CN113950284A - 用于监测子宫收缩的设备 - Google Patents

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Abstract

一种用于放置在受试者的腹部上用于监测子宫收缩的设备(12)。该设备包括光源(16)和光检测器(18)，它们经由被布置成面向光源和光检测器的反射面(22)传送光。光源和光检测器中的一个相对于反射面的位置是固定的，而另一个被布置成能够响应于由受试者的腹部收缩引起的移动而相对于反射面移位。可移动部件的移动是为了使在光检测器处接收到的光强度发生变化，光强度的变化代表子宫收缩。

Description

用于监测子宫收缩的设备
技术领域
本发明涉及一种用于监测子宫收缩的设备。
背景技术
在分娩过程中监测母亲的子宫活动是一种通常伴随着胎儿心率追踪的标准测量，而胎儿心率通常是用超声多普勒进行测量。在产科中，有关子宫收缩的信息(如收缩的持续时间、收缩的强度、收缩的波形)对评估分娩期间胎儿的健康状况很重要。例如，按时间顺序解释子宫活动和胎儿心率可以帮助医务人员(如医生或护理人员)为母亲和胎儿提供最佳处置。
非侵入性地得出子宫收缩的常用技术是使用分娩力计(也可被称为toco)。分娩力计被放置在母亲的腹壁上，并用弹性带保持就位，弹性带环绕在母亲的腹部周围。分娩力计包括被容纳在传感器壳体内的压力传感器。在子宫收缩期间，子宫肌肉的张力发生变化，且这些变化被记录为压力传感器的敏感区域上的压力变化，该敏感区域位于传感器壳体的中部。敏感区域被坚硬的保护圈所包围，以减少移动和呼吸伪影的影响。分娩力计的应变仪元件将压力转化为电信号。
然而，虽然应变仪元件通常是敏感和稳定的，但应变仪元件在切割、溅射、蚀刻、涂覆和最终修整方面的制造也很复杂。由于这种高度的制造复杂性，应变仪元件很容易出现质量变化。应变仪元件也很昂贵。此外，由于应变仪元件的复杂设计，也存在与应变仪元件相关联的尺寸和放置限制。
US 3,945,373公开了另一种类型的分娩力计，用于提供与患者的体表位移有关的电输出。该分娩力计包括光中断器，该光中断器延伸到位于发射器和检测器之间的空间，以中断从发射器传到检测器的光，其中子宫收缩导致光中断器移位，并改变被检测器接收到的来自发射器的光的量。然而，这种分娩力计的制造也很复杂，且在机械上也很复杂。此外，这种分娩力计的部件不是标准部件，因此需要专门制造。这种分娩力计所需的部件还占据了很大的空间(或体积)，这意味着分娩力计的尺寸可能不期望地大。
US 2012/277631描述了另一示例性分娩力计。这个示例也使用光学位移传感器。提供光发射器和光学换能器，以及反射器表面，该反射器表面被布置成将光发射器发射的至少一部分光反射到光学换能器。反射器与位移构件相联接，该位移构件在使用时接触母亲的腹部，并响应于腹部的移动而移动。这种移动改变了被反射到光学换能器上的光的强度分布。
然而，这种布置在结构上也很复杂。尤其是，该装置要求光在反射面的入射角保持恒定，而且只有入射点移动。通过检测在光学换能器处接收到的强度分布的峰值位置的移动来检测位移。提供位移构件使其可移动，同时保持相对于光发射器和光学换能器的恒定角度(即相同的入射角)，增加了该装置的复杂性。尤其是，必须提供特定的壳体，将光发射器和光学换能器放置在不同的非平行表面上。这也对设备的形状因数和整体尺寸造成了限制。
此外，由于光在反射器表面处的入射角是恒定的，而位移是通过测量光学换能器表面上的强度分布峰值的移动来测量的，所以必须提供复杂的换能器部件。尤其是，它必须能够测量横跨延伸区域的光学强度分布的变化。这需要光电二极管阵列，或更复杂的光电二极管。与能够使用单个简单光电二极管的装置相比，这增加了成本。
提供一种具有更简单的结构且包括更简单的部件的收缩监测装置是有益的。
发明内容
本发明由权利要求来限定。
根据根据本发明的一方面的示例，提供了一种用于放置在受试者的腹部上以监测受试者的子宫收缩的设备，该设备包括：
光源，和光检测器，以及
反射面，其面向光源和光检测器，被布置成经由反射在二者之间提供光学传送，
其中，光源和光检测器中的一个相对于反射面是固定的，另一个被适配成能够响应于子宫收缩而相对于反射面移动，从而使在光检测器处接收到的光强度发生变化，光强度的变化代表受试者的子宫收缩。
本发明的实施例是基于测量在光检测器处接收到的光强度大小的变化。此外，实施例基于这样的构思，即，配置该设备，使得光源和光检测器中只有一个能够相对于所提供的反射面移动，而另一个是固定的。因此，可以提供一种简单的布置结构，其中可移动部件和反射器之间的位移可以简单地根据在光检测器处接收到的光强度的大小来测量。这种布置结构不需要跟踪光强度分布，这意味着可以提供更简单的光检测器部件，如简单的光电二极管。
此外，即使与其中光强度的大小被用作检测位移的参数的其他可能的布置结构相比，这种布置结构也具有优势。尤其是，由于光源和光检测器中只有一个相对于反射面移动，所以在检测器处测量的光强度和位移之间的关系在较长的位移范围内保持近似线性。简单的位移确定需要近似的线性关系。这意味着测量范围会增加。此外，在较长的位移范围内的线性意味着测量灵敏度保持恒定。
相比之下，在不符合本发明的可能示例中，光检测器和光源两者都位于一个可移动的部件上，该部件相对于反射面移动，其效果是，位移-强度关系在较短的位移期保持线性，但当两个部件都接近反射器时，就会出现变小，因为光源在反射面上的入射角要么变得太宽(在光源是部件中的能够移动的一个的情况下)，要么变得太窄(在检测器是部件中的能够移动的一个的情况下)，从而降低了检测器处的光强度。本发明的实施例避免了这一点。
该设备被布置成使得当在使用中被定位在受试者的腹部上时，子宫收缩对光源和光检测器中的能够移动的一个施加压力，以使其相对于反射面移位。这改变了在光检测器处接收到的光的强度。它被配置成使得由子宫收缩施加的压力被耦合到可移动部件，以使其相对于反射面移位，移位量取决于母亲的腹部施加的力。通过这种方式，可以确定(例如检测和/或测量)收缩。
在光检测器处接收到的光强度的变化是由于光源和光检测器之间的光路长度的变化造成的。它也可以是部分地由反射面和光检测器上的光入射角的变化引起的。尤其是，响应于子宫收缩，光源和光检测器中的能够移动的一个的移动导致光源和光检测器之间的光学距离或位移的变化(也可能是光在反射面上和在光检测器处的入射角的变化)，并因此导致了在光检测器处接收到的光强度的变化。它导致光源和光检测器中的能够移动的一个与反射面之间的位移发生变化，因此这导致在光检测器处接收到的光强度发生变化。在光检测器处接收到的光强度的变化取决于光检测器和光源的相对位置的变化，尤其是这两个部件中的能够移动的一个的移动在两者之间引起的光路长度的变化。
该设备被布置成使得当该设备在使用中被放置在受试者的腹部上时，光源和光检测器中的能够移动的一个被布置成与腹部直接或间接接触。这样，与子宫收缩相关联的移动就与光源和光检测器中的能够移动的一个相耦合。
优选地，在使用中，光源被配置成至少在给定使用期间的整个持续时间发出恒定或均匀的光强度的光输出。这样，在光源处接收到的光强度的任何变化都是光源和光检测器之间相对光路变化的结果(即光源和光检测器中的能够移动的一个与反射面之间的位移的变化)。
反射面被布置成面向光源和光检测器。反射面被定位成与光源和光检测器相对。光源和光检测器中的能够移动的一个可以在朝向和远离反射面的方向上移动。
该设备可以包括支撑结构或壳体，用于支撑或围绕光源、光检测器和反射面。支撑结构或壳体被配置成在使用时被放置在受试者的腹部上，使得光源、光检测器和反射面在使用时都被定位于受试者的腹部上，其中光源和光检测器中的能够移动的一个被布置成为响应于子宫收缩而移动。
优选地，光源和光检测器中的能够移动的一个的移动是为了改变光在光检测器处的入射角，例如，光在光检测器的光输入表面处的入射角。
在优选的示例中，该移动也是为了改变检测器所接收到的光通量的量。光通量可以改变，例如，在移动是为了改变光检测器的表面和反射面之间的相对角度的情况下：这将改变从反射面入射到检测器上的光通量的量。
通过改变光在光检测器上的入射角，传播的光通量在检测器表面上扩展的总面积会改变。因此，这将改变横跨光检测器的光敏感区域的光强度的大小，其作为可移动部件的位移的函数。因此，可以根据在检测器处检测到的光强度来测量位移。
在某些情况下，移动是为了改变在光检测器处接收到的光的入射角，同时保持从反射面朝向光检测器的光的反射角不变，例如，在光检测器是部件中的能够移动的一个的情况下。然而，在本发明的所有实施例中，情况并非如此。
光源和光检测器中的能够移动的一个可以是为了改变反射面与光检测器或光源的表面之间的角度而能够移动的。例如，它可以是为了改变反射面与光检测器的光输入面或光源的光输出面之间的角度而能够移动的。这里的角度可以是指在垂直于反射面的方向上的角度。
有利的是，光源和光检测器中的能够移动的一个尤其可以被布置成能够在朝向和远离反射面的方向上倾斜。它可以从静止位置朝向反射面倾斜。
此外或替代性地，光源和光检测器中的能够移动的一个可以被布置成能够移动，以便增加或减少相对于反射面的光学距离。
光学距离是指反射面与光源或光检测器之间的光路长度，例如，到光源的光输出面或光检测器的光输入面的路径长度。
根据一个或多个实施例，光源和光检测器中的每一个可以被固定地安装在单独的相应的基板上，基板中的一个相对于反射面是固定的，而另一个被适配成能够相对于反射面移动。可移动的基板的移动因此利于光源和光检测器中的能够移动的一个的移动。
例如，基板中的每一个可以是PCB。
基板中的能够移动的一个可以被布置成能够在朝向和远离反射面的方向上倾斜。在此，基板被适配成能够以倾斜的方式移动。基板的上安装表面(光源或光检测器被安装在其上)能够相对于反射面(沿着朝向或远离的方向)倾斜。
基板的倾斜因此改变了反射面与被安装在基板上的光源或光检测器的光输出或输入表面之间的角度。
在某些示例中，基板的倾斜可以在远离反射面的法线的方向上。在这种情况下，倾斜是为了在部件从静止位置移动到倾斜位置时，使光源或光检测器的上表面沿远离法线的方向倾斜。
在有利的示例中，可移动基板的至少一部分可以被布置成围绕倾斜轴倾斜，该倾斜轴相对于反射面的位置是固定的。它可以至少相对于反射面是可固定的。
在有利的实施例中，可移动基板的所述至少一部分可以具有在远离倾斜轴的方向上延伸的长度，和平行于倾斜轴延伸的宽度，并且该一部分的宽度沿其长度变化。
在优选的示例中，该宽度可以随着远离倾斜轴的距离而减小，例如，作为与倾斜轴的距离的函数。因此，宽度可以渐缩。宽度可以单调地减小。宽度可以线性或非线性地减小。
在一些示例中，倾斜轴可以被设置在横跨基板中的能够移动的一个的主体的位置处。在这种情况下，倾斜轴由基板本身形成。
基板中的所述能够移动的一个可以包含围绕所述倾斜轴倾斜的区域部分，光源和光检测器中的能够移动的一个在所述区域部分上被安装到基板上。
基板可以包括不倾斜的另一区域部分。它可以是静止不动的。替代地，例如，它可以围绕倾斜轴反方向倾斜。
在一些示例中，倾斜轴可以相对于由基板的上安装表面限定的平面偏离中心，使得基板的较大区域部分围绕倾斜轴相对于较小区域部分反方向倾斜。优选的是，被安装到基板上的光源和光检测器中的一个被安装在较大区域部分上。
根据任一实施例，光检测器和光反射器可以被布置成彼此相邻，并与反射面相对。
根据任一实施例，反射面可以是平坦的。
根据一个或多个实施例，该设备可包括支撑结构，该支撑结构具有被布置成在使用中靠在受试者的腹部上的接触部分，并且反射面相对于支撑结构是固定的，并且光检测器和光发射器中的能够移动的一个是能够相对于支撑结构移动的。
这样，可移动元件被配置成通过腹部的移动而移位，并被配置成相对于反射面移位，其中反射面被固定到支撑结构上，支撑结构被牢固地靠在腹部上。
该设备可包括壳体。支撑结构可以是壳体。支撑结构可以包括被安装在外部壳体内的框架结构。
接触部分位于支撑结构的底部处，且该设备经由接触部分被放置在腹部上。例如，接触部分在使用时靠着腹部表面施用。反射面可以通过分离区域与接触部分间隔开。光检测器和光源中的能够移动的一个可以经由所述分离区域在朝向和远离反射面的方向上移动。
根据一个或多个实施例，光检测器和光发射器中的能够移动的一个可被布置成通过偏压力被朝向静止位置偏压。
它还可以被布置成使得当该设备在使用中被定位在受试者的腹部上时，由子宫收缩引起的移动对抗偏压力施加反作用力，以使光源或光检测器远离静止位置移位。
该设备被布置成使得由子宫收缩引起的移动被耦合到光源或光检测器中的能够移动的一个，从而导致所述反作用力被施加。该设备可以被布置成使得腹部的移动直接作用于或压靠可移动部件，或者可以有力传递机构，通过该力传递机构将力间接地耦合到可移动部件。
根据一个或多个实施例，光源、光检测器和反射面可以被联接到支撑结构上，且该设备包括用于在使用中将支撑结构保持在受试者的腹部上的绑带。
支撑结构可以是壳体，或被安装在壳体内，且壳体在使用中被绑带保持在腹部。
根据一个或多个实施例，该设备还可包括处理器，该处理器被配置成：
接收来自光检测器的输出信号，该输出信号代表随着时间的推移由光检测器接收到的光的强度，和
处理接收到的输出信号，以根据由光检测器接收到的强度的变化来确定子宫收缩。
处理器可以确定强度随时间推移的变化，从而确定子宫收缩。
参考下文描述的实施例，本发明的这些和其他方面将变得明显并得到阐明。
附图说明
为了更好地理解本发明，并更清楚地表明本发明可以如何实施，现在将仅以举例的方式参考附图，其中：
图1示出了用于不符合本发明的示例性设备的接收到的光强度和施加的力之间的关系，其中光源和光检测器都是可移动的；
图2a和2b示出了根据一个或多个实施例的一个示例性设备；
图3进一步示出了图2的示例性设备；
图4a和4b示出了根据一个或多个实施例的另一示例性设备；
图5进一步示出了图4的示例性设备；
图6示出了用于根据一个实施例的示例性设备的接收到的光强度和施加的力之间的关系；
图7示出了根据一个或多个实施例的示例性设备所包括的部件的电气布局的平面图；
图8示出了根据一个实施例的示例性设备的平面图，并示出了在使用过程中在基板的材料内诱发的力；
图9示出了根据一个或多个实施例的示例性设备的平面图，该设备包括具有渐缩的宽度的可移动基板；
图10示出了根据一个实施例的被放置在受试者的腹部上以监测子宫收缩的示例性设备的图示；
图11示出了穿过根据一个或多个实施例的包括支撑结构的示例性设备的横截面视图；
图12示出了根据一个或多个实施例的示例性设备的底侧视图；以及
图13示出了根据一个或多个实施例的示例性设备所包括的光检测器的输出信号的示例性处理步骤的框图。
具体实施方式
将参考各附图来描述本发明。
应理解的是，详细描述和具体示例虽然示出设备、系统和方法的示例性实施例，但只是旨在出于例示说明的目的，而并不旨在限制本发明的范围。本发明的设备、系统和方法的这些和其他特征、方面和优点将从以下描述、所附权利要求和附图中得到更好的理解。应理解的是，这些附图只是示意性的，并没有按比例绘制。还应理解的是，在整个附图中使用相同的附图标记来表示相同或相似的部件。
本发明提供了一种用于放置在受试者的腹部上以监测子宫收缩的设备。该设备包括光源和光检测器，它们经由被布置成面向光源和光检测器的反射面来传送光。光源和光检测器中的一个相对于反射面的位置是固定的，而另一个被布置成能够响应于由收缩引起的受试者的腹部的移动而相对于反射面移动。可移动部件的移动是为了使在光检测器处接收到的光强度发生变化。
通过测量光强度随时间推移的变化，可以检测和监测收缩。例如，它们可以被量化。
在某些优选的示例中，光源和光检测器中的能够移动的一个的移动是为了引起在光检测器处接收到的光的入射角的变化。例如，该移动可以是光检测器或光源相对于反射面的倾斜移动。只要一个部件相对于反射面保持固定，而另一个部件移动，则任何一个部件的倾斜都会导致反射光在光检测器上的入射角的改变。
为简洁起见，光源和光检测器中的能够移动的一个在本公开中可被统称为“可移动部件”或“可移动部分”。
与其中光源和光检测器两者相对于反射面能够移动的其他可能的布置结构相比，所提供的布置结构具有优势。尤其是，由于光源和检测器中只有一个相对于反射面移动，因此在检测器处测量到的光强度和可移动部件的位移之间的关系在较长的位移距离内保持近似线性。近似线性的关系对于轻松地将测量到的强度转换为相应的位移是必要的。
这意味着可能的测量范围增加。此外，在较长的位移范围内的线性关系意味着测量灵敏度保持不变。
相比之下，在其中光检测器和光源两者相对于反射面移动的不符合本发明的可能的示例中，其效果是位移-强度关系在较短的位移期内保持线性，但当两个部件接近反射器时就会减小，因为光源在反射面上的入射角要么变得太宽(在光源是部件中的能够移动的一个的情况下)，要么太窄(在光检测器是部件中的能够移动的一个的情况下)，从而降低了在检测器处的光强度。
例如，图1所示的图表就示出了这一点。该图示出了对于其中光检测器和光源两者一起相对于反射面移动的布置结构，在光检测器处接收到的光强度(y轴)，其作为施加的力的函数。可以看出，光强度大约线性地增加，直到一定的施加的力，但在超过这个力阈值后，光强度就开始下降了。因此，超过这个力阈值，基于强度的可靠位移测量就不再可能了。
除其它方面之外，本发明的实施例旨在避免这种情况。因此，最大测量力或最大位移范围被增加。尤其是，本发明的实施例在更大的位移距离内提供了线性关系，从而增加了最大测量力，这一点将在下面解释。
简而言之，本文提供的设备是用于放置在受试者的腹部上，以监测受试者的子宫收缩。子宫收缩是子宫肌肉的硬化，并对放置在受试者的腹部上的设备产生压力。根据一些实施例，当该设备被放置在受试者的腹部上时，可移动部分可与受试者的腹部直接接触。替代地，根据一些实施例，当该设备被放置在受试者的腹部上时，可移动部分可以与受试者的腹部间接接触。
图2a和2b示意性地绘示出根据本发明的一个或多个实施例的用于监测收缩的一个示例性设备的部件。
设备12用于在使用时放置在受试者的腹部上，以便监测收缩。可以提供围绕或支撑所示部件的壳体或支撑结构。所示的部件代表该装置的光学布置结构，用于感测和监测收缩。
简而言之，设备12包括光源16和光检测器18。在这个示例中，两者被布置成彼此相邻。还提供了反射面22，其被布置成与光源和光检测器相对并面向它们。反射面被布置成通过反射在光源和光检测器之间提供光学传送。在这个示例中，提供了反射器板20，其具有反射性的下表面22，该下表面提供了所述的反射面。反射面优选是镜面反射面，但在其他示例中可以是漫反射面。
反射面可以根据所需的反射特性来选择。反射面的反射特性可以在该设备的不同实施方式之间改变，例如镀金、镀锡或涂有阻焊剂，从而改变光学系统的反射特性。由于反射面与光源和光检测器间隔开，如果需要，可以非常容易地以这种方式改变表面的反射特性。
在使用中，由光源16产生的光被向上朝向反射面引导，在反射面处它被反射并被向下朝向光检测器18的敏感上表面重新引导。
光源16，也可以被称为光或光学发送器，被配置成发射(或发送)光30。光源的示例包括但不限于灯泡(例如，与透镜结合)、发光二极管(LED)或任何其他光源。
光检测器18，也可称为光或光学接收器，被定位成检测(或接收)从光源16发射(或发送)且然后从反射面22反射31的光。例如，光检测器的光敏感区域可以被定位成检测来自反射面的反射光。光检测器的示例包括但不限于光电二极管、光依赖电阻(LDR)元件，或任何其他光检测器。
光源16和光检测器18中的一个被布置成相对于反射面22是固定的，另一个被适配成能够响应于子宫收缩而相对于反射面移动。可移动部分的移动被配置成导致在光检测器18处接收到的光强度的变化。光强度的变化提供了受试者的子宫收缩的发生和程度的指示。
尤其是，光源16和光检测器18中的每一个被固定地安装在单独的相应的基板26、28上。在本示例中，这些基板是PCB。基板中的一个相对于反射面22是固定的，而另一个被适配成能够相对于反射面移动。可移动基板的移动利于光源和光检测器中的能够移动的一个的移动。固定基板26的固定配置确保了光源16和光检测器18中的固定的那一个与反射面22之间的固定关系。
固定基板26和可移动基板28可以被连接。可移动基板和固定基板可以是单个整体式基板元件的不同基板部分。例如，可移动基板28可以由单个整体式PCB基板的局部切割部分形成，被成形为可围绕与PCB的剩余部分的连接线弯曲。例如，可移动基板可由单个PCB基板的中心可弯曲舌状部分形成，舌状部分跨过端部连接线与周围的外部环形框架部分连接，框架部分形成固定基板。这只代表一个示例性布置结构。
在另一示例性布置结构中，固定基板26和可移动基板28可以是分离的(非连接的)部件。例如，它们可以从外部壳体结构的不同侧延伸。它们可以形成例如壳体的地板区段的不同的、分离的部分。
在图2a和2b的特定示例中，光源16相对于反射面是固定的(通过附接到固定基板26)，而光检测器18被布置成相对于反射面是可移动的(通过可移动基板28的移动)。
在这个示例中，移动部分相对于反射面的移动被限制于倾斜或悬臂运动。
光检测器18被布置成能够在朝向或远离反射面22的方向上倾斜。尤其是，如图2b所示，安装光检测器的可移动基板28能够在朝向和远离反射面22的方向上倾斜，从而实现光检测器的倾斜。
因此，可移动部分的移动被配置成改变光源16和光检测器18中的能够移动的一个的上表面(例如光检测器18的光输入表面或光源16的光输出表面)与反射面之间的角度。这改变了反射光在光检测器18的光输入区域上的入射角。
在使用中，该设备被放置在受试者的腹部上，并被配置成使得腹部的移动以施加的压力的形式被直接或间接地耦合到可移动基板28上，如图2b所示。施加的压力被从腹部沿一定的方向耦合，以便导致可移动基板围绕倾斜轴32在朝向反射面22的方向上倾斜。基板28的较大区域部分36(光检测器18被安装在其上)被导致在朝向反射面的方向上向上倾斜。这个区域部分36因此形成了基板的杠杆部分。需要指出的是，这个移动的杠杆部分并不一定要比其他部分大，尽管这可能是优选的。
倾斜量可以是施加的压力的函数，使得随着施加的压力的增加，基板进一步朝向反射面倾斜。
因此，可移动的基板28有效地发挥了杠杆构件的作用，响应于施加的压力围绕倾斜轴32表现出悬臂运动。可移动基板可以被配置成使得倾斜的程度(例如，倾斜角度或围绕倾斜轴32的旋转位移)与施加的力或压力成比例。
基板28的倾斜改变了光检测器18的上部光输入表面(敏感表面)与反射面22之间的角度。这有效地导致了反射光31在光检测器18的表面上的入射角的改变。这继而又导致光在光检测器表面上较宽的区域上扩展，从而减少了作为倾斜角的函数的入射光强度，而倾斜角又是施加的力的函数。因此，测量的光强度可被用于确定施加的力，因此用于确定收缩。减小的光强度可在光检测器处测量，例如作为在光检测器中诱发的减少的光电流。
在该设备内，基板和光源及光检测器部件的物理配置有不同的选择。
如上所述，在一组示例性实施例中，固定基板26和可移动基板28可以被连接。例如，可移动基板和固定基板可以是单个整体式基板元件的不同基板部分。例如，可移动基板可以形成整个整体式基板结构的被局部切割的舌状部分。然而，在其他的实施例中，两个基板不需要连接，它们可以是设备内单独的基板结构。
后一种布置结构的示例在图3中示意性地示出。该图绘示出图2a和2b的示例性设备的鸟瞰图。图3中还通过虚线示出了该布置结构的侧边缘与如图2中所示的设备的横截面视图(或后视图)的侧边缘的对齐。可以看出，在本示例中，安装有光检测器18的可移动基板28和安装有光源16的固定基板26是单独的结构。可移动基板28与固定铰链或倾斜轴32可旋转或可弯曲地联接。它的另外三个侧边缘是自由的，这意味着它可以围绕铰链轴枢转或弯曲。这个固定的铰链轴32例如可以是支撑结构(未示出)的一部分或一区段，图3的布置结构安装在该支撑结构上。它可以是专门的铰链梁。替代地，它可以由支撑结构的侧壁或表面来提供，例如设备的壳体结构的侧壁。
图3中还示出了固定基板26，光源16被安装在该固定基板上。它的所有侧边缘都可以被固定住，例如被固定到设备的支撑结构或壳体上。它的侧边缘可以被例如钉在壳体的内侧边缘上或与刚性框架结构相联接。
固定基板26和可移动基板28可以例如从外部壳体结构的不同侧延伸。例如，它们可以形成壳体的地板区段的不同的、单独的部分。
尽管在图2的示例中，这两个基板是独立的元件，但在其他示例中，这两个基板可以形成单个整体式基板的不同部分。这种布置结构的示例将在本公开的后面部分进一步详细讨论。
尽管在图2a和2b的示例中，光检测器18是光源16和光检测器18中的能够移动的一个，被布置成能够相对于反射面22移动，但在其他示例中，光源可以代之以被布置成能够相对于反射面移动，而光检测器被固定。
图4a和4b示出了这样的示例。
图4a和4b示意性地绘示出根据一个或多个实施例的另一示例性设备12，其中光源16被布置成能够相对于反射面22移动，而光检测器18被布置成相对于反射面固定。图4a和4b的布置结构在其他方面与图2a和2b的布置结构相同。
尤其是，光检测器18被安装到PCB基板26上，该PCB基板26相对于反射面22是固定的，而光源16被安装到PCB基板28上，该PCB基板28能够围绕倾斜轴32以倾斜的方式朝向和远离反射面移动。
设备12被布置成使得在使用中腹部的移动施加压力，该压力在一定方向上被耦合到可移动基板28，以使其围绕倾斜轴32朝向反射面22移位。尤其是，基板28的一个区域部分36(光源16被安装在其上)以倾斜的方式沿着朝向反射面22的方向向上移动。这就形成了基板的杠杆部分36。在这个示例中，这是较大区域部分。
至于图2a和2b的示例，图4a和图4b的设备的部件的物理配置有不同的选择。
尤其是，在一组示例性实施例中，固定基板26和可移动基板28可以连接。例如，可移动基板和固定基板可以是单个整体式基板元件的不同基板部分。例如，可移动基板可以形成整个整体式基板结构的被局部切割的舌状部分。然而，在其他的实施例中，两个基板不需要连接，它们可以是设备内独立的基板结构。
后一种布置结构的示例在图5中示意性地示出。该图绘示出图4a和4b的示例性设备的鸟瞰图。图5中还通过虚线示出了该布置结构的侧边缘与图4中所示的设备的横截面视图(或后视图)的侧边缘的对齐。可以看出，在本示例中，安装光源16的可移动基板28和安装光检测器18的固定基板26是独立的结构。可移动基板28与固定铰链或倾斜轴32可旋转或可弯曲地联接。它的另外三个侧边缘是自由的，这意味着它可以围绕铰链轴枢转或弯曲。这个固定铰链轴32例如可以是支撑结构(未示出)的一部分或一区段，图5的布置结构被安装在该支撑结构上。它可以是一个专门的铰链梁。替代地，它可以由支撑结构的侧壁或表面提供，例如设备的壳体结构的侧壁。
图5中还示出了固定基板26，光检测器18被安装到该基板上。它的所有侧边缘都可以被固定住，例如被固定到设备的支撑结构或壳体上。它的侧边缘可以被例如钉在壳体的内侧边缘上或与刚性框架结构相联接。
固定基板26和可移动基板28可以例如从外部壳体结构的不同侧延伸。例如，它们可以形成壳体的地板区段的不同的、独立的部分。
尽管在图4和图5的示例中，这两个基板是独立的元件，但在其他示例中，这两个基板可以形成单个整体式基板的不同部分。这种布置结构的示例将在本公开的后面部分进一步详细讨论。
这改变了光源16的光输出面相对于反射面22的角度。尽管移动和改变角度的是光源，但其效果又是有效的，即反射光31在光检测器的输入表面上的入射角作为可移动基板28的倾斜程度的函数而改变。这是因为光源的倾斜导致光在反射面处的入射角的变化，由于反射定律，这导致光离开反射面的反射角也有同样的变化。由于光检测器相对于反射面22保持固定，这种反射角的变化导致反射光31在光检测器18的光输入区域上的入射角的改变。
如上所述，光检测器18处的光入射角的这种变化导致光检测器18上的入射光在光检测器表面上扩展增加的距离，这降低了入射光强度。例如，这导致光检测器的光电二极管中感应的光电流减少。
图6的图表示出了这种效果。图6示出了在使用过程中通过腹部的移动施加在光源16和光检测器18中的能够移动的一个上的力(x轴，牛顿)与在光检测器处接收到的光强度(y轴；LSBs(来自A/D转换器的最小有效位))之间产生的可测量关系。如图所示，在施加的力的较宽范围上，这种关系是大约线性的。
所示的关系是针对具有其中最大的施加的力(10N)对应于可移动的PCB 28的杠杆部分36的竖直位移约为1mm的尺寸的布置结构实现的。
无论光源16被布置成可移动部件还是光检测器18被布置成可移动部件，这种关系都是相同的。
通过测量所测得的光强度随时间的变化，在实例中可以确定施加的力，从而检测和测量收缩，例如定量测量。
在上述的图2-5的示例中，基板26、28中的能够移动的一个被布置成围绕倾斜轴32倾斜，该倾斜轴相对于反射面22是固定的。这提供了稳定的测量。
然而，这种布置结构并不是必要的。例如，在其他布置结构中，倾斜轴32可以朝向和远离反射面移动。然而，在使用时，倾斜轴至少应可锁定在相对于反射面的固定位置，以提供稳定的测量。
在上面的示例中，倾斜轴32相对于基板26、28的上安装表面是偏离中心的。基板的一个区域部分36可以围绕倾斜轴相对于另一区域部分38反方向倾斜，或者该另一区域部分可以是固定的或刚性的，且第一区域部分36围绕倾斜轴倾斜，而较小的区域部分保持静止。在每种情况下，被安装到可移动基板26、28上的光源16和光检测器18中的一个被安装在第一区域部分36上。
第一区域部分因此形成了基板的杠杆部分36，它围绕倾斜轴32倾斜。
然而，在其他示例中，整个可移动基板可以围绕倾斜轴倾斜。在这种情况下，整个基板形成杠杆。
增加基板的至少可移动(杠杆)部分36的长度，使光源16和光检测器18中的能够移动的一个能够穿越更大的总位移或倾斜距离。这继而又增加了该装置的测量灵敏度。这一点将在下文中详细讨论。
尽管在上述示例中，光源16和光检测器18的能够移动的一个被布置成可在朝向或远离反射面22的方向上倾斜，但在其他示例中，可能存在不同的移动模式。例如，可移动部件可以被布置成能够以线性方式朝向或远离反射面移动，即线性地减少或增加该部件和反射面之间的光路长度。其他的示例对技术人员来说也是明显的。
尽管在上述示例中，光源16和光检测器18中的能够移动的一个的移动是通过安装该部件的基板26、28的移动来促进的，但这并不是必要的。在其他示例中，该部件可以被安装成其他配置，以便于一个部件的移动和另一个部件的固定位置。对技术人员来说，各种其他布置结构是即刻明显的。
使用PCB基板来提供移动是一种特别方便的布置结构，因为光源和光检测器中的每一个都需要由输入和/或输出布线轨迹来提供服务，以便将电力输送到部件或将传感器信号从部件传送走。因此，同时使用所提供的PCB将所需的布线布设到每个部件并分别促进可移动和固定的位置，减少了所需部件的总数，因为例如不需要单独的移动机构。
根据任一实施例，设备12的光源16可以被配置成发射适合由光检测器18检测的任何类型的光。例如，在一些实施例中，光源12可以被配置成发射红外(IR)光，而光检测器可以类似地被配置成检测红外(IR)光。例如，红外光的优点是受到任何杂散的可见光的干扰或污染的可能性较小。在目前的技术环境中，也有大量现成的可用红外光源和检测器。
例如，光源16可以被配置成以700nm和1μm之间(例如，以或大约以880nm、850nm、900nm、950nm或1000nm)的波长发射光。在一些实施例中，如果光检测器是红外光电二极管，则光源可被配置成以或大约以880-900nm的波长发光，因为红外光电二极管趋于在这个波长处具有最高的灵敏度。
如前所述，光源16和光检测器18中的能够移动的一个相对于反射面22的机械位移导致光检测器所检测到的光的强度变化。被光检测器检测到的光的强度作为可移动部分的移动的函数而变化，且这种光的强度的变化可以被认为是代表受试者的子宫收缩。
例如，受试者的子宫收缩越大，可移动部分相对于反射面的移动就越大，因此，光的强度变化也越大。类似地，受试者的子宫收缩越小，可移动部分的移动就越小，因此光的强度变化也越小。
根据一个或多个实施例，可以假设光的强度变化是受试者的子宫收缩的函数。根据一些实施例，光强度的降低可以指示子宫收缩，而光强度的增加可以指示子宫放松。例如，上面讨论的图2-3和4-5的示例性布置结构就是这种情况。
然而，在替代性的示例性布置结构中，光强度的增加可以指示子宫收缩，而光强度的减少可以指示子宫放松。
在一些实施例中，可使用预先定义的函数或算法将光的强度变化与受试者的子宫收缩联系起来。例如，可使用最小二乘法算法来确定用于拟合光检测器检测到的光强度的一组数据点的回归线的函数。
在本文所述的任何一个实施例中，由光检测器检测到的光的强度被转换为电信号(如电流或电压变化)。例如，这可以由另一个处理器部件接收。它可以由该处理器处理，例如，以确定子宫收缩。例如，类似于现有的分娩力计中已知的处理方法可用于这一目的，即，把电信号与相应的子宫收缩联系起来。现有的分娩力计中的电信号是由测量的压力变化而不是光强度变化转化而来的，但存在类似的关系。
光强度的变化可被检测为在光检测器中诱发的光电流的变化。光电流是在光检测器处接收到的光的强度的函数。因此，在这些实施例中，光检测器中的光电流是受试者的子宫收缩的函数。
根据本文所述的任何一个实施例，在子宫收缩期间，腹部的移动被耦合到设备上，以便引起光源16和光检测器18中的能够移动的一个相对于反射面22移动。根据某些示例，光源和光检测器中的能够移动的一个的最大机械位移可以被配置成等于或大约等于1mm。
根据任何实施例，光源16和光检测器18中的能够移动的一个可以被布置成通过偏压力被朝向静止位置偏压，并被布置成使得当该设备在使用中被定位在受试者的腹部上时，由子宫收缩引起的移动对偏压力施加反作用力，以使光源或光检测器远离静止位置移位。
该设备的力灵敏度取决于各种部件的物理尺寸。最具体的是，灵敏度取决于光源16和光检测器18中的能够移动的一个被安装在其上的可移动基板28的物理尺寸。
灵敏度指的是该装置能够明确地测量的施加的力的最小变化，即该设备能够测量施加的力的精确程度。灵敏度随着倾斜基板的杠杆运动的硬度降低而增加，即随着基板在围绕倾斜轴32的倾斜动作中变得更加柔性。
图7示意性地示出了根据一个或多个示例的固定的PCB基板26和可移动的PCB基板28的布置结构。该图示出了两个基板的布局的平面图。
如图所示，在这个示例中，固定的PCB基板26和可移动的PCB基板28是由单个整体式PCB结构25的不同区域部分形成的。灰色区域表示PCB结构的区域，而黑色区域代表背景。可移动的PCB基板28由整体PCB结构25的内部柔性舌状部分(杠杆部分)形成，舌状部分与周围的PCB结构部分地切割开，以使其能够围绕端部枢转点36上下挠曲，该枢转点定义了可移动的PCB基板的倾斜轴36。
固定的PCB基板26是由整体PCB结构25的周围框架部分形成的。整体PCB结构以固定的关系被安装到组装好的设备的反射面上。这意味着结构25的形成固定的PCB基板26的周围框架部分相对于反射面22的位置是固定的，而形成可移动的PCB基板28的内部舌状(杠杆)部分能够通过围绕枢转点朝向和远离反射面弯曲(即倾斜)离开PCB结构25的平面而相对于反射面移动。
在这个示例中，光源16被安装在固定的PCB基板部分26上，而光检测器18被安装在可移动的PCB基板部分28上。然而，如上所述，在其他示例中，这些部件可以以相反的配置安装。
基板结构25可以被布置在组装好的设备中，使得在使用中通过子宫收缩对该设备施加的压力被耦合到可移动的PCB基板28上的特定施力区域52或点，从而引起可移动的PCB基板的倾斜移动。
图中示出了该布置结构的某些部件的示例性尺寸，单位是毫米。该设备的灵敏度可以通过调整所示的各种尺寸来改变。
例如，通过增加可移动的基板部分28的施力点52和可移动的基板部分的枢转点35(倾斜轴32)(即它与周围框架部分26连接的起始点)之间的距离D2，灵敏度增加。发生这种情况是因为形成可移动基板28的内部舌状部分变得更加柔性。灵敏度随着距离D2的增加而无限地增加。
通过增加施力点52和光检测器18(或光源16，在两个部件被切换的另外的示例中)的位置之间的距离D1，与增加D1有关，灵敏度无限地增加。
该设备的力灵敏度还与可移动的基板部分28的宽度D3有相反的依赖关系，并且单独地与基板厚度有相反的依赖关系。尤其是，可移动基板28的宽度D3越窄，PCB越薄，可实现的测量就越敏感。
当然，在可实现的灵敏度和物理尺寸之间必须进行权衡。D1和D2的可能尺寸受到该设备被包括在其中的装置或结构的整体尺寸的限制。此外，可移动基板28的宽度D3和基板厚度也直接影响设备的机械稳定性和耐久性。因此，在这方面有必要进行进一步的权衡。
在实验中，从可实现的力灵敏度和整个设备的形状因数来看，D1:D2:D3的关系，其大约等于12.5:4.6:1，在实验中被发现是最佳的。实现了大约6mN(牛顿-3)的测量灵敏度。
根据一个或多个实施例，可移动的基板部分28可以设有沿该部分的长度变化的宽度。优选地，该宽度沿可移动的基板部分的长度渐缩，作为与倾斜轴32的距离的函数而减小。这改善了该布置结构的机械稳定性和坚固性。
试验已经表明，固定宽度的矩形悬臂(即固定宽度的可移动的基板部分28)，具有以下缺点。在移位过程中，力不是均匀地分布在材料上，而是集中在可移动的基板部分28的底部，在悬臂与倾斜轴32相接的区域。这导致了材料的退化和悬臂上的电路线被磨损或甚至断裂。
图8示出了在应力下的基板布置结构的力学模型。较深的颜色对应较大的机械应力，较浅的颜色对应较低的应力。图中显示了可移动的基板部分28，如图所示，它形成了可围绕倾斜轴32倾斜的杠杆部分。还显示了可移动基板28的力接触施加区域52。
在所示的示例性模型中，可移动基板28被示为有10N的力被施加到力施加区域52。该模型显示，通过在基板28的中部施加10N的力，悬臂内的力非常高，几乎是沿着杠杆(基板28)的整个长度。一般来说，为了避免基板材料的退化，在使用过程中不应该超过材料的弹性范围。这就要求在正常使用过程中，悬臂内遇到的力不超过材料的屈服强度值(在典型示例中，屈服强度值为大约70MPa)。
在图7所示的模型中，10N的施加的力导致沿可移动的基板部分28的从基板的底部(在此处与倾斜轴32相接)到施力点52的整个长度超过了屈服强度极限。
为了解决这个问题，根据一个或多个实施例，可移动基板28(或它的被配置成倾斜的至少一部分)具有沿其长度变化的宽度。尤其是，宽度沿基板的长度向内渐缩，从而随着与倾斜轴的距离而减小。它可以沿着基板的位于倾斜轴和施力点52之间的部分减小。
图9中示出了一个示例。
在这个示例中，可移动基板28再次被布置成能够围绕基板的底部处的倾斜轴32倾斜。基板因此再次形成杠杆元件。在这个示例中，可移动基板28的宽度沿其长度减小。在这个特定的示例中，宽度在倾斜轴32和基板的施力点52之间减少。然而，在其他示例中，宽度可以在基板的较长部分上减小。
在这个示例中，宽度沿着基板的长度向内渐缩。宽度可以线性地渐缩(笔直的、向内倾斜的侧边)或非线性地渐缩(例如，向内弯曲的侧边)。例如，在一些示例中，宽度可以根据与倾斜轴32的距离的指数或对数函数减小。
使用这个示例实现的机械应力模型在图9中示出。同样，较深的颜色对应于较大的机械应力，较浅的颜色对应于较低的应力。对于这个示例性布置结构，在整个基板上的诱导应力较低，尤其是沿着基板的宽度减小的那部分较低。在沿着基板的任何一点处都没有超过屈服强度，而且力被更均匀地分布在材料内。
在长期应力测试中获得的结果也显示出类似的结果。通过可变宽度调适，机械稳定性明显提高。
为了提供渐缩的宽度形状，且不降低测量灵敏度，与矩形悬臂布置结构相比，整体布置结构可能必须略微增加尺寸。因此，可能需要在机械稳定性、尺寸和测量灵敏度之间做出平衡。
另外，所实现的测量曲线(图6)可能不如矩形悬臂示例那样线性。在一些示例中，可以在信号处理过程中进行线性化以纠正或改善这一点。
尽管上述讨论是针对可移动基板28和固定基板26是单个整体式PCB结构的不同部分的示例性布置结构进行的，但配置该设备的相同原则可适用于任何其他示例性布置结构(例如上文图3和图5中示意性示出的布置结构)。尤其是，关于配置不同基板的尺寸以及光源和光检测器的位置的细节可以适用于其中基板作为独立元件提供且独立地与支撑结构或壳体联接的布置结构。关于应力和基板长度的相同原则同样适用于这样的替代性布置结构。
图10示出了根据一个或多个实施例的被放置在受试者40的腹部上以监测子宫收缩的示例性设备12。在这个示出的示例中，绑带42被配置成佩戴在受试者40的腹部上，以将设备12保持在腹部上的适当位置。绑带42被配置成围绕身体的躯干在腹部处延伸。例如，绑带42可以由弹性材料形成，或包括弹性材料。在一些实施例中，设备12可以被放在绑带42和受试者40的腹部之间，如图10所示。这样，绑带42可以被用来将设备12保持在(或将设备12固定到)受试者40的腹部上的适当位置。
在示例中，该设备可以包括支撑结构，例如框架或壳体，用于支撑该设备的部件，并且绑带被布置成在使用期间将支撑结构保持在受试者的腹部上的适当位置。
根据本文所述的任何实施例，设备12还可包括壳体，该壳体被配置成容纳光源16、光检测器108和包括反射面22的反射器元件。
在这样的实施例中，对于光源16被配置成发射的光的波长(例如颜色)可以没有限制。换句话说，光源16可以被配置成发射任何波长(例如，任何颜色)的光。这在光源16和光检测器18被容纳在壳体(或被封装的装置)内而因此不暴露于环境光(否则这可能导致干扰)的情况下是可能的。
然而，如前所述，光源16在特定的示例中可以被配置成发射红外(IR)光。类似地，光检测器18可以被配置成检测红外(IR)光。
根据一个或多个实施例，设备12可包括支撑结构64，用于支撑设备的部件，以便在使用中施用于腹部。
图11示出了穿过包括支撑结构64的示例性设备12的横截面视图。例如，支撑结构可以是框架结构或壳体。支撑结构在其底部有接触部分66，该接触部分被布置成在使用中靠在受试者的腹部上。反射面22相对于支撑结构是固定的。在这个示例中，它形成了例如支撑结构的内表面。
光源16和光检测器18中的能够移动的一个被布置成可相对于支撑结构移动。在本示例中，光检测器被安装在可围绕倾斜轴32倾斜的可移动的PCB基板28上。倾斜轴相对于支撑结构64被牢固地固定(在这个横截面图中看不到附接部)。光源被安装在被相对于支撑结构固定的另一个PCB基板26上。它被固定到支撑结构上。在一些示例中，它可以由整体PCB结构的外部环形部分形成，如在图7、8或9的示例中，而可移动的PCB基板可以例如由这种PCB结构的内部舌状部分形成。替代地，可移动的PCB基板28和固定的PCB基板26可以是单独的基板结构，每个被单独地联接到支撑结构64，例如被联接到支撑结构的侧壁。
图12示出了根据一个或多个实施例的设备的壳体或支撑结构的另一示例性配置。图中示出了设备12下方的底侧视图。如图所示，在这个示例中，可移动基板28是以锚固到周围的固定PCB基板26上的翻板的形式。因此，这种布置结构类似于例如图7中所示的布置结构。翻板可响应于受试者的子宫收缩而相对于固定部分26移动。周围的固定PCB部分26也兼作为支撑结构的接触部分66。
例如，根据本实施例，可移动基板部分28可以由固定基板部分26中的铣槽形成，该铣槽将可移动部分28与固定部分26分开。
图11和12仅代表示例，且正如技术人员所理解的那样，其他符合本发明构思的可能的结构布置和配置也是可行的。
虽然图中没有示出，但在本文所述的任何一个实施例中，设备12还可包括处理器。该处理器可以控制设备12的操作。例如，处理器可被配置为控制设备12的光源16发射光，以及控制设备12的光检测器18经由反射面22检测从光源16发射的光。
处理器在示例中可以包括一个或多个处理器、处理单元、多核处理器或模块，它们被配置或编程为以本文所述的方式控制该设备。在特定的实施方式中，处理器可包括多个软件和/或硬件模块，每个模块被配置成操作或用于操作本文所述的设备12。
根据一个或多个实施例，处理器可以被配置成从光检测器18接收代表由光检测器18检测到的光的强度的输出信号。处理器可以根据输出信号检测并监测光的强度随时间的变化。处理器可以根据确定的由光检测器接收到的强度的变化来确定子宫收缩。
接收到的输出信号以电信号(如电流变化或电压变化)的形式提供由光检测器18检测到的光强度的表示。例如，与压力有关的光强度可以被转化为可测量的电压，然后由处理器接收作为输出信号。电压值可由处理器连续地测量。例如，该处理器可以包括模数转换器(AD)，以便从测量的电压值中产生数字化的数值。如上所述，处理器可被配置成处理从光检测器18接收到的输出信号，以根据确定的光的强度随时间的变化来确定子宫收缩。
根据某些示例，输出信号(例如，电压值或数字化的电压值)可以按照与传统的分娩力计相同的方式进行处理和滤波(例如，低通滤波以抑制诸如来自呼吸的伪影)。例如，可以用同样的方式进行处理，除了电压值被线性化且增益和偏移可以用不同的方式进行校正之外。
在一些实施例中，处理器可被配置成将接收到的输出信号的处理集中在驱动光源16的驱动信号电流的频率上。驱动光源16的信号的频率可以是任何适合此目的的频率。在一个示例中，光源16可以用千赫兹(kHz)范围内的信号来驱动。光源16可以用任何合适的电流信号来驱动。在一些实施例中，例如，光源16可以用交流电(AC)信号驱动。根据一些实施例，光源16可以用矩形信号(例如，在kHz范围内)驱动。
根据一个或多个实施例，处理器可以被配置成在光检测器18处对输出信号进行预处理之后从光检测器18接收输出信号。替代地，预处理可以由处理器执行，例如，处理器的前端。
例如，在一些实施例中，由处理器接收的输出信号可以在光检测器18处被同步解调和滤波。同步解调和滤波可以用相同的频率或用(例如，稍微)不同的频率进行，以便将直流(DC)信号转化为交流(AC)信号。这样，后续处理(如放大和噪声过滤)就变得更加有效，因为对AC信号的处理比对DC信号的处理更加有效。
图13示出了根据一个或多个实施例的在光检测器18处用于输出信号的示例性预处理阶段的框图。替代地，同样的预处理步骤可以由处理器执行。
如图13所示，在阶段502处，用信号驱动设备12的光源16，使光源16发出光，光可由设备12的光检测器18检测到。在本实施例中，用矩形信号(例如，在kHz范围内)驱动光源16。这样，提供了在生产过程中的最后测试中通过改变占空比来调整光路的机会。由光源16发出的光激发光检测器18。
在阶段504处，(例如，在光检测器18的光学前端处)，光源16和光检测器18中的能够移动的一个响应于受试者的子宫收缩的机械移动被转换为电信号。更具体地说，机械移动导致由光检测器18检测的光的强度变化，如上所述。这种强度随时间的变化，其代表受试者的子宫收缩，被转换成电信号。例如，该电信号是模拟信号。
在阶段506处，电信号被放大器放大。由于根据该实施例，光源16是用矩形信号(例如，在kHz范围内)驱动的，放大器的1/f噪声被克服，其中f是输出信号的频率。
在阶段508处，放大的电信号被滤波。例如，放大的电信号可以用带通滤波器来滤波。带通滤波器可以被调谐到光源16的激发频率的中心。
根据一个或多个替代性实施例，代替放大的电信号在阶段508处被滤波，放大的电信号可以被传递到同步解调器。放大的电信号具有调制频率fmod。例如，根据一些实施例，电信号可以用1012Hz的载波进行调制。在阶段604处，设置解调频率fdemod。例如，在一些实施例中，解调频率fdemod可以被设置为1kHz。电信号(或载波)调制频率fmod和设置的解调频率fdemod是同步和固定的，例如，通过被联接到单个频率源。
在阶段606处，电信号通过同步解调器。例如，同步解调器可以包括简单的开关，然后是积分器。在阶段608处，对电信号进行处理，以产生具有差分频率fd的电信号。例如，差分频率fd可以是电信号的调制频率fmod和设置的解调频率fdemod之间的差(即fd＝fmod-fdemod)，其中fdemod≠fmod。例如，差分频率fd可以被设置为12Hz。
在阶段610处，电信号例如通过带通滤波器进行滤波。例如，带通滤波器可以被调到12Hz+/-5Hz。通过将差分频率fd设置为12Hz，通过将带通滤波器设置为12Hz+/-5Hz，可以抑制由频率为50至60Hz的环境光产生的干扰效应。
不管是遵循阶段508，还是阶段604至610，在任一情况下，在阶段510处，可以对滤波后的电信号进行进一步的信号处理。例如，这可能涉及到使滤波后的电信号通过模数(A/D)转换器，或通过具有低通滤波器的整流单元以及后续的模数(A/D)转换器。然后，处理器可被配置成接收所产生的信号作为输出信号，以便以前面描述的方式进行处理，从而根据确定的由光检测器18检测的光的强度的变化来确定子宫收缩。
如上所述，处理器可被配置成将接收到的输出信号的处理集中在驱动光源16的信号的频率上。这样，由于任何干扰效应造成的干扰可以很容易地被清除掉。
在本文所述的任何一个实施例中，代表受试者的子宫收缩的检测到的光强度随时间的变化可以与随时间推移而获得的受试者的胎儿心率进行比较。在这些实施例中，受试者的胎儿的心率可以与光强度的变化同时获得，以便能够在共同的时间段内进行直接比较。这种比较能够得出关于胎儿心率和子宫收缩之间关系的宝贵信息。
尽管本文已经描述的设备包括单个光源和单个光检测器，但应理解的是，该设备同样可以包括可以按本文描述的方式操作的多个光源和/或多个光检测器。
如上所述，某些实施例使用了处理器。处理器可以用许多方式来实现，具有软件和/或硬件，以执行所需的各种功能。处理器通常采用一个或多个微处理器，其可以使用软件(如微代码)进行编程，以执行所需的功能。处理器可以被实现为执行某些功能的专用硬件和执行其他功能的一个或多个编程的微处理器及相关联电路的组合。
在本公开的各种实施例中可以采用的电路的示例包括，但不限于，常规的微处理器、专用集成电路(ASIC)和现场可编程门阵列(FPGA)。
在各种实施例中，处理器可与一个或多个存储介质相关联，如易失性和非易失性计算机存储器，如RAM、PROM、EPROM和EEPROM。存储介质可以用一个或多个程序进行编码，这些程序在一个或多个处理器和/或控制器上运行时，执行所需的功能。各种存储介质可以被固定在处理器或控制器内，或可以是可运输的，使得存储在上面的一个或多个程序可以被加载到处理器中。
通过对附图、本公开和所附权利要求的研究，本领域的技术人员在实施所要求保护的发明时可以理解并实现对所公开的实施例的变型。在权利要求中，“包括”一词并不排除其他元件或步骤，而且不定冠词“一”或“一个”并不排除多个。单个处理器或其他单元可以实现权利要求中记载的几项的功能。在彼此不同的从属权利要求中记载某些措施的这一事实并不表明这些措施的组合不能被用来获益。如果上面讨论的是计算机程序，则它可以被存储/分发在合适的介质上，例如与其他硬件一起提供或作为其他硬件的一部分的光学存储介质或固态介质，但也可以以其他形式分发，例如通过互联网或其他有线或无线电信系统。如果在权利要求书或说明书中使用了术语“被适配成”，则请注意术语“被适配成”旨在等同于术语“被配置成”。权利要求中的任何附图标记都不应被理解为限制范围。

Claims (15)

1.一种用于放置在受试者的腹部上以监测所述受试者的子宫收缩的设备(12)，所述设备包括：
光源(16)和光检测器(18)，以及
反射面(22)，其面向所述光源和所述光检测器，且被布置成经由反射在两者之间提供光学传送，以及
其中，所述光源(16)和所述光检测器(18)中的一个相对于所述反射面(22)是固定的，而另一个被适配成能够响应于子宫收缩而相对于所述反射面移动，从而使在所述光检测器处接收到的光强度发生变化，光强度的所述变化代表所述受试者的子宫收缩。
2.根据权利要求1所述的设备(12)，其中，所述光源(16)和所述光检测器(18)中的能够移动的一个的移动是为了改变光在所述光检测器处的入射角，且优选地是为了改变入射落在所述光检测器上的反射光的量。
3.根据权利要求1或2所述的设备(12)，其中，所述光源(16)和所述光检测器(18)中的能够移动的一个能够沿着朝向或远离所述反射面(22)的方向移动。
4.根据权利要求1-3中的任一项所述的设备(12)，其中，所述光源(16)和所述光检测器(18)中的能够移动的一个能够移动，以便改变所述反射面(22)与所述光检测器或所述光源的表面之间的角度。
5.根据权利要求1-4中的任一项所述的设备(12)，其中，所述光源(16)和所述光检测器(18)中的能够移动的一个被布置成能够沿着朝向或远离所述反射面(22)的方向倾斜。
6.根据权利要求1-5中的任一项所述的设备(12)，其中，所述光源(16)和所述光检测器(18)中的能够移动的一个被布置成能够移动，以便增加或减小相对于所述反射面(22)的光学距离。
7.根据权利要求1-6中的任一项所述的设备(12)，其中，所述光源(16)和所述光检测器(18)中的每一个被固定地安装在单独的相应的基板(26，28)上，所述基板中的一个相对于所述反射面(22)是固定的，而另一个被适配成能够相对于所述反射面移动。
8.根据权利要求7所述的设备(12)，其中，所述基板(26，28)中的能够移动的一个被布置成能够沿着朝向和远离所述反射面(22)的方向倾斜。
9.根据权利要求8或权利要求5所述的设备(12)，其中，所述倾斜是为了使所述光源(16)或所述光检测器(18)中的能够移动的一个的表面沿着远离所述反射面(22)的法线(32)的方向倾斜。
10.根据权利要求7-9中的任一项所述的设备(12)，其中，所述基板(26，28)中的能够移动的一个的至少一部分被布置成围绕倾斜轴(32)倾斜，所述倾斜轴相对于所述反射面(22)是固定的。
11.根据权利要求10所述的设备，其中，能够移动的所述基板的所述至少一部分具有在远离所述倾斜轴的方向上延伸的长度，以及平行于所述倾斜轴延伸的宽度，并且所述至少一部分的宽度随着远离所述倾斜轴的距离而减小。
12.根据权利要求1-11中的任一项所述的设备(12)，其中，所述设备包括支撑结构，所述支撑结构具有在使用中被布置成靠着所述受试者的腹部的接触部分，并且所述反射面(22)相对于所述支撑结构是固定的，并且所述光源(16)和所述光检测器(18)中的能够移动的一个是能够相对于所述支撑结构移动的。
13.根据权利要求1-12中的任一项所述的设备(12)，其中，所述光源(16)和所述光检测器(18)中的能够移动的一个被布置成通过偏压力被朝向静止位置偏压，并且被布置成使得当所述设备在使用中被定位在所述受试者的腹部上时，由子宫收缩引起的移动对所述偏压力施加反作用力，以使所述光源或所述光检测器远离所述静止位置移位。
14.根据任一前述权利要求所述的设备(12)，其中，所述光源(16)、所述光检测器(18)和所述反射面(22)被联接到支撑结构，并且所述设备包括绑带(42)，所述绑带用于在使用时将所述支撑结构保持在所述受试者的腹部上。
15.根据任一前述权利要求所述的设备(12)，其中，所述设备还包括：
处理器，其被配置成：
接收来自所述光检测器(18)的输出信号，所述输出信号代表随着时间的推移由所述光检测器接收到的光的强度，和
处理接收到的所述输出信号，以根据由所述光检测器接收到的强度的变化来确定子宫收缩。
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