CN104921731A - 一种胎动监测方法及胎动监测装置 - Google Patents

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Abstract

本发明的实施例公开一种胎动监测方法及胎动监测装置。方法包括：接收第一加速度传感器感测的第一振动信号以及第二加速度传感器同步感测的第二振动信号；当第一振动信号有脉冲产生时触发计算单元计算第一振动信号与第二振动信号的相似度；当计算得到的相似度小于预先设置的相似度阈值，且所述第一振动信号对应的波形与预先设置的胎动模式相匹配时，则判断为一次胎动脉冲。对第一振动信号中与第二振动信号进行或运算，得到过滤的第一振动信号；对过滤的第一振动信号中单位时间内包含的胎动脉冲进行计数，得到单位时间内的胎动数。应用本发明，可以降低孕妇本身身体运动对胎动计数带来的干扰，提升胎动数计数的准确性。

Description

一种胎动监测方法及胎动监测装置
技术领域
本发明涉及传感器监测技术，尤其涉及一种胎动监测方法及胎动监测装置。
背景技术
胎动是胎儿在孕妇子宫内的活动，胎动次数的多少、快慢强弱等表示着胎儿在母亲体内的安危，当胎盘功能不全或胎儿有某种疾病时，胎动常会减少，因而，妊娠妇女的胎动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。怀孕满4个月后，孕妇即可明显感到胎儿的活动。
产前对妊娠妇女的胎动进行监护，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。目前常用的胎动监测方法是依靠孕妇的主观感觉数胎动以进行胎动监测，即孕妇自己每天早、中、晚各数一次胎动，每次持续时间不少于1小时。虽然该方法安全性高，但由于该方法在实际的操作过程中，孕妇并不能很好地坚持，且由于其主观判断误差，容易造成胎动计数的较大误差，使得胎动数不准确，不能及时发现胎儿异常，使得一些本可避免的胎儿流产悲剧最终发生。
为了提升胎动计数的安全性以及准确性，改进的方法是采用利用压力传感器或微机电系统(MEMS，Micro Electro Mechanical Systems)传感器的胎动监护设备，通过带子将压力传感器或MEMS传感器束缚在孕妇腹部，在孕妇非运动情况下，针对胎动发生时引起孕妇腹壁压力改变进而引起孕妇腹壁弹动这一生理特性，利用压力传感器或MEMS传感器，从孕妇腹部提取胎动信号并经采样至计算机内，然后针对腹部胎动信号成分复杂、信噪比较低的特点，采用数字滤波对采集的信号进行预处理，经分析后提取其特征参量，最后经过胎动模式识别得到胎动数。但该类胎动监护设备，佩戴较为复杂，对于压力传感器，体积较大，虽然MEMS(加速度)传感器体积小，可以用贴合的方式，支持数字接口，电路较为简单，可以方便地实现小型化，但两者的胎动监测，都存在信号干扰问题，尤其是在孕妇运动过程中进行胎动监测，各种加速度信号，例如，孕妇运动的加速度信号以及周围环境的撞击加速度信号，对胎动数特征参量的提取产生干扰，从而使得对基于数特征参量进行胎动模式识别产生极大的干扰，影响胎动数的准确计数。
发明内容
有鉴于此，本发明实施例提供一种胎动监测方法及胎动监测装置，提升胎动数计数的准确性。
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胎动监测方法，包括：
接收与孕妇腹部皮肤刚性接触的第一加速度传感器感测的第一振动信号；
接收与孕妇腹部皮肤通过阻尼弹性元件接触的第二加速度传感器感测的第二振动信号，所述第一振动信号与所述第二振动信号为同步采集信号；
当第一振动信号有脉冲产生时触发计算第一振动信号与第二振动信号的相似度；
当计算得到的相似度小于预先设置的相似度阈值，且所述第一振动信号对应的波形与预先设置的胎动模式相匹配时，则判断为一次胎动脉冲，对第一振动信号中与第二振动信号进行运算，得到过滤的第一振动信号；
对过滤的第一振动信号中单位时间内包含的胎动脉冲进行计数，得到单位时间内的胎动数。
本发明实施例提供的胎动监测方法，通过设置与孕妇腹部皮肤刚性接触的第一加速度传感器，感测得到包含各信号的第一振动信号，同时，设置与孕妇腹部皮肤柔性接触的第二加速度传感器，同步感测得到包含低加速度值的第二振动信号，计算第一振动信号与第二振动信号的相似度，依据相似度进行胎动信号的判别并计数，由于结合刚性连接的第一加速度传感器以及柔性连接的第二加速度传感器，可以有效消除信号干扰问题，可以降低孕妇本身身体运动对胎动计数带来的干扰，提升了胎动数计数的准确性。
另一方面，本发明实施例提供一种胎动监测装置，包括：刚性基板、运算单元、第一加速度传感器、第二加速度传感器以及弹性连接支架，其中，
刚性基板，用于与孕妇腹部皮肤刚性接触；
第一加速度传感器，用于与刚性基板刚性连接，通过刚性基板感测孕妇腹部皮肤的各种振动信号，采集形成第一振动信号；
弹性连接支架，底端与刚性基板刚性连接；
第二加速度传感器，粘贴在弹性连接支架的顶端上，通过刚性基板以及弹性连接支架感测孕妇腹部皮肤的低加速度值振动信号，采集形成第二振动信号；
运算单元，用于分别接收第一振动信号以及第二振动信号，当第一振动信号有脉冲产生时触发计算第一振动信号与第二振动信号的相似度，当计算得到的相似度小于预先设置的相似度阈值，且所述第一振动信号对应的波形与预先设置的胎动模式相匹配时，则判断为一次胎动脉冲，对第一振动信号中与第二振动信号进行运算，得到过滤的第一振动信号，对过滤的第一振动信号中单位时间内包含的胎动脉冲进行计数，得到单位时间内的胎动数。
本发明实施例提供的胎动监测装置，将刚性基板与孕妇腹部皮肤刚性接触，刚性基板上连接第一加速度传感器以及弹性连接支架，弹性连接支架上连接第二加速度传感器，第一加速度传感器感测得到包含各信号的第一振动信号，同时，第二加速度传感器同步感测得到包含低加速度值的第二振动信号，计算第一振动信号与第二振动信号的相似度，依据相似度进行胎动信号的判别并计数，由于结合刚性连接的第一加速度传感器以及柔性连接的第二加速度传感器，可以有效消除信号干扰问题，降低孕妇本身身体运动对胎动计数带来的干扰，提升了胎动数计数的准确性。
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为本发明实施例胎动监测方法流程示意图；
图2为本发明实施例胎动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为本发明实施例胎动监测方法流程示意图。参见图1，该方法包括：
步骤101，接收与孕妇腹部皮肤刚性接触的第一加速度传感器感测的第一振动信号；
本步骤中，当胎动发生时，孕妇腹部皮肤会在胎儿肢体的冲击下，将产生一个高加速度值的加速度脉冲信号，通过对该加速度脉冲信号的识别，例如，去除孕妇运动或周围环境撞击等引起的振动，就可以有效识别出出胎动。
本发明实施例中，可以在孕妇腹部皮肤表面紧密贴合一刚性基板，并在刚性基板上刚性固连第一加速度传感器，刚性基板与第一加速度传感器组合成为可穿戴设备的一部分，可穿戴设备贴覆(或者压贴)在孕妇腹部，从而可以对胎动进行监测。
本发明实施例中，第一加速度传感器通过与孕妇腹部皮肤刚性接触，可以感测到孕妇身体所产生的各种振动信号，例如，胎动信号、孕妇运动的加速度信号以及周围环境的撞击加速度信号等，其中，胎动信号是因胎动而发生在孕妇腹壁的形状改变信号，孕妇运动的加速度信号以及周围环境的撞击加速度信号为干扰信号。
较佳地，第一加速度传感器的性能指标如下：
第一加速度传感器重量小于0.1克；
量程为正负两个重力加速度(±2g)；
分辨率为万分之一重力加速度(0.1mg)。
实际应用中，第一加速度传感器可以在X、Y、Z三个方向进行感测，感测的第一振动信号的值可取均方根值。
步骤102，接收与孕妇腹部皮肤通过阻尼弹性元件接触的第二加速度传感器感测的第二振动信号，所述第一振动信号与所述第二振动信号为同步采集信号；
本步骤中，第二加速度传感器与孕妇腹部皮肤为柔性接触，即通过阻尼弹性元件与孕妇腹部皮肤接触。
本发明实施例中，可以在刚性基板上固连一弹性阻尼元件，第二加速度传感器通过弹性阻尼元件与刚性基板相连。这样，通过采用弹性阻尼元件将第二加速度传感器与孕妇腹部皮肤相连，与第一加速度传感器相结合，可以有效去除干扰信号，提高了后续胎动信号判别的准确度。
本发明实施例中，弹性阻尼元件能够吸收瞬时的高加速度值信号，例如，由于胎动引起的皮肤振动信号(胎动信号)，使得第二加速度传感器感测的是各种低加速度值信号的变化，例如，孕妇运动的加速度信号以及周围环境的撞击加速度信号等干扰信号。
实际应用中，弹性阻尼元件的弹性系数可以设置为5～10牛顿/米，可以达到吸收瞬时的高加速度值信号的目的。
本发明实施例中，弹性阻尼元件可以采用金属弹片，即弹性阻尼元件包括但不限于金属弹片。
作为一可选实施例，第二加速度传感器的性能指标与第一加速度传感器的性能指标相同。
本发明实施例在胎动监测中，需要第一加速度传感器和第二加速度传感器进行严格时间同步的信号同步采集，即第一振动信号与所述第二振动信号为同步采集信号，在同一时间开始工作。
步骤103，当第一振动信号有脉冲产生时触发计算第一振动信号与第二振动信号的相似度；
本步骤中，通过将第一加速度传感器感测的第一振动信号与第二加速度传感器同步感测采集的第二振动信号进行相似度计算，可以有效地去除由身体运动等低加速度值信号干扰源引起的干扰，提升判别胎动的准确率。
本发明实施例中，关于计算第一振动信号与第二振动信号的相似度为公知技术，在此略去详述。
实际应用中，第一振动信号与第二振动信号的相似度可以是指第一振动信号对应的波形与第二振动信号对应的波形的相似度。
本发明实施例中，作为一可选实施例，考虑到第一振动信号的强度以及第二振动信号的强度可能比较弱小，在计算第一振动信号与第二振动信号的相似度之前，该方法可以进一步包括：
分别对第一振动信号以及第二振动信号进行滤波，并对滤波的第一振动信号以及第二振动信号分别进行放大处理。
步骤104，当计算得到的相似度小于预先设置的相似度阈值，且所述第一振动信号对应的波形与预先设置的胎动模式相匹配时，则判断为一次胎动脉冲，对第一振动信号中与第二振动信号进行运算，得到过滤的第一振动信号；
本步骤中，作为一可选实施例，相似度阈值可以设置为50％。如果第一振动信号与第二振动信号的相似度相似度大于80％，则必定不是胎动；如果第一振动信号与第二振动信号的相似度相似度小于50％，而且第一加速度传感器感测的第一振动信号对应的波形符合胎动模式(这个模式不可透漏)，则可判别包含胎动信号。较佳地，运算可为或运算。
本发明实施例中，作为一可选实施例，胎动模式包括：全身性运动胎动模式、肢体运动胎动模式、下肢运动胎动模式以及胸壁运动胎动模式。
步骤105，对过滤的第一振动信号中单位时间内包含的胎动脉冲进行计数，得到单位时间内的胎动数。
本步骤中，采用双加速度传感器，用于对胎动干扰信号进行去除，通过选择合理的阻尼弹性元件的弹性系数，可以实现最大程度地去除干扰信号，而在去除干扰信号后，通过计数过滤的第一振动信号中单位时间内出现的脉冲数，即可得到胎动次数。
实际应用中，单位时间可根据实际需要进行设置，例如，可以设置为0.5小时、1小时、2小时等。
作为一可选实施例，该方法还可以进一步包括：
步骤106，将得到的单位时间内的胎动数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，预先设置的终端设备可以包括：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位时间内的胎动数信息后，可以根据接收的胎动数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动数信息中，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，接收胎动数信息的终端设备对应的使用者可以根据胎动数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。
由上述可见，本发明实施例的胎动监测方法，通过可穿戴设备贴覆(或者压贴)在孕妇腹部，以微振动检测的方法，通过胎动模式识别算法，对胎动进行监测，即通过设置与孕妇腹部皮肤刚性接触的第一加速度传感器，感测得到包含各信号的第一振动信号，同时，设置与孕妇腹部皮肤柔性接触的第二加速度传感器，同步感测得到包含低加速度值的第二振动信号，计算第一振动信号与第二振动信号的相似度，依据相似度进行胎动信号的判别，并对判别出的胎动信号进行单位时间内的计数。由于结合刚性连接的第一加速度传感器以及柔性连接的第二加速度传感器，可以有效消除信号干扰问题，可以降低孕妇本身身体运动对胎动计数带来的干扰，提升了胎动数计数的准确性。
图2为本发明实施例胎动监测装置结构示意图。参见图2，该胎动监测装置包括：刚性基板、运算单元、第一加速度传感器、第二加速度传感器以及弹性连接支架，其中，
刚性基板，用于与孕妇腹部皮肤刚性接触；
第一加速度传感器，用于与刚性基板刚性连接，通过刚性基板感测孕妇腹部皮肤的各种振动信号，采集形成第一振动信号；
本发明实施例中，在孕妇腹部皮肤表面紧密贴合刚性基板，并在刚性基板上刚性固连第一加速度传感器，第一加速度传感器用于感测并采集孕妇身体所产生的各种振动信号。
本发明实施例中，第一加速度传感器的性能指标如下：
第一加速度传感器重量小于0.1克；
量程为正负两个重力加速度(±2g)；
分辨率为万分之一重力加速度(0.1mg)。
弹性连接支架，底端与刚性基板刚性连接；
本发明实施例中，弹性连接支架为阻尼弹性元件，包括但不限于金属弹片，可以有效吸收瞬时的高加速度值信号，使得与弹性连接支架顶端相连的第二加速度传感器感测的是各种低加速度值信号的变化。
较佳地，弹性连接支架的弹性系数为5～10牛顿/米。
第二加速度传感器，粘贴在弹性连接支架的顶端上，通过刚性基板以及弹性连接支架感测孕妇腹部皮肤的低加速度值振动信号，采集形成第二振动信号；
本发明实施例中，第二加速度传感器的性能指标如下：
第一加速度传感器重量小于0.1克；
量程为正负两个重力加速度(±2g)；
分辨率为万分之一重力加速度(0.1mg)。
运算单元，用于分别接收第一振动信号以及第二振动信号，当第一振动信号有脉冲产生时触发计算第一振动信号与第二振动信号的相似度，当计算得到的相似度小于预先设置的相似度阈值，且所述第一振动信号对应的波形与预先设置的胎动模式相匹配时，则判断为一次胎动脉冲，对第一振动信号中与第二振动信号进行或运算，得到过滤的第一振动信号，对过滤的第一振动信号中单位时间内包含的胎动脉冲进行计数，得到单位时间内的胎动数。
本发明实施例中，相似度阈值可以设置为50％。
较佳地，运算单元包括：相似度计算模块、判断模块、运算模块以及计数模块(图中未示出)，其中，
相似度计算模块，用于接收第一振动信号以及第二振动信号，计算第一振动信号与第二振动信号的相似度；
判断模块，当计算得到的相似度小于预先设置的相似度阈值，且所述第一振动信号对应的波形与预先设置的胎动模式相匹配，通知运算模块；
运算模块，用于对第一振动信号中与第二振动信号进行或运算，得到过滤的第一振动信号；
计数模块，用于对过滤的第一振动信号中单位时间内包含的脉冲进行计数，得到单位时间内的胎动数。
作为一可选实施例，该胎动监测装置还可以进一步包括：
滤波及功放单元(图中未示出)，用于分别对第一振动信号以及第二振动信号进行滤波，并对滤波后的第一振动信号以及第二振动信号分别进行放大处理。
作为一可选实施例，该胎动监测装置还可以进一步包括：
通信单元(图中未示出)，用于将得到的单位时间内的胎动数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，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，在通过有线或者无线方式发送的胎动数信息中，还可以包括孕妇的联系方式信息。
作为再一可选实施例，该胎动监测装置还可以进一步包括：
温度传感器(图中未示出)，与孕妇体温监测部位接触，采集并获取孕妇的体温信息。
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。
作为再一可选实施例，该胎动监测装置还可以进一步包括：
显示单元(图中未示出)，用于将单位时间内的胎动数以及温度传感器采集的体温信息进行显示。
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)

1.一种胎动监测方法，其特征在于，该方法包括：
接收与孕妇腹部皮肤刚性接触的第一加速度传感器感测的第一振动信号；
接收与孕妇腹部皮肤通过阻尼弹性元件接触的第二加速度传感器感测的第二振动信号，所述第一振动信号与所述第二振动信号为同步采集信号；
当第一振动信号有脉冲产生时触发计算第一振动信号与第二振动信号的相似度；
当计算得到的相似度小于预先设置的相似度阈值，且所述第一振动信号对应的波形与预先设置的胎动模式相匹配时，则判断为一次胎动脉冲，对第一振动信号中与第二振动信号进行运算，得到过滤的第一振动信号；
对过滤的第一振动信号中单位时间内包含的胎动脉冲进行计数，得到单位时间内的胎动数。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法进一步包括：
将得到的单位时间内的胎动数信息通过有线方式或者无线方式发送至预先设置的终端设备。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，在发送的所述胎动数信息中，进一步包括孕妇的联系方式信息。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法进一步包括：
分别对第一振动信号以及第二振动信号进行滤波，并对滤波的第一振动信号以及第二振动信号分别进行放大处理。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法进一步包括：
接收并获取温度传感器感测的孕妇体温信息。
6.根据权利要求1至5任一项所述的方法，其特征在于，所述弹性阻尼元件的弹性系数为5～10牛顿/米，所述相似度阈值为50％。
7.一种胎动监测装置，其特征在于，该装置包括：刚性基板、运算单元、第一加速度传感器、第二加速度传感器以及弹性连接支架，其中，
刚性基板，用于与孕妇腹部皮肤刚性接触；
第一加速度传感器，用于与刚性基板刚性连接，通过刚性基板感测孕妇腹部皮肤的各种振动信号，采集形成第一振动信号；
弹性连接支架，底端与刚性基板刚性连接；
第二加速度传感器，粘贴在弹性连接支架的顶端上，通过刚性基板以及弹性连接支架感测孕妇腹部皮肤的低加速度值振动信号，采集形成第二振动信号；
运算单元，用于分别接收第一振动信号以及第二振动信号，当第一振动信号有脉冲产生时触发计算第一振动信号与第二振动信号的相似度，当计算得到的相似度小于预先设置的相似度阈值，且所述第一振动信号对应的波形与预先设置的胎动模式相匹配时，则判断为一次胎动脉冲，对第一振动信号中与第二振动信号进行运算，得到过滤的第一振动信号，对过滤的第一振动信号中单位时间内包含的胎动脉冲进行计数，得到单位时间内的胎动数。
8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述运算单元包括：相似度计算模块、判断模块、运算模块以及计数模块，其中，
相似度计算模块，用于接收第一振动信号以及第二振动信号，计算第一振动信号与第二振动信号的相似度；
判断模块，当计算得到的相似度小于预先设置的相似度阈值，且所述第一振动信号对应的波形与预先设置的胎动模式相匹配，通知运算模块；
运算模块，用于对第一振动信号中与第二振动信号进行或运算，得到过滤的第一振动信号；
计数模块，用于对过滤的第一振动信号中单位时间内包含的脉冲进行计数，得到单位时间内的胎动数。
9.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述装置进一步包括：
滤波及功放单元，用于分别对第一振动信号以及第二振动信号进行滤波，并对滤波后的第一振动信号以及第二振动信号分别进行放大处理。
10.根据权利要求7至9任一项所述的装置，其特征在于，所述装置进一步包括：
通信单元，用于将得到的单位时间内的胎动数信息通过有线或者无线方式发送至预先设置的终端设备。
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