一种便携式胎动监测仪的制作方法

本发明及胎动监测
技术领域：
，具体为一种便携式胎动监测仪。
背景技术：
：胎心胎动是检查胎儿发育是否正常的常规手段。胎动是胎儿生命的第一个客观征象，妊娠六至八周时即可测出，但一般要到妊娠四个半月时孕妇自身才能首次感觉到胎动。临床中，医院中使用的胎心、胎动、宫缩一体的胎心监护仪，该仪器整体结构较大，不便于携带，对于早期在家里待产的孕妇来说，对胎心和胎动的监测只能依靠自己默数，难以准确得知胎心和胎动数据。鉴于此，我们提出一种便携式胎动监测仪。技术实现要素：本发明的目的在于提供一种便携式胎动监测仪，以解决上述
背景技术：
中提出的医院中使用的胎心、胎动、宫缩一体的胎心监护仪整体结构较大，不便于携带，对于早期在家里待产的孕妇来说，难以准确得知胎心和胎动数据的问题。为实现上述目的，一方面，本发明提供一种便携式胎动监测仪，包括佩戴在孕妇手腕上的智能手环、贴在孕妇肚皮上的胎动感应贴片以及贴在孕妇肚皮上的胎心感应贴片，所述智能手环包括一对腕带，其中一个所述腕带外表面开设有多个插孔，另一个所述腕带一端安装有连接框，所述连接框的中心位置设置有插针，两个所述腕带之间安装有显示屏，所述胎动感应贴片包括第一贴板，所述第一贴板的中心位置安装有胎动感应模块，所述第一贴板的外壁四周分别设置有连接带，所述连接带的一端设置有粘连带，所述胎心感应贴片包括第二贴板，所述第二贴板的中心位置设置有胎心感应模块，所述第二贴板靠近所述胎心感应模块一侧分别设置有粘胶层和耦合剂层，所述胎动感应模块和所述胎心感应模块均通过无线传输模块和所述智能手环实现数据交互。作为优选，所述插针和所述插孔插接配合。作为优选，所述胎动感应模块采用加速度传感器芯片设计。作为优选，所述胎动感应模块采用磁传感器芯片设计。作为优选，所述速度传感器芯片还包括胎动信号预处理模块、胎动信号特征提取模块、胎动信号识别模块和胎动数据储存模块；所述胎动信号预处理模块用于对监测的胎动信号进行预处理；所述胎动信号特征提取模块用于对预处理后的胎动信号进行特征提取；所述胎动信号识别模块用于对胎动信号进行识别；所述胎动数据储存模块用于对胎动数据进行储存。作为优选，所述胎动信号特征提取模块包括标准差分析模块、能量特征响应模块、峰度响应模块和时频区域分析模块；所述标准差分析模块用于对胎动数据的标准差进行分析；所述能量特征响应模块用于对胎动数据的能量特征响应进行分析；所述峰度响应模块用于对胎动数据的峰度响应进行分析；所述时频区域分析模块用于对胎动数据的时频区域进行分析。作为优选，所述磁传感器芯片还包括磁体极子模型模块、磁感应强度模块、传感器输出值模块、传感器差值模块和传感器磁距模块；所述磁体极子模型模块用于建立磁偶极子模型；所述磁感应强度模块用于监测磁场的强度；所述传感器输出值模块用于去除磁场输出实际数值；所述传感器差值模块用于计算各传感器之间的差值；所述传感器磁距模块用于计算任意两个不同传感器测量值之间的差值。作为优选，所述胎心感应模块包括振动传感器芯片、信号放大模块、滤波处理模块、胎动计数模块和胎心数据储存模块；所述振动传感器芯片用于对胎心信号进行监测；所述信号放大模块用于对监测的胎心信号进行放大处理；所述滤波处理模块用于对监测的胎心信号进行滤波处理；所述胎动计数模块用于对监测的胎心信号进行计数处理；所述胎心数据储存模块用于对监测的胎心信号数据进行保存。作为优选，所述智能手环还包括有数据接收模块、单片机模块和数据显示模块；所述数据接收模块用于对胎动数据和胎心数据进行采集；所述单片机模块用于对采集的胎动数据和胎心数据进行处理；所述数据显示模块用于对采集的胎动数据和胎心数据进行数显。另一方面，本发明还提供一种便携式胎动监测仪在具体实施中的方法步骤，包括上述任意一种所述的便携式胎动监测仪，具体操作步骤如下：s1、佩戴：将智能手环的腕带穿过孕妇的手腕，并将其中一个腕带穿过另一个腕带的连接框，调整两个腕带和手腕的松紧，通过将插针插入到插孔内，对腕带进行固定，将第一贴板带有胎动感应模块的一侧贴在孕妇的肚皮处，并通过连接带上的粘连带粘连在肚皮上，将第二贴板的耦合剂层上涂抹有一侧耦合剂，并贴覆在孕妇肚皮上；s2、胎动信号监测：a、基于速度传感器芯片监测：通过胎动信号预处理模块对监测的胎动信号进行预处理，通过胎动信号特征提取模块对预处理后的胎动信号进行特征提取，通过胎动信号识别模块对胎动信号进行识别，通过胎动数据储存模块对胎动数据进行储存；b、基于磁传感器芯片监测：通过磁体极子模型模块建立磁偶极子模型，通过磁感应强度模块监测磁场的强度，通过传感器输出值模块去除磁场输出实际数值，通过传感器差值模块计算各传感器之间的差值，通过传感器磁距模块计算任意两个不同传感器测量值之间的差值。s3、胎心数据监测：通过振动传感器芯片对胎心信号进行监测，通过信号放大模块对监测的胎心信号进行放大处理，通过滤波处理模块对监测的胎心信号进行滤波处理，通过胎动计数模块对监测的胎心信号进行计数处理，通过胎心数据储存模块对监测的胎心信号数据进行保存；s4、数据显示：通过数据接收模块对胎动数据和胎心数据进行采集，通过单片机模块对采集的胎动数据和胎心数据进行处理，通过数据显示模块对采集的胎动数据和胎心数据进行数显。与现有技术相比，本发明的有益效果：1、该便携式胎动监测仪，通过设置的磁传感器芯片贴覆在孕妇的肚皮上，便于对孕妇内的胎儿进行定位，并对胎儿的活动进行监测，进而便于得知胎动数据。2、该便携式胎动监测仪，通过设置的速度传感器芯片对胎心信号进行收集，并通过胎动信号特征提取模块对预处理后的胎动信号进行特征提取和胎动信号识别模块对胎动信号进行识别，便于获取准确的胎动数据。3、该便携式胎动监测仪，通过设置的振动传感器芯片对胎心信号进行监测，并通过胎动计数模块对监测的胎心信号进行计数处理，便于获取胎心数据。4、该便携式胎动监测仪，将智能手环作为采集终端，通过智能手环对获取的胎动和胎心数据进行数显，便于孕妇观察，同时整体设备结构小巧，功能齐备，便于携带，适合家庭使用。附图说明图1为本发明的整体模块框图；图2为本发明的智能手环结构示意图；图3为本发明的胎动感应贴片结构示意图；图4为本发明的胎心感应贴片结构示意图；图5为本发明的整体流程框图；图6为本发明的无线传输模块电路图；图7为本发明的加速度传感器芯片模块图；图8为本发明的加速度传感器芯片整体流程框图；图9为本发明的加速度传感器芯片引脚图；图10为本发明的胎动信号特征提取模块图；图11为本发明的磁传感器芯片模块图；图12为本发明的磁传感器芯片引脚图；图13为本发明的磁体极子模型模块示意图；图14为本发明的胎心感应模块图；图15为本发明的信号放大模块和滤波处理模块电路图；图16为本发明的智能手环模块图；图17为本发明的数据显示模块电路图。图中：1、腕带；11、插孔；12、连接框；13、插针；14、显示屏；2、第一贴板；21、胎动感应模块；22、连接带；23、粘胶带；3、第二贴板；31、胎心感应模块；32、粘胶层；33、耦合剂层。具体实施方式下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。实施例1一种便携式胎动监测仪，如图1至图5所示，包括佩戴在孕妇手腕上的智能手环、贴在孕妇肚皮上的胎动感应贴片以及贴在孕妇肚皮上的胎心感应贴片，智能手环包括一对腕带1，其中一个腕带1外表面开设有多个插孔11，另一个腕带1一端安装有连接框12，连接框12的中心位置设置有插针13，两个腕带1之间安装有显示屏14，胎动感应贴片包括第一贴板2，第一贴板2的中心位置安装有胎动感应模块21，第一贴板2的外壁四周分别设置有连接带22，连接带22的一端设置有粘连带23，胎心感应贴片包括第二贴板3，第二贴板3的中心位置设置有胎心感应模块31，第二贴板3靠近胎心感应模块31一侧分别设置有粘胶层32和耦合剂层33，胎动感应模块和胎心感应模块均通过无线传输模块和智能手环实现数据交互，插针13和插孔11插接配合，胎动感应模块21采用加速度传感器芯片设计，胎动感应模块21采用磁传感器芯片设计。本实施例中，腕带1采用硅胶材质制成，其材质环保无毒，且具有一定的弹性，能够将智能手环佩戴在孕妇的手腕处，便于对智能手环进行携带。进一步的，连接带22采用无纺布材质制成，其材质具有良好的透气效果，便于和孕妇皮肤直接接触。具体的，粘连带23为医用胶带，便于将粘连带23粘连在孕妇皮肤上，进而对第一贴板2进行固定。此外，粘胶层32为医用橡皮膏，便于将第二贴板3粘连在孕妇的肚皮上。值得说明的是，无线传输模块采用核心芯片nrf401及其附属元件组成，nrf401是双信道、高性能、低功耗的专用无线通信芯片，工作频率为433.93/434.33mhz，工作电压为3.3v，最高通信速率为20kbps，可以直接与单片机串口相接，进行异步通信，实现数据发送和接收，无需对数据进行编码，数据输入端din与单片机的txd端相接，数据输出dout端与单片机的rxd端相接，在本电路中，通信速率设计为19.2kbps，电路原理如图6所示。本实施例的便携式胎动监测仪在进行佩戴时，将智能手环的腕带1穿过孕妇的手腕，并将其中一个腕带1穿过另一个腕带1的连接框12，调整两个腕带1和手腕的松紧，通过将插针13插入到插孔11内，对腕带1进行固定，进而将智能手环固定在手腕处，同时便于对智能手环进行携带；对胎动监测时，将第一贴板2带有胎动感应模块21的一侧贴在孕妇的肚皮处，并通过连接带22上的粘连带23粘连在肚皮上，便于对胎动感应贴片进行安装，对胎心监测时，只需将第二贴板3的耦合剂层33上涂抹有一侧耦合剂，并贴覆在孕妇肚皮上，使得胎心感应模块31直接贴合在皮肤上，胎动感应模块21和胎心感应模块31监测到的胎动数据和胎心数据均通过无线传输模块传输至智能手环上，便于孕妇直接通过智能手环观察胎动和胎心数据，且整体监测装置小巧，便于携带，适合家庭使用。实施例2作为本发明的第二种实施例，为了便于对胎动信号进行监测，本发明人员通过设置速度传感器芯片对胎心信号进行收集，作为一种优选实施例，如图7所示，速度传感器芯片还包括胎动信号预处理模块、胎动信号特征提取模块、胎动信号识别模块和胎动数据储存模块，胎动信号预处理模块用于对监测的胎动信号进行预处理，胎动信号特征提取模块用于对预处理后的胎动信号进行特征提取，胎动信号识别模块用于对胎动信号进行识别，胎动数据储存模块用于对胎动数据进行储存。本实施例中，速度传感器芯片基于型号为mma8451加速度传感器设计，其引脚图如图9所示，1脚vddio为内部电源供电端，2脚byp为旁路电容端，3脚nc为悬空引脚，4脚scl为i2c串行时钟端，5脚gnd为接地端，6脚sda为i2c串行数据端，7脚sa0为i2c最低有效位地址端，8脚nc为悬空引脚，9脚int2为中断请求引脚2，10脚gnd为接地端，11脚int1为中断请求引脚1，12脚gnd为接地端，13脚nc为悬空引脚，14脚vdd为电源端，15脚nc为悬空引脚，16脚nc为悬空引脚。进一步的，胎动信号预处理模块基于hamming窗的带通滤波器和基于sym3小波基的软硬阈值结合的小波去噪方法对信号进行预处理，较好地滤除了干扰信号。本实施例的便携式胎动监测仪在进行胎动监测时，通过胎动信号预处理模块对监测的胎动信号进行预处理，通过胎动信号特征提取模块对预处理后的胎动信号进行特征提取，通过胎动信号识别模块对胎动信号进行识别，通过胎动数据储存模块对胎动数据进行储存，胎动监测的整体流程图如图8所示。实施例3作为本发明的第三种实施例，为了便于对胎动信号特征进行准确的提取，本发明人员对胎动信号特征提取模块作出改进，作为一种优选实施例，如图10所示，胎动信号特征提取模块包括标准差分析模块、能量特征响应模块、峰度响应模块和时频区域分析模块，标准差分析模块用于对胎动数据的标准差进行分析，能量特征响应模块用于对胎动数据的能量特征响应进行分析，峰度响应模块用于对胎动数据的峰度响应进行分析，时频区域分析模块用于对胎动数据的时频区域进行分析。本实施例中，标准差分析模块的公式如下：式中，x为采样点，n为样本数，为样本均值，标准差主要表现了加速度信号的离散程度。进一步的，能量特征响应模块公式如下：式中，x为采样点，n为样本数。具体的，峰度响应模块公式如下：式中，x为采样点，n为样本数，为样本均值，σ为样本本差fi为样本间隔，峰度表示信号在尖峰处的陡峭程度，由于胎动信号呈尖峰状。值得说明的是，时频区域分析模块采用平滑wvd分布进行时频分析获取，平滑wigner-ville分布(wvd)定义为：本实施例的便携式胎动监测仪在进行胎动信号特征提取时，通过标准差分析模块对胎动数据的标准差进行分析，通过能量特征响应模块对胎动数据的能量特征响应进行分析，通过峰度响应模块对胎动数据的峰度响应进行分析，通过时频区域分析模块对胎动数据的时频区域进行分析。实施例4作为本发明的第四种实施例，为了便于对胎动信号进行监测，本发明还提供一种利用磁传感器芯片进行胎动监测的技术方案，作为一种优选实施例，如图11所示，磁传感器芯片还包括磁体极子模型模块、磁感应强度模块、传感器输出值模块、传感器差值模块和传感器磁距模块，磁体极子模型模块用于建立磁偶极子模型，磁感应强度模块用于监测磁场的强度，传感器输出值模块用于去除磁场输出实际数值，传感器差值模块用于计算各传感器之间的差值，传感器磁距模块用于计算任意两个不同传感器测量值之间的差值。本实施例中，磁传感器芯片采用型号为hmc1043的磁阻传感器设计，hmc1043是由霍尼韦尔公司研制的一种磁阻传感器，它采用各向异性磁阻amr技术，相比于线圈型磁传感器，它具有灵敏度高、体积小、温度特性好、工作频率高等优点，hmc1043可以监测+120μgauss至+6gauss的磁场，而其封装是边长为3mm的正方形，此外，它自带有偏置调节和设置重置管脚，可用于抵消外界磁场干扰，其芯片引脚结构如图12所示。具体的，磁体极子模型模块公式如下：其中，为磁偶极子的矢量磁感应强度，为矢量磁矩，为测量点到磁偶极子中心的矢量距离，而r为的模，,为介质的磁导率，磁偶极子示意图如图13所示。进一步的，磁感应强度模块公式如下：其中rn为各传感器到磁性胶囊的矢量距离，u6为真空条件下的磁导率，其值为4π×10-7h/m。进一步的，传感器输出值模块公式如下：bo(rn)＝b(rn)+beat，n＝1，2，7公式中bcdt为地磁场强度值。进一步的，传感器差值模块公式如下：bon＝bo(rm)-bo(rn)公式中m、n分别可取1、2、3、4、5、6、7，且m！＝n，bon为任意两个不同传感器测量值的差值。进一步的，传感器磁距模块公式如下：本实施例的便携式胎动监测仪在进行胎动信号监测时，通过磁体极子模型模块建立磁偶极子模型，通过磁感应强度模块监测磁场的强度，通过传感器输出值模块去除磁场输出实际数值，通过传感器差值模块计算各传感器之间的差值，通过传感器磁距模块计算任意两个不同传感器测量值之间的差值。实施例5作为本发明的第五种实施例，为了便于对胎心数据进行监测，本发明人员还设置有胎心感应模块，作为一种优选实施例，如图14所示，胎心感应模块包括振动传感器芯片、信号放大模块、滤波处理模块、胎动计数模块和胎心数据储存模块，振动传感器芯片用于对胎心信号进行监测，信号放大模块用于对监测的胎心信号进行放大处理，滤波处理模块用于对监测的胎心信号进行滤波处理，胎动计数模块用于对监测的胎心信号进行计数处理，胎心数据储存模块用于对监测的胎心信号数据进行保存。本实施例中，振动传感器芯片采用mems系列振动传感器，具体型号为msca4002-zao3/4b，其供申方式为+5v1a直流申源，cpu主频为700mhz，运行内存为512mb。进一步的，信号放大模块和滤波处理模块的电路图如图15所示，opa27是一种低噪声精密集成运算放大器，具有共模抑制能力和电源噪声抑制能力强以及高稳定、低失调、超低噪声等特点，振动传感器芯片输出的微弱电信号经耦合电容c加之opa27的同相输入端经低噪声放大及滤波后输出，为达到高性能电阻应选用金属膜电阻器，电容应选用云母电容器，其截止频率约为170hz，为防止因噪声过大而使后级psd过载这里其放大倍数增益设计为可调11—100倍。本实施例的便携式胎动监测仪在进行胎心信号监测时，通过振动传感器芯片对胎心信号进行监测，通过信号放大模块对监测的胎心信号进行放大处理，通过滤波处理模块对监测的胎心信号进行滤波处理，通过胎动计数模块对监测的胎心信号进行计数处理，通过胎心数据储存模块对监测的胎心信号数据进行保存。实施例6作为本发明的第六种实施例，为了便于对胎动和胎心的数据进行显示，本发明人员对智能手环作出改进，作为一种优选实施例，如图16所示，智能手环还包括有数据接收模块、单片机模块和数据显示模块，数据接收模块用于对胎动数据和胎心数据进行采集，单片机模块用于对采集的胎动数据和胎心数据进行处理，数据显示模块用于对采集的胎动数据和胎心数据进行数显。本实施例中，数据显示模块选择液晶显示屏1602模块作为输出，1602字符型lcd通常有14条引脚线或16条引脚线的lcd，多出来的2条线是背光电源线，它可以显示两行，每行16个字符，采用单+5v电源供电，外围电路配置简单，价格便宜，具有很高的性价比，1602液晶模块内部的字符发生存储器(cgrom)已经存储了160个不同的点阵字符图形，这些字符有：阿拉伯数字、英文字母的大小写、常用的符号等，每一个字符都有一个固定的代码，比如大写的英文字母“a”的代码是01000001b(41h)，显示时模块把地址41h中的点阵字符图形显示出来，就能看到字母“a”，管脚功能如下表所示：1602液晶模块引脚功能表引脚符号功能说明1vss一般接地2vdd接电源3v0液晶显示器对比度调整端4rs寄存器选择5r/w读写信号线6e使能端7db0-db7三态、双向数据总线lcd1602主要管脚介绍：v0为液晶显示器对比度调整端，接正电源时对比度最弱，接地电源时对比度最高，对比度过高时会产生鬼影使用时可以通过一个10k的电位器调整对比度；rs为寄存器选择端，高电平时选择数据寄存器，低电平时选择指令寄存器；r/w为读写信号线端，高电平时进行读操作，低电平时进行写操作；当rs和r/w共同为低电平时可以写入指令或者显示地址；当rs为高电平r/w为低电平时可以写入数据；e为使能端，当e端由高电平跳变成低电平时，液晶模块执行命令。值得说明的是，将lcd1602的rs端和p2.0，r/w端和p2.1,e端和p2.2相连，当rs＝0时，对lcd1602写入指令；当rs＝1时，对lcd1602写入数据；当r/w端接高电平时芯片处于读数据状态，反之处于写数据状态，e端为使能信号端；当r/w为高电平,e端也为高电平，rs为低电平时，液晶显示屏显示需要显示的示数，图17为1602液晶显示屏与单片机的连接图。本实施例的便携式胎动监测仪在进行胎动和胎心数据显示工作时，通过数据接收模块对胎动数据和胎心数据进行采集，通过单片机模块对采集的胎动数据和胎心数据进行处理，通过数据显示模块对采集的胎动数据和胎心数据进行数显。本发明还提供一种便携式胎动监测仪在具体实施中的方法步骤，具体如下：s1、佩戴：将智能手环的腕带1穿过孕妇的手腕，并将其中一个腕带1穿过另一个腕带1的连接框12，调整两个腕带1和手腕的松紧，通过将插针13插入到插孔11内，对腕带1进行固定，将第一贴板2带有胎动感应模块21的一侧贴在孕妇的肚皮处，并通过连接带22上的粘连带23粘连在肚皮上，将第二贴板3的耦合剂层33上涂抹有一侧耦合剂，并贴覆在孕妇肚皮上；s2、胎动信号监测：a、基于速度传感器芯片监测：通过胎动信号预处理模块对监测的胎动信号进行预处理，通过胎动信号特征提取模块对预处理后的胎动信号进行特征提取，通过胎动信号识别模块对胎动信号进行识别，通过胎动数据储存模块对胎动数据进行储存；b、基于磁传感器芯片监测：通过磁体极子模型模块建立磁偶极子模型，通过磁感应强度模块监测磁场的强度，通过传感器输出值模块去除磁场输出实际数值，通过传感器差值模块计算各传感器之间的差值，通过传感器磁距模块计算任意两个不同传感器测量值之间的差值。s3、胎心数据监测：通过振动传感器芯片对胎心信号进行监测，通过信号放大模块对监测的胎心信号进行放大处理，通过滤波处理模块对监测的胎心信号进行滤波处理，通过胎动计数模块对监测的胎心信号进行计数处理，通过胎心数据储存模块对监测的胎心信号数据进行保存；s4、数据显示：通过数据接收模块对胎动数据和胎心数据进行采集，通过单片机模块对采集的胎动数据和胎心数据进行处理，通过数据显示模块对采集的胎动数据和胎心数据进行数显。以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的仅为本发明的优选例，并不用来限制本发明，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。当前第1页12