CN109998594A - 一种胎心信号处理方法和系统及胎儿心率仪 - Google Patents

一种胎心信号处理方法和系统及胎儿心率仪 Download PDF

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Abstract

本发明适用于胎心监测技术领域，提供了一种胎心信号处理方法和系统及胎儿心率仪，本发明实施例通过对胎心信号进行放大，对放大后的胎心信号进行采样，对采样的胎心信号进行存储，运行音频编译程序，以根据存储的所述胎心信号生成预设频率范围且频率间隔具有均一性的音频信号并输出，可以有效消除胎心信号中的杂音，提高胎心频率的检测结果的准确性。

Description

一种胎心信号处理方法和系统及胎儿心率仪
技术领域
本发明属于胎心监测技术领域，尤其涉及一种胎心信号处理方法和系统及胎儿心率仪。
背景技术
胎儿的胎心率变化是正确评估胎儿宫内状况的主要检测手段。目前，常用的胎儿心率监测方式是采用多普勒胎儿心率仪来采集和输出胎儿的心跳声。
然而，现有的多普勒胎儿心率仪结构复杂，并且输出的胎儿的心跳声具有较多杂音，降低了胎心率的检测结果的准确性。
发明内容
有鉴于此，本发明实施例提供了一种胎心信号处理方法和系统及胎儿心率仪，以解决现有的多普勒胎儿心率仪结构复杂，并且输出的胎儿的心跳声具有较多杂音，降低了胎心率的检测结果的准确性的问题。
本发明实施例的第一方面提供了一种胎心信号处理方法，包括：
采集胎儿的胎心信号；
对所述胎心信号进行放大；
对放大后的所述胎心信号进行采样；
对采样的所述胎心信号进行存储；
运行音频编译程序，以根据存储的所述胎心信号生成预设频率范围且频率间隔具有均一性的音频信号并输出。
本发明实施例的第二方面提供了一种胎心信号处理系统，包括：
采集模块，用于采集胎儿的胎心信号；
放大模块，用于对所述胎心信号进行放大；
采样模块，用于对放大后的所述胎心信号进行采样；
存储模块，用于对采样的所述胎心信号进行存储；
运行模块，用于运行音频编译程序，以根据存储的所述胎心信号生成预设频率范围且频率间隔具有均一性的音频信号并输出。
本发明实施例的第三方面提供了一种胎儿心率仪，包括胎心信号采集器件和处理器，所述处理器包括集成设置的第一放大电路、采样电路、存储器、缓存器、内核以及存储在所述存储器中并可在所述缓存器上运行的计算机程序，所述计算机程序包括音频编译程序，所述缓存器执行所述计算机程序时实现上述方法的步骤。
本发明实施例的第四方面提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现上述方法的步骤。
本发明实施例通过对胎心信号进行放大，对放大后的胎心信号进行采样，对采样的胎心信号进行存储，运行音频编译程序，以根据存储的所述胎心信号生成预设频率范围且频率间隔具有均一性的音频信号并输出，可以有效消除胎心信号中的杂音，提高胎心频率的检测结果的准确性。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，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他的附图。
图1是本发明实施例一提供的胎心信号处理方法的流程示意图；
图2是本发明实施例二提供的胎心信号处理系统的结构示意图；
图3是本发明实施例三提供的胎儿心率仪的结构示意图。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分的实施例，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做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。
本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“包括”以及它们任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。例如包含一系列步骤或单元的过程、方法或系统、产品或设备没有限定于已列出的步骤或单元，而是可选地还包括没有列出的步骤或单元，或可选地还包括对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。此外，术语“第一”、“第二”和“第三”等是用于区别不同对象，而非用于描述特定顺序。
实施例一
本实施例提供一种胎心信号处理方法，应用于胎儿心率仪，具体可以由胎儿心率仪的处理器来执行。
在具体应用中，处理器可以是中央处理单元(Central Processing Unit，CPU)，还可以是其他通用处理器、数字信号处理器(Digital Signal Processor，DSP)、专用集成电路(Application Specific Integrated Circuit，ASIC)、现成可编程门阵列(Field-Programmable Gate Array，FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等，通用处理器可以是单片机。
如图1所示，本实施例所提供的胎心信号处理方法包括：
步骤S101、采集胎儿的胎心信号。
在具体应用中，可以通过处理器控制胎心信号采集器件来采集胎心信号。胎心信号采集器件的类型由胎儿心率仪的类型决定。
在一个实施例中，胎心信号处理方法应用于多普勒胎儿心率仪，对应的，胎心信号采集器件包括压电陶瓷传感器。
在一个实施例中，步骤S101包括：
通过压电陶瓷传感器采集超声多普勒信号，并将所述超声多普勒信号转换为电压信号，得到胎心信号。
步骤S102、对所述胎心信号进行放大。
在具体应用中，处理器可以包括第一放大电路，可以通过处理器的内核控制第一放大电路来放大胎心信号，第一放大电路可以通过任意具有电压信号放大功能的放大器来实现，放大器具体可以包括电子管或晶体管等电子有源器件，例如，双极性晶体管或场效应晶体管。
在一个实施例中，步骤S102之前包括：
对所述胎心信号进行滤波。
在具体应用中，可以通过处理器控制滤波电路对胎心信号进行滤波。滤波电路可以通过任意具有电压信号滤波功能的电路或器件来实现，例如，LC滤波电路或RC滤波电路。胎心信号经滤波电路初步滤波，可以初步消除胎心信号中的杂散波，去除一部分杂音信号，然后再进入处理器，经采样电路进行采样可以更好的消除杂音信号。
在一个实施例中，步骤S102之前包括：
对所述胎心信号进行初步放大。
在具体应用中，可以通过处理器控制第二放大电路对胎心信号进行放大。第二放大电路可以通过任意具有电压信号放大功能的放大器来实现，放大器具体可以包括电子管或晶体管等电子有源器件，例如，双极性晶体管或场效应晶体管。胎心信号经第二放大电路初步放大后进入处理器，再经第一放大电路进行二次放大，便于采样电路进行频率采样，提高频率采样的准确率。
在一个实施例中，步骤S102之前包括：
对所述胎心信号进行滤波；
对滤波后的所述胎心信号进行初步放大。
在具体应用中，胎心信号经滤波电路初步滤波，可以初步消除胎心信号中的杂散波，去除一部分杂音信号，然后经第二放大电路初步放大后进入处理器，再经第一放大电路进行二次放大，可以有效提高采样电路进行频率采样的准确率，从而可以更好的消除杂音信号。
步骤S103、对放大后的所述胎心信号进行采样。
在具体应用中，处理器可以包括采样电路，可以通过处理器的内核控制采样电路采样胎心信号。采样电路可以通过任意具有频率采样功能的采样器件来实现，具体是用于采样胎心信号中与正常胎心频率范围相同且具有间隔均一性的信号。
在一个实施例中，所述采样电路包括模数转换器。
在具体应用中，模数转换器应当选择采样精度较高的16位、24位或32位模数转换器。
在一个实施例中，所述模数转换器的采样精度为24位。
在一个实施例中，步骤S103包括：
通过模数转换器对放大后的所述胎心信号进行预设频率范围的信号采样，得到预设频率范围且频率间隔具有均一性的所述胎心信号。
在一个实施例中，所述预设频率范围为0Hz～200Hz。
在具体应用中，预设频率范围可以缩小到0Hz～50Hz。
步骤S104、对采样的所述胎心信号进行存储。
在具体应用中，可以通过处理器的内核控制存储器对采样的胎心信号进行存储。存储器为处理器的内部存储介质，具体可以为智能存储卡(Smart Media Card，SMC)，安全数字(Secure Digital，SD)卡，闪存卡(Flash Card)等。
步骤S105、运行音频编译程序，以根据存储的所述胎心信号生成预设频率范围且频率间隔具有均一性的音频信号并输出。
在具体应用中，处理器可以包括缓存器，可以通过处理器的内核控制缓存器运行音频编译程序，以根据存储的胎心信号生成预设频率范围且频率间隔具有均一性的音频信号并输出。音频编译程序可以根据用户的实际需要生成具有任意模拟音效且频率范围和频率间隔特性均与正常的胎心频率相同的音频信号，也可以生成与正常的胎心信号的音效、频率范围和频率间隔特性相同的音频信号。缓存器生成的音频信号相比于传统的胎心信号有效消除了杂音和信号干扰，从而可以提高胎心频率的检测结果的准确性。
在具体应用中，缓存器可以是RAM(random access memory，随机存取存储器)或ROM(Read-Only Memory，只读存储器)。
在具体应用中，音频编译程序事先写入并存储于存储器中，需要运行音频编译程序时，则由内核从存储器中调取出来在缓存器中运行。
在一个实施例中，步骤S105包括：
运行音频编译程序，以根据存储的所述胎心信号生成预设频率范围、频率间隔具有均一性且具有模拟音效的音频信号并输出。
在一个实施例中，步骤S105之后，包括：
通过扬声器将音频信号转换为具有所述模拟音效的声音信号并播放。
本实施例通过对胎心信号进行放大，对放大后的胎心信号进行采样，对采样的胎心信号进行存储，运行音频编译程序，以根据存储的所述胎心信号生成预设频率范围且频率间隔具有均一性的音频信号并输出，可以有效消除胎心信号中的杂音，提高胎心频率的检测结果的准确性。
应理解，上述实施例中各步骤的序号的大小并不意味着执行顺序的先后，各过程的执行顺序应以其功能和内在逻辑确定，而不应对本发明实施例的实施过程构成任何限定。
实施例二
本实施例提供一种胎心信号处理系统，应用于胎儿心率仪，具体可以是胎儿心率仪的处理器中的软件程序系统。
如图2所示，本实施例提供的胎心信号处理系统2，包括：
采集模块201，用于采集胎儿的胎心信号；
放大模块202，用于对所述胎心信号进行放大；
采样模块203，用于对放大后的所述胎心信号进行采样；
存储模块204，用于对采样的所述胎心信号进行存储；
运行模块205，用于运行音频编译程序，以根据存储的所述胎心信号生成预设频率范围且频率间隔具有均一性的音频信号并输出。
在一个实施例中，所述采集模块具体用于通过压电陶瓷传感器采集超声多普勒信号，并将所述超声多普勒信号转换为电压信号，得到胎心信号。
在一个实施例中，所述胎心信号处理系统还包括：
滤波模块，用于通过滤波电路对所述胎心信号进行滤波。
在一个实施例中，所述放大模块还用于对所述胎心信号进行初步放大。
在一个实施例中，所述放大模块还用于对对滤波后的所述胎心信号进行初步放大。
在一个实施例中，所述采样模块具体用于通过模数转换器对放大后的所述胎心信号进行预设频率范围的信号采样，得到预设频率范围且频率间隔具有均一性的所述胎心信号。
在一个实施例中，运行模块具体用于运行音频编译程序，以根据存储的所述胎心信号生成预设频率范围、频率间隔具有均一性且具有模拟音效的音频信号并输出。
在一个实施例中，所述胎心信号处理系统还包括：
播放模块，用于通过扬声器将音频信号转换为具有所述模拟音效的声音信号并播放。
在具体应用中，采集模块、放大模块、采样模块、存储模块、运行模块、滤波模块和播放模块均为处理器内部的软件程序模块，这些模块也可以分别通过独立的处理器来实现。
本实施例通过对胎心信号进行放大，对放大后的胎心信号进行采样，对采样的胎心信号进行存储，运行音频编译程序，以根据存储的所述胎心信号生成预设频率范围且频率间隔具有均一性的音频信号并输出，可以有效消除胎心信号中的杂音，提高胎心频率的检测结果的准确性。
实施例三
如图3所示，本实施例提供一种胎儿心率仪100，包括胎心信号采集器件101、处理器102、滤波电路103、第二放大电路104和扬声器105，处理器102包括集成设置的第一放大电路1、采样电路2、存储器3、缓存器4、内核5以及存储在存储器3中并可在所述缓存器上运行的计算机程序31，计算机程序31包括音频编译程序。
如图3所示，胎心信号采集器件101、滤波电路103、第二放大电路104、第一放大电路1、采样电路2、存储器3和缓存器4依次电连接且均与内核5电连接。
在具体应用中，电连接是指通过电缆线、数据线等实现的用于传输电流信号、电压信号、脉冲信号等通信信号的连接。
在具体应用中，内核主要用于以电压信号、脉冲信号等电信号形式向与其电连接的各电路或器件发送控制指令，以控制各电路或器件的工作状态，例如，控制缓存器运行音频编译程序。
在本实施例中，内核是处理器中的核心硬件，是数据处理的核心器件，承载有操作系统程序，用来完成计算、发送控制指令、接收指令、处理数据等操作。
在本实施例中，计算机程序31可以是胎心信号处理程序。缓存器4运行计算机程序31时实现上述胎心信号处理方法实施例中的步骤，例如图1所示的步骤S101至S105。或者，缓存器4运行计算机程序31时实现上述系统实施例中各模块的功能，例如图2所示模块201至205的功能。
示例性的，计算机程序31可以被分割成一个或多个模块，所述一个或者多个模块被存储在所述存储器3中，并由所述缓存器4运行，以完成本发明。所述一个或多个模块可以是能够完成特定功能的一系列计算机程序指令段，该指令段用于描述计算机程序31在胎儿心率仪100中的执行过程。例如，所述计算机程序31可以被分割成采集模块、放大模块、采样模块、存储模块、运行模块，各模块具体功能如下：
采集模块，用于采集胎儿的胎心信号；
放大模块，用于对所述胎心信号进行放大；
采样模块，用于对放大后的所述胎心信号进行采样；
存储模块，用于对采样的所述胎心信号进行存储；
运行模块，用于运行音频编译程序，以根据存储的所述胎心信号生成预设频率范围且频率间隔具有均一性的音频信号并输出。
胎儿心率仪100可包括，但不仅限于，胎心信号采集器件101和处理器102。本领域技术人员可以理解，图3仅仅是胎儿心率仪100的示例，并不构成对胎儿心率仪100的限定，可以包括比图示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者不同的部件，例如，胎儿心率仪还可以包括供电设备、输入输出设备、网络接入设备、显示设备、总线等。
所称处理器102可以是中央处理单元(Central Processing Unit，CPU)，还可以是其他通用处理器、数字信号处理器(Digital Signal Processor，DSP)、专用集成电路(Application Specific Integrated Circuit，ASIC)、现成可编程门阵列(Field-Programmable Gate Array，FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等。
所述存储器3可以是处理器102的内部存储单元，也可以是处理器102的外部存储设备，例如胎儿心率仪100上配备的插接式硬盘，智能存储卡(Smart Media Card，SMC)，安全数字(Secure Digital，SD)卡，闪存卡(Flash Card)等。进一步地，所述存储器3还可以既包括处理器102的内部存储单元也包括外部存储设备。所述存储器3用于存储计算机程序31以及胎儿心率仪100所需的其他程序和数据。所述存储器3还可以用于暂时地存储已经输出或者将要输出的数据。
所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为了描述的方便和简洁，仅以上述各功能单元、模块的划分进行举例说明，实际应用中，可以根据需要而将上述功能分配由不同的功能单元、模块完成，即将所述装置的内部结构划分成不同的功能单元或模块，以完成以上描述的全部或者部分功能。实施例中的各功能单元、模块可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中，上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。另外，各功能单元、模块的具体名称也只是为了便于相互区分，并不用于限制本申请的保护范围。上述系统中单元、模块的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。
在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述或记载的部分，可以参见其它实施例的相关描述。
本领域普通技术人员可以意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、或者计算机软件和电子硬件的结合来实现。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。
在本发明所提供的实施例中，应该理解到，所揭露的装置/终端设备和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置/终端设备实施例仅仅是示意性的，例如，所述模块或单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通讯连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通讯连接，可以是电性，机械或其它的形式。
所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。
另外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。
所述集成的模块如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明实现上述实施例方法中的全部或部分流程，也可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的计算机程序可存储于一计算机可读存储介质中，该计算机程序在被处理器执行时，可实现上述各个方法实施例的步骤。其中，所述计算机程序包括计算机程序代码，所述计算机程序代码可以为源代码形式、对象代码形式、可执行文件或某些中间形式等。所述计算机可读介质可以包括：能够携带所述计算机程序代码的任何实体或装置、记录介质、U盘、移动硬盘、磁碟、光盘、计算机存储器、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，RandomAccess Memory)、电载波信号、电信信号以及软件分发介质等。需要说明的是，所述计算机可读介质包含的内容可以根据司法管辖区内立法和专利实践的要求进行适当的增减，例如在某些司法管辖区，根据立法和专利实践，计算机可读介质不包括电载波信号和电信信号。
以上所述实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种胎心信号处理方法，其特征在于，包括：
采集胎儿的胎心信号；
对所述胎心信号进行放大；
对放大后的所述胎心信号进行采样；
对采样的所述胎心信号进行存储；
运行音频编译程序，以根据存储的所述胎心信号生成预设频率范围且频率间隔具有均一性的音频信号并输出。
2.如权利要求1所述的胎心信号处理方法，其特征在于，采集胎儿的胎心信号，包括：
通过压电陶瓷传感器采集超声多普勒信号，并将所述超声多普勒信号转换为电压信号，得到胎心信号。
3.如权利要求1所述的胎心信号处理方法，其特征在于，对放大后的所述胎心信号进行采样，包括：
通过模数转换器对放大后的所述胎心信号进行预设频率范围的信号采样，得到预设频率范围且频率间隔具有均一性的所述胎心信号。
4.如权利要求1或3所述的胎心信号处理方法，其特征在于，所述预设频率范围为0Hz～200Hz。
5.如权利要求1所述的胎心信号处理方法，其特征在于，对所述胎心信号进行放大之前，包括：
对所述胎心信号进行滤波。
6.如权利要求1所述的胎心信号处理方法，其特征在于，对所述胎心信号进行放大之前，包括：
对所述胎心信号进行初步放大。
7.如权利要求1所述的胎心信号处理方法，其特征在于，运行音频编译程序，以根据存储的所述胎心信号生成预设频率范围且频率间隔具有均一性的音频信号并输出，包括：
运行音频编译程序，以根据存储的所述胎心信号生成预设频率范围、频率间隔具有均一性且具有模拟音效的音频信号并输出；
运行音频编译程序，以根据存储的所述胎心信号生成预设频率范围且频率间隔具有均一性的音频信号并输出之后，包括：
通过扬声器将音频信号转换为具有所述模拟音效的声音信号并播放。
8.一种胎心信号处理系统，其特征在于，包括：
采集模块，用于采集胎儿的胎心信号；
放大模块，用于对所述胎心信号进行放大；
采样模块，用于对放大后的所述胎心信号进行采样；
存储模块，用于对采样的所述胎心信号进行存储；
运行模块，用于运行音频编译程序，以根据存储的所述胎心信号生成预设频率范围且频率间隔具有均一性的音频信号并输出。
9.一种胎儿心率仪，其特征在于，包括胎心信号采集器件和处理器，所述处理器包括集成设置的第一放大电路、采样电路、存储器、缓存器、内核以及存储在所述存储器中并可在所述缓存器上运行的计算机程序，所述计算机程序包括音频编译程序，所述缓存器执行所述计算机程序时实现如权利要求1至7任一项所述方法的步骤。
10.一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1至8任一项所述方法的步骤。
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