本實用新型涉及胎心監(jiān)護技術(shù)，尤其涉及一種基于動囤式測量法的胎心率監(jiān)測裝置。
背景技術(shù)：
胎心音是胎兒心臟跳動時發(fā)出的聲音，是胎兒最重要的生理信號之一，包含有關(guān)于胎兒心臟各部分，例如，心房、心室、大血管、心血管及各瓣膜功能狀態(tài)的大量生理病理信息，胎心率是胎心音的重要表征。
產(chǎn)前對妊娠婦女的胎心率進行監(jiān)護，可以及時了解胎兒在宮內(nèi)的情況及胎盤功能，及時發(fā)現(xiàn)胎兒有可能出現(xiàn)的病患，對降低新生兒病死率及妊娠婦女的并發(fā)癥極為重要。
據(jù)統(tǒng)計，我國弱智兒童的數(shù)量十分龐大，很大一部分是由于胎兒在生長過程中經(jīng)常處于缺氧、缺血的窘迫狀態(tài)而導(dǎo)致發(fā)育不良，從而導(dǎo)致出生缺陷，造成早產(chǎn)、死胎或死產(chǎn)現(xiàn)象，尤其是圍產(chǎn)期，如果胎兒處于缺氧、缺血的窘迫狀態(tài)，導(dǎo)致的死亡率最高。統(tǒng)計資料表明，圍產(chǎn)兒死亡中的25％是可以避免的，因此，在圍產(chǎn)期對胎兒進行胎心率監(jiān)護是十分必要的。
目前，隨著計算機技術(shù)和現(xiàn)代數(shù)字信號處理技術(shù)的發(fā)展，為研究胎心率并最終更準確地診斷胎兒健康狀況提供了必要的技術(shù)手段。胎心率監(jiān)護常用的方法是多普勒法，通過發(fā)射超聲波，利用胎兒反射的超聲波回波(多普勒信號)計算胎心率，從而對胎兒進行監(jiān)護，由于多普勒信號比外部來的雜音信號強，受宮縮影響小，最適于分娩過程的監(jiān)護，并適用于各個妊娠階段，同時還能觀察到胎兒在子宮內(nèi)的情況，但該方法存在安全性問題。
為了提升胎心率監(jiān)護的安全性，改進的方法是采用利用壓力傳感器或微機電系統(tǒng)(MEMS，Micro Electro Mechanical Systems)麥克風(fēng)，通過帶子將壓力傳感器或MEMS麥克風(fēng)傳感器束縛在孕婦腹部，在孕婦非運動情況下，針對胎動發(fā)生時引起孕婦腹壁壓力改變進而引起孕婦腹壁彈動這一生理特性，利用壓力傳感器或MEMS麥克風(fēng)傳感器，從孕婦腹部提取胎動信號并經(jīng)采樣至計算機內(nèi)，然后針對腹部胎動信號成分復(fù)雜、信噪比較低的特點，采用數(shù)字濾波對采集的信號進行預(yù)處理，經(jīng)分析后提取其特征參量，最后獲取胎心率。但該方法，MEMS麥克風(fēng)傳感器的膜片一般都非常小，例如，MEMS麥克風(fēng)傳感器的膜片一般為平方微米級別，縱波能量很難集中到該膜片上，要求膜片的兩個極板離得非常近才能滿足可測量的電容量要求；同時，由于膜片非常小，加工有難度，一致性難以保證；而且，胎心音十分微弱，相對于環(huán)境噪聲來說非常小，在胎心音采集過程中，容易采集大量環(huán)境噪聲，導(dǎo)致很難檢測到穩(wěn)定的胎心信號，從而影響胎心率的準確性。
技術(shù)實現(xiàn)要素：
有鑒于此，本實用新型實施例提供一種胎心率監(jiān)測裝置，能夠提升監(jiān)測的胎心率的準確性，以解決現(xiàn)有監(jiān)測胎心率的方法中，MEMS麥克風(fēng)傳感器的膜片尺寸小，使得胎心音產(chǎn)生的縱波很難集中到膜片導(dǎo)致的胎心率準確性較低的問題。
為達到上述目的，本實用新型的實施例采用如下技術(shù)方案：
一方面，本實用新型實施例提供一種胎心率監(jiān)測裝置，包括：動片、永磁體、彈性聯(lián)結(jié)件、靜片以及感應(yīng)線圈，其中，
永磁體固定在動片上；
彈性聯(lián)結(jié)件固定在動片和靜片之間；
靜片固定在彈性聯(lián)結(jié)件上；
感應(yīng)線圈固定在靜片的下表面并與所述永磁體相對應(yīng)。
結(jié)合第一方面，在第一方面的第一種實施方式中，所述感應(yīng)線圈的匝數(shù)為500，所述感應(yīng)線圈的總周長為0.5米，所述永磁體的磁感應(yīng)強度為0.5特斯拉，所述動片的振動速度為0.0004米每秒。
結(jié)合第一方面，在第一方面的第二種實施方式中，所述裝置還包括：
固定在靜片上表面的質(zhì)量塊。
結(jié)合第一方面，在第一方面的第三種實施方式中，所述感應(yīng)線圈中心線與永磁體中心線重合。
結(jié)合第一方面、第一方面的第一種至第三種中的任一種實施方式，在第一方面的第四種實施方式中，所述裝置進一步包括：
胎心率計算器，用于接收所述感應(yīng)線圈感測的胎心音信號，基于所述胎心音信號計算胎心率。
結(jié)合第一方面的第四種實施方式，在第一方面的第五種實施方式中，所述裝置進一步包括：
顯示器，用于將計算得到的胎心率進行顯示。
結(jié)合第一方面的第五種實施方式，在第一方面的第六種實施方式中，所述顯示器包括：信息輸入單元、判斷單元以及顯示單元，其中，
信息輸入單元，用于在啟動所述胎心率監(jiān)測裝置時，接收輸入的孕周數(shù)信息；
判斷單元，依據(jù)預(yù)先存儲的孕周數(shù)與胎心率的映射關(guān)系表，判斷所述計算得到的胎心率的監(jiān)測狀態(tài)；
顯示單元，將所述計算得到的胎心率以及所述監(jiān)測狀態(tài)進行顯示。
結(jié)合第一方面的第六種實施方式，在第一方面的第七種實施方式中，所述裝置進一步包括：
無線收發(fā)器，如果顯示單元顯示的監(jiān)測狀態(tài)為異常，通過無線方式將所述計算得到的胎心率發(fā)送至預(yù)先設(shè)置的終端設(shè)備，并接收所述終端設(shè)備反饋的信息。
結(jié)合第一方面、第一方面的第一種至第三種中的任一種實施方式，在第一方面的第八種實施方式中，所述彈性聯(lián)結(jié)件由具有彈性的材料制成，呈空心的柱狀，其兩端的直徑尺寸小于中部的直徑尺寸；或者
所述彈性聯(lián)結(jié)件為條狀結(jié)構(gòu)，其數(shù)量可為兩個或兩個以上。
結(jié)合第一方面、第一方面的第一種至第三種中的任一種實施方式，在第一方面的第九種實施方式中，所述彈性聯(lián)結(jié)件的彈性系數(shù)與孕婦腹部皮膚的彈性系數(shù)相近并稍大。
本實用新型實施例提供的胎心率監(jiān)測裝置，包括：動片、永磁體、彈性聯(lián)結(jié)件、靜片以及感應(yīng)線圈，其中，永磁體固定在動片上；彈性聯(lián)結(jié)件分別固定在動片兩端；靜片固定在彈性聯(lián)結(jié)件上；感應(yīng)線圈固定在靜片的下表面，能夠提升監(jiān)測的胎心率的準確性，以解決現(xiàn)有監(jiān)測胎心率的方法中，MEMS麥克風(fēng)傳感器的膜片尺寸小，使得胎心音產(chǎn)生的縱波很難集中到膜片導(dǎo)致的胎心率準確性較低的問題。
附圖說明
為了更清楚地說明本實用新型實施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本實用新型的一些實施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其它的附圖。
圖1為本實用新型實施例胎心率監(jiān)測裝置結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施方式
下面結(jié)合附圖對本實用新型實施例進行詳細描述。
應(yīng)當(dāng)明確，所描述的實施例僅僅是本實用新型一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本實用新型中的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其它實施例，都屬于本實用新型保護的范圍。
圖1為本實用新型實施例胎心率監(jiān)測裝置結(jié)構(gòu)示意圖。參見圖1，該胎心率監(jiān)測裝置由動片101、永磁體102、彈性聯(lián)結(jié)件103、靜片104以及感應(yīng)線圈105組成，其中，
永磁體102固定在動片101上；
彈性聯(lián)結(jié)件103固定在動片101和靜片104之間；
感應(yīng)線圈105固定在靜片104的下表面并與所述永磁體102相對應(yīng)。
本實施例中，彈性聯(lián)結(jié)件103由彈性的材料制成。比如由具有彈性的金屬制成，也可由具有彈性的橡膠制成，還可以由具有彈性的復(fù)合結(jié)構(gòu)的材料制成，本實施例對此不作限定。
作為一可選實施例，彈性聯(lián)結(jié)件103為條狀結(jié)構(gòu)，其數(shù)量可為兩個或兩個以上。
本實施例中，作為另一可選實施例，彈性聯(lián)結(jié)件103呈空心的柱狀，其兩端的直徑尺寸小于中部的直徑尺寸，彈性聯(lián)結(jié)件103的一端與動片101的下表面固定連接，另一端與靜片104的上表面固定連接，所述永磁體102和感應(yīng)線圈105位于所述彈性聯(lián)結(jié)件103與所述動片101和靜片104連接后形成的內(nèi)部空腔中。
本實施中，彈性聯(lián)結(jié)件103的彈性系數(shù)設(shè)置為與孕婦腹部皮膚的彈性系數(shù)相近并稍大。較佳地，為了提高耦合效率，彈性聯(lián)結(jié)件103的彈性系數(shù)設(shè)置為等于孕婦腹部皮膚的彈性系數(shù)，這樣，動片可以與皮膚達到完全諧振，能夠最大限度的將振動能量耦合過來，但是實際中，由于皮膚的彈性系數(shù)并不是很大，為了裝置的機械穩(wěn)定性考慮，將彈性聯(lián)結(jié)件103的彈性系數(shù)設(shè)置為在保證裝置機械穩(wěn)定性的情況下，盡可能接近皮膚的彈性系數(shù)，并略大(稍大)于皮膚的彈性系數(shù)。
彈性聯(lián)結(jié)件103呈空心的柱狀，其兩端的直徑尺寸小于中部的直徑尺寸，這樣便于彈性聯(lián)結(jié)件103的兩端受力后向中部產(chǎn)生壓縮變形以及壓縮變形后的快速復(fù)位。再者，當(dāng)所述彈性聯(lián)結(jié)件103由具有彈性的金屬制成時，所述永磁體102和感應(yīng)線圈105位于所述彈性聯(lián)結(jié)件103與所述動片101和靜片104連接后形成的內(nèi)部空腔中，可通過所述彈性聯(lián)結(jié)件103對其內(nèi)部空腔中的永磁體102和感應(yīng)線圈105相互運動產(chǎn)生的電磁產(chǎn)生屏蔽作用，減少電磁對外部的污染。
本實施例中，作為一可選實施例，在動片中心的上表面處固定永磁體。
本實施例中，作為一可選實施例，感應(yīng)線圈105的中心線與永磁體102的中心線重合。
本實施例中，作為一可選實施例，該裝置還包括：
質(zhì)量塊206，固定在靜片104的上表面上。
本實施例中，質(zhì)量塊206用于提供一定的慣性，提升靜片的固有質(zhì)量，如果沒有質(zhì)量塊，動片與靜片會以比較相近的幅度振動，使得動片與靜片之間的相對運動幅度很小，從而使得感應(yīng)線圈感應(yīng)出的電壓很小，不利于提升監(jiān)測精度。
本實施例的胎心率監(jiān)測裝置模型，相當(dāng)于模型上的大質(zhì)量靜片的振動幅度很小，通過一彈性聯(lián)結(jié)件連接動片，動片的振動幅度與孕婦腹部振動幅度相同。實際使用中，可采用綁腹帶來固定胎心率監(jiān)測裝置，相當(dāng)于固定住靜片，動片由于是彈性連接，可以隨著孕婦腹部皮膚同步振動。作為一可選實施例，質(zhì)量塊可以設(shè)置為20克。
本實施例中，作為一可選實施例，由感應(yīng)線圈105的兩端引出感應(yīng)的胎心音信號。
本實施例中，作為一可選實施例，動片101為一薄片。
本實施例中，作為一可選實施例，彈性聯(lián)結(jié)件103為彈性元件，用于聯(lián)結(jié)動片101與靜片104，使得動片101與靜片104之間形成容置感應(yīng)線圈105以及永磁體102的空間。
本實施例中，作為一可選實施例，動片101的下表面貼于孕婦腹部，該胎心率監(jiān)測裝置為一可穿戴設(shè)備，貼覆或壓貼在孕婦腹部，以微振動檢測的方法對胎心率進行監(jiān)測。
本實施例中，孕婦腹部皮膚會在胎心音信號的沖擊下產(chǎn)生振動，使得動片101隨之振動，動片101振動使得固定在其上的永磁體102振動，從而使得感應(yīng)線圈105產(chǎn)生對應(yīng)于胎心音信號的感應(yīng)電動勢，在去除孕婦運動或周圍環(huán)境撞擊等引起的干擾后，就可以有效計算出胎心率。
本實施例中，感應(yīng)線圈105產(chǎn)生的原始電壓信號(感應(yīng)電動勢，即感應(yīng)的胎心音信號)大小為：
E＝nBLV
式中，
E為感應(yīng)線圈產(chǎn)生的原始電壓信號大小(伏特)；
n為匝數(shù)；本實施例中，n＝500。
B為磁感應(yīng)強度；本實施例中，B＝0.5T(特斯拉)。
L為感應(yīng)線圈周長；本實施例中，L＝0.5m(米)。
V為振動速度；本實施例中，胎心音振動信號引起的動片振動幅度為1微米(um)，對應(yīng)的振動速度V＝0.0004m/s(米每秒)。
本實施例中，按照上述參數(shù)，感應(yīng)線圈產(chǎn)生的原始電壓信號大小，即感應(yīng)線圈的輸出電動勢E＝0.005V。
本實施例中，針對MEMS麥克風(fēng)傳感器中，由于空氣和母體皮膚的彈性模量差別比較大，導(dǎo)致胎心音振動能量在從母體傳遞到空氣時(推動空氣振動產(chǎn)生縱波)，存在較大的能量損失，同時由于空氣振動的能量十分小，因而，需要盡可能將作為振膜的膜片的質(zhì)量最小化，而動囤又固定在振膜上，這樣，為了減小質(zhì)量，限制了動囤的匝數(shù)。而本實施例中，通過移動永磁體，固定感應(yīng)線圈的方法，可以繞制高匝數(shù)的感應(yīng)線圈以提高靈敏度，同時，因為是皮膚振動，具有較大的能量，皮膚振動帶動動片振動，因此，對振動部分質(zhì)量不敏感，不會因振動部分質(zhì)量加大帶來明顯的靈敏度下降，通過利用直接接觸式動囤傳感器來采集胎心音信號，并利用動囤傳感器對空氣中噪聲不敏感來拾取胎心音信號，能夠有效降低空氣噪聲耦合效率以及提高皮膚振動耦合效率，從而提高胎心音信號采集的信噪比，能夠有效提升監(jiān)測的胎心率的準確性。
本實施例中，作為一可選實施例，該裝置還可以進一步包括：
胎心率計算器(圖中未示出)，用于接收感應(yīng)線圈感測的胎心音信號，基于所述胎心音信號計算胎心率。
本實施例中，作為一可選實施例，基于所述胎心音信號計算胎心率包括：
對感應(yīng)線圈感測的胎心音信號進行信號放大以及濾波后，依據(jù)濾波得到的胎心音信號計算胎心率。
本實施例中，采用皮膚接觸式動囤傳感器(動片、永磁體、感應(yīng)線圈)方式的胎心率監(jiān)測裝置采集胎心音振動信號：具體來說，胎心音振動信號引起動片振動，動片的振動帶動固定在動片中心的永磁體振動，由于永磁體上方的靜止部分有靜片以及質(zhì)量塊，相對動片的移動幅度較小，永磁體的振動導(dǎo)致感應(yīng)線圈產(chǎn)生感應(yīng)電動勢信號，產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢信號經(jīng)過信號放大電路放大，并進行濾波等處理后，獲取胎心音信號，利用胎心音信號，可以獲取胎心率。
本實施例中，依據(jù)胎心音信號計算胎心率為公知技術(shù)，在此略去詳述。
本實施例中，作為另一可選實施例，該裝置還可以進一步包括：
顯示器(圖中未示出)，用于將計算得到的胎心率進行顯示。
本實施例中，作為一可選實施例，顯示器包括：信息輸入單元、判斷單元以及顯示單元，其中，
信息輸入單元，用于在啟動所述胎心率監(jiān)測裝置時，接收輸入的孕周數(shù)信息；
判斷單元，依據(jù)預(yù)先存儲的孕周數(shù)與胎心率的映射關(guān)系表，判斷所述計算得到的胎心率的監(jiān)測狀態(tài)；
本實施例中，作為一可選實施例，監(jiān)測狀態(tài)包括：正常以及異常，其中，正常又可以包括：良好、一般等，異常包括：輕度異常、中度異常以及中度異常等。
顯示單元，將所述計算得到的胎心率以及所述監(jiān)測狀態(tài)進行顯示。
本實施例中，作為再一可選實施例，該裝置還可以進一步包括：
無線收發(fā)器(圖中未示出)，如果顯示單元顯示的監(jiān)測狀態(tài)為異常，通過無線方式將所述計算得到的胎心率發(fā)送至預(yù)先設(shè)置的終端設(shè)備，并接收所述終端設(shè)備反饋的信息。
本實施例中，預(yù)先設(shè)置的終端設(shè)備可以包括：遠程醫(yī)療系統(tǒng)的終端設(shè)備、定點監(jiān)護醫(yī)生的終端設(shè)備、在線咨詢醫(yī)生的終端設(shè)備等，這樣，預(yù)先設(shè)置的終端設(shè)備在接收到胎心率信息后，可以根據(jù)接收的胎心率信息向孕婦反饋相應(yīng)信息，例如，胎動正常，或者在胎動發(fā)生異常時，給出提示信息以及相關(guān)的措施。
本實用新型實施例中，無線方式包括但不限于：藍牙無線通信、WiFi無線通信、紅外無線通信、GSM無線通信、GPRS無線通信、CDMA無線通信以及第四代無線通信。
進一步地，在通過無線方式發(fā)送的胎心率信息中，還可以包括孕婦的聯(lián)系方式信息。這樣，在孕婦胎動發(fā)生異常時，接收胎心率信息的終端設(shè)備對應(yīng)的使用者可以根據(jù)孕婦聯(lián)系方式信息，及時與孕婦取得聯(lián)系并告知孕婦的注意事項以及需要采取的措施等。
本領(lǐng)域普通技術(shù)人員可以理解實現(xiàn)上述實施例方法中的全部或部分流程，是可以通過計算機程序來指令相關(guān)的硬件來完成，所述的程序可存儲于一計算機可讀取存儲介質(zhì)中，該程序在執(zhí)行時，可包括如上述各方法的實施例的流程。其中，所述的存儲介質(zhì)可為磁碟、光盤、只讀存儲記憶體(Read-Only Memory，ROM)或隨機存儲記憶體(Random Access Memory，RAM)等。
以上所述，僅為本實用新型的具體實施方式，但本實用新型的保護范圍并不局限于此，任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到的變化或替換，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。因此，本實用新型的保護范圍應(yīng)以權(quán)利要求的保護范圍為準。