CN205729403U - 一种用于胎心监护的智能超声波传感器 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种用于胎心监护的智能超声波传感器，包括MCU主控单元、超声波处理单元、分组驱动单元、晶片组单元以及显示单元，其中晶片组单元包括若干晶片组以及用于固定安装所述晶片组的固定板，若干晶片组分布在固定板的各个位置上；MCU主控单元，用于通过分组驱动单元依次激励各个位置的晶片组发射超声波，直到某一个位置的晶片组接收到反射回来的超声波时，通过超声波处理单元得到相应的解调滤波信号，根据所述解调滤波信号对显示单元进行控制，以使显示单元显示出与某一位置的晶片组的位置对应的位置指示。本实用新型产品功耗较小，同时能够准确定位被检测胎儿心脏位置。

Description

一种用于胎心监护的智能超声波传感器

技术领域

本实用新型涉及一种胎儿的胎心监护领域，尤其涉及一种用胎心监护的智能超声波传感器。

背景技术

超声波传感器(探头)是利用超声波的特性研制而成的传感器。超声波是一种振动频率高于声波的机械波，由换能晶片在电压的激励下发生振动产生的，它具有频率高、波长短、绕射现象小，特别是方向性好、能够成为射线而定向传播等特点。

超声波传感器既可以发射超声波，也可以接收超声波，其已经大量用于胎儿监护仪,通过超声多普勒效应计算胎儿瞬时心率,给临床医生提供医学评价,目前国内外所有同类仪器都采用多晶片脉冲波传感器,但是其主要存在下面几个问题:

首先，现有的超声波传感器不能准确地定位被测胎儿心脏的位置,无法帮助操作人员快速地定位被探测的胎儿心脏，从而造成使用过程中找胎心位置困难，并需要经过培训的专业医护人员来完成，同时在长时间监护过程中因为超声波传感器的位移容易丢失胎心信号。

其次，目前国内外胎儿监护仪使用的超声波传感器都是通过提高发射功率和增大照射面积来实现传感器的探测能力，故产品出厂后就处于最大功耗状态，不能在使用过程中根据孕妇的实际情况在保证信号稳定的情况下智能降低功耗。

实用新型内容

本实用新型的目的之一在于提出一种用于胎心监护的智能超声波传感器，其能解决不能准确定位被检测胎儿的心脏位置以及产品功耗较大的问题。

为了达到上述目的之一，本实用新型所采用的技术方案如下：

一种用于胎心监护的智能超声波传感器，包括MCU主控单元、超声波处理单元、分组驱动单元、晶片组单元以及显示单元，其中晶片组单元包括若干晶片组以及用于固定安装所述晶片组的固定板，若干晶片组分布在固定板的各个位置上；

所述MCU主控单元，用于通过分组驱动单元依次激励各个位置的晶片组发射超声波，直到某一个位置的晶片组接收到反射回来的超声波时，通过超声波处理单元得到相应的解调滤波信号，根据所述解调滤波信号对显示单元进行控制，以使所述显示单元显示出与所述某一位置的晶片组的位置对应的位置指示；

所述超声波处理单元，用于将晶片组接收到的反射回来的超声波转换为解调滤波信号。

优选的，所述分组驱动单元包括CPLD时钟发生器、驱动放大单元、变压器单元以及分组开关单元，所述CPLD时钟发生器的输入端与MCU主控单元相连，所述CPLD时钟发生器的输出端依次通过驱动放大单元以及变压器单元与分组开关单元的输入端相连，所述分组开关单元的输出端与晶片组单元相连。

优选的，所述位置指示包括最佳位置指示以及移动方向指示，所述晶片组的数量为五组，其分别为第一晶片组、第二晶片组、第三晶片组、第四晶片组以及第五晶片组，所述第一晶片组、第二晶片组、第三晶片组以及第四晶片组对应地分布在固定板的左上方位、左下方位、右上方位以及右下方位，以使显示单元分别显示与第一晶片组、第二晶片组、第三晶片组以及第四晶片组对应的移动方向指示，第五晶片组位于固定板的中部方位，以使显示单元显示最佳位置指示。五组晶片组的位置设置能够更为准确地定位胎儿的心脏位置，即更为准确定位胎心方位。

优选的，分组开关单元包括第一芯片U1、第二芯片U2以及第三芯片U3；第一芯片U1的第一开关引脚A1以及第二开关引脚A2分别对应地连接第一晶片组以及第二晶片组，第二芯片U2的第三开关引脚A3以及第四开关引脚A4分别对应地连接第三晶片组以及第四晶片组，第三芯片U3的第五开关引脚A5对应地连接第五晶片组；第一芯片U1的输入端B1、第一芯片U1的输入端B2、第二芯片U2的输入端B3、第二芯片U2的输入端B4以及第三芯片U3的输入端B5均与变压器单元相连；第一芯片U1的第一控制引脚C1用于接收MCU主控单元发出的第二控制信号以控制第一开关引脚A1的闭合和断开，第一芯片U1的第二控制引脚C2用于接收MCU主控单元发出的第二控制信号以控制第二开关引脚A2的闭合和断开，第二芯片U2的第三控制引脚C3用于接收MCU主控单元发出的第二控制信号以控制第三开关引脚A3的闭合和断开，第二芯片U2的第四控制引脚C4用于接收MCU主控单元发出的第二控制信号以控制第四开关引脚A4的闭合和断开，第三芯片U3的第五控制引脚C5用于接收MCU主控单元发出的第五控制信号以控制第五开关引脚A5的闭合和断开。分组开关单元的设置能够有效降低产品功耗。

优选的，所述显示单元包括五个指示灯，其分别为第一指示灯、第二指示灯、第三指示灯、第四指示灯以及第五指示灯，所述第一指示灯、第二指示灯、第三指示灯、第四指示灯以及第五指示灯分别用于指示与第一晶片组、第二晶片组、第三晶片组、第四晶片组以及第五晶片组的位置一一对应的位置指示。指示灯单元的设置能够使得定位胎心方位更为精准方便。

优选的，第一晶片组、第二晶片组、第三晶片组以及第四晶片组均包括两个晶片，第五晶片组包括四个晶片。

优选的，超声波处理单元包括调制解调模块、滤波放大模块以及A/D转换模块，调制解调模块的输入端与变压器相连，调制解调模块的输出端通过滤波放大模块与A/D转换模块的输入端相连，A/D转换模块的输出端与MCU主控单元相连。超声波处理单元能够对反射回来的超声波进行处理，以使其成为MCU主控单元能够处理的信号。

优选的，所述智能超声波传感器还包括胎儿睡眠唤醒单元、宫缩压力探测单元、耳机播放单元以及无线通信单元，胎儿睡眠唤醒单元、宫缩压力探测单元、耳机播放单元以及无线通信单元均与MCU主控单元相连。这些单元的设置使得本实用新型的智能超声波传感器功能更为健全，即能够获得更多的关于胎儿和产妇身体状况的数据，同时也使得使用更为方便。

本实用新型具有如下有益效果：

本实用新型能够准确定位被检测胎儿的心脏位置，即快速精准地定位胎心方位，减少产品功耗，也能够减少对孕妇及胎儿的超声波照射能量，减少对孕妇及胎儿的不良危害。晶片组单元以及作为显示单元的指示灯均设有五组，且分别对应地分布在不同方位，便于找到最佳方位以采集胎心信号,提高采集数据的完整性和有效性,而且在长时间监护过程中不易丢失胎心信号。再者，胎儿睡眠唤醒单元、宫缩压力探测单元的设置能够将胎心率和宫缩压测量集中在同一个智能超声波传感器上，减轻了使用者的工作量，降低了操作技术难度率，也降低了因操作失误造成的医疗事故。LCD显示单元以及无线通信单元的设置可以方便使用者即时读取采集到的胎心数据等，还能够将智能超声波传感器与监护主机分离，增加了用户的舒适感以及检测的可靠性，使得本实用新型可用于远程家庭胎心监护，实现真正的远程家庭胎心率监护。

附图说明

图1为本实用新型一种用于胎心监护的智能超声波传感器的模块图。

图2为本实用新型的分组开关单元的电路图。

具体实施方式

下面，结合附图以及具体实施方式，对本实用新型做进一步描述：

实施例1

如图1所示，一种用于胎心监护的智能超声波传感器，包括MCU主控单元、超声波处理单元、分组驱动单元、晶片组单元以及显示单元，其中晶片组单元包括若干晶片组以及用于固定安装所述晶片组的固定板，若干晶片组分布在固定板的各个位置上。晶片组可以为压电陶瓷晶片组，当然还可以是其余的能够发射并接受超声波的晶片组。

MCU主控单元，用于通过分组驱动单元依次激励各个位置的晶片组发射超声波，直到某一个位置的晶片组接收到反射回来的超声波时，通过超声波处理单元得到相应的解调滤波信号，根据所述解调滤波信号对显示单元进行控制，以使所述显示单元显示出与所述某一位置的晶片组的位置对应的位置指示。

其中，显示单元还可以为若干指示灯，指示灯的数量不少于晶片组的数量，每个指示灯均对应一晶片组。作为进一步优选的，显示单元可以是包括五个指示灯，其分别为第一指示灯、第二指示灯、第三指示灯、第四指示灯以及第五指示灯，所述第一指示灯、第二指示灯、第三指示灯、第四指示灯以及第五指示灯分别用于指示与第一晶片组、第二晶片组、第三晶片组、第四晶片组以及第五晶片组的位置一一对应的位置指示。指示灯单元的设置能够使得定位胎心方位更为精准方便。

超声波处理单元，用于将晶片组接收到的反射回来的超声波转换为解调滤波信号。进一步地，超声波处理单元包括调制解调模块、滤波放大模块以及A/D转换模块，调制解调模块的输入端与变压器相连，调制解调模块的输出端通过滤波放大模块与A/D转换模块的输入端相连，A/D转换模块的输出端与MCU主控单元相连。超声波处理单元能够对反射回来的超声波进行处理，以使其成为MCU主控单元能够处理的信号。即超声波处理单元对反射回来的超声波进行解调、滤波放大以及A/D转换成MCU主控单元能够识别的解调滤波信号。

具体的，其中分组驱动单元可以包括CPLD时钟发生器、驱动放大单元、变压器单元以及分组开关单元，所述CPLD时钟发生器的输入端与MCU主控单元相连，所述CPLD时钟发生器的输出端依次通过驱动放大单元以及变压器单元与分组开关单元的输入端相连，所述分组开关单元的输出端与晶片组单元相连。CPLD时钟发生器可产生1-2M的时钟信号，该时钟信号通过驱动放大单元以及变压器单元放大后，再通过分组开关单元传送给相应的晶片组，以使晶片组产生超声波。

作为优选的，所述位置指示包括最佳位置指示以及移动方向指示。晶片组的数量可以为五组，其分别为第一晶片组、第二晶片组、第三晶片组、第四晶片组以及第五晶片组，所述第一晶片组、第二晶片组、第三晶片组以及第四晶片组对应地分布在固定板的左上方位、左下方位、右上方位以及右下方位，以使显示单元分别显示与第一晶片组、第二晶片组、第三晶片组以及第四晶片组对应的移动方向指示，第五晶片组位于固定板的中部方位，以使显示单元显示最佳位置指示。五组晶片组的位置设置能够更为准确地定位胎儿的心脏位置，即更为准确定位胎心方位。

同时，因第五晶片组位于固定板的中部方位，故时当显示单元显示出与第五晶片组的位置对应的位置指示，即该位置指示为最佳位置指示时，则表明本实用新型的智能超声波传感器已经找到了最佳胎心方位，无需再次移动智能超声波传感器。同时MCU主控单元通过分组开关单元控制第一晶片组、第二晶片组、第三晶片组和第四晶片组均不发射超声波，从而达到减少功耗的作用。

若显示单元显示出与第一晶片组、第二晶片组、第三晶片组或第四晶片组中的任一组的位置对应的位置指示，即该位置指示为移动方向指示时，则需要往移动方向指示的方向移动智能超声波传感器，直至显示单元显示出最佳位置指示，即找到最佳胎心位置。

优选的，第一晶片组、第二晶片组、第三晶片组以及第四晶片组均包括两个晶片，第五晶片组包括四个晶片。第五晶片组作为检测胎心最佳位置的晶片组，设置有四个晶片，是为了使得该智能超声波传感器的使用更为安全便捷。

再者，如图2所示，分组开关单元包括第一芯片U1、第二芯片U2以及第三芯片U3。其中第一芯片U1、第二芯片U2以及第三芯片U3均可为MAX1476系列芯片。

其中，第一芯片U1的第一开关引脚A1以及第二开关引脚A2分别对应地连接第一晶片组以及第二晶片组，第二芯片U2的第三开关引脚A3以及第四开关引脚A4分别对应地连接第三晶片组以及第四晶片组，第三芯片U3的第五开关引脚A5对应地连接第五晶片组；第一芯片U1的输入端B1、第一芯片U1的输入端B2、第二芯片U2的输入端B3、第二芯片U2的输入端B4以及第三芯片U3的输入端B5均与变压器单元相连；第一芯片U1的第一控制引脚C1用于接收MCU主控单元发出的第二控制信号以控制第一开关引脚A1的闭合和断开，第一芯片U1的第二控制引脚C2用于接收MCU主控单元发出的第二控制信号以控制第二开关引脚A2的闭合和断开，第二芯片U2的第三控制引脚C3用于接收MCU主控单元发出的第二控制信号以控制第三开关引脚A3的闭合和断开，第二芯片U2的第四控制引脚C4用于接收MCU主控单元发出的第二控制信号以控制第四开关引脚A4的闭合和断开，第三芯片U3的第五控制引脚C5用于接收MCU主控单元发出的第五控制信号以控制第五开关引脚A5的闭合和断开。分组开关单元的设置能够有效降低产品功耗。

优选的，所述智能超声波传感器还包括胎儿睡眠唤醒单元、宫缩压力探测单元、耳机播放单元以及无线通信单元，胎儿睡眠唤醒单元、宫缩压力探测单元、耳机播放单元以及无线通信单元均与MCU主控单元相连。这些单元的设置使得本实用新型的智能超声波传感器功能更为健全，即能够获得更多的关于胎儿和产妇身体状况的数据，同时也使得使用更为方便。

其中，胎儿睡眠唤醒单元，包括用于驱动微型马达的驱动电路。一般在测试胎儿胎动时，需要外界给予刺激信号，此时MCU主控单元能向胎儿睡眠唤醒单元发出控制信号，即胎儿唤醒请求，此时用于驱动微型马达的驱动电路将按照控制信号的要求工作并输出相应的刺激信号。

宫缩压力探测单元包括压力传感器、校准零点电路以及宫缩压信号放大滤波电路。校准零点电路在第一次使用该智能超声波传感器时对压力传感器进行校准。压力传感器将孕产妇的腹部压力转换成电信号输出到所述宫缩压信号放大滤波电路，再将处理后的结果经过A/D模拟数字信号转换直接传送到MCU主控单元进行存储。MCU主控单元通过串口将存储的宫缩压数据传送到无线通信单元。

无线通信单元可以是村田的SN8200、SN8205系列。所述MCU主控模块将经过运算处理后的胎心数据、宫缩压数据、胎儿唤醒请求通过串口送到无线通信模块，无线通信模块将接收的胎心数据、宫缩压数据、胎儿唤醒请求进行信号调制处理后发送到手机客户端或者PC端。

耳机播放单元，包括耳机信号功率放大电路、耳机信号滤波放大电路。智能超声波传感器还可用于获取胎心数据，其中胎心数据可以存储在MCU主控单元中，MCU主控单元中存储的胎心数据，可以通过胎心音信号的形式输出给耳机信号功率放大电路，再经由耳机信号滤波放大电路的信号调理，将清晰的胎心音输出到耳机。即MCU主控单元的控制下，可以将该胎心音顺利的播放出来。

另外，本实用新型的智能超声波传感器还包括电池管理单元，该电池管理单元包括电池以及电池充放电电路。智能超声波传感器上有一Microusb接口，可以直接与传统的手机USB数据线连接对电池进行充电。在进行胎心监护时，无需连接USB数据线，直接电池供电即可。在MCU主控单元没有检测到胎心有效数据，并且探头处于搁置状态时，MCU主控单元将启动低功耗模式，关闭无线通信单元、耳机播放单元、胎儿睡眠唤醒单元、胎心定位探测单元，从而降低系统的功耗。

实施例2

本实施例与实施例1的区别在于，所述显示单元还可以是显示器，其中显示器可以通过文字或亮灯位置提示以实现位置指示。显示器通过文字进行位置指示，具体可以是，当显示器显示左上方位、左下方位、右上方位或右下方位这些文字时，则在相应的方位移动智能超声波传感器，直至显示器显示中部方位；当显示器显示中部方位时，则不必再移动智能超声波传感器，此时智能超声波传感器用于采集胎心数据。同理，当显示器显示的是灯亮位置时，显示器可以通过四个角的灯亮位置表示左上方位、左下方位、右上方位或右下方位这四个方位，其中正中间的灯亮位置则表示中部方位。

对于本领域的技术人员来说，可根据以上描述的技术方案以及构思，做出其它各种相应的改变以及变形，而所有的这些改变以及变形都应该属于本实用新型权利要求的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种用于胎心监护的智能超声波传感器，其特征在于，包括MCU主控单元、超声波处理单元、分组驱动单元、晶片组单元以及显示单元，其中晶片组单元包括若干晶片组以及用于固定安装所述晶片组的固定板，若干晶片组分布在固定板的各个位置上；

所述MCU主控单元，用于通过分组驱动单元依次激励各个位置的晶片组发射超声波，直到某一个位置的晶片组接收到反射回来的超声波时，通过超声波处理单元得到相应的解调滤波信号，根据所述解调滤波信号对显示单元进行控制，以使所述显示单元显示出与所述某一位置的晶片组的位置对应的位置指示；

所述超声波处理单元，用于将晶片组接收到的反射回来的超声波转换为解调滤波信号。

2.如权利要求1所述的用于胎心监护的智能超声波传感器，其特征在于，所述分组驱动单元包括CPLD时钟发生器、驱动放大单元、变压器单元以及分组开关单元，所述CPLD时钟发生器的输入端与MCU主控单元相连，所述CPLD时钟发生器的输出端依次通过驱动放大单元以及变压器单元与分组开关单元的输入端相连，所述分组开关单元的输出端与晶片组单元相连。

3.如权利要求2所述的用于胎心监护的智能超声波传感器，其特征在于，所述位置指示包括最佳位置指示以及移动方向指示，所述晶片组的数量为五组，其分别为第一晶片组、第二晶片组、第三晶片组、第四晶片组以及第五晶片组，所述第一晶片组、第二晶片组、第三晶片组以及第四晶片组对应地分布在固定板的左上方位、左下方位、右上方位以及右下方位，以使显示单元分别显示与第一晶片组、第二晶片组、第三晶片组以及第四晶片组对应的移动方向指示，第五晶片组位于固定板的中部方位，以使显示单元显示最佳位置指示。

4.如权利要求3所述的用于胎心监护的智能超声波传感器，其特征在于，分组开关单元包括第一芯片U1、第二芯片U2以及第三芯片U3；第一芯片U1的第一开关引脚A1以及第二开关引脚A2分别对应地连接第一晶片组以及第二晶片组，第二芯片U2的第三开关引脚A3以及第四开关引脚A4分别对应地连接第三晶片组以及第四晶片组，第三芯片U3的第五开关引脚A5对应地连接第五晶片组；第一芯片U1的输入端B1、第一芯片U1的输入端B2、第二芯片U2的输入端B3、第二芯片U2的输入端B4以及第三芯片U3的输入端B5均与变压器单元相连；第一芯片U1的第一控制引脚C1用于接收MCU主控单元发出的第二控制信号以控制第一开关引脚A1的闭合和断开，第一芯片U1的第二控制引脚C2用于接收MCU主控单元发出的第二控制信号以控制第二开关引脚A2的闭合和断开，第二芯片U2的第三控制引脚C3用于接收MCU主控单元发出的第二控制信号以控制第三开关引脚A3的闭合和断开，第二芯片U2的第四控制引脚C4用于接收MCU主控单元发出的第二控制信号以控制第四开关引脚A4的闭合和断开，第三芯片U3的第五控制引脚C5用于接收MCU主控单元发出的第五控制信号以控制第五开关引脚A5的闭合和断开。

5.如权利要求4所述的用于胎心监护的智能超声波传感器，其特征在于，所述显示单元包括五个指示灯，其分别为第一指示灯、第二指示灯、第三指示灯、第四指示灯以及第五指示灯，所述第一指示灯、第二指示灯、第三指示灯、第四指示灯以及第五指示灯分别用于指示与第一晶片组、第二晶片组、第三晶片组、第四晶片组以及第五晶片组的位置一一对应的位置指示。

6.如权利要求3所述的用于胎心监护的智能超声波传感器，其特征在于，第一晶片组、第二晶片组、第三晶片组以及第四晶片组均包括两个晶片，第五晶片组包括四个晶片。

7.如权利要求1所述的用于胎心监护的智能超声波传感器，其特征在于，超声波处理单元包括调制解调模块、滤波放大模块以及A/D转换模块，调制解调模块的输入端与变压器相连，调制解调模块的输出端通过滤波放大模块与A/D转换模块的输入端相连，A/D转换模块的输出端与MCU主控单元相连。

8.如权利要求1所述的用于胎心监护的智能超声波传感器，其特征在于，所述智能超声波传感器还包括胎儿睡眠唤醒单元、宫缩压力探测单元、耳机播放单元以及无线通信单元，胎儿睡眠唤醒单元、宫缩压力探测单元、耳机播放单元以及无线通信单元均与MCU主控单元相连。