专利名称：数字式胎儿监护仪的制作方法
技术领域：
本实用新型属于医用电子仪器。
胎儿监护仪是一种通过连续检测并记录胎儿心率及母体宫缩压力对孕妇进行产前及产时监护的医疗检测设备。目前，国内外现有的胎儿监护仪，在记录输出的方式上全部采用走纸描记波形的形式。这种方式对监护结果的分析不方便，操作人员不易掌握，需经专门培训，且记录仪成本高，机械结构复杂，易损坏，维修不便，限制了胎儿监护仪的推广普及。
本实用新型的目的在于提供一种易操作、易分析、易维护，成本低，应用价值高的数字式胎儿监护仪。
本实用新型的设计思想是采用微处理机技术，将检测到的胎儿心率信号和母体宫缩压力信号转换成数字，利用一种小型打印机，将数字以每5秒一次的速度连续打印记录在纸带上，供临床医生分析。
为了实现上述设计思想，本实用新型采用如下的设计方案数字式胎儿监护仪由超声多普勒胎儿心率检测单元、宫缩压力检测单元、信号处理单元、单片微处理机单元、输入输出接口单元、显示器、小型打印机七部分组成。
1.超声多普勒胎儿心率检测单元，由发射、接收电路及超声传感器组成。发射电路采用LC振荡电路，经放大后输出到超声传感器。接收电路采用选频放大器，对来自超声传感器的信号进行放大、检波，得到携有胎心率信息的多普勒信号。
2.宫缩压力检测单元，采用外测法，利用压力传感器，得到代表母体宫缩压力的电压信号。此电压信号，经放大后送单片微处理机单元中的A/D转换器，将此信号转换成相应的数字信号，送单片微处理机。
3.信号处理单元，对来自超声多普勒胎儿心率检测单元的胎心音信号进行滤波、全波整流、积分，经电平比较电路后变成脉冲信号。为了进一步滤除干扰，增加一级单稳延时电路，延时时间300ms。经过变换延时的心率脉冲信号送至单片微处理机单元中的8031外部中断0。
4.单片微处理机单元由8031(IC5)单片机、晶振、复位电路、八D锁存器EPROM2764(1C7)组成。时钟频率为6MHz，外部接口的地址选择使用线选法。
来自信号处理单元的胎心率脉冲送至8031的外部中断0(P3.2)。
单片微处理机单元还包括A/D转换电路，以便将来自宫缩压力检测单元的模拟信号转换成数字信号送单片机。
A/D转换器选用ADC0809，它的数据线可直接并接到8031P0口上。时钟由8031的ALE信号提供，A/D转换器的启动由8031的P2.7与8031的写信号WR相或控制，转换数据的读取由P2.7与8031的读信号RD控制。
来自宫缩压力检测单元的经放大的压力信号送到通道0(IN0)5.输入输出接口单元包括显示电路和打印接口电路。
显示电路为一般通用的扫描式显示电路，段选信号和位选信号分别通过八D触发器74LS273并接到8031的P0口上。
打印机可选用普通微型打印机，但考虑到成本及可靠性，采用带打印的小型计算器更佳。这类小型带打印的计算器一般都是矩阵键盘结构。因此，可用模拟开关，将控制信号接至矩阵键盘的行、列线上，当要打印某一个数时，打开该数字所对应的行列线上的模拟开关，使其短接，即完成了将该数字送打印机。(相当于在键盘上按下了这个键)打印接口选用两片八选一模拟开关CD4051(IC8，IC9)，分别控制打印机的行线和列线，而CD4051的地址选择由8031的P1口控制。
8031单片机的内部定时器T0工作在定时方式，定时时间为1MS。当胎儿心跳脉冲信号到来时，通过外部中断向CPU发出中断。CPU响应中断后，开始对某内部的RAM单元进行计数，下一个心跳脉冲到来时，读取计数值，将此值经过换算，即为胎心率，再经过数字滤波等软件处理，得到胎心率数字。同时8031每隔40ms启动一次A/D转换，将宫缩压力的电压信号转换成数字信号，连续采样10次，进行平均，得到一次压力数值。每隔5秒种8031通过软件编程，将三位胎心率数字和两位宫缩压力数字转换成相应的编码，一位一位地送到P1口，P1口为IC8、IC9分别提供地址信号，选通相应的行线、列线，把胎儿心率数字及宫缩压力数字送打印机打印。
本实用新型所述的数字式胎儿监护仪，其优点在于1.由于采用连续打印数字的记录方式，使监护结果清晰、明了，易于分析，操作人员不需专门培训。
2.选用小型带打印计算器做打印记录设备，可靠性高、操作简便，易于维护。
3.整机成本大大降低，约1500元左右，仅为描记式胎儿监护仪的1/5。
4.易于普及推广，特别是适合于中小医院、乡镇卫生院、妇幼保健站，对开展计划生育，优生优育有重要意义。
图1是本实用新型的原理方框图。
其中1是超声多普勒胎儿心率检测单元；2是宫缩压力检测单元；3是信号处理单元；4是单片微处理机单元；5是输入、输出接口单元；6是LED显示器；7是打印机。
图2是本实用新型实施例的信号处理、宫缩压力检测、单片机与打印接口部分电原理图。
现结合附图及实施例，对本实用新型的设计方案做进一步说明本实施例的超声多普勒胎儿心率检测部分中，发射电路采用LC振荡电路，振荡频率2.5MHz，振荡信号经放大器放大后送超声传感器。从超声传感器接收端取回的信号，经选频放大检波，通过电容C1，耦合送信号处理部分。
宫缩压力检测部分宫缩压力的检测采用压阻式压敏传感器。三极管D6稳压管D5、电阻R16、R17、R18组成恒流源电路，为传感器Z提供一个恒定的电流，使其工作在线性区内。R19、R20、R21、R22、运算放大器1C1-4组成的放大器将压力传感器的输出信号放大约10倍后送A/D转换器1C3的1N0。D7在此起限幅作用。
信号处理电路首先将来自超声多普勒胎儿心率检测单元的胎心音信号，经C1耦合后送带通滤波器，滤出干扰。带通滤波器由通用运算放大器1C1-1，电阻R1、R2、R3、R4、R5、电容C2、C3组成。滤波后的信号经过由二极管D1、D2和电容C4、C5、电阻R6、R7、R8、R9、电容C6及运算放大器IC1-2组成的全波整流积分平滑电路后变换成变化缓慢的直流信号，C7、R10组成微分电路，D3吸收微分电路的负向脉冲，R11、R12、R13、运算放大器IC1-3组成电平比较电路，将胎心音信号变换成脉冲信号，每个脉冲信号对应着胎儿心跳信号峰值，为了进一步滤除第二心音的干扰，增加了一级单稳态延时电路，单稳态延时电路由IC2、R15、C8组成，其中IC2为不可再触发单稳态集成电路74LS221，延时时间300ms。由于电平比较检测电路的输出为±15V的脉冲信号，而IC2为TTL电路。为此，在IC2的输入端加一只稳压管D4，将脉冲信号高电平限制在3.5V，低电平在-0.6V左右。
单片微处理机部分采用目前最流行的单片微处理机8031(IC5)，C9、C10、6MHz晶振S提供IC5的振荡信号，C11、R24组成复位电路，通过IC6八D锁存器74LS373扩展一片EPROM2764(IC7)。A/D转换器IC3的数据线直接接到IC5的P0口，因只有一路输入，故地址选择信号A、B、C全部接地，正负参考电压分别接正5V电源和地。时种信号由IC5的ALE信号提供。
IC5的WR信号与P2.7相或后，接到IC3的START和ALE端。当WR和P2.7均低时，经反相变成高电平，将IC3启动。再经软件控制延时100μS后，RD和P2.7信号变低，使OE端有效，将转换后的数字送到数据总线上，读至IC5内存。
打印机J选用带打印的计算器SANYOCX3552，虚线框内为其键盘矩阵示意图。各线编号为打印机中集成电路管脚编号，而行列线交点上的数字符号表示打印计算器键盘上的符号。为实现IC5与打印机接口，采用两片8路选一模拟开关CD4051(IC8、IC9)。IC8、IC9的地址选择端A、B、C全部接到IC5的P1口，同时将IC8、IC9的输入高阻端INH也接到P1口，共同组成选通控制。IC8的8路输入通道Y0-Y7接入键盘矩阵的列线上，IC9的Y0、Y1、Y2、Y3四路输入通道接到行线上。IC8、IC9的输入输出公共通道I/O相联，当要打印某一个数字时，通过IC5编码，选通该数字所在的行列线，使它们相接即相当于从键盘上接下此键。
IC5通过软件编程，每隔5秒钟，将胎儿心率及宫缩压力数字送打印计算器一次，即可得到连续的监护结果。
附图2中各标号所代表的元器件及参数
电阻R1512K；R218K；R312K；R443K；R512K；R610K；R710K；R822K；R922K；R10150K；R1182K；R12390K；R13K；R141K；R1551K；R163.9K；R17510Ω；R181K；R1939K；R2039K；R21290K；R22390K；R2310K；R241K。
电容C110μ/25ν；C21μ；C31μ；C44.7μ/25ν；C510μ/25ν；C61μ；C70.1μ；C84.7μ/16ν；C920p；C1020p；C1122μ/16ν。
二极管D1、D2、D31N4148；稳压管D42CW51；D52CW52；三极管D69012；稳压管D72CW52；集成电路IC1LM324；IC274LS221；IC3ADC0809；IC474LS02；IC58031；IC674LS373；IC72764；IC8CD4051；IC9CD4051；S6MHz晶振；Z压阻式压敏传感器；JSANYOCX3552带打印计算器。
权利要求1.一种数字式胎儿监护仪，由超声多普勒胎儿心率检测单元(1)、宫缩压力检测单元(2)、信号处理单元(3)、微处理机单元(4)、输入输出接口单元(5)、显示器(6)、小型打印机(7)组成，其特征在于超声多普勒发射单元采用LC振荡电路，经放大后送至超声传感器。从传感器取回的信号经选频放大检波送信号处理电路。通过信号处理电路的滤波、全波整流、积分、电平比较电路，将信号转换成脉冲送微处理机单元，宫缩压力检测采用压力传感器Z，经放大后送A/D转换器ADC0809(1C3)，微处理机单元采用8031(1C5)组成最小系统，对超声多普勒信号和宫缩压力信号进行数字处理，同时驱动打印机将胎心率数字和宫缩压力数字连续打印在纸带上。
2.按照权利要求1所述的数字式胎儿监护仪，其特征在于a)打印机采用小型带打印计算器，b)微处理机采用单片微处理机8031(IC5)组成最小系统，时钟为6MHz，外部接口的地址选择使用线选法，c)8031(IC5)与打印机接口采用两片八路选一模拟开关CD4051(IC8、IC9)，IC8、IC9的地址选择端A、B、C全部连接到8031(IC5)的P1口，同时，将IC8、IC9的输入高阻端INH也接到P1口，共同构成选通控制，IC8的八路输入通道Y0-Y7均接入键盘矩阵的列线上，IC9的Y0、Y1、Y2、Y3四路输入通道接入键盘矩阵的行线上，IC8、IC9的输入输出公共通道I/O相连接。
专利摘要一种数字式胎儿监护仪。现有的胎儿监护仪均为走纸描记式，存在有结果分析不便、操作复杂、易损坏、成本高等特点。本实用新型是为解决上述不足而提出来的。其特征在于胎儿监护仪的记录输出采用数字形式，由小型打印机以每5秒钟一次的速度将胎儿心率及宫缩压力数字连续打印在纸带上。这种方式，使监护结果清晰、明了，操作人员不需专门培训，整机成本降低，可靠性提高，操作简便，易于普及推广，特别适合中小医院、乡镇卫生院。
文档编号A61B5/00GK2247501SQ94241449
公开日1997年2月19日 申请日期1994年9月29日 优先权日1994年9月29日
发明者刘仲汇 申请人:刘仲汇