一種新型智能胎兒監(jiān)護(hù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)
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介紹了采用自帶24位A/D轉(zhuǎn)換器的MSC1210微處理器為核心器件，小波分析算法處理數(shù)據(jù)為技術(shù)關(guān)鍵，并通過比較分析監(jiān)護(hù)指標(biāo)，利用報(bào)警、界面提示和啟動(dòng)聲振器方式來提醒和自動(dòng)采取相應(yīng)措施的智能電腦胎兒監(jiān)護(hù)系統(tǒng)。臨床實(shí)驗(yàn)表明：該系統(tǒng)具有較高的檢測精度、較好的實(shí)時(shí)性和精確、友好的智能控制。
本文引用地址：http://www.ex-cimer.com/article/201706/350004.htm1.引言
圍產(chǎn)期和分娩過程中對(duì)胎兒進(jìn)行監(jiān)護(hù)，可以及時(shí)發(fā)現(xiàn)胎兒宮內(nèi)缺氧、窘迫等危重癥狀，降低胎兒死亡率，提高分娩質(zhì)量。傳統(tǒng)胎兒監(jiān)護(hù)系統(tǒng)較為復(fù)雜，功耗較高，人為干擾多，不便于家庭監(jiān)護(hù)和自我監(jiān)護(hù)。
智能胎兒監(jiān)護(hù)系統(tǒng)選用TI公司生產(chǎn)的帶24位A/D轉(zhuǎn)換器并具有較強(qiáng)的模擬性能和數(shù)字處理能力的MSC1210微處理器，該微處理器把輸入通道選擇、緩沖、放大、增益調(diào)整、A/D轉(zhuǎn)換和數(shù)字處理集成到單片電路上，僅用一片集成電路即可實(shí)現(xiàn)胎心率、宮縮壓力和胎動(dòng)次數(shù)等監(jiān)護(hù)指標(biāo)的數(shù)據(jù)采集和對(duì)語音器、聲振器的控制。智能胎兒監(jiān)控的控制依據(jù)是胎心率，如何精確及時(shí)得到胎心率是智能胎兒監(jiān)護(hù)系統(tǒng)的控制前提。針對(duì)胎心多普勒信號(hào)具有信噪比低、非平穩(wěn)的隨機(jī)性特點(diǎn)，計(jì)算胎心率時(shí)出現(xiàn)1/2、2/3和2倍心率，導(dǎo)致控制失誤，這里運(yùn)用小波分析結(jié)合雙重閾值算法，準(zhǔn)確、實(shí)時(shí)得到胎心率，確保了智能控制的有效進(jìn)行。
2.智能電腦胎兒監(jiān)護(hù)系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)
2.1智能電腦胎兒監(jiān)護(hù)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
智能電腦胎兒監(jiān)護(hù)系統(tǒng)框圖如圖1所示。主要由超聲多普勒胎心探頭、宮縮探頭、胎動(dòng)探頭，胎心信號(hào)調(diào)理電路（低通濾波、絕對(duì)值運(yùn)算和包絡(luò)提取等）、宮縮壓力信號(hào)調(diào)理電路、語音控制、聲振器、MSC1210微處理器和計(jì)算機(jī)處理系統(tǒng)組成。以MSC1210和計(jì)算機(jī)處理系統(tǒng)為核心。
MSC1210控制監(jiān)護(hù)指標(biāo)的采集和通信，接收電腦命令控制語音器和聲振器。計(jì)算機(jī)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)智能控制、通信控制、數(shù)據(jù)處理算法、監(jiān)控顯示等功能模塊。
2.2信號(hào)調(diào)理電路
針對(duì)胎心率監(jiān)護(hù)指標(biāo)的重要性和胎心多普勒信號(hào)的復(fù)雜性，這里重點(diǎn)介紹胎心多普勒信號(hào)的條理電路。電路主要對(duì)多普勒胎心音信號(hào)進(jìn)行低通濾波、絕對(duì)值運(yùn)算和包絡(luò)提取等預(yù)處理。低通濾波器采用截止頻率為250Hz的二階低通濾波器以濾除高頻信號(hào)和干擾。絕對(duì)值運(yùn)算電路如圖2.信號(hào)的強(qiáng)度增強(qiáng)一倍，提高了檢測靈敏度。包絡(luò)提取電路如圖3所示，采用截止頻率為10HZ的П形濾波和T形濾波相結(jié)合的低通濾波器。并聯(lián)的二極管和電容對(duì)電路中的負(fù)信號(hào)進(jìn)行限制，并對(duì)一定頻帶的高頻信號(hào)進(jìn)行消振。
2.3 MSC1210微處理器
智能胎兒監(jiān)護(hù)采集系統(tǒng)采用美國德州儀器公司推出的功能很強(qiáng)的單片微機(jī)MSC1210作為處理器，MSC1210芯片集成了8051微控制器和FLASH存儲(chǔ)器的精密摸數(shù)轉(zhuǎn)換器，該芯片采用增強(qiáng)型8051單片機(jī)內(nèi)核，縮短了指令執(zhí)行周期，使用低功耗設(shè)計(jì)，內(nèi)部集成了一個(gè)24位分辨率的模數(shù)轉(zhuǎn)換器（ADC），其轉(zhuǎn)換速度可達(dá)1000HZ,8通道多路開關(guān)，模擬輸入通道測試電流源，輸入緩沖器，可編程增益放大器（PGA），內(nèi)部基準(zhǔn)電壓源，8位微控制器，程序/ 數(shù)據(jù)Flash存儲(chǔ)器和數(shù)據(jù)SRAM等。數(shù)字濾波器對(duì)輸出的數(shù)據(jù)進(jìn)行濾波。數(shù)字濾波器有快速、sin2和sin3三種。增強(qiáng)型8051內(nèi)核有兩個(gè)數(shù)據(jù)指針，其指令系統(tǒng)與標(biāo)準(zhǔn)8051的指令系統(tǒng)完全兼容，其執(zhí)行速度卻比8051快3倍，因此可工作在低頻，以降低功耗和噪聲。為了減小干擾，其模擬電源和數(shù)字電源分別供電。由于該芯片的集成度使智能胎兒監(jiān)護(hù)系統(tǒng)硬件電路變得簡單，電路設(shè)計(jì)更加簡潔，芯片的外圍元件非常少，從而使系統(tǒng)的可靠性得到了很大提高，而且大大縮短了開發(fā)周期，降低了開發(fā)成本。MSC1210接口電路原理如圖4.多普勒胎心信號(hào)和宮縮壓力信號(hào)經(jīng)IN0和IN2輸入，經(jīng)多路轉(zhuǎn)換器后送入緩沖器，可變?cè)鲆娣糯笃鲗?duì)輸入信號(hào)進(jìn)行放大。胎動(dòng)信號(hào)由MSC1210中斷處理。MSC1210經(jīng)RS485總線接收電腦下達(dá)的控制命令，經(jīng)P2口控制語音芯片完成語音提醒功能，通過P1.7控制聲振器完成自動(dòng)胎兒喚醒功能。采用MSC1210作為微處理器更能精確、實(shí)時(shí)得到胎兒監(jiān)護(hù)指標(biāo)，為智能控制提供保障。
評(píng)論