CN114305374A

CN114305374A - 一种胎心模拟仪校准装置及方法

Info

Publication number: CN114305374A
Application number: CN202111682367.2A
Authority: CN
Inventors: 龙阳; 黄雨平; 唐浩然; 宋嘉涛; 贺米容
Original assignee: Grg Metrology & Test Chengdu Co ltd; Grg Metrology & Test Tianjin Co ltd; Radio And Television Measurement And Testing Qingdao Co ltd; Guangzhou GRG Metrology and Test Co Ltd
Current assignee: Grg Metrology & Test Chengdu Co ltd; Grg Metrology & Test Tianjin Co ltd; Radio And Television Measurement And Testing Qingdao Co ltd; Guangzhou GRG Metrology and Test Co Ltd
Priority date: 2021-12-29
Filing date: 2021-12-29
Publication date: 2022-04-12

Abstract

本发明属于医疗器械技术领域，更具体地，涉及一种便携式胎心模拟仪校准装置及方法，其中装置包括设置有第一腔体的箱体、设置于第一腔体内的心音采集装置、与心音采集装置电连接的数据分析系统。本发明可以最大限度模拟胎儿心音情况，以对胎心模拟仪进行更为精准的校准。

Description

一种胎心模拟仪校准装置及方法

技术领域

本发明属于医疗器械技术领域，更具体地，涉及一种便携式胎心模拟仪校准装置及方法。

背景技术

目前，我国经济已经从快速发展阶段转变为高质量发展阶段，对产品质量的要求越来越高。胎儿监护仪可实时监控母体胎儿的心音信号，为胎儿的发育及成长提供准确可靠的参考信息，在临床上得到普遍应用。因为胎儿监护仪在研发过程中不方便直接将孕妇作为实验对象，因此胎心模拟仪在胎儿监护仪的研发和质控过程中起着不可替代的作用。胎心模拟仪的原理主要分为两种：采集临床上真实的胎儿心音信号，经过单片机系统处理后在PC端模拟并显示；通过相应的控制信号控制超声源或振动片振动，以模拟不同的频率和幅度的心音信号。

胎心模拟仪主要用于胎儿监护仪或胎心仪的研发测试及使用阶段，测试监护仪的主要性能参数，以评估监护仪的性能，因此胎心模拟仪参数的准确与否严重影响着胎儿监护仪的质量好坏，胎心模拟仪的质量必须得到有效保证，为胎儿监护仪的研发及使用提供技术保障；然而对于刚出产或使用一段时间后的胎心模拟仪，其设定了参数后，控制信号控制超声源或振动片振动的频率和幅度与所设定的参数不一定相同；另外，胎心模拟仪直接模拟心跳振动，其与位于子宫中的胎儿心跳所处环境不同，若在制造胎心模拟仪时没有针对性根据子宫环境进行优化，则会造成胎心模拟仪发出的心音信号与实际的心音信号差别较大，因此，需要对胎心模拟仪进行校准。一般地，超声多普勒胎心仪超声源，即胎心仪或胎儿监护仪，对胎心仪的检定校准依据JJG 893-2007《超声多普勒胎心仪超声源检定规程》，该规程是检定胎心仪的标准，但现有技术方案中还没有成熟的系统以及方法以对胎心模拟仪进行标准化的校准。

发明内容

本发明为克服上述现有技术中的至少一个缺陷，提供一种胎心模拟仪校准装置及方法，其能够对胎心模拟仪的示值进行校准。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：

提供一种胎心模拟仪校准装置，包括设置有第一腔体的箱体、设置于第一腔体内并用于采集待测胎心模拟仪信号的心音采集装置、与心音采集装置电连接的数据分析系统。

本方案中可将胎心模拟仪放入箱体中，以最大程度模拟胎儿心跳情况，利用心音采集装置采集胎心模拟仪的参数并发送至数据分析系统中，由数据分析系统对所采集到的参数进行分析，进而得到胎心模拟仪的校准参数。这样可对胎心模拟仪进行校准，避免胎心模拟仪发出的心音与设定的参数不符。

优选地，上述的心音采集装置包括数据处理器、设置有第二腔体的采集箱以及与采集箱相连的拾音器，数据处理器与拾音器、数据分析系统均电连接。

优选地，上述的第二腔体的一个侧面设置有用于与待测胎心模拟仪相接的弹性薄膜，拾音器与第二腔体背离弹性薄膜的侧壁相连。

优选地，上述的箱体侧壁填充有隔音结构，第一腔体内壁设置有消音结构。

优选地，上述的消音结构为设置于第一腔体内壁的多个锥形凸起。

还提供一种胎心模拟仪校准方法，包括以下步骤：

S1：设定待测胎心模拟仪的心率，记为校准值，并将待测胎心模拟仪放入箱体的第一腔体内；

S2：心音采集装置采集待测胎心模拟仪的心率，并转换为电信号发送至数据分析系统；

S3：数据分析系统利用电信号计算得到待测胎心模拟仪的测量值；

S4：计算得到测量值与校准值的误差值。

S5：多次更改待测胎心模拟仪的心率，并相应多次重复执行步骤S2值步骤S4，得到多个误差值；

S6：利用多个误差值拟合得到关于待测胎心模拟仪的修正函数，根据修正函数对待测胎心模拟仪的示值进行修正。

优选地，上述的步骤S3具体包括以下步骤：

S31：数据分析系统获取心电曲线中的第一设定数量周期的曲线；

S32：计算每个周期的时间长度；

S33：计算第一设定数量周期的平均时间长度；

S34：取平均时间长度的倒数，得到测量值。

优选地，上述的步骤S31开始前，数据分析系统持续检测电信号，获取心电曲线连续第二设定数量的峰值并计算差值，当差值低于第一设定阈值，则进入步骤S31。

优选地，上述的第二设定数量为三个，第一设定阈值为0.5％～1.5％。

优选地，上述的步骤S2中心音采集装置的弹性薄膜与待测胎心模拟仪的振动源表面相接触。

与现有技术相比，有益效果是：

1)箱体可屏蔽外界声音，模拟胎儿所处的子宫环境，以使得胎心模拟仪校准后可更加接近真实胎心；

2)消音结构可大大减小胎心模拟仪在箱体中的回音，避免拾音器23采集到回音而影响校准结果；

3)计算各个测量值与校准值之间的误差值，可拟合出相应的修正曲线，从而给胎心模拟仪提供更为全面的校准依据。

附图说明

图1是本发明实施例1胎心模拟仪校准装置的整体结构示意图；

图2是本发明实施例1胎心模拟仪校准装置的箱体与心音采集模块的连接示意图；

图3是本发明实施例1胎心模拟仪校准装置的心音采集模块的结构示意图；

图4是本发明实施例1胎心模拟仪校准装置的拾音器、数据处理器、数据分析系统电路连接示意框图；

图5是本发明实施例2胎心模拟仪校准装置的箱体与心音采集模块的连接示意图；

图6是本发明实施例3胎心模拟仪校准方法的流程示意框图。

具体实施方式

附图仅用于示例性说明，不能理解为对本发明的限制；为了更好说明本实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对于本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。附图中描述位置关系仅用于示例性说明，不能理解为对本发明的限制。

本发明实施例的附图中相同或相似的标号对应相同或相似的部件；在本发明的描述中，需要理解的是，若有术语“上”、“下”、“左”、“右”“长”“短”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此附图中描述位置关系的用语仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。

下面通过具体实施例，并结合附图，对本发明的技术方案作进一步的具体描述：

实施例1：

如图1至图4所示为一种胎心模拟仪校准装置的第一实施例，包括设置有第一腔体11的箱体1、设置于第一腔体11内并用于采集待测胎心模拟仪100信号的心音采集装置2、与心音采集装置2电连接的数据分析系统3。

本实施例中心音采集装置2包括数据处理器21、设置有第二腔体24的采集箱22以及与采集箱22相连的拾音器23，数据处理器21与拾音器23、数据分析系统3均电连接；当然，需要说明的是，本实施例中的电连接可以为有线电连接，也可以为无线电连接，这里不作限定。

本实施例中第二腔体24的一个侧面设置有弹性薄膜241，可以理解的是，弹性薄膜241直接作为第二腔体24的其中一个侧壁，拾音器23通过数据传输软管与第二腔体24背离弹性薄膜241的侧壁相连。弹性薄膜241较容易发生形变，使用时，将弹性薄膜241靠近待测胎心模拟仪100的振动源表面，这样当待测胎心模拟仪100振动时，弹性薄膜241也随之发生振动，此振动被第二腔体24放大，形成声波信号而被拾音器23采集，这样对心音信号进行放大后有利于拾音器23采集声波信号；需要说明的是，弹性薄膜241的材质这里不做限定，本领域技术人员可以选择合适的材质，以本方案的功能。

为了屏蔽外界声音对胎心模拟仪的影响，本实施例中箱体1侧壁填充有隔音结构12，具体地，隔音结构12可采用隔音棉，隔音棉填充在箱体1中空的侧壁中，以最大程度模拟子宫中安静的环境。需要说明的是，本实施例中采用隔音棉作为隔音结构12仅为参考的实施方式，具体实施过程中，当然可采用其他的隔音材料，这里不作限定。

由于胎心模拟仪振动时会在第一腔体11中产生回音，第一腔体11内壁设置有消音结构13，具体地，消音结构13为设置于第一腔体11内壁的多个锥形凸起，胎心模拟仪产生的声音被锥形凸起多次反射，声波能量被逐渐削弱，以达到消除回音的效果，避免回音被拾音器23采集影响后续数据的计算处理，从而保证了校准装置的精度。

在一个具体的实施例中，箱体1为长方体型，第一腔体11也为长方体形，多个锥形凸起连续分布在第一腔体11的内壁，这样的结构制造成本较低。当然，箱体1以及第一腔体11的形状仅为参考，不能理解为对本方案的限定，具体实施过程中，当然可以采用其他形状的箱体1或第一腔体11。

实施例2：

如图5所示为一种胎心模拟仪校准装置的第二实施例，本实施例与实施例1的区别仅在于，本实施例中的箱体1为球形，第一腔体11的形状也为球形，这样的形状更加贴近于真实的子宫形状，以最大限度模拟子宫环境。

实施例3：

如图6所示为采用实施例1或实施例2中的胎心模拟仪校准装置的一种胎心模拟仪校准方法，具体包括以下步骤：

S1：设定待测胎心模拟仪100的心率，记为校准值F，并将待测胎心模拟仪100放入箱体1的第一腔体11内；

S2：心音采集装置2采集待测胎心模拟仪100的心率，并转换为电信号发送至数据分析系统3；

S3：数据分析系统3利用电信号计算得到待测胎心模拟仪100的测量值BMP；

S4：计算得到测量值与校准值的误差值δ。

S5：设定循环次数，每次循环均更改待测胎心模拟仪100的心率校准值F，重复执行步骤S2值步骤S4，得到多个心率校准值F对应的多个误差值δ；

S6：利用多个误差值δ拟合得到关于待测胎心模拟仪100的修正函数。

得到修正函数后，可根据修正函数对待测胎心模拟仪100的示值进行修正。

本实施例中，每次循环的校准值F取值为30次/分、60次/分、80次/分、120次/分、180次/分、240次/分、300次/分。对每个校准值F进行测量，并分别得到相应的误差值δ。

本实施例中步骤S3具体包括以下步骤：

S31：数据分析系统3获取心电曲线中的包含第一设定数量波峰的曲线；

S32：计算相邻两个峰值的时间长度；

S33：根据步骤S32得到的结果计算步骤S1曲线中所有完整周期的平均时间长度；

S34：取平均时间长度的倒数，得到测量值BMP。

其中，第一设定数量优选为四个，数据分析系统3获取包含四个峰值的曲线，最后才能得到三个完整的周期，三个或以上完整的周期才会使最终的计算结果更为精准；当然，本实施例中的数量不能理解为对本方案的限定，具体实施过程中也可以根据需要更改第一设定数量。

本实施例的步骤S32中，通过寻峰函数找到峰值对应的时刻，通过计算相邻两个周期信号的峰值时刻得到每个周期的时间长度，具体地计算公式为：

ΔT₁＝T[k]-T[i]ms；

ΔT₂＝T[j]-T[k]ms；

ΔT₃＝T[l]-T[j]ms；

其中，ΔT₁为第一个周期的时间长度，ΔT₂为第二个周期的时间长度，ΔT₃为第三个周期的时间长度；BMP为测量值；ΔT为三个周期的平均时间长度；T[i]、T[k]、T[j]、T[l]分别为四个峰值所对应的时刻。

本实施例步骤S4中计算得到测量值与校准值的误差值，具体公式为：

δ＝BPM-F。

本实施例步骤S6中利用多个误差值拟合得到关于待测胎心模拟仪100的修正函数，修正函数参考表达式为：

y＝-0.0000096096*x^2-0.0020931625*x+1.8110645432；

其中，y为修正，x为误差值。

本实施例中步骤S31开始前，数据分析系统3持续检测电信号，获取心电曲线连续第二设定数量的峰值并计算差值，当差值低于第一设定阈值，则进入步骤S31。具体地，本实施例中第二设定数量为三个，第一设定阈值为0.5％，这样可以判定心电曲线已经稳定，胎心模拟仪开始了稳定的工作，避免胎心模拟仪还没进入稳定工作状态而对后续的计算结果造成影响，进而保证胎心模拟仪的校准精度。

为了最大限度的放大胎心模拟仪的振动，本实施例中步骤S2中心音采集装置2的弹性薄膜241与待测胎心模拟仪100的振动源表面相接触，振动源表面的形变直接作用于弹性薄膜241，有足够的能量传递到弹性薄膜241中，可以确保在第二腔体24中产生足够声波信号，进而保证拾音器23可以采集到更多有效的信号。

本实施例中通过将胎心模拟仪放入箱体1中，以最大程度模拟胎儿心音情况，设置胎心模拟仪以多个校准值工作，并通过拾音器23采集胎心模拟仪发出的心音信号，进而可以计算设定的校准值与实际的测量值之间的误差，通过多个误差可以拟合得到关于胎心模拟仪的修正函数，从而给胎心模拟仪的校准提高较为精准的参考。

实施例4：

本实施例与实施例3的区别仅在于，本实施例中的第一设定阈值为1％。

实施例5：

本实施例与实施例3或实施例4的区别仅在于，本实施例中的第一设定阈值为1.5％。

本发明是参照本申请实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图或方框图来描述的，应理解可由计算机程序指令实现流程图或方框图中的每一流程或方框、以及流程图或方框图中的流程或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。

Claims

1.一种胎心模拟仪校准装置，其特征在于，包括设置有第一腔体(11)的箱体(1)、设置于所述第一腔体(11)内并用于采集待测胎心模拟仪(100)信号的心音采集装置(2)、与所述心音采集装置(2)电连接的数据分析系统(3)。

2.根据权利要求1所述的一种胎心模拟仪校准装置，其特征在于，所述心音采集装置(2)包括数据处理器(21)、设置有第二腔体(24)的采集箱(22)以及与所述采集箱(22)相连的拾音器(23)，所述数据处理器(21)与所述拾音器(23)、数据分析系统(3)均电连接。

3.根据权利要求2所述的一种胎心模拟仪校准装置，其特征在于，所述第二腔体(24)的一个侧面设置有用于与待测胎心模拟仪(100)相接的弹性薄膜(241)，所述拾音器(23)与所述第二腔体(24)背离所述弹性薄膜(241)的侧壁相连。

4.根据权利要求1至3任一项所述的一种胎心模拟仪校准装置，其特征在于，所述箱体(1)侧壁填充有隔音结构(12)，所述第一腔体(11)内壁设置有消音结构(13)。

5.根据权利要求4所述的一种胎心模拟仪校准装置，其特征在于，所述消音结构(13)为设置于所述第一腔体(11)内壁的多个锥形凸起。

6.一种应用于权利要求1至5任一项所述的胎心模拟仪校准装置的校准方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1：设定待测胎心模拟仪(100)的心率，记为校准值，并将待测胎心模拟仪(100)放入箱体(1)的第一腔体(11)内；

S2：心音采集装置(2)采集待测胎心模拟仪(100)的心率，并转换为电信号发送至数据分析系统(3)；

S3：数据分析系统(3)利用所述电信号计算得到待测胎心模拟仪(100)的测量值；

S4：计算得到所述测量值与校准值的误差值；

S5：设定循环次数，每次循环均更改待测胎心模拟仪(100)的心率，重复执行步骤S2值步骤S4，得到多个心率对应的多个误差值；

S6：利用多个误差值拟合得到关于待测胎心模拟仪(100)的修正函数。

7.根据权利要求6所述的校准方法，其特征在于，所述电信号为心电曲线，步骤S3具体包括以下步骤：

S31：数据分析系统(3)获取心电曲线中的包含第一设定数量波峰的曲线；

S32：计算相邻两个峰值的时间长度；

S33：根据步骤S32得到的结果步骤S1所述曲线中所有完整周期的平均时间长度；

S34：取所述平均时间长度的倒数，得到所述测量值。

8.根据权利要求7所述的校准方法，其特征在于，步骤S31开始前，数据分析系统(3)持续检测所述电信号，获取心电曲线连续第二设定数量的峰值并计算差值，当所述差值低于第一设定阈值，则进入步骤S31。

9.根据权利要求8所述的校准方法，其特征在于，所述第二设定数量为三个，所述第一设定阈值的范围为0.5％～1.5％。

10.根据权利要求6至9任一项所述的校准方法，其特征在于，步骤S2中心音采集装置(2)的弹性薄膜(241)与待测胎心模拟仪(100)的振动源表面相接触。