一种胎儿胎动胎心信号监测系统的制作方法_2

文档序号:10061431阅读:来源:国知局
黑圆点与其他垂直方向上的小黑圆点间距也为4CM;通过以上的设置,本系统即可从多路采集孕妇腹中胎儿的胎动和胎心信号,同时,每一个监测单元可以同时处理各自位置处的胎动和胎心信号,处理好后,分别送到CPU上各自的高精度AD采样接口进行数字采样。
[0044]具体的,每一个监测单元的胎动监测电路图,如图4所示:SENS0R为压电传感器输出的胎动胎心原始信号,胎动监测电路的压电传感器的信号输出端连接有电容C1,电容C1的负极连接有运算放大器U1A,电容C1的负极连接于运算放大器U1A的同相输入端,电容Cl的负极还连接有连接于5V电压的电阻R1和接地的电阻R2 ;运算放大器U1A的反相输入端依次连接有电阻R3和电容C2,电容C2的负极接地;运算放大器U1A的反相输入端还连接有大小可调节的电阻R4 (滑动变阻器),电阻R4的负极连接于运算放大器U1A的信号输出端;运算放大器U1A的电源端连接于5V电压,运算放大器U1A的接地端接地;-----
------"此处即为放大滤波模块
[0045]运算放大器U1A的信号输出端连接有电阻R5,电阻R5的负极依次连接有电容C3和运算放大器U2A,电容C3连接于运算放大器U2A的反相输入端;电阻R5的负极还连接有电阻R6,电阻R6接地;运算放大器U2A的同相输入端连接有电阻R8,电阻R8接有5V电压;运算放大器U2A的同相输入端还连接有电阻R9,电阻R9接地;运算放大器U2A的信号输出端连接有电容C4,电容C4的负极了连接于电容C3的正极;运算放大器U2A的输出端还连接有电阻R7,电阻R7的另一端连接于运算放大器U2A的反相输入端;运算放大器U2A的电源端连接于5V电压,运算放大器U2A的接地端接地;如图1所示,运算放大器U2A的信号输出端(ADIN1)连接于CPU的AD1引脚;-----------^此处即为带通滤波模块
[0046]运算放大器U2A的信号输出端(ADIN1)连接有运算放大器U3A,运算放大器U2A连接于运算放大器U3A的同相输入端;运算放大器U3A的反向相输入端连接有大小可调节的电阻R10 (滑动变阻器),电阻R10的另一端连接于5V电压;运算放大器U3A的反相输入端还连接有电阻R11,电阻Rl 1接地;运算放大器U3A的电源端连接于5V电压,运算放大器U3A的接地端接地;-----------^此处即为比较器模块
[0047]运算放大器U3A的信号输出端连接有电阻R12,电阻R12的另一端连接有NPN型的三极管Q1,电阻R12连接于三极管Q1的基极,三极管Q1的发射极接地;三极管Q1的集电极依次连接有电阻R13、电阻R14和电阻R15,电阻R15接地;三极管Q1的集电极还连接有三极管Q2,三极管Q1的集电极连接于三极管Q2的基极,三极管Q2的发射极接地;三极管Q2的集电极(INT)连接有电阻R16,电阻R16连接于电阻R14和电阻R15的公共端;如图1所示,三极管Q2的集电极(INT)连接于CPU的I/O引脚(该I/O引脚为CPU的外部中断);-----------^此处即为电平转换模块
[0048]每一个监测单元的胎心监测电路图,如图5所示(图4与图5为不同的电路图,标号相同的元器件在各自的电路中,互不影响):SENSOR为压电传感器输出的胎动胎心原始信号,胎动监测电路的压电传感器的信号输出端连接有电容C1,电容C1的负极连接有运算放大器U1A,电容C1的负极连接于运算放大器U1A的同相输入端,电容C1的负极还连接有连接于5V电压的电阻R1和接地的电阻R2 ;运算放大器U1A的反相输入端依次连接有电阻R3和电容C2,电容C2的负极接地;运算放大器U1A的反相输入端还连接有大小可调节的电阻R4 (滑动变阻器),电阻R4的负极连接于运算放大器U1A的信号输出端;运算放大器U1A的电源端连接于5V电压,运算放大器U1A的接地端接地;-----------^此处即为放大滤波模块
[0049]运算放大器U1A的信号输出端连接有电阻R5,电阻R5的负极依次连接有电容C3和运算放大器U2A,电容C3连接于运算放大器U2A的反相输入端;电阻R5的负极还连接有电阻R6,电阻R6接地;运算放大器U2A的同相输入端连接有电阻R8,电阻R8接有5V电压;运算放大器U2A的同相输入端还连接有电阻R9,电阻R9接地;运算放大器U2A的信号输出端连接有电容C4,电容C4的负极了连接于电容C3的正极;运算放大器U2A的输出端还连接有电阻R7,电阻R7的另一端连接于运算放大器U2A的反相输入端;运算放大器U2A的电源端连接于5V电压,运算放大器U2A的接地端接地;如图1所示,运算放大器U2A的信号输出端(ADIN2)连接于CPU的AD2引脚;-----------^此处即为带通滤波模块
[0050]运算放大器U2A的信号输出端连接有电容R5,电容R5的负极依次连接有电阻R10和电阻R11,电容R5的负极还依次连接有电容C6和电容C7,电阻R11和电容C7的负极连接有运算放大器U3A ;电阻R11和电容C7的负极连接于运算放大器U3A的反相输入端;电阻R10和电阻R11的公共端连接有电容C8,电容C8接地;电容C6和电容C7的公共端连接有电阻R12,电阻R12接地;运算放大器U3A的同相输入端连接有电阻R13,电阻R13接地;运算放大器U3A的电源端连接于5V电压,运算放大器U3A的接地端接地;运算放大器U3A的信号输出端(ADIN3)连接有电阻R14,电阻R14连接于电阻R13和运算放大器U3A的同相输入端的公共端;如图1所示,运算放大器U3A的信号输出端(ADIN3)连接于CPU的AD3引脚。-----------^此处即为带通滤波模块
[0051]如图3所示,一种胎儿胎动胎心信号监测方法,包括以下步骤:
[0052]步骤一:每个监测单元分两条支路采集胎动胎心原始信号,并分别进行放大滤波,再通过带通滤波得到胎动信号和胎心信号;
[0053]步骤二:第一条支路中,由带通滤波后得到的胎动信号再通过比较器和电平转换器筛选出干净的胎动信号;
[0054]第二条支路中,由带通滤波后得到的胎心信号再通过陷波器筛选出干净的胎心信号;
[0055]步骤三:第一条支路中,CPU打开外部中断,等待外部中断产生,由比较器和电平转换器筛选后得到的胎动信号再通过INT通道送入CPU的外部中断引脚,由带通滤波后得到的胎动信号通过ADIN1通道送入CPU的AD1引脚,再结合胎动监测算法进行数字采样,得到胎儿的胎动强度;
[0056]第二条支路中,由带通滤波后得到的胎心信号通过ADIN2通道送入CPU的AD2引脚进行数字采样,由陷波器筛选后得到的胎心信号通过ADIN3通道送入CPU的AD3引脚,再结合胎心监测算法进行数字采样,得到胎儿的心跳频率。
[0057]通过带通滤波后得到的胎动信号送入CPU的高精度AD采样接口后,采用移动平均算法进行数字采样,基本采样方法为:
[0058]1).假设采样空间的窗口大小为N,采集Μ个点,移动窗口等于W,其中N>=M,每Μ个点计算一次采样信号(胎动信号)的平均值作为本次采样的信号幅度;
[0059]2).然后再采集新的Μ’个点代替样本空间中最开始采集的Μ个点,并计算其平均值作为下一轮采样的信号幅度,以此类推。
[0060]如图1、4、6所示,选择适当的硬件参数,有效的胎动信号经过电路变换在ΙΝΤ通道输出有效的低电平信号,从而触发CPU的外部中断,CPU的外部中断被触发则记为一次胎动;为了减小外部干扰带来的误判,软件同时采样ADIN1通道的电压值,即胎动信号经过压电变换(压电传感器模块)并放大滤波(带通滤波)后的数值,具体算法如图5所示:
[0061]第一条支路中,结合胎动监测算法进行数字采样的具体处理方式为:
[0062]1).设置ADIN1通道的输入采样窗口大小;
[0063]2).打开ADIN1通道的输入采样功能;
[0064]3).打开CPU的外部中断;
[0065]4).等待胎动中断信号,并判断是否产生外部中断;
[0066]5).当有外部中断产生时,关闭外部中断;否则继续执行4)的操作;
[0067]6).关闭外部中断后,采用移动平均算法计算中断产生时ADIN1通道采样信号的移动平均值,并判断ADIN1通道采样信号的移动平均值是否大于正常的胎动信号阈值;
[0068]7).若移动平均值大于正常的胎动信号阈值则产生一次胎动,并记录胎动强度;否则继续执行4)的操作。
[0069]如图1和图7所示,陷波器的频率为50HZ,其作用就是滤除掉人体的工频干扰得到干净的胎心信
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