TWI587837B - 胎動量測裝置 - Google Patents

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TWI587837B
TWI587837B TW105108296A TW105108296A TWI587837B TW I587837 B TWI587837 B TW I587837B TW 105108296 A TW105108296 A TW 105108296A TW 105108296 A TW105108296 A TW 105108296A TW I587837 B TWI587837 B TW I587837B
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邱緯翔
邱仲逸
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Description

胎動量測裝置
本發明是有關於一種量測裝置，特別是指一種胎動量測裝置。
胎動、宮縮與胎心率是在婦女懷孕週期中觀察胎兒狀況的3項相當重要生理參數，胎動是指胎兒在子宮內的活動、宮縮為子宮收縮所產生的壓力，而胎心率為胎兒的心跳速率。其中胎動為最早期、最簡單可以偵測的訊號，也是臨床醫生最常建議孕婦自主觀察胎兒健康的方法，因此，孕婦手冊也提供胎動紀錄表，希望孕婦能定時量測胎動以確保胎兒安全，但是自我量測胎動方式相當冗長，如為當懷孕天數來到8週時，至少13分鐘就會有1次胎動，在20週時每12小時胎動平均次數大約200次，在32週時每12小時胎動平均次數大約575次。這樣的計數方式對於孕婦來說是非常不容易的，不僅容易受主觀影響，這麼長時間計算也很難每日落實。
為了能改善上述情形，如中華民國公告第I267369號「自動回饋孕婦及胎兒生理狀態的方法」，係採用數種不同的監測方式，自動設定監測周期與時間，如果反應良好，則維持預設之監測時間，如果監測結果研判為不良情況，則修正監測周期或時間，並告知孕婦以進行處理，藉由不同的監測方法交互進行監測，並將不同時間、不同監測方法所得到的數據綜合，且可自動回饋重覆監測，交互監測而後可得到更為詳盡的監測結果，讓該名孕婦得充分了解自己與胎兒的狀況以尋求最適當的醫療輔助。然而因該案並無多點式量測設 計，且需要使用電極貼片貼附於孕婦皮膚上來偵測肌電訊號，在配戴上較容易使孕婦產生不舒適感，且易受干擾。另外，該案並未揭露如何判斷及排除因孕婦行動所引起之非胎動訊號以避免發生誤判情形，以及無法判斷每次胎動發生的位置。因此，該案對於胎動的量測效果及準確度較不佳。
又如中華民國公告第I392480號「母體胎兒監視裝置與方法」，其所揭露之母體宮縮與胎動監視裝置，監視一母體與一胎兒的狀態。監視裝置包括一組貼片電極、一前級訊號處理器、一第一後級訊號處理器、一第一分析單元、一第二後級訊號處理器、一第二分析單元以及一第三分析單元。該組貼片電極用以貼附於該母體的腹部，提供至少三個通道的量測。前級訊號處理器接收該組貼片電極的多個感應訊號，而將雜訊抑制且放大特徵訊號以輸出一組特徵感應訊號。第一後級訊號處理器接收該前級訊號處理器輸出的該組特徵感應訊號，經濾除雜訊後分析得到該母體以及該胎兒的多個資訊包括母體心電圖訊號、母體子宮肌電訊號與胎兒心電圖訊號。第一分析單元用以根據由該第一後級訊號處理器得到的該多個資訊，計算出該胎兒的一交感神經活動程度訊號。第二後級訊號處理器，接收該前級訊號處理器輸出的該組特徵感應訊號，以分離出對應該些通道的多個胎兒心電複合波及多個母體宮縮訊號波。第二分析單元將該些胎兒心電複合波分析處理後得到每一個該通道上的該胎兒心電複合波與一母體心電複合波以判定是否該胎兒有一胎位變化，以及根據該些母體宮縮訊號得到一宮縮狀態訊號。第三分析單元根據接收該宮縮狀態訊號、該些能量變化訊號以及胎兒的該交感神經活動程度訊號，依照一胎動辨識法，決定是否有胎動的狀態。其中該交感神經活動程度訊號用以增加胎動判斷的準確度。然而該案仍是使用貼片電極貼附於孕婦皮膚上來偵測肌電訊號，因此在使 用上仍存在較容易使孕婦產生不舒適感及易受干擾等情形。另外，該案並未揭露如何判斷及排除因孕婦行動所引起之非胎動訊號以避免發生誤判情形。
因此，本發明之一目的，即在提供一種能以非接觸方式量測胎動，同時搭配多點非同步方式以獲悉胎動發生位置之胎動量測裝置。
於是，本發明胎動量測裝置，包含一穿戴件、多數量測單元，以及一行動裝置。該穿戴件是用以穿戴於一孕婦之一腹部處。每一量測單元分別設於該穿戴件外表面，且每一量測單元包括一用以感測該腹部的動態生理訊號之胎動感測器，以及一電性連接該胎動感測器並能供應所需電力之電源供應元件。該行動裝置能與該等胎動感測器傳遞資訊且預設有一胎動演算程式，該行動裝置接收該等胎動感測器所感測到的動態生理訊號時，藉由該胎動演算程式進行同步訊號分析及判斷，於判斷具有同步成分時，移除同步訊號成分，剩餘訊號成分再經由該胎動演算程式計算產生一胎動資訊，所述胎動資訊包括一胎動位置及一胎動大小。
本發明之功效在於能讓孕婦只要穿著該穿戴件，啟動該胎動量測裝置便能隨時監測胎動訊號，使用便利性極佳。同時該量測單元可裝置於穿戴上，不需直接接觸孕婦皮膚，此與傳統以量測生理訊號作為分析基礎的裝置不同，例如肌電訊號的分析。因此，本發明之設計能提供較佳的舒適感，也不易受干擾。此外，搭配多點非同步方式計算獲取胎動發生位置及胎動發生的時間，不但能使胎動量測更佳準確，且所獲得的數據資料可供後續醫療參考利用的價值更高。
1‧‧‧穿戴件
11‧‧‧上托片
12‧‧‧下托片
13‧‧‧左連接片
14‧‧‧右連接片
15‧‧‧口袋
16‧‧‧第一定位件
17‧‧‧第二定位件
2‧‧‧量測單元
21‧‧‧胎動感測器
22‧‧‧電源供應元件
23‧‧‧訊號發送模組
3‧‧‧行動裝置
4‧‧‧孕婦
41‧‧‧腹部
411‧‧‧上腹部
412‧‧‧下腹部
5‧‧‧網際網路
6‧‧‧雲端伺服器
7‧‧‧醫療端監測設備
8‧‧‧訊號發送單元
[第一圖]為一示意圖，說明本發明胎動量測裝置的第一實施例；[第二圖]為一方塊圖，說明該第一實施例之元件連接關係；[第三圖]為一示意圖，說明該第一實施例之使用態樣；[第四圖]為一示意圖，說明該第一實施例中於胎動發生時之胎動波傳遞態樣；[第五a至五d圖]為一波形圖，輔助說明第四圖，顯示多數位於不同位置之胎動感測器所感測的動態生理訊號，其中尚未移除同步訊號成分；[第六a至六d圖]為一波形圖，說明顯示位於不同位置之各該胎動感測器所感測的動態生理訊號，其中已移除同步訊號成分；[第七圖]為一流程圖，說明該第一實施例之胎動演算流程；以及[第八圖]為一方塊圖，說明本發明胎動量測裝置的第二實施例之元件連接關係。
本發明之其他的特徵及功效，將於參照圖式的下述實施例中清楚地呈現。
參閱第一、二圖，本發明胎動量測裝置的第一實施例，包含一穿戴件1、多數量測單元2，以及一行動裝置3。該穿戴件1可如第三圖所示用以穿戴於一孕婦4之一腹部41處，在本實施例中，該穿戴件1是以托腹帶態樣做說明，該穿戴件1包括一用以包覆於孕婦4上腹部411之上托片11、一用以包覆於孕婦4下腹部412之下托片12、一連接於該上托片11一端與該下托片12一端之左連接片13，以及一連接於該上托片11另一端與該下托片12另一端之右連接片14。該上托片11與該下托片12外表面設置有多數口袋15，口袋15的設置與量測單元2的數量相對應，在本實施例中均以四個做說明，但不以此為限，每一口 袋15均供容納一量測單元2。另外，該左連接片13與該右連接片14於對應連接處分別設有一第一定位件16與一第二定位件17，藉此該穿戴件1包覆於孕婦4腹部41時，能利用該左連接片13上的第一定位件16與該右連接片14上的第二定位件17相互黏接而定位。特別說明的是，該穿戴件1不以上述托腹帶態樣為限，例如該上托片11與該下托片12也可以整合為一片式而能用以包覆孕婦4整個腹部41，均能進行後續胎動量測。當然該穿戴件1也可以是如腰帶等其他態樣，只要能穿戴於孕婦4腹部41且能供放置該等量測單元2均可。
承上述，在本實施例中雖揭示藉由於該穿戴件1外表面設置多數口袋15以供容納該等量測單元2，但該等量測單元2與該穿戴件1之組合方式不應以此為限，例如亦可利用夾具或黏接元件等，只要能使量測單元2可脫離地結合於該穿戴件1外表面之元件或結構設計均可實施。
每一量測單元2包括一用以感測該腹部41的動態生理訊號之胎動感測器21、一電性連接該胎動感測器21並能供應所需電力之電源供應元件22，以及一電性連接該胎動感測器21與該電源供應元件22之訊號發送模組23。該等胎動感測器21可為慣性感測器或壓力感測器，在本實施例中是採用慣性感測器(IMU)，其中含有三軸加速規與三軸陀螺儀。該電源供應元件22為電池。各胎動感測器21是透過相對應之訊號發送模組23以無線通訊方式與該行動裝置3傳遞資訊。
在本實施例中，該行動裝置3是以智慧型手機做說明，但不以此為限，例如亦可為平板電腦、個人數位助理、智慧型手錶等。該行動裝置3預設有一胎動演算程式，能針對該等胎動感測器21所接收到的孕婦4腹部41的動態生理訊號進行分析、判斷及運算，以獲取準確的胎動訊息。
參閱第一、三、四圖，在使用上，孕婦4只需先將該穿戴件1包覆於腹部41，利用該左連接片13上的第一定位件16與該右連接片14上的第二定位件17相互黏接而完成穿戴。啟動該胎動量測裝置後，先使該等量測單元2之該等胎動感測器21進行校正及歸零。之後，位於不同位置之該等量測單元2便會開始感測孕婦4腹部41不同處的動態生理訊號，如第四圖所示，當P點處發生胎動時，透過子宮中羊水的傳遞會形成一胎動波，因各量測單元2之胎動感測器21會因距離胎動發生處(即P點位置)的不同，接收到的胎動波之波動時間與大小也會所有差異。以下為方便說明起見，將該等量測單元2分別進一步編號為2a、2b、2c、2d，以P點發生處來說，距離量測單元2b最近，其次為量測單元2c、量測單元2a，距離量測單元2d最遠。該等量測單元2a、2b、2c、2d所感測到的動態生理訊號分別如第五(a)至五(d)圖所示，該等波形圖中縱軸代表加速度，其單位為m/s2，橫軸為時間，其單位為秒(s)。
該等胎動感測器21進一步透過該等訊號發送模組23將感測到的動態生理訊號傳輸至該行動裝置3，藉由該行動裝置3執行該胎動演算程式以進行同步訊號分析及判斷，配合參閱第七圖，當判斷具有同步訊號成分時，是利用一適應性濾波器(Adaptive filter)移除同步訊號成分，剩餘訊號成分再經由該胎動演算程式進行胎動分析及計算而產生一胎動資訊，在此要特別說明的是，濾除同步訊號後應再做同步訊號之分析，因同步訊號較不能一次全部濾除完全，需再做二次至多次之分析動作。其中所述胎動分析是根據振幅大小與振動波的傳遞時間差異，並依據下列公式(1)，進而推估出該胎動資訊： 其中V為振波傳遞速度；T0為胎動發生時間；Tn為各該胎動感測器21接收到振動波的時間，n為整數；X0、Y0、Z0為胎動位置；Xn、Yn、Zn為該等胎動感測器21的位置。在本例中，因胎動感測器21的使用數量是以四個做說明，因此，n為1、2、3、4，分別代入上述公式(1)中，得到下列公式(2)至(5)：
由於T0與V0皆為固定值，故設T0=0，V=1，經簡化後如下列公式(6)，再進一步以n為1、2、3、4，分別代入公式(6)中，得到下列公式(7)至(10)：
而各胎動感測器21之位置於X、Y、Z三軸均為等分量，因此，公式(6)可以將簡化如下列等比公式(11)至(13)：
再進一步以n為1、2、3、4，分別代入公式(11)至(13)中，得到下列公式(14)至(16)，再各別求出胎動位置(X0、Y0、Z0)。
求得胎動位置後可以經由各胎動感測器21接收到胎動波的時間可回推胎動大小，如下列公式(17)所示：先取得各胎動感測器21所偵測到的振幅最大值， 其中A0為胎動大力；An為振幅大小；k為校正係數；(X0、Y0、Z0)為胎動位置；(Xn、Yn、Zn)為各胎動感測器21位置；n仍為整數，在本例中，因胎動感測器21的使用數量是以四個做說明，因此，n為1、2、3、4。
該行動裝置3獲取該胎動資訊後，除了能透過所具有之一螢幕輸出顯示，提供該孕婦4察看，還能進一步透過一網際網路5將所獲得之該胎動資訊傳送予一雲端伺服器6，以供一醫療端監測設備7自該雲端伺服器6下載取用該胎動資訊。
承上述，該胎動量測裝置為可穿戴式，更能適用於孕婦4的平常生活，例如：煮飯、睡覺、購物等。與穿戴件1相結合的量測單元2體積小且重量輕，可以在不影響孕婦4平常的生活，同時量測胎動的次數，使孕婦4能夠盡情地做自己手邊的工作，無需顧慮是否已經量測胎動。此外，該行動裝置3還能設有一用以偵測該穿戴件1是否已穿戴於孕婦4身上之偵測模組(圖未示)，及一與該偵測模組電性連接之提示模組(圖未示)，當偵測模組偵測到該穿戴件1 未穿戴於孕婦4身上時，該提示模組會輸出提示聲響提醒孕婦4需穿妥該穿戴件1，以防止孕婦4忘記。
參閱第八圖，本發明胎動量測裝置的第二實施例，本實施例與第一實施例大致相同，不同的地方是在於還包含一與該等胎動感測器21電性連接之訊號發送單元8，該訊號發送單元8可與其中一量測單元2一起置放於同一口袋15(參見第一圖)中，或是單獨結合於該穿戴件1(參見第一圖)外表面。而每一量測單元2只包含一胎動感測器21，及一電性連接該胎動感測器21並能供應所需電力之電源供應元件22。藉此本實施例亦可達到與第一實施例相同之功效。
綜上所述，本發明胎動量測裝置藉由上述設計，能讓孕婦4只要穿著該穿戴件1，啟動該胎動量測裝置便能隨時監測胎動訊號，不會影響孕婦4平常的生活，同時因該等量測單元2是分別設於該穿戴件1外表面且能以非接觸方式量測胎動，不需要直接接觸孕婦4皮膚，因此能提供較佳的舒適感，也不易受干擾。另外，搭配多點非同步方式計算獲取胎動發生位置及胎動發生的時間，不但能使胎動量測更佳準確，且所獲得的數據資料可供後續醫療參考利用的價值更高。此外，搭配該行動裝置3還能設有一偵測模組及一提示模組，一旦偵測模組偵測到該穿戴件1未穿戴於孕婦4身上時，該提示模組還會輸出提示聲響提醒孕婦4需穿妥該穿戴件1，以防止孕婦4忘記。該胎動量測裝置整體使用便利性極佳。
綜合上述實施例之說明，當可充分瞭解本發明之操作、使用及本發明產生之功效，惟以上所述實施例僅係為本發明之較佳實施例，當不能以此限定本發明實施之範圍，即依本發明申請專利範圍及發明說明內容所作簡單的等效變化與修飾，皆屬本發明涵蓋之範圍內。
1‧‧‧穿戴件
11‧‧‧上托片
12‧‧‧下托片
13‧‧‧左連接片
14‧‧‧右連接片
15‧‧‧口袋
16‧‧‧第一定位件
17‧‧‧第二定位件
2‧‧‧量測單元
3‧‧‧行動裝置

Claims (9)

  1. 一種胎動量測裝置，包含：一穿戴件，用以穿戴於一孕婦之一腹部處；多數量測單元，分別設於該穿戴件外表面，每一量測單元包括一用以感測該腹部的動態生理訊號之胎動感測器，以及一電性連接該胎動感測器並能供應所需電力之電源供應元件；以及一行動裝置，能與該等胎動感測器傳遞資訊且預設有一胎動演算程式，該行動裝置接收到該等胎動感測器所感測到的動態生理訊號時，藉由該胎動演算程式進行同步訊號分析及判斷，於判斷具有同步訊號成分時，移除同步訊號成分，剩餘訊號成分再經由該胎動演算程式計算產生一胎動資訊，所述胎動資訊包括一胎動位置及一胎動大小，該行動裝置是依據下列公式計算獲得該胎動資訊： 其中V為振波傳遞速度；T0為胎動發生時間；Tn為各該胎動感測器接收到該動態生理訊號所引起之一振動波的時間，n為整數；X0、Y0、Z0為胎動位置；Xn、Yn、Zn為該等胎動感測器的位置。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之胎動量測裝置，其中，設T0=0，V=1，簡化公式為：
  3. 如申請專利範圍第2項所述之胎動量測裝置，其中，各該胎動感測器之位置於X、Y、Z三軸均為等分量，進而能經由下列公式各別求出胎動位置X0、Y0、Z0：
  4. 如申請專利範圍第3項所述之胎動量測裝置，其中，根據計算所獲得之所述胎動位置後，是經由各該胎動感測器接收到所述振動波的時間可回推胎動大小，如下列公式所示： 其中A0為胎動大力；An為振幅大小；k為校正係數。
  5. 如申請專利範圍第4項所述之胎動量測裝置，其中，該等胎動感測器為慣性感測器。
  6. 如申請專利範圍第5項所述之胎動量測裝置，其中，每一量測單元還包括一電性連接該胎動感測器與該電源供應元件之訊號發送模組，各該胎動感測器是透過相對應之各該訊號發送模組以無線通訊方式與該行動裝置傳遞資訊。
  7. 如申請專利範圍第5項所述之胎動量測裝置，還包含一與該等胎動感測器電性連接之訊號發送單元，各該胎動感測器所感測到的動態生理訊號是透過該訊號發送單元以無線通訊方式與該行動裝置傳遞資訊。
  8. 如申請專利範圍第6或7項所述之胎動量測裝置，其中，該行動裝置能透過一網際網路將所獲得之該胎動資訊傳送予一雲端伺服器，以供一醫療端監測設備自該雲端伺服器下載取用該胎動資訊。
  9. 如申請專利範圍第1項所述之胎動量測裝置，其中，該電源供應元件為電池。
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