Hur fungerar det piezoelektriska givarchipset på ultraljudsfosterhjärtmonitorn? .

Den tekniska kärnprincipen för det piezoelektriska givarchipset
Den exakta driften av ultraljudsfosterhjärtmonitorn ligger i energiomvandlingsmekanismen hos piezoelektriskt givarchip . Som en nyckelkomponent som förbinder elektroniska signaler och akustiska signaler, realiserar chippet dubbelriktad energiomvandling baserat på den piezoelektriska effekten. När den elektriska signalen matas in, genererar det piezoelektriska materialet inuti chippet mekanisk vibration på grund av den omvända piezoelektriska effekten, och sänder därigenom ut ultraljudsvågor med en specifik frekvens; och när ljudvågorna som reflekteras av fostrets hjärta och omgivande vävnader verkar på chipet, omvandlar den positiva piezoelektriska effekten den mekaniska vibrationen till en igenkännbar elektrisk signal. Denna omvandlingsprocess utgör den grundläggande länken för fostrets hjärtövervakning, säkerställer genomförbarheten av icke-invasiv detektering och upprätthåller stabiliteten för signalöverföringen genom materialets inneboende egenskaper. Emissionen av högfrekventa ljudvågor och mottagningen av ekon bildar en sluten slinga. Chipet reflekterar indirekt fosterhjärtats slaglag genom att fånga de periodiska förändringarna av ekosignalen, vilket ger den ursprungliga akustiska data för den efterföljande hjärtfrekvensberäkningen. .
Inverkan av piezoelektriska material på prestanda hos givarchips
Prestandan hos piezoelektriska omvandlarchips beror till stor del på egenskaperna hos de valda piezoelektriska materialen. Material som används i scenarier för övervakning av fosterhjärtat måste uppfylla egenskaperna för både hög känslighet och lågt brus. Hög känslighet säkerställer att chipet kan fånga svaga fostrets hjärtslagseko, särskilt när fosterställningen är variabel eller graviditetsåldern är tidig, och signalen fortfarande kan kännas igen; egenskaper med låg brus reducerar störningssignalen som genereras av materialets egen vibration och undviker kontaminering av den ursprungliga fosterhjärtsignalen. Sådana material har vanligtvis stabila piezoelektriska konstanter och mekaniska kvalitetsfaktorer. I temperatur- och luftfuktighetsmiljön för graviditetsövervakning kan de bibehålla konsistensen av fysiska egenskaper och kommer inte att orsaka att signalkonverteringseffektiviteten minskar på grund av fluktuationer i yttre förhållanden. Materialens biokompatibilitet är lika viktig. Även om chipet inte direkt kommer i kontakt med människokroppen, måste den övergripande enheten efter förpackning uppfylla medicinska säkerhetsstandarder. Materialets kemiska stabilitet kan minska potentiella säkerhetsrisker. .
Kärnfunktionen hos transduktorchips vid fostrets hjärtövervakning
I fosterhjärtövervakningsprocessen spelar piezoelektriska transduktorchips de dubbla rollerna signalfångning och preliminär bearbetning. De högfrekventa ljudvågorna den avger har riktningsutbredningsegenskaper, som kan penetrera bukväggen och livmodervävnaden hos gravida kvinnor, fokusera noggrant på fostrets hjärta och minska spridningsinterferensen från omgivande vävnader på ljudvågor. När ljudvågor möter aktiva gränssnitt som öppning och stängning av hjärtklaffar och myokardkontraktion kommer ekosignalen att producera regelbundna frekvensförändringar. Chipet omvandlar den akustiska signalen till en elektrisk signalvågform genom att känna av denna förändring. Jämfört med vanliga sensorer har chipet designat för fosterhjärtövervakning riktad optimering av signalfiltrering, som automatiskt kan filtrera bort irrelevanta signaler såsom moderns vaskulära pulsering och andningsrörelser, och framhäva den karakteristiska frekvensen av fostrets hjärtsignal. Denna selektiva igenkänningsförmåga gör det möjligt för den efterföljande hjärtfrekvensberäkningsmodulen att analysera baserat på renare originaldata, och därigenom förbättra tillförlitligheten hos övervakningsresultaten. .
Kliniska säkerhetsöverväganden vid chipdesign
Det speciella med fosterhjärtövervakning kräver att piezoelektriska transduktorchips integreras i utformningen av flera kliniska säkerhetsöverväganden. Chipets ultraljudsöverföringseffekt måste kontrolleras strikt inom säkerhetströskeln, vilket måste säkerställa tillräcklig detekteringsförmåga och undvika den potentiella påverkan av högfrekventa ljudvågor på fostrets utveckling. Denna balans uppnås genom att optimera energiomvandlingseffektiviteten för materialet, samtidigt som överföringseffekten minskas och övervakningseffekten bibehålls genom att förbättra mottagningskänsligheten. Chipförpackningsprocessen fokuserar också på säkerhet. Förpackningsmaterial av medicinsk kvalitet måste ha desinfektionsbeständighet och anti-åldrande egenskaper för att säkerställa att inga skadliga ämnen frigörs vid långvarig användning och upprepad desinfektion. Funktionstemperaturintervallet för chippet är begränsat till människokroppens toleransintervall, vilket undviker att värmen som genereras av långvarigt arbete överförs till övervakningsdelen, vilket säkerställer den fysiska säkerheten för gravida kvinnor och foster.