1为子宫收缩信号，将判断后的信号类型的二进制值，连同该类型信号持续时间内的所有数据序列，胎动信号及子宫收缩信号输出模块(3145)和压电传感器阵列中发送胎动信号及子宫收缩信号的压电传感器的位置及信号类别标志模块(3146)，
胎动信号及子宫收缩信号持续时间确定模块(3144)，根据所述胎动及子宫收缩鉴别模块(3143)输出的胎动信号及子宫收缩信号类型确定所述信号处理模块(3142)中的信号类型，得到胎动信号的信号持续时间，指在0.1伏处胎动信号电压变化斜率大于零的时刻到在0.1伏处胎动信号电压变化斜率小于零的时刻间的时间段tref1，得到子宫收缩信号的信号持续时间，指在0.1伏处子宫收缩信号电压变化斜率大于零的时刻到在0.1伏处子宫收缩信号电压变化斜率小于零的时刻间的时间段tref2，
胎动信号及子宫收缩信号的持续时间值由串行数据传输接口(USB)传送至PC机，
胎动信号及子宫收缩信号的持续时间值通过二-十进制转换模块(33)中的数码管驱动芯片CH452A显示在第一个两位一体数码管(52)上，
胎动信号及子宫收缩信号输出模块(3145)，当胎动及子宫收缩鉴别模块(3143)将已确定的胎动信号或子宫收缩信号传送至胎动信号及子宫收缩信号输出模块(3145)时，并通过串行数据传输接口(USB)将胎动信号及子宫收缩信号次数传送至所述PC机，同时将信号传送至胎动信号及子宫收缩信号计数模块(32)中，
压电传感器阵列中发送胎动信号及子宫收缩信号的压电传感器的位置及信号类别标志模块(3146)，接收到所述胎动及子宫收缩鉴别模块(3143)发送的已确定的胎动信号或子宫收缩信号时，将产生胎动信号或子宫收缩信号的压电传感器的二进制位置标号及类别标志值通过串行数据传输接口(USB)传送至PC机，同时通过二-十进制转换模块(33)中数码管驱动芯片CH452A将信号类别标志显示在三位一体数码管(53)的百位上，将压电传感器阵列中发送胎动信号及子宫收缩信号的压电传感器的位置显示在三位一体数码管(53)的个位和十位上，
胎动信号及子宫收缩信号计数模块(32)，是由6个数字电路器件组成，包括：一个差分四通道模拟控制开关芯片CD4052，两个16进制计数器芯片74LS161、一个与非门芯片74LS20、一个锁存器芯片CD4553和一个数码管驱动芯片CD4543，其中：
芯片74LS20的输出端与芯片CD4553的输入端相连，其中芯片CD4553的4个输出端与芯片CD4543的4个输入端相连，芯片CD4553的2个低电平控制输出端分别与两位一体数码管(51)的个位、十位相连，以控制数码管的工作状态，芯片CD4543的7个输出端分别与两位一体数码管(51)的七段显示控制端相连，用于驱动所述两位一体数码管LG3621BH(51)显示胎动或子宫收缩次数，
芯片74LS20的输出端与2个16进制计数器74LS161芯片的清零端相连，芯片74LS20的4个输入端分别与2个16进制计数器74LS161芯片的计数位相连，每个74LS161芯片的时钟信号控制端均与芯片CD4052的输出端相连，芯片CD4052的两个输入端分别与单片机(314)的胎动信号及子宫收缩信号输出模块的胎动信号及子宫收缩信号共两个输出端相连，
二-十进制转换模块(33)，由数码管驱动芯片CH452组成，其中：
数码管驱动芯片CH452，共有两个输入端，一个与所述压电传感器阵列中发送胎动信号及子宫收缩信号的压电传感器的位置及信号类别标志模块(3146)的一个用二进制位置表示的传感器位置标号和信号类别标志的串行数据输出口相连，另一个与胎动信号及子宫收缩信号持续时间确定模块(3144)的二进制的持续时间输出端相连，驱动两位一体数码管(52)和三位一体数码管(53)分别显示胎动信号或子宫收缩信号持续时间值和压电传感器阵列中发送胎动信号及子宫收缩信号的压电传感器的位置及信号类别标志，
可充电锂电池(2)，保证测量过程中的电源要求，输出电压为3.7伏，
电源开关(7)，一端与可充电锂电池(2)的输出端相连，另一端与电压转换电路(6)中的MAX8815A芯片、RT9193芯片的电压输入端相连，
电压转换电路(6)，由MAX8815A芯片、RT9193芯片和ADM660芯片组成，当电源开关(7)连通时，可充电锂电池(2)的3.7伏电压经过芯片MAX8815A升压成5伏电压，可充电锂电池(2)的3.7伏电压经过芯片RT9193降压成正3.3伏电压，再通过ADM660芯片将3.3伏电压转换成负3.3伏电压，其中：
5伏电压给所述压电传感器阵列(4)中的12个压电传感器和所述胎动信号及子宫收缩信号计数模块(32)中的差分四通道模拟控制开关CD4052芯片、两个74LS161芯片、CD4553芯片、CD4543芯片和74LS20芯片以及二-十进制转换模块(33)中CH452芯片供电，
3.3伏正电压给所述单片机(314)C8051F020供电，
3.3伏正电压和3.3伏负电压给所述前置差分放大电路(311)中的INA118芯片、所述巴特沃斯低通滤波电路(312)中的第一TL084芯片和信号放大电路(313)中的第二、第三TL084芯片供电，
可充电锂电池(2)、电压转换电路(6)、电源开关(7)和皮扣(8)位于腹带(1)的一侧，压电传感器阵列(4)位于腹带(1)的中心，胎动信号及子宫收缩信号处理计数模块(3)和两位一体数码管(51，52)、三位一体数码管(53)位于腹带(1)的另一侧。
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