基于多维通道信号处理的胎心监护系统、设备及方法技术方案

本发明专利技术提供了一种基于多维通道信号处理的胎心监护系统、设备及方法，包括：硬件平台：包括声音振动传感器，采集胎心数据信号；应用系统：与所述硬件平台通信连接，获取所述胎心数据信号并传输至云计算平台，以及控制所述硬件平台工作；云计算平台：对所述胎心数据信号进行胎心音和胎心率提取，根据所述胎心音进行胎心定位，并将定位结果返回给所述应用系统。本发明专利技术以声音振动传感器代替多普勒超声探头，提高了胎心监护的准确性，提高准确性的同时，极大的降低了医疗成本；通过云端进行胎心定位和数据存储，同样也便于医护人员远程监控；通过云端可实现长时间的数据获取、实时检测，实现异常实时报告。

Fetal heart rate monitoring system, equipment and method based on multi-dimensional channel signal processing

【技术实现步骤摘要】
基于多维通道信号处理的胎心监护系统、设备及方法
本专利技术涉及测量
，具体地，涉及一种基于多维通道信号处理的胎心监护系统、设备及方法。
技术介绍
胎儿心音与成人心音在三个方面不同：胎儿心率高于成人心率：成人心率介于60至100BPM[9]之间，但胎儿心率则为100至160BPM。因此，设计将需要在时域上提供更高的分辨率。胎儿的心音包含更多的噪音：由于胎儿的心深深地埋在孕妇的腹部，因此胎儿的心音比成人的心音衰减得多。此外，胎儿心脏不如成年心脏强大，这使胎儿心脏听起来较不易听见。更糟的是，胎儿的血液循环和器官活动会给胎儿的心音带来噪音。因此，噪声消除对胎儿心脏监测系统是一个挑战。胎儿心脏声源不固定：胎儿心脏的位置随着胎儿的成长而变化。对于健康的胎儿，胎儿心脏可以在怀孕的同一阶段位于多个可能的位置。但是，异常胎儿会经历突然的位置变化。因此，设计的胎儿心脏监护系统不仅需要考虑到提取胎心音，同时也要考虑到是否能够依据胎儿的不同位置的时候也能够有效的对方向与位置进行判断。正如专利文献CN208404632U公开的产科用超声多普勒胎心检测仪，现有技术中的胎心仪，都是基于多普勒超声波技术。虽然都期望实现高质量、高灵敏度、低功耗、低成本、对人体无伤害、操作简便的胎心仪，但是实际的产品中均存在的问题就是依靠超声波发射与接收来探测声音，以帮助用户寻找胎儿心跳。但是当胎儿心跳较微弱或者外界环境过于嘈杂时，胎儿心跳的寻找将越发困难，导致用户不能快速准确地找到胎儿胎心位置，听不到胎音。专利技术内容针对现有技术中的缺陷，本专利技术的目的是提供一种基于多维通道信号处理的胎心监护系统、设备及方法。根据本专利技术提供的一种基于多维通道信号处理的胎心监护系统，包括：硬件平台：包括声音振动传感器，采集胎心数据信号；应用系统：与所述硬件平台通信连接，获取所述胎心数据信号并传输至云计算平台，以及控制所述硬件平台工作；云计算平台：对所述胎心数据信号进行胎心音和胎心率提取，根据所述胎心音进行胎心定位，并将定位结果返回给所述应用系统；其中，所述胎心监护系统执行：S1、单个采集通道采集到的信号为x是采集的时域信号，上标i是单个采集通道的编号，下标t为时间序列编号；S2、多维通道传感器的胎心检测传感器矩阵得到信号矩阵A(t)为：S3、根据采集信号得到数值矩阵A：A＝XX′X为采集信号，上标′为共轭转置符号；S4、分析数值矩阵A的特征向量：AU＝UV其中，特征向量是特征值的排序结果，V为特征值对角矩阵；S5、将特征向量分为胎心信号特征向量T、孕妇心跳信号特征向量P和噪声信号特征向量E，S6、设置空间导引矩阵a和b，构造能量普函数P(ε,θ)：K1、K2为0到1之间的加权系数；上标′为共轭转置符号，取使P(ε,θ)取峰值的ε,θ组合；S7、提取胎心信号：b′(θ)a′(ε)Aa(ε)b(θ)。优选地，所述硬件平台包括：声音振动传感器：采集胎心数据信号并传输至中央控制板；中央控制板：将采集到的胎心数据信号传输至所述应用系统，以及执行从所述应用系统获取的控制命令。优选地，所述声音振动传感器的数量为多个。优选地，多个所述声音振动传感器构成声音振动传感器阵列。优选地，所述应用系统包括：通信模块：从所述硬件平台获取所述胎心数据信号，将经过控制模块压缩的胎心数据传输至所述云计算平台，从所述云计算平台获取所述定位结果；控制模块：对获取的所述胎心数据信号进行压缩；展示模块：显示所述胎心率以及所述定位结果。优选地，所述云计算平台包括：信号处理模块：根据所述胎心数据信号得到胎心音，并滤除所述胎心音中的噪声；心率提取模块：从过滤后的胎心音中提取心率数据，得到胎心率；胎心定位模块：根据胎心音进行胎心定位。优选地，所述云计算平台将所述胎心数据信号以及所述定位结果存储到区块链。优选地，所述声音振动传感器包括压电式振动传感器。根据本专利技术提供的一种基于多维通道信号处理的胎心监护设备，包括：可穿戴设备：包括声音振动传感器，采集胎心数据信号；用户终端：与所述可穿戴设备通信连接，获取所述胎心数据信号并传输至云计算平台，以及控制所述胎心仪工作；云计算平台：对所述胎心数据信号进行胎心音和胎心率提取，根据所述胎心音进行胎心定位，并将定位结果返回给所述用户终端；其中，所述胎心监护设备执行：S1、单个采集通道采集到的信号为x是采集的时域信号，上标i是单个采集通道的编号，下标t为时间序列编号；S2、多维通道传感器的胎心检测传感器矩阵得到信号矩阵A(t)为：S3、根据采集信号得到数值矩阵A：A＝XX′X为采集信号，上标′为共轭转置符号；S4、分析数值矩阵A的特征向量：AU＝UV其中，特征向量是特征值的排序结果，V为特征值对角矩阵；S5、将特征向量分为胎心信号特征向量T、孕妇心跳信号特征向量P和噪声信号特征向量E，S6、设置空间导引矩阵a和b，构造能量普函数P(ε,θ)：K1、K2为0到1之间的加权系数；上标′为共轭转置符号，取使P(ε,θ)取峰值的ε,θ组合；S7、提取胎心信号：b′(θ)a′(ε)Aa(ε)b(θ)。。根据本专利技术提供的一种基于多维通道信号处理的胎心监护方法，采用上述的胎儿胎心监护系统进行胎心定位。与现有技术相比，本专利技术具有如下的有益效果：1)本专利技术以声音振动传感器代替多普勒超声探头，提高了胎心监护的准确性，提高准确性的同时，极大的降低了医疗成本；2)通过云端进行胎心定位和数据存储，同样也便于医护人员远程监控；3)通过可穿戴的结构、云端可实现长时间的数据获取、实时检测，实现异常实时报告。附图说明通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本专利技术的其它特征、目的和优点将会变得更明显：图1为本专利技术的胎儿胎心监护系统的结构示意图；图2为本专利技术硬件平台的结构示意图；图3为单个采集通道的结构示意图；图4为单个采集通道的四个声敏单元组的结构示意图；图5为传感器的剖视图；图6为传感器结构层的示意图；图7为胎心检测服饰的结构示意图；图8为传感器的空间分布示意图；图9为传感器的空间分布示意图；图10为本专利技术的工作原理图；图11为本专利技术的工作流程图。具体实施方式下面结合具体实施例对本专利技术进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本专利技术，但不以任何形式限制本专利技术。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本专利技术构思的前提下，还可以做出若干变化和改进。这些都属于本专利技术的保护范围。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于多维通道信号处理的胎心监护系统，其特征在于，包括：/n硬件平台：包括声音振动传感器，采集胎心数据信号；/n应用系统：与所述硬件平台通信连接，获取所述胎心数据信号并传输至云计算平台，以及控制所述硬件平台工作；/n云计算平台：对所述胎心数据信号进行胎心音和胎心率提取，根据所述胎心音进行胎心定位，并将定位结果返回给所述应用系统；/n其中，所述胎心监护系统执行：/nS1、单个采集通道采集到的信号为

【技术特征摘要】
1.一种基于多维通道信号处理的胎心监护系统，其特征在于，包括：
硬件平台：包括声音振动传感器，采集胎心数据信号；
应用系统：与所述硬件平台通信连接，获取所述胎心数据信号并传输至云计算平台，以及控制所述硬件平台工作；
云计算平台：对所述胎心数据信号进行胎心音和胎心率提取，根据所述胎心音进行胎心定位，并将定位结果返回给所述应用系统；
其中，所述胎心监护系统执行：
S1、单个采集通道采集到的信号为x是采集的时域信号，上标i是单个采集通道的编号，下标t为时间序列编号；
S2、多维通道传感器的胎心检测传感器矩阵得到信号矩阵A(t)为：



S3、根据采集信号得到数值矩阵A：
A＝XX′
X为采集信号，上标′为共轭转置符号；
S4、分析数值矩阵A的特征向量：
AU＝UV
其中，特征向量是特征值的排序结果，V为特征值对角矩阵；
S5、将特征向量分为胎心信号特征向量T、孕妇心跳信号特征向量P和噪声信号特征向量E，
S6、设置空间导引矩阵a和b，构造能量普函数P(ε,θ)：



K1、K2为0到1之间的加权系数；上标′为共轭转置符号，取使P(ε,θ)取峰值的ε,θ组合；
S7、提取胎心信号：
b′(θ)a′(ε)Aa(ε)b(θ)。


2.根据权利要求1所述的基于多维通道信号处理的胎心监护系统，其特征在于，所述硬件平台包括：
声音振动传感器：采集胎心数据信号并传输至中央控制板；
中央控制板：将采集到的胎心数据信号传输至所述应用系统，以及执行从所述应用系统获取的控制命令。


3.根据权利要求2所述的基于多维通道信号处理的胎心监护系统，其特征在于，所述声音振动传感器的数量为多个。


4.根据权利要求3所述的基于多维通道信号处理的胎心监护系统，其特征在于，多个所述声音振动传感器构成声音振动传感器阵列。


5.根据权利要求1所述的基于多维通道信号处理的胎心监护系统，其特征在于，所述应用系统包括：
通信模块：从所述硬件平台获取所述胎心数据信号，将经过控制模块压缩的胎心数据传输至所述云计算平台，从所述云计算平台获取所述定位结果；
控制模块：对获取的所述胎心...

【专利技术属性】
技术研发人员：张庆全，杨秦山，孙磊，
申请(专利权)人：孙磊，张庆全，杨秦山，
类型：发明
国别省市：上海;31