一种用于监测孕妇体征的智能手环的制作方法

1.本发明涉及妇产监测技术领域，具体为一种用于监测孕妇体征的智能手环。


背景技术：

2.羊水在胎儿宫内发育过程中起着重要作用，可保持宫内温度恒定、参于胎儿新陈代谢、缓冲外界压力避免宫壁及胎儿对脐带直接压迫。临产后羊水具有传导子宫收缩压力、扩张宫口、润滑产道等功能。晚期妊娠羊水少多是胎盘功能减退所致，其原理目前多认为妊娠晚期羊水主要来源于胎尿，当胎盘功能减退时，子宫胎盘血流减少、胎儿缺氧、胎儿体内各脏器血流量重新分配，肾血流量减少，因此胎尿明显减少致使羊水量减少，此时胎儿在宫内危险性很大，脐带受压随时出现胎儿死亡。
3.羊水少为产科常见并发症，此现象发病机制较为复杂，主要病因包含胎儿因素、母体因素和其他相关因素等。羊水少无典型临床症状，孕妇在胎儿活动频繁时经常感受到腹部疼痛，胎盘功能减退会出现胎动减少现象，而羊水少会提升剖宫产率，使围产儿病率及死亡率均居高，其中围产儿结局与诊断处理及时恰当与否有关。羊水少可导致胎儿畸形、新生儿窒息、胎儿宫内窘迫、新生儿吸入性肺炎等情况的发生。对足月妊娠羊水少的孕妇是期待观察还是积极干预处理，其对分娩结局的影响如何，应对这部分孕妇采取怎样合理而安全的处理，越来越受到产科医生的重视。对于羊水少的孕妇，需要尤为重视，医护人员需要对其胎心，羊水情况实时监测，以保护产妇和胎儿的安全。


技术实现要素：

4.本发明提出了一种用于监测孕妇体征的智能手环，可以实时监控产妇的羊水量和胎儿的身体状况。
5.本发明的技术方案如下：
6.一种用于监测孕妇体征的智能手环，其特征在于，包括超声波发射单元和超声波接收单元，所述超声波发射单元包括所述超声波发射单元包括超声波发射器，所述超声波发射器受控连接有震荡控制模块，所述超声波接收单元包括超声波接收器，所述超声波接收器的输出端连接有幅值控制模块，所述幅值控制模块的输出端连接有乘法器，所述乘法器的输出端连接有低通滤波模块的输入端，所述低通滤波模块的输出端连接有带通滤波模块的输入端，所述带通滤波模块的输出端连接数据处理器。
7.作为本方案的进一步优化，所述震荡控制模块包括fpga模块，所述fpga模块连接有用于震荡激励的晶振x1,所述震荡控制模块还包括反相器u5和反相器u6，所述反相器u5的1a、2a、3a和4a管脚分别作为四个受控端连接所述fpga模块，所述反相器u5的1y管脚连接所述反相器u6的1a管脚，所述反相器u5的2y管脚连接所述反相器u6的2a管脚，所述反相器u5的3y管脚连接所述反相器u6的3a管脚，所述反相器u5的4y管脚连接所述反相器u6的4a管脚，所述反相器u6的1y管脚经过电容c3连接并联连接有稳压管d3和电阻r3，所述电容c3连接所述稳压管d3的正极，所述稳压管d3的负极连接有nmos管q2的栅极，所述反相器u6的2y
管脚经过电容c4连接并联连接有稳压管d4和电阻r4，所述电容c4连接所述稳压管d4的正极，所述稳压管d4的负极连接有pmos管q4的栅极，所述反相器u6的3y管脚经过电容c1连接并联连接有稳压管d1和电阻r1，所述电容c1连接所述稳压管d1的正极，所述稳压管d1的负极连接有nmos管q3的栅极，所述反相器u6的4y管脚经过电容c2连接并联连接有稳压管d2和电阻r2，所述电容c2连接所述稳压管d2的正极，所述稳压管d2的负极连接有pmos管q1的栅极，所述pmos管q1的漏级连接 5v电压源，所述pmos管q1的源级经过串联连接的二极管d5和d6连接所述nmos管q2的漏级，所述nmos管q2的源级连接所述pmos管q1的漏级，所述pmos管q1的源级经过串联连接的二极管d7和d8连接所述pmos管q3的源级，所述pmos管q3的漏级连接 5v电压源。
8.作为本方案的进一步优化，所述幅值控制模块包括三极管q5、三极管q6、三极管q7、电感l1和电容c6，所述三极管q5的基极作为所述幅值控制模块的输入端，所述三极管q5的集电极串联电阻r5连接 5v电压源，所述三极管q5的发射极并联所述三极管q6的发射极连接所述三极管q7的集电极，所述三极管q的6基极接地，所述三极管q6的集电极与 5v电压源之间连接有并联连接的电容c6和电感l1，所述三极管q7的基极经过电阻r8接地，所述三极管q7的基极与电压源负极之间连接有电阻r7，所述三极管q7的发射极与电压源负极之间连接有电阻r6，所述三极管q6的集电极作为所述幅值控制模块的输出端vx，所述幅值控制模块的输出端vx与地之间连接有电感l2。
9.作为本方案的进一步优化，所述乘法器包括芯片mc1595，所述芯片mc1595的5、6管脚之间串联有电阻r9，所述芯片mc1595的10、11管脚之间串联有电阻r10，所述芯片mc1595的9管脚连接复制控制模块的输出端vx，所述芯片mc1595的4管脚连接vs输入端，所述芯片mc1595的12管脚连接有变阻器rp1的滑动端，所述变阻器rp1的电阻侧串联在电阻r11和电阻r12之间，所述变阻器rp1、所述电阻r11和所述电阻r12串联在 15v电压源和15v负电压源之间，所述变阻器rp1的电阻端还并联有变阻器rp2的电阻侧，所述变阻器rp2的滑动侧连接所述芯片mc1595的8管脚，所述芯片mc1595的的1管脚串联电阻r16连接 15v电压源，所述芯片mc1595的14管脚串联电阻r15连接 15v电压源，所述芯片mc1595的14管脚和15管脚分别作为乘法器的v1-输出端和v1 输出端。
10.作为本方案的进一步优化，所述低通滤波模块包括比较器u1，所述比较器u1的反向端经过电阻r17连接乘法器的v1-输出端，所述比较器u1的同向端经过电阻r18连接乘法器v1 输出端，所述比较器u1的同向端和反向端连接有抬高电压，所述比较器u1的输出端经过电阻r20连接所述比较器u1的反向端，所述比较器u1的输出端经过串联连接的电容c9和电阻r21作为所述低通滤波模块的输出端vout。
11.作为本方案的进一步优化，所述带通滤波模块包括放大器u2和放大器u3，所述放大器u2的同向端串联电阻r23和电阻r24作为所述带通滤波模块的输入端，所述放大器u2的反向端经过电阻r26接地，所述放大器u2的输出端经过电阻r22连接所述放大器u2的反向端，所述放大器u2的输出端经过电容c12连接所述电容r24和所述电容r23的串联点，所述放大器u2的输出端经过串联连接的电容c13和c14连接所述放大器u3的同向端，所述放大器u3的反向端经过电阻r28连接所述放大器u3的输出端，所述放大器u3的输出端还经过电阻r27连接所述电容c13和电容c14的串联点，所述放大器u3的输出端作为所述带通滤波模块的输出端连接所述数据处理器。
12.本发明的工作原理及有益效果为：
13.超声波发射器便于携带，可以方便检测孕妇和胎儿的身体情况，震荡控制模块可以控制超声波发射器的超声波频率，超声波接收器接收到反馈回的超声波信号后，将声信号转换为电信号，经过幅值控制模块限幅处理，将对输出的波动信号通过乘法器进行乘法处理，再对信号进行放大，处理至控制器可以识别的阈值范围。
14.通过本方案，可以结合多普勒心胎测试法得到胎儿和孕妇的心率，同时也可以通过超声波反映出产妇羊水的情况，可以稳定计算出孕妇的身体数据，有效保证孕妇和胎儿的安全。
附图说明
15.下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
16.图1为本发明中震荡控制模块的电路原理图；
17.图2为本发明中幅值控制模块的电路原理图；
18.图3为本发明中乘法器的电路原理图；
19.图4为本发明中低通滤波模块的电路原理图；
20.图5为本发明中幅值控制模块的电路原理图；
具体实施方式
21.下面将结合本发明实施例，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作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都涉及本发明保护的范围。
22.一种用于监测孕妇体征的智能手环，其特征在于，包括超声波发射单元和超声波接收单元，所述超声波发射单元包括所述超声波发射单元包括超声波发射器，所述超声波发射器受控连接有震荡控制模块，所述超声波接收单元包括超声波接收器，所述超声波接收器的输出端连接有幅值控制模块，所述幅值控制模块的输出端连接有乘法器，所述乘法器的输出端连接有低通滤波模块的输入端，所述低通滤波模块的输出端连接有带通滤波模块的输入端，所述带通滤波模块的输出端连接数据处理器。
23.具体实施例，
24.如说明书附图1所示，所述震荡控制模块包括fpga模块，所述fpga模块连接有用于震荡激励的晶振x1,所述震荡控制模块还包括反相器u5和反相器u6，所述反相器u5的1a、2a、3a和4a管脚分别作为四个受控端连接所述fpga模块，所述反相器u5的1y管脚连接所述反相器u6的1a管脚，所述反相器u5的2y管脚连接所述反相器u6的2a管脚，所述反相器u5的3y管脚连接所述反相器u6的3a管脚，所述反相器u5的4y管脚连接所述反相器u6的4a管脚，所述反相器u6的1y管脚经过电容c3连接并联连接有稳压管d3和电阻r3，所述电容c3连接所述稳压管d3的正极，所述稳压管d3的负极连接有nmos管q2的栅极，所述反相器u6的2y管脚经过电容c4连接并联连接有稳压管d4和电阻r4，所述电容c4连接所述稳压管d4的正极，所述稳压管d4的负极连接有pmos管q4的栅极，所述反相器u6的3y管脚经过电容c1连接并联连接有稳压管d1和电阻r1，所述电容c1连接所述稳压管d1的正极，所述稳压管d1的负极连接
有nmos管q3的栅极，所述反相器u6的4y管脚经过电容c2连接并联连接有稳压管d2和电阻r2，所述电容c2连接所述稳压管d2的正极，所述稳压管d2的负极连接有pmos管q1的栅极，所述pmos管q1的漏级连接 5v电压源，所述pmos管q1的源级经过串联连接的二极管d5和d6连接所述nmos管q2的漏级，所述nmos管q2的源级连接所述pmos管q1的漏级，所述pmos管q1的源级经过串联连接的二极管d7和d8连接所述pmos管q3的源级，所述pmos管q3的漏级连接 5v电压源。
25.晶体振荡器可以提供频率高度稳定的交流信号，而lc振荡器稳定性较差，频率容易漂移(即产生的交流信号频率容易变化)。在振荡器中采用一个特殊的元件石英晶体，可以产生高度稳定的信号，这种采用石英晶体的振荡器称为晶体振荡器，晶振具有压电效应，即在晶片两极外加电压后晶体会产生变形，反过来如外力使晶片变形，则两极上金属片又会产生电压。如果给晶片加上适当的交变电压，晶片就会产生谐振(谐振频率与石英斜面倾角等有关系，且频率一定)。晶振利用一种能把电能和机械能相互转化的晶体，在共振的状态下工作可以提供稳定、精确的单频振荡。在通常工作条件下，普通的晶振频率绝对精度可达百万分之五十。利用该特性，晶振可以提供较稳定的脉冲，广泛应用于微芯片的时钟电路里。晶片多为石英半导体材料，外壳用金属封装。晶振常与主板、南桥、声卡等电路连接使用。石英晶体有两个谐振频率，即fs和fp，fp略大于fs，当f＝fs时，石英晶体呈阻性，相当于阻值小的电阻。当f≥fp时，石英晶体呈容性，相当于电容。本身其的震荡控制模块可以增加晶振震荡的稳定性，同时fpga模块可以实现对震荡的控制，保证超声波的频率和幅值可控，增加了装置的方便性和可控性，mos管可以保证震荡的快速进行，很好的适应超声波的震荡激励。
26.如说明书附图2所示，所述幅值控制模块包括三极管q5、三极管q6、三极管q7、电感l1和电容c6，所述三极管q5的基极作为所述幅值控制模块的输入端，所述三极管q5的集电极串联电阻r5连接 5v电压源，所述三极管q5的发射极并联所述三极管q6的发射极连接所述三极管q7的集电极，所述三极管q的6基极接地，所述三极管q6的集电极与 5v电压源之间连接有并联连接的电容c6和电感l1，所述三极管q7的基极经过电阻r8接地，所述三极管q7的基极与电压源负极之间连接有电阻r7，所述三极管q7的发射极与电压源负极之间连接有电阻r6，所述三极管q6的集电极作为所述幅值控制模块的输出端vx，所述幅值控制模块的输出端vx与地之间连接有电感l2。
27.能按限定的范围削平信号电压波幅的电路，又称限幅器或削波器。限幅电路常用于：整形，如削去输出波形顶部或底部的干扰；波形变换，如将输出信号中的正脉冲削去，只留下其中的负脉冲；和过压保护，限幅电路按功能分为上限限幅电路、下限限幅电路和双向限幅电路三种。在上限限幅电路中，当输入信号电压低于某一事先设计好的上限电压时，输出电压将随输入电压而增减；但当输入电压达到或超过上限电压时，输出电压将保持为一个固定值,不再随输入电压而变,这样，信号幅度即在输出端受到限制。同样，下限限幅电路在输入电压低于某一下限电平时产生限幅作用。双向限幅电路则在输入电压过高或过低的两个方向上均产生限幅作用。
28.如说明书附图3所示，所述乘法器包括芯片mc1595，所述芯片mc1595的5、6管脚之间串联有电阻r9，所述芯片mc1595的10、11管脚之间串联有电阻r10，所述芯片mc1595的9管脚连接复制控制模块的输出端vx，所述芯片mc1595的4管脚连接vs输入端，所述芯片mc1595
的12管脚连接有变阻器rp1的滑动端，所述变阻器rp1的电阻侧串联在电阻r11和电阻r12之间，所述变阻器rp1、所述电阻r11和所述电阻r12串联在 15v电压源和15v负电压源之间，所述变阻器rp1的电阻端还并联有变阻器rp2的电阻侧，所述变阻器rp2的滑动侧连接所述芯片mc1595的8管脚，所述芯片mc1595的的1管脚串联电阻r16连接 15v电压源，所述芯片mc1595的14管脚串联电阻r15连接 15v电压源，所述芯片mc1595的14管脚和15管脚分别作为乘法器的v1-输出端和v1 输出端。
29.芯片mc1595为乘法芯片，该乘法器可以进一步限制电压幅值，对复制在范围内得到矫正，使得幅值控制模块所输出的电压的峰值作为正弦波形。
30.如说明书附图4所示，所述低通滤波模块包括比较器u1，所述比较器u1的反向端经过电阻r17连接乘法器的v1-输出端，所述比较器u1的同向端经过电阻r18连接乘法器v1 输出端，所述比较器u1的同向端和反向端连接有抬高电压，所述比较器u1的输出端经过电阻r20连接所述比较器u1的反向端，所述比较器u1的输出端经过串联连接的电容c9和电阻r21作为所述低通滤波模块的输出端vout。
31.低通滤波器是容许低于截止频率的信号通过，但高于截止频率的信号不能通过的电子滤波装置。低通滤波器允许从直流到某个截止频率(fcutoff)的信号通过。将通用滤波器二阶传递函数的高通和带通系数均设为零，对于高于f0的频率，信号按该频率平方的速率下降。在频率f0处，阻尼值使输出信号衰减。您可以级联多个这样的滤波器部分来得到一个更高阶的(更陡峭的转降)滤波器。
32.如说明书附图5所示，所述带通滤波模块包括放大器u2和放大器u3，所述放大器u2的同向端串联电阻r23和电阻r24作为所述带通滤波模块的输入端，所述放大器u2的反向端经过电阻r26接地，所述放大器u2的输出端经过电阻r22连接所述放大器u2的反向端，所述放大器u2的输出端经过电容c12连接所述电容r24和所述电容r23的串联点，所述放大器u2的输出端经过串联连接的电容c13和c14连接所述放大器u3的同向端，所述放大器u3的反向端经过电阻r28连接所述放大器u3的输出端，所述放大器u3的输出端还经过电阻r27连接所述电容c13和电容c14的串联点，所述放大器u3的输出端作为所述带通滤波模块的输出端连接所述数据处理器。
33.滤波器并不能够将期望频率范围外的所有频率完全衰减掉，尤其是在所要的通带外还有一个被衰减但是没有被隔离的范围。这通常称为滤波器的滚降现象，并且使用每十倍频的衰减幅度的db数来表示。通常，滤波器的设计尽量保证滚降范围越窄越好，这样滤波器的性能就与设计更加接近。然而，随着滚降范围越来越小，通带就变得不再平坦，开始出现“波纹”。这种现象在通带的边缘处尤其明显，这种效应称为吉布斯现象。通个低通滤波和带通滤波的组合，可以极大的实现对波形的控制。将稳定准确的波形提供后级的数据分析器，实现对反馈回的声波进行分析。
34.所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为了描述的方便和简洁，仅以上述各功能单元、模块的划分进行举例说明，实际应用中，可以根据需要而将上述功能分配由不同的功能单元、模块完成，即将装置的内部结构划分成不同的功能单元或模块，以完成以上描述的全部或者部分功能。实施例中的各功能单元、模块可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中，上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。另外，各功能单元、模
块的具体名称也只是为了便于相互区分，并不用于限制本技术的保护范围。上述系统中单元、模块的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。
35.在本发明所提供的实施例中，应该理解到，所揭露的装置/终端设备和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置/终端设备实施例仅仅是示意性的，例如，模块或单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通讯连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通讯连接，可以是电性，机械或其它的形式。作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。
36.在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。集成的模块/单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明实现上述实施例方法中的全部或部分流程，也可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，的计算机程序可存储于一计算机可读存储介质中，该计算机程序在被处理器执行时，可实现上述各个方法实施例的步骤。其中，计算机程序包括计算机程序代码，计算机程序代码可以为源代码形式、对象代码形式、可执行文件或某些中间形式等。计算机可读介质可以包括：能够携带计算机程序代码的任何实体或装置、记录介质、u盘、移动硬盘、磁碟、光盘、计算机存储器、只读存储器(read-only memory，rom)、随机存取存储器(random acces memory，ram)、电载波信号、电信信号以及软件分发介质等。需要说明的是，计算机可读介质包含的内容可以根据司法管辖区内立法和专利实践的要求进行适当的增减，例如在某些司法管辖区，根据立法和专利实践，计算机可读介质不包括电载波信号和电信信号。
37.以上所述实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围，均应包含在本发明的保护范围之内。