CN104887240A - 一种监测心音信号的方法及心音信号监测装置 - Google Patents

Abstract

本发明的实施例公开一种监测心音信号的方法及心音信号监测装置。方法包括：在孕妇腹部皮肤粘贴一金属电极动片，并将金属电极动片连接至一电容测量电路的一端，金属电极动片与皮肤机械接触但电气上绝缘；在与金属电极动片距离为预先设置的间距阈值的位置，固定一金属电极静片，并连接至所述电容测量电路的另一端；利用弹性介质将金属电极动片与金属电极静片相连，调整金属电极动片的弹性模量与孕妇皮肤弹性模量相近；在进行胎心音信号监测时，利用电容测量电路检测由于金属电极动片与金属电极静片之间间距变化引起的电容量变化，基于检测的电容量变化得到胎心音信号。应用本发明，可以提升胎心音信号监护的准确率、降低监护成本。

Description

一种监测心音信号的方法及心音信号监测装置

技术领域

本发明涉及胎儿监护技术，尤其涉及一种监测心音信号的方法及心音信号监测装置。

背景技术

胎儿监护是保障围产期产妇和胎儿安全，实现优生优育的重要手段。胎动(胎心音信号)是胎儿在孕妇子宫内的活动，是胎儿最重要的生理信号之一，胎心音信号包含有大量有关胎儿心脏各个部分，例如，心房、心室、大血管、心血管及各瓣膜功能状态的生理病理信息。胎心音信号次数的多少、快慢强弱等表示着胎儿在母亲体内的安危，宫内胎心音信号强劲有力，表示胎儿情况良好，当胎盘功能不全或胎儿有某种疾病时，胎儿会处于缺氧、缺血状态，胎心音信号常会减弱，因而，妊娠妇女的胎心音信号是胎儿向外传递自身情况的重要信息，是胎儿健康的重要指标之一。据统计，我国弱智儿童的数量十分庞大，很大一部分是由于胎儿在生长过程中胎盘功能不全，经常处于缺氧、缺血的窘迫状态而导致发育不良或早产。

产前对妊娠妇女的胎心音信号进行监护，可以及时了解胎儿在宫内的情况及胎盘功能，及时发现胎儿有可能出现的病患，对降低新生儿病死率及妊娠妇女的并发症极为重要，尤其是怀孕中晚期，对胎儿的各项指标进行监护，能够了解胎儿在子宫内的健康状况，及早发现胎儿的异常。

目前的胎心音信号监护都是定期到医院进行，需要孕妇每次到医院进行挂号、预约、排队，给孕妇生活带来极大的不方便。而随着计算机技术和现代数字信号处理技术的发展，为研究并监护胎心音信号并最终更准确地诊断胎儿健康状况提供了必要的技术手段，提出了监测胎心音信号的几种方法，包括：胎心音信号检测方法、检测胎儿心电信号法以及多普勒法等方法，其中，

胎心音信号检测方法所使用的设备较为简单，成本也较低，操作方便，利于在家庭中普及。但由于检测的胎心音信号能量低，很难提取出连续稳定的胎心音信号，导致胎心音信号监护的准确率较低，因此国内外产科学者主要针对去噪及信号分离技术进行研究。

检测胎儿心电信号法能够较好地反映胎心每跳的可变性，但容易受到母体胎心音信号影响，在测出微弱的胎儿胎心音信号的同时，也检测出母体的胎心音信号，两者信号重复混合，使得在胎儿心音较弱、羊水及胎脂增多的孕中期(24～32周)难以使用该方法。进一步地，受胎位及胎盘位置影响，使胎心音信号低落，也会影响胎心音信号检出；而且，进入产程后，又常因宫缩使得肌电信号混入，使得胎心音信号监护的准确率较低。

多普勒法采用超声多普勒检测技术，利用多普勒效应原理来拾取胎儿胎心音信号。由于多普勒信号比外部的杂音信号强，受宫缩影响小，最适于分娩过程的监护，并适用于各个妊娠阶段，而且同时还能观察到胎儿在子宫内的情况，能够精确、快速地测量出胎儿的胎心音信号，但由于超声波探测设备发出的超声波，无论强度有多大，对母体及胎儿都具有一定伤害，存在安全性问题。

为了提升胎动计数的安全性以及准确性，改进的方法是采用高灵敏度麦克风作为传感器，利用胎儿胎心音信号的跳动能量经过羊水、子宫壁、母体腹部肌肉的衰减后，最终到达母体的皮肤表面，表现为母体皮肤表面的微振动，该微振动的振动能量会推动周围的空气产生纵波，通过高灵敏度麦克风能够感测纵波的特性，在纵波能量到达高灵敏度麦克风传感器的膜片后，引起高灵敏度麦克风传感器内部电气特性的变化，高灵敏度麦克风传感器将该电气特性的变化转换为电压输出，经过放大器放大以及硬件滤波器的滤波，输送给模数转换器，模数转换器将模拟信号转换为数字信号，微控制单元对数字信号进行处理，得到胎心音信号，从而可以有效进行胎儿监护。但由于空气和母体皮肤的弹性模量差别比较大，导致胎心音信号振动能量在从母体传递到空气以推动空气振动产生纵波时，存在较大的能量损失；进一步地，高灵敏度麦克风传感器的膜片尺寸一般都是平方微米级别，纵波能量很难集中到该微小的膜片上；而且，由于胎心音信号本身非常微弱，加上上述的空气空间的纵波能量损失以及微小膜片较难集中纵波能量，导致很难检测到稳定的胎心音信号，胎心音信号监护的准确率不高，影响监护质量。

发明内容

有鉴于此，本发明实施例提供一种监测心音信号的方法及心音信号监测装置，提升胎心音信号监护的准确率、降低监护成本。

为达到上述目的，本发明的实施例采用如下技术方案：

一方面，本发明实施例提供一种监测心音信号的方法，包括：

在腹部皮肤粘贴一金属电极动片，并将所述金属电极动片通过导线连接至一电容测量电路的一端，所述金属电极动片与皮肤机械接触但电气上绝缘；

在与所述金属电极动片距离为预先设置的间距阈值的位置，固定一金属电极静片，并通过导线将所述金属电极静片连接至所述电容测量电路的另一端；

利用弹性介质将所述金属电极动片与所述金属电极静片相连，调整所述金属电极动片的弹性模量与所述皮肤弹性模量相近；

在进行心音信号监测时，利用所述电容测量电路检测由于所述金属电极动片与所述金属电极静片之间间距变化引起的电容量变化，基于检测的电容量变化得到心音信号，所述间距变化基于心音信号振动引起皮肤振动，皮肤振动引起所述金属电极动片振动。

本发明实施例提供的监测心音信号的方法，利用大面积的金属电极动片直接接触皮肤测量心音信号振动，减少了能量传递环节，提高了能量转换效率，并利用两个极板之间的弹性介质来调整金属电极动片的弹性模量，从而使之与人体皮肤弹性模量匹配，可以有效提高能量传递耦合效率，利用电容的两个极板的间距由于心音信号的振动发生变化，从而导致电容的电容量的变化的特性，通过测量电容量的变化进行心音信号监测。可以有效简化结构，极大提升了心音信号监护的准确率、降低了监护成本，提高了检测的准确性和灵敏度。

另一方面，本发明实施例提供一种心音信号监测装置，包括：金属电极动片、金属电极静片、电容测量电路模块、弹性模量调节模块以及心音信号监测模块，其中，

金属电极动片，用于粘贴在腹部皮肤，并将所述金属电极动片通过导线连接至一电容测量电路的一端，所述金属电极动片与皮肤机械接触但电气上绝缘；

金属电极静片，用于固定在与所述金属电极动片距离为预先设置的间距阈值的位置，并通过导线将所述金属电极静片连接至所述电容测量电路的另一端；

弹性模量调节模块，用于利用弹性介质将所述金属电极动片与所述金属电极静片相连，调整所述金属电极动片的弹性模量与所述皮肤弹性模量相近；

电容测量电路模块，用于在进行心音信号监测时，检测由于所述金属电极动片与所述金属电极静片之间间距变化引起的电容量变化，所述间距变化基于心音信号振动引起皮肤振动，皮肤振动引起所述金属电极动片振动；

心音信号监测模块，用于基于检测的电容量变化得到心音信号。

本发明实施例提供的心音信号监测装置，利用大面积的金属电极动片直接接触皮肤测量心音信号振动，减少了能量传递环节，并利用两个极板之间的弹性介质来调整金属电极动片的弹性模量，使之与人体皮肤弹性模量匹配，可以有效提高能量传递耦合效率，再利用电容的两个极板的间距由于心音信号的振动发生变化，从而导致电容的电容量的变化的特性，通过测量电容量的变化进行心音信号监测。可以有效简化结构，极大提升了心音信号监护的准确率、降低了监护成本，提高了检测的准确性和灵敏度。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。

图1为本发明实施例监测心音信号的方法流程示意图；

图2为本发明实施例心音信号监测装置结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明实施例进行详细描述。

应当明确，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

图1为本发明实施例监测心音信号的方法流程示意图。参见图1，以心音信号为胎心音信号为例，该方法包括：

步骤101，在孕妇腹部皮肤粘贴一金属电极动片，并将所述金属电极动片通过导线连接至一电容测量电路的一端，所述金属电极动片与皮肤机械接触但电气上绝缘；

本步骤中，较佳地，金属电极动片为薄铜箔片，薄铜箔片贴附在孕妇腹部皮肤上。

步骤102，在与所述金属电极动片距离为预先设置的间距阈值的位置，固定一金属电极静片，并通过导线将所述金属电极静片连接至所述电容测量电路的另一端；

本步骤中，金属电极动片与相距为预先设置的间距阈值的金属电极静片构成电容器。由于孕妇腹部位置处具有较大的空间容量，因而，可以采用较大面积的金属电极动片与金属电极静片，这样，便于集中胎心音信号的纵波能量，能够检测到稳定的胎心音信号，从而提升胎心音信号监测的精确度和灵敏度。

较佳地，电容器的面积设置为1平方厘米以上，电容器的一极(金属电极动片)与孕妇腹部皮肤接触，在胎心音信号监护过程中，该金属电极动片随胎心音信号的振动引起的孕妇皮肤振动而振动，从而改变与金属电极静片之间的间距；电容器的另一极(金属电极静片)固定在一预定位置处，该金属电极静片在胎心音信号监护过程中不会有位移发生。

本发明实施例中，金属电极动片与皮肤发生机械接触(连接)但电气上绝缘。较佳地，设置金属电极动片为电容器的低电平极板，金属电极静片为电容器的高电平极板。实际应用中，还可以设置金属电极静片面积小于或等于金属电极动片面积，这样，通过上述结构设置，可以有效避免母体的心电信号的干扰以及母体的电容效应，使得母体的心电信号以及母体的电容效应不会影响在后续的胎心音信号监测过程中，金属电极动片和金属电极静片之间电容量的测量，即可以有效消除母体的心电信号以及母体的电容效应导致的电容量变化。

步骤103，利用弹性介质将所述金属电极动片与所述金属电极静片相连，调整所述金属电极动片的弹性模量与所述孕妇皮肤弹性模量相近；

本步骤中，弹性介质可以是一个或多个，即电容器的两个极片(金属电极动片与金属电极静片，也称为极板)之间可以通过一个或多个弹性介质联结。

本发明实施例中，与所述孕妇皮肤弹性模量相近是指金属电极动片的弹性模量为孕妇皮肤弹性模量的预定范围百分比，例如，95％～105％，或，90％～110％等，具体可根据实际需要确定。举例来说，人体皮肤的弹性模量一般在0.02m/N级别，如果以90％～110％为例，则金属电极动片的弹性模量为0.018m/N～0.022m/N。

本发明实施例中，作为一可选实施例，可以通过调整弹性介质的弹性系数，从而调节金属电极动片的弹性模量以达到与皮肤的弹性模量相近，从而有效提高能量传递的耦合效率。

作为实施例的一部分，可以进一步在金属电极静片上固定一预定质量的质量块。因而，作为另一可选实施例，还可以通过调整质量块的预定质量以及弹性介质的弹性系数，从而调节金属电极动片的弹性模量以达到与皮肤的弹性模量相近。

步骤104，在进行胎心音信号监测时，利用所述电容测量电路检测由于所述金属电极动片与所述金属电极静片之间间距变化引起的电容量变化，基于检测的电容量变化得到胎心音信号，所述间距变化基于胎儿胎心音信号振动引起孕妇皮肤振动，孕妇皮肤振动引起所述金属电极动片振动。

本步骤中，金属电极动片在皮肤振动的带动下直接振动，由于电容极板(极片)之间距离的变化，引起电容量的变化，通过测量由于胎心音信号的振动能量引起的电容的电容量变化值，经过处理可以得到胎心音信号的振动曲线，从而基于胎心音信号的振动曲线进行计算，可以得到胎心率。

本发明实施例中，基于检测的电容量变化得到胎心音信号包括：基于检测的模拟电容量变化得到胎心音信号，以及，基于检测的数字电容量变化得到胎心音信号，其中，

基于检测的模拟电容量变化得到胎心音信号具体包括：

A11，电容测量电路感测由于胎心音信号的振动引起母体皮肤物理位置的变化，并由所述母体皮肤物理位置的变化引起的金属电极动片和金属电极静片之间的电容量；

A12，将感测的电容量转换为电压值，并对电压值进行信号滤波；

本步骤中，将转换得到的电压值通过硬件滤波电路以滤除母体动脉血流引起的低频干扰，即抑制不在胎心音信号有效频带内的噪声。

本步骤中，信号滤波后的模拟电压值为一电压波形。

本发明实施例中，胎心音信号的有效频带约在20Hz～180Hz之间，通过抑制胎心音信号有效频带之外的噪声，可提高信噪比。

A13，对进行信号滤波后的模拟电压值进行峰值判别，获取判别出的各相邻峰值之间的峰值间隔；

本步骤中，可以通过微控制单元(MCU，Microcontroller Unit)读取模拟电压值波形并进行峰值判别，由于胎心音信号振动(跳动)表现为短时间内的由电容变化量引起的电压峰，因而，通过对模拟电压值波形中波峰的识别，可以得到各峰值之间的峰值间隔。

作为一可选实施例，对进行信号滤波后的模拟电压值进行峰值判别包括：

B11，计算信号滤波后的模拟电压值在预定时间窗口内的瞬时能量；

本步骤中，对于胎儿发出的胎心音信号，每一拍的胎心音信号会持续一段时间长度，表现在时域上，是在零值附近反复振荡的波形。

本发明实施例中，通过计算胎心音信号在一预定时间窗口内的能量的瞬时能量，有助于确定胎心音信号节拍的准确位置。

本发明实施例中，瞬时能量为该预定时间窗口内胎心音信号平方的平均值。

B12，获取瞬时能量的波峰作为模拟电压值的峰值。

本步骤中，瞬时能量的波峰处即为胎心音信号强度最大的时刻。

A14，结合计算得到的多个峰值之间的峰值间隔量以及单位时间内包含的峰值数，得到单位时间的胎心音信号振动数(胎心率)。

本步骤中，通过累加预定数目的峰值之间的峰值间隔(较佳地，峰值间隔以分钟为单位)，得到多峰值时间，将预定数目除以该多峰值时间，即可得到每分钟心跳次数(BMP，Beats Per Minites)，即胎心音信号振动数或胎心率。通过连续计算，可以得到一段时间内的BPM曲线。

基于检测的数字电容量变化得到胎心音信号具体包括：

A21，电容测量电路感测由于胎心音信号的振动引起母体皮肤物理位置的变化，并由所述母体皮肤物理位置的变化引起的金属电极动片和金属电极静片之间的电容量；

A22，将感测的电容量转换为电压值，并对电压值进行信号滤波，对进行滤波后的电压值进行模数转换，得到数字电压值波形数据；

本步骤中，将转换得到的电压值通过硬件滤波电路以滤除母体动脉血流引起的低频干扰，然后进入模数转换器(ADC，Analog-to-Digital Converter)，ADC将模拟电压值转换为数字电压值波形数据。

较佳地，还可以对数字电压值波形数据作进一步的数字滤波处理。

A23，对数字电压值波形数据进行峰值判别，获取判别出的各相邻峰值之间的峰值间隔；

本步骤中，可以通过微控制单元(MCU，Microcontroller Unit)读取数字电压值波形数据并进行峰值判别。

A24，结合计算得到的多个峰值之间的峰值间隔量以及单位时间内包含的峰值数，得到单位时间的胎心率。

作为一可选实施例，在得到BPM曲线后，可以将该BPM曲线显示给孕妇，和/或，打印各峰值之间的峰值间隔数据和BPM曲线，和/或，通过无线/有线通信接口将峰值间隔数据和BPM曲线传送给预先设置的终端设备。因而，该方法还可以进一步包括：

步骤105，将得到的胎心音信号信息通过有线或者无线方式发送至预先设置的终端设备。

本步骤中，胎心音信号信息包括但不限于：峰值间隔数据和BPM曲线。

预先设置的终端设备可以包括：孕妇使用的终端设备、远程医疗系统的终端设备、定点监护医生的终端设备、在线咨询医生的终端设备等，这样，预先设置的终端设备在接收到单胎心音信号信息后，可以根据接收的胎心音信号信息向孕妇反馈相应信息，例如，胎动正常，或者在胎动发生异常时，给出提示信息以及相关的措施。

本发明实施例中，无线方式包括但不限于：蓝牙无线通信、WiFi无线通信、红外无线通信、GSM无线通信、GPRS无线通信、CDMA无线通信以及第四代无线通信。

进一步地，在通过无线方式或有线方式发送的胎心音信号信息中，还可以包括孕妇的联系方式信息。这样，在孕妇胎动发生异常时，接收胎心音信号信息的终端设备对应的使用者，例如，远程医疗系统的终端设备、定点监护医生的终端设备、在线咨询医生的终端设备的使用者可以根据胎心音信号信息中包括的孕妇联系方式信息，及时与孕妇取得联系并告知孕妇的注意事项以及需要采取的措施等。

作为再一可选实施例，该方法还可以进一步包括：

接收并获取温度传感器感测的孕妇体温信息。

本步骤中，温度传感器包括：微型热电阻温度传感器以及微型热电偶温度传感器。这样，由于孕妇的体温在各怀孕周数具有一定的波动，通过设置温度传感器感测孕妇体温，并将感测的孕妇体温与对应的怀孕周数体温进行对比，可以确定孕妇体温是否正常，并在孕妇体温非正常时提醒孕妇，以使孕妇关注自身的身体状况，及时采取相应的疾病预防措施。

本发明实施例中，电容的设计采用变极距方式，即利用电容的两个极板(极片)的间距由于胎心音信号的振动发生变化，从而导致电容的电容量的变化，通过测量电容量的变化，得知电容的两个极板的位移量，利用位移量信息进行胎心音信号监测。

作为一可选实施例，电容采用方形电容，方形电容边长为20毫米(mm)，面积为400平方毫米。

实际应用中，电容的两个极板之间的初始间距可以设置为0.5mm。

电容的两个极板之间的介质为空气。当然，实际应用中，也可以采用其他的介质。

电容的间距(极距)变化灵敏度(阈值)设置为0.03mm。

本发明实施例中，电容间间距与电容值的关系表达式如下：

$C=\frac{\mathrm{\ϵ}S}{\mathrm{\δ}}=\frac{{\mathrm{\ϵ}}_0{\mathrm{\ϵ}}_{r}S}{\mathrm{\δ}}$

式中，

C为电容值(F)；

ε为电容两极板间的介电常数，ε＝ε₀ε_r；

S为极板间的覆盖面积(m²)；

δ为极板间间距(m)；

ε₀为真空介电常数，ε₀＝8.854x10^-12F/m；

ε_r为极板间的相对介电常数，在空气中，ε_r＝1。

表1为本发明实施例利用电容测量电路感测的间距变化以及计算得到的电容值表。

表1

	ε	S	δ	C
					初始电容	8.85E-12	4.00E-04	5.00E-04	7.08E-12
最小灵敏度(0.03mm)	8.85E-12	4.00E-04	4.70E-04	7.54E-12
					中间变化量(0.1mm)	8.85E-12	4.00E-04	4.00E-04	8.85E-12
最大变化量(0.15mm)	8.85E-12	4.00E-04	3.50E-04	1.01E-11

表1中，当极板间间距发生微小变化时，电容值的变化量非常明显，因而，能够较好地测量胎心音信号振动引起的皮肤位置变化。

本发明实施例中，相比于现有的压电传感器是有源传感器，依据压力不同产生不同的电信号，但由于压电传感器采用压电晶体或者陶瓷，受压力时形变非常小，因而产生的电信号非常微弱，需要前级放大器的输入阻抗非常高，要求较高的放大倍数，使得产生的电信号容易受到干扰。本发明实施例中，采用由两极板组成的电容传感器，电容传感器是无源传感器，不产生电信号，而是对加在电容两极板的电信号进行调制(相同的输入信号幅度由于电容量的不同而输出信号信号不同)，因而输出信号可以很强，抗干扰性强；进一步地，压电传感器由于需要晶体切割或者陶瓷成型，制作复杂，成本高，本发明实施例的电容传感器，可以利用两片薄的铜箔，并利用简单的弹性介质连接两薄铜箔，制作简单，制作成本低。

本发明实施例中，利用面积巨大的金属膜片(平方厘米级别的铜箔)直接接触法测量胎心音信号振动，减少了能量传递环节，提高了能量转换效率，并利用两个极板之间的弹性介质来调整整个电容传感器的弹性模量，从而使之与人体皮肤弹性模量匹配，可以有效提高能量传递耦合效率，从而有效简化了传感器结构，极大提高了检测的准确性和灵敏度。

所应说明的是，本发明实施例的方法不仅可应用于胎心音信号监护，也可以应用于其他生物信号监护或监控，例如，包括但不限于成人心音信号监护以及动物的心音信号或胎心音信号监护等。

图2为本发明实施例心音信号监测装置结构示意图。参见图2，以心音信号为胎心音信号为例，该装置包括：金属电极动片201、金属电极静片202、电容测量电路模块203、弹性模量调节模块204以及心音信号监测模块205，其中，

金属电极动片201，用于粘贴在孕妇腹部皮肤，并将所述金属电极动片通过导线连接至一电容测量电路的一端，所述金属电极动片与皮肤机械接触但电气上绝缘；

金属电极静片202，用于固定在与所述金属电极动片距离为预先设置的间距阈值的位置，并通过导线将所述金属电极静片连接至所述电容测量电路的另一端；

本发明实施例中，金属电极动片与相距为预先设置的间距阈值的金属电极静片构成电容器。由于孕妇腹部位置处具有较大的空间容量，因而，可以采用较大面积的金属电极动片与金属电极静片，这样，便于集中胎心音信号的纵波能量，能够检测到稳定的胎心音信号，从而提升胎心音信号监测的精确度和灵敏度。

作为一可选实施例，设置金属电极动片为电容器的低电平极板，金属电极静片为电容器的高电平极板。实际应用中，还可以设置金属电极静片面积小于或等于金属电极动片面积，这样，通过上述结构设置，可以有效避免母体的心电信号的干扰以及母体的电容效应。

弹性模量调节模块204，用于利用弹性介质将所述金属电极动片与所述金属电极静片相连，调整所述金属电极动片的弹性模量与所述孕妇皮肤弹性模量相近；

本发明实施例中，金属电极动片的弹性模量为0.018m/N～0.022m/N。

实际应用中，可以通过调整弹性介质的弹性系数，从而调节金属电极动片的弹性模量以达到与皮肤的弹性模量相近，从而有效提高能量传递的耦合效率。

作为一可选实施例，还可以进一步在金属电极静片上固定一预定质量的质量块。相应地，可以通过调整质量块的预定质量以及弹性介质的弹性系数，从而调节金属电极动片的弹性模量以达到与皮肤的弹性模量相近。

电容测量电路模块203，用于在进行胎心音信号监测时，检测由于所述金属电极动片与所述金属电极静片之间间距变化引起的电容量变化，所述间距变化基于胎儿胎心音信号振动引起孕妇皮肤振动，孕妇皮肤振动引起所述金属电极动片振动；

心音信号监测模块205，用于基于检测的电容量变化得到胎心音信号。

本发明实施例中，作为一可选实施例，心音信号监测模块205包括：电容量测量单元、滤波单元、峰值间隔获取单元以及胎心率计算单元，其中，

电容量测量单元，用于感测由于胎心音信号的振动引起母体皮肤物理位置的变化，并由所述母体皮肤物理位置的变化引起的金属电极动片和金属电极静片之间的电容量；

滤波单元，用于将感测的电容量转换为电压值，并对电压值进行信号滤波；

本发明实施例中，硬件滤波电路用以抑制不在胎心音信号有效频带内的噪声。滤波后的模拟电压值为一电压波形。

本发明实施例中，胎心音信号的有效频带约在20Hz～180Hz之间。

峰值间隔获取单元，用于对进行信号滤波后的模拟电压值进行峰值判别，获取判别出的各相邻峰值之间的峰值间隔；

胎心率计算单元，用于结合计算得到的多个峰值之间的峰值间隔量以及单位时间内包含的峰值数，得到单位时间的胎心率。

本发明实施例中，通过累加预定数目的峰值之间的峰值间隔，得到多峰值时间，将预定数目除以该多峰值时间，即可得到每分钟心跳次数，即胎心音信号振动数或胎心率。通过连续计算，可以得到一段时间内的BPM曲线。

作为另一可选实施例，心音信号监测模块205包括：电容量感测单元、模数转换单元、峰值间隔判别单元以及胎心率监测单元，其中，

电容量感测单元，用于电容测量电路感测由于胎心音信号的振动引起母体皮肤物理位置的变化，并由所述母体皮肤物理位置的变化引起的金属电极动片和金属电极静片之间的电容量；

模数转换单元，用于将感测的电容量转换为电压值，并对电压值进行信号滤波，对进行信号滤波后的电压值进行模数转换，得到数字电压值波形数据；

峰值间隔判别单元，用于对数字电压值波形数据进行峰值判别，获取判别出的各相邻峰值之间的峰值间隔；

胎心率监测单元，用于结合计算得到的多个峰值之间的峰值间隔量以及单位时间内包含的峰值数，得到单位时间的胎心率。

作为一可选实施例，该装置还可以进一步包括：

通信模块206，用于将得到的胎心音信号信息通过有线或者无线方式发送至预先设置的终端设备。

本发明实施例中，胎心音信号信息包括但不限于：峰值间隔数据和BPM曲线。

预先设置的终端设备可以包括：孕妇使用的终端设备、远程医疗系统的终端设备、定点监护医生的终端设备、在线咨询医生的终端设备等。

本发明实施例中，无线方式包括但不限于：蓝牙无线通信、WiFi无线通信、红外无线通信、GSM无线通信、GPRS无线通信、CDMA无线通信以及第四代无线通信。

进一步地，在通过无线方式或有线方式发送的胎心音信号信息中，还可以包括孕妇的联系方式信息。这样，在孕妇胎动发生异常时，接收胎心音信号信息的终端设备对应的使用者，例如，远程医疗系统的终端设备、定点监护医生的终端设备、在线咨询医生的终端设备的使用者可以根据胎心音信号信息中包括的孕妇联系方式信息，及时与孕妇取得联系并告知孕妇的注意事项以及需要采取的措施等。

作为再一可选实施例，该装置还可以进一步包括：

体温感测模块207，用于接收并获取温度传感器感测的孕妇体温信息。

本发明实施例中，温度传感器包括：微型热电阻温度传感器以及微型热电偶温度传感器。

所应说明的是，本发明实施例的装置不仅可应用于胎心音信号监护，也可以应用于其他生物信号监护或监控，例如，包括但不限于成人心音信号监护以及动物的心音信号或胎心音信号监护等。

本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的程序可存储于一计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，所述的存储介质可为磁碟、光盘、只读存储记忆体(Read-Only Memory，ROM)或随机存储记忆体(Random Access Memory，RAM)等。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种监测心音信号的方法，其特征在于，该方法包括：

在腹部皮肤粘贴一金属电极动片，并将所述金属电极动片通过导线连接至一电容测量电路的一端，所述金属电极动片与皮肤机械接触但电气上绝缘；

在与所述金属电极动片距离为预先设置的间距阈值的位置，固定一金属电极静片，并通过导线将所述金属电极静片连接至所述电容测量电路的另一端；

利用弹性介质将所述金属电极动片与所述金属电极静片相连，调整所述金属电极动片的弹性模量与所述皮肤弹性模量相近；

在进行心音信号监测时，利用所述电容测量电路检测由于所述金属电极动片与所述金属电极静片之间间距变化引起的电容量变化，基于检测的电容量变化得到心音信号，所述间距变化基于心音信号振动引起皮肤振动，皮肤振动引起所述金属电极动片振动。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述心音信号为胎心音信号，所述金属电极动片与金属电极静片构成电容器，所述金属电极动片设置为电容器的低电平极板，金属电极静片设置为电容器的高电平极板。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述金属电极静片的面积小于或等于所述金属电极动片的面积。

4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，通过调整所述弹性介质的弹性系数，使得金属电极动片的弹性模量与皮肤的弹性模量相近。

5.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述金属电极静片上进一步固定一预定质量的质量块，通过调整所述质量块的预定质量以及所述弹性介质的弹性系数，使得金属电极动片的弹性模量与皮肤的弹性模量相近。

6.根据权利要求2、4或5所述的方法，其特征在于，所述基于检测的模拟电容量变化得到胎心音信号包括：

电容测量电路感测由于胎心音信号的振动引起母体皮肤物理位置的变化，并由所述母体皮肤物理位置的变化引起的金属电极动片和金属电极静片之间的电容量；

将感测的电容量转换为电压值，并对电压值进行信号滤波；

对进行信号滤波后的模拟电压值进行峰值判别，获取判别出的各相邻峰值之间的峰值间隔；

结合计算得到的多个峰值之间的峰值间隔量以及单位时间内包含的峰值数，得到单位时间的胎心率。

7.根据权利要求2、4或5所述的方法，其特征在于，所述基于检测的模拟电容量变化得到胎心音信号包括：

电容测量电路感测由于胎心音信号的振动引起母体皮肤物理位置的变化，并由所述母体皮肤物理位置的变化引起的金属电极动片和金属电极静片之间的电容量；

将感测的电容量转换为电压值，并对电压值进行信号滤波，对进行信号滤波后的电压值进行模数转换，得到数字电压值波形数据；

对数字电压值波形数据进行峰值判别，获取判别出的各相邻峰值之间的峰值间隔；

结合计算得到的多个峰值之间的峰值间隔量以及单位时间内包含的峰值数，得到单位时间的胎心率。

8.根据权利要求2、4或5所述的方法，其特征在于，所述方法进一步包括：

将得到的胎心音信号信息通过有线或者无线方式发送至预先设置的终端设备。

9.一种心音信号监测装置，其特征在于，该装置包括：金属电极动片、金属电极静片、电容测量电路模块、弹性模量调节模块以及心音信号监测模块，其中，

金属电极动片，用于粘贴在腹部皮肤，并将所述金属电极动片通过导线连接至一电容测量电路的一端，所述金属电极动片与皮肤机械接触但电气上绝缘；

金属电极静片，用于固定在与所述金属电极动片距离为预先设置的间距阈值的位置，并通过导线将所述金属电极静片连接至所述电容测量电路的另一端；

弹性模量调节模块，用于利用弹性介质将所述金属电极动片与所述金属电极静片相连，调整所述金属电极动片的弹性模量与所述皮肤弹性模量相近；

电容测量电路模块，用于在进行心音信号监测时，检测由于所述金属电极动片与所述金属电极静片之间间距变化引起的电容量变化，所述间距变化基于心音信号振动引起皮肤振动，皮肤振动引起所述金属电极动片振动；

心音信号监测模块，用于基于检测的电容量变化得到心音信号。

10.根据权利要求9所述的装置，其特征在于，所述心音信号为胎心音信号。