胎心监护仪及胎心测量方法技术

本发明专利技术提供了一种胎心监护仪及胎心测量方法，包括：可穿戴设备；硬件平台：设置于所述可穿戴设备上，包括多维通道传感器，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 monitor and its measurement method

【技术实现步骤摘要】
胎心监护仪及胎心测量方法
本专利技术涉及胎心测量领域，具体地，涉及一种胎心监护仪及胎心测量方法。
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。传统基于超声发射器的胎心监测方式，其基本原理是向孕妇腹部使用发射信号，超声信号穿过人体组织不同部分会产生反射。超声信号遇到胎儿胎心时，也会反射，同时这种反射因为其目标的运动特性，会产生多普勒频率偏移。通过观察频率偏移变化的快慢，可以用来分析胎心数据。这一类的基于超声发射的胎心监测方式一直沿用的今天。这种方式的主要问题有：1)向孕妇腹部主动发射信号。有潜在的危险。各国妇产科都不建议长时间，多频次的使用基于超声发射的胎心监护方式。2)高频超声信号需要耦合剂方便能量穿透腹部到达胎儿。通常胎心监护使用的超声频率为500kHz到2MHz范围。这样的超声信号衰减很快。需要良好的耦合媒介传输。在胎心监护使用中，用耦合剂涂抹在孕妇腹部，已达到传递超声信号的目的。这样使用非常不方便。也不可能佩戴使用。只能每次使用的时候，宽衣解带涂抹耦合剂。3)这种基于超声发射的的监护仪器，需要使用探头正对胎儿胎心，才可以准确的探测信号。否则无法接受到胎心反射信号。严重时无法测量，或者测量恨不准确。只有有经验的医生能够快速找到胎心位置，并用探头测量。限制的孕妇自己使用的可能。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。
技术实现思路
针对现有技术中的缺陷，本专利技术的目的是提供一种胎心监护仪及胎心测量方法。根据本专利技术提供的一种胎心监护仪，包括：可穿戴设备；硬件平台：设置于所述可穿戴设备上，包括多维通道传感器，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，所述多维通道传感器包括多个传感器，每个所述传感器包括多个声敏单元组，所述多个声敏单元组采用差分测量，构成单个采集通道；每个声敏单元组包括多个声敏单元；所述应用系统对所述多维通道传感器采集多个维度的胎心信号数据投射到一维、二维或三维空间。优选地，所述传感器为分层结构，包括：声耦合结构层、传感器结构层和声阻尼结构层；所述传感器结构层设置于所述声耦合结构层与所述声阻尼结构层之间。优选地，所述传感器结构层包括：隔声材料和多个所述声敏单元，所述隔声材料填充在所述声敏单元之间。优选地，所述多个传感器在空间上复合布局，在对采集到的信号进行后处理时，对所述多个传感器进行自组织分组，分别用于测量和降噪。优选地，所述差分测量包括：单个采集通道采集的信号为其中不同声敏单元组的差值。优选地，所述多个维度包括：单个采集通道采集的胎心信号数据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；多维通道传感器中不同位置的传感器采集到的多个胎心信号数据N为多维通道传感器的采集通道总数；采集胎心信号数据的时刻；胎心信号数据的频域信息；胎心信号数据的特征信息。优选地，多维通道传感器采集到的信号矩阵A(t)为：数值矩阵A：A＝XX′X为采集信号，上标′为共轭转置符号；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；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，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；提取胎心信号：b′(θ)a′(ε)Aa(ε)b(θ)。优选地，所述应用系统将所述胎心数据信号传输至邻近计算模块进行处理，再传输至所述云计算平台，减少所述云计算平台的运算压力。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。根据本专利技术提供的一种胎心测量方法，其特征在于，采用上述的胎心监护仪进行胎心测量。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。4)本专利技术有效抑制干扰噪声，使得日常生活中的行动不会影响胎心监测的数据，不需要静卧测量。5)本专利技术在胎儿胎位移动的情况下，依然能够准确测量信号，方便孕妇或家人的使用。6)本专利技术复合传感器矩阵的可裁剪、自组织特性，对不同体态的人群，可以广泛适应。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本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种胎心监护仪，其特征在于，包括：/n可穿戴设备；/n硬件平台：设置于所述可穿戴设备上，包括多维通道传感器，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；其中，/n所述多维通道传感器包括多个传感器，每个所述传感器包括多个声敏单元组，所述多个声敏单元组采用差分测量，构成单个采集通道；每个声敏单元组包括多个声敏单元；/n所述应用系统对所述多维通道传感器采集多个维度的胎心信号数据投射到一维、二维或三维空间。/n

【技术特征摘要】
1.一种胎心监护仪，其特征在于，包括：
可穿戴设备；
硬件平台：设置于所述可穿戴设备上，包括多维通道传感器，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，
所述多维通道传感器包括多个传感器，每个所述传感器包括多个声敏单元组，所述多个声敏单元组采用差分测量，构成单个采集通道；每个声敏单元组包括多个声敏单元；
所述应用系统对所述多维通道传感器采集多个维度的胎心信号数据投射到一维、二维或三维空间。


2.根据权利要求1所述的胎心监护仪，其特征在于，所述传感器为分层结构，包括：声耦合结构层、传感器结构层和声阻尼结构层；
所述传感器结构层设置于所述声耦合结构层与所述声阻尼结构层之间。


3.根据权利要求2所述的胎心监护仪，其特征在于，所述传感器结构层包括：隔声材料和多个所述声敏单元，所述隔声材料填充在所述声敏单元之间。


4.根据权利要求1所述的胎心监护仪，其特征在于，所述多个传感器在空间上复合布局，在对采集到的信号进行后处理时，对所述多个传感器进行自组织分组，分别用于测量和降噪。


5.根据权利要求1所述的胎心监护仪，其特征在于，所述差分测量包括：
单个采集通道采集的信号为其中不同声敏单元组的差值。


6.根据权利要求1所述的胎心监护仪，其特征在于，所述多个维度包括：
单个采集通道采集的胎心信号数据x是采集的时域信号，上标i是单个采集通道的编号，下...

【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