CN2790407Y - 数字式胎儿心音测量装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种数字式胎儿心音测量装置，包括胎音传感器(A)、前置放大器(B)、信号处理单元(C)、显示单元(D)、数字输出接口(E)和报警装置(F)，胎音传感器(A)从母体腹部采集胎儿心音信号，经前置放大器(B)放大后输出至信号处理单元(C)，信号处理单元(C)包括有源带通滤波器(C1)，能自动调整增益的主放大器(C2)，电压比较器(C3)，脉冲整形电路(C4)和微处理器(C5)，微处理器(C5)计算出瞬时心率和计算平均心率，将结果输送至显示单元和数字输出接口，当胎儿心音出现异常时，驱动报警装置。此数字式胎儿心音测量装置使用方便，具有报警功能，工作稳定可靠，对母子无任何损伤，尤其适合于家庭使用。

Description

数字式胎儿心音测量装置

技术领域

本实用新型涉及一种胎儿心音测量装置，尤其涉及利用加速度传感器或复合压电薄膜传感器做为敏感元件的能自动调整增益的数字式胎儿心音测量装置。

背景技术

随着社会经济的发展和生活水平的日益提高，世界各国对妇幼保健的重视程度也日益提高，妇女的孕期保健已被普遍重视。一般妇女妊娠4个月之后，孕妇要定期到医院作常规检查。现在医院常规的产前检查包括测胎心、胎位、量血压、称体重、测腹围和宫底高度等。其中检测胎儿心率是一项技术性很强的工作，通常产科医生在医院采用听筒或专用的仪器来监听胎儿心跳。由于胎儿心率很快(120～160次/分)，用传统的听诊器甚至只有放大作用的超声多普勒仪时，通过人工计数很难测量准确。虽然具有数字显示功能的胎心监护仪在大型医院中经常使用，但由于技术过于复杂无法在缺少医疗知识的普通家庭中使用，同时也由于价格昂贵在中、小型医院及广大的农村地区无法普及。此外，超声多普勒仪的超声振动波作用于胎儿，会对胎儿产生很大的不利作用，尽管检测剂量很低，也属于有损探测范畴、不适于经常性、重复性的检查及家庭使用。

中国实用新型专利说明书CN2354504Y公开了一种采用压电换能器做为敏感元件的胎音传感器。该传感器使用压电换能器粘接于金属薄片(金属薄片在测试时接触孕妇腹部)形成为胎音传感器的壳底，它与壳盖粘接形成腔体式结构。压电换能器及前置放大器处于腔体之内，金属薄片作为壳体底面也即测试面。压电换能器输出胎音信号经前置放大器放大后用导线引到腔体外输给后面的处理电路，从而构成胎音测量装置。

中国实用新型专利说明书CN2358833Y公开了一种腹带式胎音监测仪。包括胎音传感器腹带和装有带通滤波器电路的仪器盒，胎音传感器由高压电常数的压电陶瓷传感器和封入外壳内的前置放大器构成，通过同轴电缆与仪器盒连接，仪器盒内的带通滤波器通过一片四运放集成电路构成。胎音监测仪可以对妊娠20周以上的胎儿心音状况进行监听。

中国实用新型专利说明书CN2198872Y公开了一种便携式胎心监护仪。包括胎音传感器、信号处理电路、单片机系统及数字显示系统。胎音传感器从母体腹部采集胎儿心音信号，经前置放大器放大后，由高通滤波器和低通滤波器组成的带通滤波器进行滤波，经检波器和比较器处理后输出较理想的方波信号，作为单片机系统的输入信号。用户根据声光输出判断所检测的胎音信号是否正确，即通过调节探头位置和方向，直至听到有节律的音响。当胎音信号正确时，按下测试键，单片机系统计算出瞬时心率，同时也可以计算平均心率，瞬时和平均心率在显示屏幕上显示出来。

上述的胎心监护仪虽然能满足一般的家庭需要，但是存在以下不足：

1、胎音监护仪的传感器测试的位置和方向不同时，所检测到的信号强弱也将有很大的差异，因此使用时用户需要调整传感器的位置和方向，或对放大电路的增益进行手动调整。

2、胎音监护仪测量得到的结果有的只能通过耳机监听，有的虽然能通过显示装置实时显示，但都没有数字输出接口，不利于输出测量结果至其它设备对数据进行处理和分析。

3、当所测量得到的结果异常时，没有相应的报警装置提示用户采取处理措施。

发明内容

本实用新型要解决的技术问题提供一种能自动调整信号处理单元增益的数字式胎儿心音测量装置，其具有测量结果异常报警功能，包括多个输出接口，其中数字输出接口能以一定的格式输出测量得到的数据。

为达到上述目的，本实用新型提供了一种数字式胎儿心音测量装置，它包括胎音传感器、前置放大器、信号处理单元、显示单元、数字输出接口和报警装置，胎音传感器从母体腹部采集胎儿心音信号，经前置放大器放大后输出至信号处理单元；显示单元的输入端与信号处理电路相连接，用以显示测量得到的胎儿心音数；其特征在于信号处理单元包括有源带通滤波器，能自动调整增益的主放大器，电压比较器，脉冲整形电路和微处理器，微处理器采集来自脉冲整形电路的胎音信号，计算出瞬时心率和计算平均心率，将结果输送至显示单元和数字输出接口，当胎儿心音出现异常时，驱动报警装置。

有源带通滤波器由有源三阶高通滤波器和有源三阶低通滤波器构成，其组合成的带通滤波器的通带范围为80～160Hz。

显示单元可以是LED或LCD，实时显示胎儿的瞬时心率和平均心率。

自动调整增益的主放大器由一反相比例放大器构成，其中的反馈电阻采用数字电位器，其电阻值由微处理器进行控制。

脉冲整形电路由一单稳态多谐振荡器构成，通过调整其输出脉冲的宽度，可以屏蔽第二心音信号。

本实用新型提供的数字式胎儿心音测量装置使用方便，具有报警功能，工作稳定可靠，对母子无任何损伤，尤其适合于家庭使用。

附图简述

下面参照附图和具体实施方式对本实用新型进行更详细的说明。其中：

图1是本实用新型的工作原理框图；

图2是本实用新型听诊器部分的示意图；

图3是本实用新型前置放大器的电路原理示意图；

图4是本实用新型的信号处理单元的结构框图；

图5是本实用新型的信号处理单元中主放大器的电路原理示意图；

图6是本实用新型的微处理器运行的主程序流程图。

具体实施方式

如图1所示，倾斜角测量装置主要由胎音传感器A、前置放大器B、信号处理单元C、显示单元D、数字输出接口E和报警装置F组成。胎音传感器1输出的电压信号经前置放大器B放大后通过同轴电缆输出至信号处理单元C，信号处理单元C的内部组成将后述部分进行详细描述。信号处理单元C计算得到胎儿的瞬时心率和平均心率值，并将结果输出至显示单元D和数字输出接口E，如果结果异常，信号处理单元C将输出控制信号启动报警装置F。显示单元D采用16X2字符的LCD显示模块，实时显示胎儿的瞬时心率和平均心率值。数字输出接口为RS232串行输出口，其可实现与PC机之间的通讯，也可以根据需要增加其它标准输出模块，如通过CAN和RS485总线输出。采用LED发光二极管作为报警装置F，当数据异常时LED以2-5Hz频率闪烁，也可采用一小型蜂鸣器发声报警。上述的显示单元D、数字输出接口E和报警装置F均可在市场上购买相应的芯片或模块，在此不做详细描述。

图2是本实用新型听诊器部分的示意图。胎音传感器A和前置放大器B都封装在听诊器1内。胎音传感器A由加速度传感器构成，前置放大器B置于壳盖2与基座3形成的腔体内，这样可减小外界电磁干扰，提高传感器的信噪比。胎音传感器A的下层面用导电胶层粘贴于基座3底部的薄壁上，其接地端与基座3的内壁相连接，并通过导线4连接到前置放大器B的接地端。前置放大器B用绝缘胶层粘于壳盖2上，其输入端通过导线5连接至胎音传感器A的信号端。前置放大器B的接地端和放大后的信号分别经导线10和9引出腔体，连接到后续处理电路。

图3是本实用新型前置放大器的电路原理示意图。前置放大器由电阻R1和场效应管K构成。电阻R1的一端与场效应管K的栅极相连，另一端与场效应管K的源极相连。场效应管的漏极与引出导线9相连。外接偏置电阻R2的一端与漏极相连，另一端与电源+V相连。

图4是本实用新型的信号处理单元的结构框图。信号处理单元C包括有源带通滤波器C1、能自动调整增益的主放大器C2、电压比较器C3、脉冲整形电路C4和微处理器C5。有源带通滤波器C1通带范围为80～160Hz，由有源三阶高通滤波器和有源三阶低通滤波器构成，它可以包含干扰噪声的信号a中分离出胎音信号b，以提高检测胎音信号的信噪比。主放大器C2能通过微处理器C5自动调整增益，具体结构将在后述部分中描述。电压比较器C3将滤波放大后胎音信号c与基准电压进行比较，从而得到脉冲信号d。在胎儿心率检测中，常会由于第二心音的存在而出现较大计量误差，所以比较器C3输出的脉冲信号d经过脉冲整形电路C4处理，从而得到屏蔽了第二心音的脉冲信号i。脉冲整形电路C4由单稳态多谐振荡器构成，在电压比较器C3输出的脉冲到来后，可触发产生大约几十毫秒的方波信号i，此信号到被送到微处理器C5的外部中断口，微处理器C5运行程序，输出信号h调整主放大器C2的增益，计算出瞬时心率和计算平均心率，并将显示数据g和数字接口输出数据e输送至显示单元D和数字输出接口E。当胎儿心音出现异常时，输出信号f驱动报警装置F。微处理器C5选用内部带有程序存贮器的8位单片机AT89C2051，可以简化系统，当然也可以选用其它型号的8位或16位单片机，其主程序流程图将在后述部分进行介绍。

图5是本实用新型的信号处理单元中主放大器的电路原理示意图。主放大器C2为一反相比例放大器，其中U为高精度运算放大器，Rin为输入电阻，反馈电阻Rf为一数字电位器，微处理器C5可以输出信号h改变其电阻值，从而根据输入信号的强弱自动调整其增益。数字电位器已广泛使用，可在市场上购买相应的芯片或模块，在此不做详细描述。

图6是本实用新型的微处理器运行的主程序流程图。上电复位后，微处理器C5首先初始化微处理器、输入接口、输出接口和数字电位器，然后判断中断口是否有输入信号。如果没有信号输入，则调整数字电位器电阻值，增大主放大器的放大倍数。如果检测到外部中断口输入的脉冲信号，则启动软件计时器，计算胎儿瞬时心率值和平均心率值，并依次按规定格式从数字接口输出数据，向显示单元发送数据。最后判断胎儿心率值是否正常，如果正常，则进入下一工作循环；如果不正常，则输出信号启动报警装置后再进入下一工作循环。

Claims (5)

1.一种数字式胎儿心音测量装置，它包括胎音传感器、前置放大器、信号处理单元、显示单元、数字输出接口和报警装置，胎音传感器从母体腹部采集胎儿心音信号，经前置放大器放大后输出至信号处理单元；显示单元的输入端与信号处理电路相连接，用以显示测量得到的胎儿心音数；其特征在于信号处理单元包括有源带通滤波器，能自动调整增益的主放大器，电压比较器，脉冲整形电路和微处理器，微处理器采集来自脉冲整形电路的胎音信号，计算出瞬时心率和计算平均心率，将结果输送至显示单元和数字输出接口，当胎儿心音出现异常时，驱动报警装置。

2.如权利要求1所述的数字式胎儿心音测量装置，其特征在于自动调整增益的主放大器由一反相比例放大器构成，其中的反馈电阻采用数字电位器，其电阻值由微处理器进行控制。

3.如权利要求1或2所述的数字式胎儿心音测量装置，其特征在于有源带通滤波器由有源三阶高通滤波器和有源三阶低通滤波器构成，其组合成的带通滤波器的通带范围为80～160Hz。

4.如权利要求1或2所述的数字式胎儿心音测量装置，其特征在于脉冲整形电路由一单稳态多谐振荡器构成，通过调整其输出脉冲的宽度，可以屏蔽第二心音信号。

5.如权利要求1或2所述的数字式胎儿心音测量装置，其特征在于显示单元是LED或LCD，实时显示胎儿的瞬时心率和平均心率。

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