专利名称：便携式胎儿心音监护仪的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及胎儿监护仪器技术领域，具体为一种便携式胎儿心音监护仪。
背景技术：
早期胎儿健康状况检查能有效地诊断胎儿的结构是否异常、在子宫内是否有缺氧、窘迫等症状，对母子健康、优生优育具有重要的意义。目前用于胎儿前期诊断的医疗仪器基本上都是基于超声反射及扫描技术，专业要求高、仪器价格贵，不适合于家用或随身携带，且对胎儿存在潜在伤害。基于以上原因，被动技术进行胎儿诊断的研究得到大力发展，所谓被动技术是指该装置不向人体辐射任何能量或射线等，纯粹利用传感器被动地接收人体胎儿所产生的信号来进行监测和诊断。在这方面目前有三种模式，分别是利用胎儿心脏跳动所产生的振动声信号、生物电信号、磁场信号来进行工作。其中胎儿心音听诊是一种传统而实用的方法，至今仍在广泛使用。最早的装置是一种狭长喇叭形的听筒，一端附在医生的耳朵，另一端则贴在孕妇的腹部进行监听。尽管经历了近两百年的演变，现代的胎儿听诊器仍然与原来的原理相同，只是听筒与喇叭用橡胶管连接起来使用方便而已。由于胎儿心音的清晰度、可听性差，而且一般人缺乏医学知识，尤其是缺乏胎儿在母体内的相对位置的判断能力，寻找胎儿心跳声音通常比较困难，近些年市面上出现了利用声电转换麦克风原理来进行胎儿心音监听的电子仪器，它们的基本原理是利用麦克风拾取信号，再利用简单的模拟电路进行放大后由耳机播放。但由于人耳对低于100赫兹的声音信号极不敏感，这是人们不易辨认胎儿心音的主要原因之一。即便胎儿心音的清晰度得到加强，但如果仍处在如此低的频段，一般人依然很难听到，尤其在吵杂的环境下更是如此。此外，耳机在低频段的效果一般较差，频响不好，输出功率很低，更使得对该频段的声音的辨认变得困难。因此现有技术存在的问题是没有采取较有效的降噪处理，再加上胎儿心音的低频、低信噪比特性，普通人很难辨认出微弱的胎儿心跳声音，普通人因寻找听诊位置困难而无法操作该类设备进行日常监护。
发明内容
本实用新型要提供一种便携式胎儿心音监护仪，以克服现有技术存在的普通人因寻找听诊位置困难而无法操作该类设备进行日常监护的问题。
为克服现有技术存在的问题，本实用新型的技术方案是一种便携式胎儿心音监护仪，包括声耦合腔101、声电传感器102、模拟电路和监听装置110，所述模拟电路中包括模拟放大滤波电路103和信号调幅电路108。
上述信号调幅电路108包括了低频振荡电路115和调幅电路116，所述低频振荡电路115由晶体三极管T1，电阻R30、电阻R31、电阻R32、电阻R33、电阻R34，电容C20、电容C21、电容C22组成移相式低频振荡电路，电容C20、电容C21、电容C22串联后接在晶体三极管T1的基极和集电极之间，电阻R30的一端跟电容C20、电容C21的接地点相连接，另一端接地，电阻R31的一端与电容C21、电容C22的连接点相连接，另一端接地，所述场效应管T2、电阻器R35、电阻器R36组成调幅电路，模拟放大滤波电路103的输出A通过调幅电路中的耦合电容C25与场效应管T2的源极相连接，场效应管T2的漏极是调幅电路116的输出端，该输出端与监听装置110相连接。
上述调幅电路116通过增加高通滤波电路117组成单边带调幅电路，所述高通滤波电路117由运算放大器IC3-1及电阻R37、电阻R38、电阻R39、电阻R40、电阻R41、电容C26、电容C27、电容C28、电容C29组成的，其中的电容C26与信号调幅电路108中场效应管T2的漏极即调幅电路116的输出端相接，高通滤波电路117中的运算放大器IC3-1的输出B与监听装置110相连接。调幅输出经过高通滤波电路，以抑制载频和基带信号，实现单边带调制。
上述模拟放大滤波电路103由TL072芯片及其外围典型电路构成。
上述模拟放大滤波电路103还可以与增益调节电路104相接。
上述声电传感器102可以是Panasonic的WM034CY型麦克风、陶瓷压电换能器或薄膜型压电换能器。
上述模拟放大滤波电路103的输出接于微处理器105，微处理器105中依次包括包括模/数转换接口电路106、维纳滤波107、信号调幅电路108和数/模转换电路109，模/数转换接口电路106与模拟放大滤波电路103相接，数/模转换电路109的输出接于监听装置110上述微处理器105中还包括依次连接的胎儿心律计算模块111、视频接口112和显示器114，胎儿心律计算模块111接于模/数转换接口电路106。
与现有技术相比，本实用新型的优点是1、适宜日常监护使用本实用新型完全由模拟电路构成，以纯被动方式工作，胎儿心音清晰度、可听度高、寻找胎儿心脏听诊位置方便，实用性强，便于非专业人员使用，是一种非专业人员即能使用的家用胎儿心音监听分析装置，具有简单、廉价、实用的优点。
2、无辐射、无毒副作用由于无任何超声辐射，因此可用作长期监测，成为孕妇、医护人员一种方便准确的医疗辅助仪器。
3、结构简单、成本低本实用新型体积小、重量轻、便于携带，居家、旅行、办公室均可使用。
4、多功能本实用新型采用信号调制技术使心音更容易听到，而又不改变其跳动节奏及内容，所以不仅适宜进行日常家用，而且仍然可供胎儿心音诊断使用，同时本实用新型可加入微处理器，在可以使用户听到较为清晰响亮的胎儿心音的同时完成胎儿心律计算并显示在显示器上。
以下结合附图和实施例对本实用新型做进一步说明。
图1是本实用新型的一种实施例的原理框图；图2是模拟放大滤波电路的电路原理图；图3是信号单边带调幅电路的一种实施方案；图4是本实用新型的另一种实施例的原理框图。
具体实施方式
下面将结合附图对本实用新型做详细说明。
实施例1参见图1～图3，本实用新型的构成如下一种便携式胎儿心音监护仪，包括声耦合腔101、声电传感器102、模拟电路和监听装置110，所述模拟电路中包括模拟放大滤波电路103和单边带调幅电路108。所说的声耦合腔101为喇叭状，其张口直径为8cm、底部直径为0.97cm(同选用的声电传感器102的直径大小)、高度为1cm。在喇叭底部嵌入声电传感器102，所述是选用低频响应较好的麦克风，例如Panasonic的WM034CY型。
其中的模拟放大滤波电路103由TL072芯片及其外围典型电路构成。其中电阻R1、电阻R2、电容C1组成麦克风供电电路。运算放大器IC1-1、电阻R3、电阻R4、电阻R5、电阻R6、电位器VR1、电容C3构成预放大电路。接着，通过由运算放大器IC1-2及电阻R7、电阻R8、电阻R9、电阻R10、电阻R11、电容C5、电容C6、电容C7构成三阶高通滤波电路，再通过由运算放大器IC2-1、运算放大器IC2-1及电阻R12、电阻R13、电阻R14、电阻R15、电阻R16、电阻R17、电阻R18、电阻R19、电容C8、电容C9、电容C10构成的三阶低通滤波电路，输出点为A。如果成本允许，部分带通滤波电路也可选取性能更好的集成电路(例如MAX7400芯片)构成的高阶滤波电路等来实现。其组合成的带通滤波器的通带范围是胎儿心音的主要频率分量35-110赫兹频段。
其中的单边带调幅电路108包括了低频振荡电路115、调幅电路116和高通滤波电路117。所说的低频振荡电路115由晶体三极管T1，电阻R30、电阻R31、电阻R32、电阻R33、电阻R34，电容C20、电容C21、电容C22组成移相式低频振荡电路，电容C20、电容C21、电容C22串联后接在晶体三极管T1的基极和集电极之间，电阻R30的一端跟电容C20、电容C21的接地点相连接，另一端接地，电阻R31的一端与电容C21、电容C22的连接点相连接，另一端接地，所述场效应管T2、电阻器R35、电阻器R36组成常见的调幅电路116，在调幅电路116中增加由运算放大器IC3-1及电阻R37、电阻R38、电阻R39、电阻R40、电阻R41、电容C26、电容C27、电容C28、电容C29组成的高通滤波电路117，就组成单边带调制信号调幅电路，模拟放大滤波电路103的输出A通过调幅电路116中的耦合电容C25与场效应管T2的源极相连接，场效应管T2的漏极是调幅电路116的输出端A，该输出端与高通滤波电路117中的电容C26相接，高通滤波电路115中的运算放大器IC3-1的输出B与监听装置110相连接。
载波频率没有严格的限制，可根据实际效果进行调节。考虑到处理后的可听度、用户的听觉反馈意见，建议将载波频率设定在150-250赫兹之间。
实施例1的工作原理是将声耦合腔101敞口接触孕妇腹部，声耦合腔101用来进行孕妇腹部声振动与声电传感器102之间的声阻抗匹配，拾取的电信号由模拟放大与滤波电路103进行放大和带通滤波。处理后的模拟信号输入单边带调制信号调幅电路进行调幅处理，对可听度进行增强，使非专业人员也能很容易地辨认胎儿心音。处理后的信号接入耳机或扬声器110供用户监听。整个电路无须数字模拟转换，没有数字运算处理，但可以使用户听到较为清晰响亮的胎儿心音。
实施例2本实用新型与第一个实施例类似的部分包括一个声耦合腔101，一个声电传感器102和模拟放大与滤波电路103。不同之处在于，经过模拟电路处理后的信号输入微处理器105。后续处理完全由微处理器105以数字方式执行，微处理器105中包括模/数转换接口电路106、维纳滤波107、信号调制处理108、数/模转换电路109、胎儿心律计算模块111、视频接口112。微处理器105中的模/数转换接口电路106将模拟信号转换为数字信号113，数字信号113首先经过数字维纳滤波107来实现降噪处理，然后再进行信号调制处理108对可听度进行增强。处理后的数字信号再经由数/模转换电路109转为模拟信号，推动耳机或扬声器110。另一方面，数字信号113还进入胎儿心律计算模块111进行心律计算，结果通过视频接口112并显示在显示器114上。
在本实施例中，模/数转换106选择较低的采样频率如2000赫兹甚至更低，只要满足奈奎斯特采样定理的要求即可。
在本实施例中，采用数字维纳滤波107对残留的同频段内的平稳背景噪声进行抑制，使得信号的清晰度、信噪比得到较大提高。从波形上可观察到，一些被噪声淹没的、不易观察到的心音脉冲都会变得十分清晰。
在本实施例中，采用单边带调幅技术108，把整个35-110赫兹的信号内容搬移到较为高频的频段，有效增强胎儿心音的可听度。考虑到整个数字处理部分的采样频率、处理后的可听度、用户的听觉反馈意见，建议将载波频率设定在150-250赫兹之间。另外，调频技术也可以在此得到应用。如果把心音信号中较强的信号调制到适当的高频，而将幅度较低的成分调制到低频，则根据人耳的灵敏度曲线，人们将能很容易听到幅度大的信号及其节奏，从而感知到胎儿的心跳。在实际使用时，可采取这两种方法中的任何一种，也可结合使用。
胎儿心律计算模块111采用F.Kovacs等人所提出的《A rule-basedphonocardiographic method for long-term fetal heart rate monitoring》(IEEE Transaction on Biomedical Engineering，vol.47，2000，pp.124-130)方法进行胎儿心律计算。临床数据显示，胎儿心音信号不仅微弱，而且夹杂有较多的各种干扰波，如腹腔内部、外界的较大的响动、孕妇在测量时不经意的触摸传感器等，这些都会对胎儿心率的计算带来困难。该方法可有效地排除干扰，使测量结果可靠准确。
微处理器105由一台HP iPaq hx4700手持式个人数字处理(PDA)来实现。微处理器部分也可以通过其他多种方式来实现，适用于本实用新型的例子包括但不限于基于微处理器的电路系统、通用个人计算机、手持或膝上设备、可编程消费电子设备、网络PC、电话系统、以及任何上述系统或设备的分布式计算环境。
虽然本实用新型是参考特定的实施例进行描述的，但任何形式和细节上的改动而不脱离本实用新型的精神和范围的实施方案仍将受到本实用新型的保护。
权利要求1.一种便携式胎儿心音监护仪，包括声耦合腔(101)、声电传感器(102)、模拟电路和监听装置(110)，其特征在于所述模拟电路中包括模拟放大滤波电路(103)和信号调幅电路(108)。
2.如权利要求1所述的一种便携式胎儿心音监护仪，其特征在于所述信号调幅电路(108)包括了低频振荡电路(115)和调幅电路(116)，所述低频振荡电路(115)由晶体三极管T1，电阻R30、电阻R31、电阻R32、电阻R33、电阻R34，电容C20、电容C21、电容C22组成移相式低频振荡电路，电容C20、电容C21、电容C22串联后接在晶体三极管T1的基极和集电极之间，电阻R30的一端跟电容C20、电容C21的接地点相连接，另一端接地，电阻R31的一端与电容C21、电容C22的连接点相连接，另一端接地，所述场效应管T2、电阻器R35、电阻器R36组成调幅电路，模拟放大滤波电路(103)的输出A通过调幅电路中的耦合电容C25与场效应管T2的源极相连接，场效应管T2的漏极是调幅电路116的输出端，该输出端与监听装置(110)相连接。
3.如权利要求2所述的一种便携式胎儿心音监护仪，其特征在于所述调幅电路(116)通过增加高通滤波电路(117)组成单边带调制信号调幅电路，所述高通滤波电路(117)由运算放大器IC3-1及电阻R37、电阻R38、电阻R39、电阻R40、电阻R41、电容C26、电容C27、电容C28、电容C29组成的，其中的电容C26与信号调幅电路(108)中场效应管T2的漏极即调幅电路(116)的输出端相接，高通滤波电路(117)中的运算放大器IC3-1的输出B与监听装置(110)相连接。
4.如权利要求1、2或3所述的一种便携式胎儿心音监护仪，其特征在于所述模拟放大滤波电路(103)由TL072芯片及其外围典型电路构成。
5.如权利要求4所述的一种便携式胎儿心音监护仪，其特征在于所述模拟放大滤波电路(103)与增益调节电路104相接。
6.如权利要求5所述的一种便携式胎儿心音监护仪，其特征在于所述声电传感器(102)是Panasonic的WM034CY型麦克风、陶瓷压电换能器或薄膜型压电换能器。
7.如权利要求1、2或3所述的一种便携式胎儿心音监护仪，其特征在于所述模拟放大滤波电路(103)的输出接于微处理器(105)，微处理器(105)中依次包括包括模/数转换接口电路(106)、维纳滤波(107)、信号调幅电路(108)和数/模转换电路(109)，模/数转换接口电路(106)与模拟放大滤波电路(103)相接，数/模转换电路(109)的输出接于监听装置(110)。
8.如权利要求7所述的一种便携式胎儿心音监护仪，其特征在于所述微处理器(105)中还包括依次连接的胎儿心律计算模块(111)、视频接口(112)和显示器(114)，胎儿心律计算模块(111)接于模/数转换接口电路(106)。
专利摘要本实用新型涉及胎儿监护仪器技术领域，具体为一种便携式胎儿心音监护仪。本实用新型为克服现有技术存在的普通人因寻找听诊位置困难而无法操作该类设备进行日常监护的问题。提供的技术方案是一种便携式胎儿心音监护仪，包括声耦合腔101、声电传感器102、模拟电路和监听装置110，所述模拟电路中包括模拟放大滤波电路103和信号调幅电路108。与现有技术相比，本实用新型具有实用性强、多功能、无辐射、无毒副作用、操作简单、结构简单、成本低、体积小、重量轻、便于携带的优点。
文档编号A61B5/024GK2857827SQ20052010596
公开日2007年1月17日 申请日期2005年12月23日 优先权日2005年12月23日
发明者(要求不公开姓名) 申请人:陈彩萍