CN211131157U - 一种同时采集胎儿心率和母亲心率的超声探头 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种同时采集胎儿心率和母亲心率的超声探头，其包括胎心监护超声探头、心电电极和公共电极，所述胎心监护超声探头、心电电极分别与公共电极连接，所述心电电极位于胎心监护超声探头的表面，所述公共电极位于胎心监护超声探头外或位于胎心监护超声探头的表面。采用本实用新型的技术方案，结构简单，通过胎儿多普勒监护仪超声探头和母亲胎儿心电电极合二为一，实现了胎心多普勒信号和母亲胎儿心电信号的同步采集，方便连续监测胎儿心率、母亲心率和母亲心电曲线，减少胎心监护的误判，保证胎心监护结果的准确性。

Description

一种同时采集胎儿心率和母亲心率的超声探头

技术领域

本实用新型涉及一种胎儿心率监测的超声探头，尤其涉及一种同时采集胎儿心率和母亲心率的超声探头。

背景技术

胎儿监护仪是根据超声多普勒原理采集胎儿心率。心电图，指心脏在每个心动周期中，由起搏点、心房、心室相继兴奋，伴随着生物电的变化，通过心电描记器从体表引出多种形式的电位变化的图形。如果在监护胎儿心率的同时，可以得到母亲心电和胎儿心电信号，并予以同时监护，则对胎心监护结果的解读是非常有帮助的。主机由于同时得到胎儿心率和母亲心率，就可以方便地计算出这两个心率的关联性，并判断检测的胎心率是不是和母亲心率是同一个心率，如果是同一个心率，则系统及时提示操作者，来调整胎心探头的位置，保证检测到的是胎儿心跳（胎儿心率）的信号，而不是孕妇腹主动脉等孕妇血管的脉动信号（母亲心率），这样医生就不会误判胎心监护的结果，保证胎心监护结果的准确性。

目前，解决这个误判问题，采用方法有两种：一种是通过血氧指夹检测孕妇的血氧饱和度和孕妇脉率，将这个脉率与胎心率进行相关计算和判断，但这种工作方式，需要将血氧检测探头夹于孕妇的手指端，时间长了，手指不舒服，同时这个手指端的探头有一根电缆与主机相连，孕妇使用非常不方便。还有一种是Philips采用的，在宫缩探头（一般围产监护时，胎心率参数和宫缩参数同时监护）与孕妇腹部接触面，有一对发光管（发射/接收），反射式接收方式，测得腹部毛细血管内血液的搏动，而测得孕妇心率，但实际临床使用中，有很多时候，是不监护宫缩的，也即不使用宫缩探头的，这样就无法检测孕妇脉率了。

但是目前的研究，超声胎儿监护仪采用超声探头采集胎儿心率，母亲心电曲线和心率则通过连接主机的传统胸导联或肢体导联获得，母亲心率还可以通过指甲血氧检测得到，不管哪种方式，在使用上都极不方便。

实用新型内容

针对上述技术问题，本实用新型公开了一种同时采集胎儿心率和母亲心率的超声探头，可以同步采样超声胎儿心率和母亲心率和母亲胎儿心电信号，用于进一步的分析，使用更加方便。

对此，本实用新型的技术方案为：

一种同时采集胎儿心率和母亲心率的超声探头，其包括胎心监护超声探头、心电电极和公共电极，所述胎心监护超声探头、心电电极分别与公共电极连接，所述心电电极位于胎心监护超声探头的表面，所述公共电极位于胎心监护超声探头外或位于胎心监护超声探头的表面。

采用此技术方案，将胎心监护设备使用的超声探头和母亲胎儿心电电极合二为一，可以同步采样超声胎儿心率和母亲心率和母亲胎儿心电信号，将这些信号可以通过有线或无线的方式，传送至胎儿/母亲监护设备主机，方便实施。实际在使用过程中，将公共电极移至超声探头外，通过一根导线与胎心监护探头相连，可以去除或减小干扰。

超声多普勒胎心监护是利用多普勒效应原理，结合声学、电子技术来实现医学检测的一种超声医学技术。多普勒首先发现当声源与接收者的位置在均匀介质中发生相对运动时，接收者所接收的声波频率将发生改变这种现象，当声源远离接收器运动时，声波频率降低，相反运动时，声波频率增高，这种现象被命名为多普勒效应。

母体中的胎儿心脏在不停地周期性地跳动，对于超声多普勒胎儿监护仪来说，发射源和接收源均在一个探头中，当以固定频率的超声波以固定的角度向母体中的胎儿心脏发射，超声波在人体传播时遇到活动物体会产生多普勒效应，遇到界面会产生反射，探头所接收的超声波反射信号携带有多普勒频移信息，而且此反射信号又会在换能器接收晶片的两级产生微弱的电信号，由于胎儿心脏的跳动是周期性的，因此这频移电信号也带有一定的周期性含有所需的胎心率信息，这反映了子宫内胎儿心脏的跳动情况；通过对此频移电信号进行处理，可以计算出胎儿的心率，胎心检测系统通过检测此胎心率信息来确定胎儿的健康状况，这就是利用超声多普勒技术提取胎心率的基本原理。

因此在超声场范围内的所有可能引起物理震动的物体都可以反射回超声信号，特别是周期性的信号，比如人体呼吸导致的腹部起伏，母亲血管脉动起伏就是和母亲心率一致的信号，而且频带和胎儿心率有时候在一个范围内，因此超声探头接受到的信号会把母亲心率当成胎儿心率，或者母亲心率信号比胎儿心率信号强很多，导致超声探头检测的胎儿心率灵敏度下降。

胎心检测系统中以超声波为传播媒介对子宫内胎儿心率进行检测，胎心检测中超声从母亲体表到胎心的传播过程所经过的介质有母体腹部的皮肤组织、脂肪、子宫壁、羊水以及胎儿的生物组织。在超声波传播过程中，组织的粘滞性、热传导以及所产生的复杂的弛豫效应等因素使得一部分声能被介质所吸收损耗；而另一部分衰减的声能是由于介质的不均匀性使得声波被散射到其他方向而损失的能量。因此在超声的传播和接收过程中，有很多母亲和胎儿人体脏器混合后的回波信号。

超声多普勒胎儿监护只能获得胎心率信号，但由于母亲心率和脉动干扰也会耦合到超声信号内，造成母亲心率对胎儿心率的干扰；一般腹部电极均是以分离母亲心电和胎儿心电为目的技术方案，希望得到胎儿心电信号，采集到的母亲和胎儿心电信号混合中包含很多噪声干扰，其中母体心电信号(Maternal electrocardiogram, MECG)的干扰最强，其幅度是胎儿心电信号的数十倍且大部分频带与胎儿心电信号重叠。此外，母体的呼吸漂移，宫缩等引起的肌电干扰，以及 50Hz 的工频干扰等都影响着胎儿心率信号的提取。

本技术方案，胎儿心率的信号仍然由超声探头采集，为了辨识和提高超声探头的监测胎儿心率的可靠性，通过心电电极得到母亲心电、胎儿心电、母亲肌电等复合电信号，采用现有技术的胎儿心电分离方法得到母亲的心电信号，继而得到母亲的心率。

作为本实用新型的进一步改进，所述胎心监护超声探头包括壳体和位于壳体内的压电陶瓷片/片组，所述心电电极位于壳体表面周边的至少一侧。

作为本实用新型的进一步改进，所述心电电极分布在壳体表面周边的同一个圆周上。

进一步的，所述压电陶瓷片/片组位于壳体的中部，所述心电电极位于壳体表面的周边的同一个圆周上。即所述心电电极位于压电陶瓷片/片组的所贴壳体表面的外侧。

进一步的，所述压电陶瓷片/片组位于壳体的中部，所述心电电极位于壳体的周边。

进一步的，所述心电电极的数量可以是三片到多片，对应单通道到多通道母亲胎儿心电。

作为本实用新型的进一步改进，所述公共电极位于胎心监护超声探头外，所述心电电极分布在壳体表面的三个侧边或均匀分布在壳体表面的侧边。

作为本实用新型的进一步改进，所述公共电极位于胎心监护超声探头的表面，所述心电电极的数量为至少三个，所述公共电极、心电电极均匀分布在壳体表面的四周。

作为本实用新型的进一步改进，所述同时采集胎儿心率和母亲心率的超声探头包括信号发射和接收电路，所述信号发射和接收电路包括0.5MHz-3.5MHz时序产生电路、驱动电路、前置放大接收电路、解调电路、放大滤波电路、心电采集电路和处理器，所述0.5MHz-3.5MHz时序产生电路与驱动电路连接，所述驱动电路与压电陶瓷片/片组连接，所述压电陶瓷片/片组反馈接收的信号通过前置放大接收电路与解调电路连接，所述解调电路与0.5MHz-3.5MHz时序产生电路、放大滤波电路连接，所述心电电极与心电采集电路连接，所述放大滤波电路、心电采集电路与处理器连接。

作为本实用新型的进一步改进，所述驱动电路包括电感L5、电感L2、电容C4、电容C6、电阻R2、电阻R22、电阻R30、双向二极管D1、场效应管Q2，所述电感L5的一端与电源VCC端连接，所述电感L5的另一端与场效应管Q2的D极、电感L2的一端、电容C2的一端连接，所述电感L2与C6串联后与双向二极管D1连接，所述双向二极管D1与压电陶瓷片/片组连接；所述场效应管Q2的S极与电阻R30串联后接地；所述电阻R2的一端与0.5MHz-3.5MHz时序产生电路连接，所述电阻R2的另一端与电阻R22、场效应管Q2的G极连接，所述电阻R22接地。

进一步的，时序产生电路包括时序产生控制芯片，所述时序产生控制芯片可以选择flash 超过1K byte 的单片机芯片。进一步优选的，所述时序产生控制芯片为STC8F2K08F2。

作为本实用新型的进一步改进，所述心电采集电路包括心电采集芯片，所述心电电极与心电采集芯片连接。所述心电采集芯片可选TI ADS1292系列、 ADI的ADAS1000系列单芯片。进一步的，所述心电采集芯片为ADS1292。

作为本实用新型的进一步改进，所述同时采集胎儿心率和母亲心率的超声探头包括显示电路和传输电路，所述处理器与显示电路、传输电路连接。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果为：

本实用新型的技术方案，提供了一种同时采集胎儿心率和母亲心率的超声探头的硬件结构，结构简单，通过胎儿多普勒监护仪超声探头和母亲胎儿心电电极合二为一，实现了胎心多普勒信号和母亲胎儿心电信号的同步采集，方便连续监测胎儿心率、母亲心率和母亲心电曲线，并在此基础上，可以检查这两路心率是否重合，减少胎心监护的误判，保证胎心监护结果的准确性。

附图说明

图1是本实用新型一种实施例的结构示意图。

图2是本实用新型一种实施例的电路框图。

图3是本实用新型一种实施例的时序产生电路简图。

图4是本实用新型一种实施例的驱动电路图。

图5是本实用新型一种实施例的前置放大接收电路、解调电路、放大滤波电路的电路图。

图6是本实用新型一种实施例的心电采集电路的电路图。

图7是本实用新型一种实施例的处理器的电路图。

图8是本实用新型另一种实施例的结构示意图。

附图标记包括：1-壳体，2-心电电极，3-公共电极。

具体实施方式

下面结合附图，对本实用新型的较优的实施例作进一步的详细说明。

实施例1

如图1所示，一种同时采集胎儿心率和母亲心率的超声探头，其包括胎心监护超声探头，所述胎心监护超声探头包括壳体1和位于壳体1内与壳体1粘接的压电陶瓷片/片组，所述壳体1表面设有心电电极2，所述胎心监护超声探头、心电电极2分别与公共电极3连接，所述公共电极3位于胎心监护超声探头的壳体1外。

所述压电陶瓷片/片组位于壳体1的中部，所述心电电极2位于壳体1表面的周边的同一个圆周上。进一步的，所述心电电极2的数量可以是三片到多片，分布在壳体1表面的三个侧边或均匀分布在壳体1的侧边，对应单通道到多通道母亲胎儿心电。本实施例中为三片，分布在壳体1表面的三个侧边。

如图2~图7所示，所述同时采集胎儿心率和母亲心率的超声探头包括信号发射和接收电路，所述信号发射和接收电路包括0.5MHz-3.5MHz时序产生电路、驱动电路、前置放大接收电路、解调电路、放大滤波电路、心电采集电路和处理器，所述0.5MHz-3.5MHz时序产生电路与驱动电路连接，所述驱动电路与压电陶瓷片/片组连接，所述压电陶瓷片/片组反馈接收的信号通过前置放大接收电路与解调电路连接，所述解调电路与0.5MHz-3.5MHz时序产生电路、放大滤波电路连接，所述心电电极与心电采集电路连接，所述放大滤波电路、心电采集电路与处理器连接，所述处理器与显示电路、传输电路连接。其中，上述0.5MHz-3.5MHz时序产生电路、驱动电路、前置放大接收电路、解调电路、放大滤波电路、心电采集电路均可以采用现有技术的电路。超声通道的信号，经前置放大、解调、放大和滤波，送至处理器如ARM 或其它计算单元，计算胎儿心率、胎动等信息。

如图3所示，0.5MHz-3.5MHz时序产生电路包括时序产生控制芯片，所述时序产生控制芯片可以选择flash 超过1K byte 的单片机芯片。本实施例中时序产生控制芯片为STC8F2K08F2。

如图4所示，所述驱动电路包括电感L5、电感L2、电容C4、电容C6、电阻R2、电阻R22、电阻R30、双向二极管D1、场效应管Q2，所述电感L5的一端与电源VCC端连接，所述电感L5的另一端与场效应管Q2的D极、电感L2的一端、电容C2的一端连接，所述电感L2与C6串联后与双向二极管D1连接，所述双向二极管D1与压电陶瓷片/片组连接；所述场效应管Q2的S极与电阻R30串联后接地；所述电阻R2的一端与0.5MHz-3.5MHz时序产生电路连接，所述电阻R2的另一端与电阻R22、场效应管Q2的G极连接，所述电阻R22接地。

前置放大接收电路、解调电路、放大滤波电路如图5所示。

如图6所示，所述心电采集电路包括心电采集芯片，所述心电电极与心电采集芯片连接。从心电电极采集的信号，经集成心电采集芯片采集、放大和滤波送至处理器，用于计算母亲心率和母亲的心电ECG曲线。其中所述心电采集芯片可选TI ADS1292系列、 ADI的ADAS1000系列单芯片。进一步的，本实施例所述心电采集芯片为ADS1292。

进一步的，所述处理器与显示电路、传输电路和通讯模块连接。如图7所示为处理器ARM信号处理及显示、通讯部分电路简图。

采用此技术方案，将胎心监护设备使用的超声探头和母亲胎儿心电电极合二为一，可以实现胎心多普勒信号和母亲胎儿心电信号的同步采集，可以连续监测胎儿心率、母亲心率和母亲心电曲线，并可以检查这两路心率是否重合（超声探头检测到的胎儿心率并不是真正的胎儿心率，而是母亲腹部动脉血管的脉动频率即母亲的心率），此时两者数值相同，通过检测一段时间内这两路信号的重合情况，来判断是否发生这种情况，并在发生的时候给予系统提示。

实施例2

在实施例1的基础上，如图8所示，本实施例中，所述公共电极3位于胎心监护超声探头壳体1的表面，所述心电电极2的数量为至少三个，所述公共电极3、心电电极2均匀分布在壳体1表面的四周。心电电极2的数量可以是三片到多片，对应单通道到多通道母亲胎儿心电。图8中仅仅为公共电极3、心电电极2的一种排列方式，位置也可以变化。

以上所述之具体实施方式为本实用新型的较佳实施方式，并非以此限定本实用新型的具体实施范围，本实用新型的范围包括并不限于本具体实施方式，凡依照本实用新型之形状、结构所作的等效变化均在本实用新型的保护范围内。

Claims (9)

1.一种同时采集胎儿心率和母亲心率的超声探头，其特征在于：其包括胎心监护超声探头、心电电极和公共电极，所述胎心监护超声探头、心电电极分别与公共电极连接，所述心电电极位于胎心监护超声探头的表面，所述公共电极位于胎心监护超声探头外或位于胎心监护超声探头的表面。

2.根据权利要求1所述的同时采集胎儿心率和母亲心率的超声探头，其特征在于：所述胎心监护超声探头包括壳体和位于壳体内的压电陶瓷片/片组，所述心电电极位于壳体表面周边的至少一侧。

3.根据权利要求2所述的同时采集胎儿心率和母亲心率的超声探头，其特征在于：所述压电陶瓷片/片组位于壳体的中部，所述心电电极为至少三片，位于壳体表面周边的同一个圆周上。

4.根据权利要求3所述的同时采集胎儿心率和母亲心率的超声探头，其特征在于：所述公共电极位于胎心监护超声探头外，所述心电电极分布在壳体表面的三个侧边或均匀分布在壳体表面的侧边。

5.根据权利要求2所述的同时采集胎儿心率和母亲心率的超声探头，其特征在于：所述公共电极位于胎心监护超声探头的表面，所述心电电极的数量为至少三个，所述公共电极、心电电极均匀分布在壳体表面的四周。

6.根据权利要求2~5任意一项所述的同时采集胎儿心率和母亲心率的超声探头，其特征在于：其包括信号发射和接收电路，所述信号发射和接收电路包括0.5MHz-3.5MHz时序产生电路、驱动电路、前置放大接收电路、解调电路、放大滤波电路、心电采集电路和处理器，所述0.5MHz-3.5MHz时序产生电路与驱动电路连接，所述驱动电路与压电陶瓷片/片组连接，所述压电陶瓷片/片组反馈接收的信号通过前置放大接收电路与解调电路连接，所述解调电路与0.5MHz-3.5MHz时序产生电路、放大滤波电路连接，所述心电电极与心电采集电路连接，所述放大滤波电路、心电采集电路与处理器连接。

7.根据权利要求6所述的同时采集胎儿心率和母亲心率的超声探头，其特征在于：所述驱动电路包括电感L5、电感L2、电容C4、电容C6、电阻R2、电阻R22、电阻R30、双向二极管D1、场效应管Q2，所述电感L5的一端与电源VCC端连接，所述电感L5的另一端与场效应管Q2的D极、电感L2的一端、电容C2的一端连接，所述电感L2与C6串联后与双向二极管D1连接，所述双向二极管D1与压电陶瓷片/片组连接；所述场效应管Q2的S极与电阻R30串联后接地；所述电阻R2的一端与0.5MHz-3.5MHz时序产生电路连接，所述电阻R2的另一端与电阻R22、场效应管Q2的G极连接，所述电阻R22接地。

8. 根据权利要求6所述的同时采集胎儿心率和母亲心率的超声探头，其特征在于：所述心电采集电路包括心电采集芯片，所述心电电极与心电采集芯片连接，所述心电采集芯片为TI ADS1292系列、ADAS1000系列单芯片中的一种。

9.根据权利要求6所述的同时采集胎儿心率和母亲心率的超声探头，其特征在于：其包括显示电路和传输电路，所述处理器与显示电路、传输电路连接。

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