本發(fā)明是關(guān)于一種能夠從母體脈搏信號檢測胎兒心率的胎心檢測設(shè)備，涉及醫(yī)療設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

胎心檢測設(shè)備是一種很常見的醫(yī)用和家用設(shè)備，目前胎心檢測設(shè)備多是基于非聚焦超聲波多普勒原理，由與母體腹部聲耦合的超聲換能器及電路部分組成，可監(jiān)測和記錄胎兒心率功能。檢測時(shí)，超聲換能器產(chǎn)生的超聲束直接對準(zhǔn)胎兒，入射超聲束的一部分到胎心運(yùn)動表面，由于多普勒效應(yīng)超聲波頻率發(fā)生頻移，由接收換能器檢測，經(jīng)信號處理可將與胎心有關(guān)的低頻信號進(jìn)行分離完成胎心檢測。

現(xiàn)有的胎心檢測設(shè)備需要超聲波束對準(zhǔn)胎兒，入射超聲束的一部分輻射到胎心運(yùn)動表面，由于胎兒位置及胎心位置的不確定性，即使是專業(yè)醫(yī)護(hù)人員有時(shí)都很難找到胎心位置，使得普通人員實(shí)時(shí)進(jìn)行胎心檢測從而監(jiān)測和記錄胎兒心率越發(fā)困難。由于現(xiàn)有胎心檢測設(shè)備對使用者的技術(shù)水平有較高的要求，使胎心檢測不能在大眾中得到普及，不能隨時(shí)隨地的快速開展胎心檢測。另外，現(xiàn)有的胎心檢測設(shè)備必須在母體腹部進(jìn)行，要將超聲換能器緊貼母體腹部，并同時(shí)需要涂抹耦合劑。因此使得胎心檢測不能隨時(shí)隨地開展，完成一次胎心檢測步驟較為繁瑣，不能快速、實(shí)時(shí)的開展胎心檢測。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對上述問題，本發(fā)明的目的是提供一種能夠?qū)崟r(shí)高效地從母體脈搏信號獲取胎兒心率的胎心檢測設(shè)備。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取以下技術(shù)方案：一種胎心檢測設(shè)備，其特征在于，該檢測設(shè)備包括：一用于從母體獲取合成脈搏信號的信號獲取裝置，其中，合成脈搏信號包括母體脈搏信號和胎兒脈搏信號；一用于對合成脈搏信號進(jìn)行分離獲得胎兒心率數(shù)據(jù)的信號處理器；一用于對獲取的胎兒心率數(shù)據(jù)進(jìn)行顯示和/或預(yù)警的顯示和/或預(yù)警裝置；一用于對所述胎心檢測設(shè)備的各器件進(jìn)行供電的供電模塊。

優(yōu)選地，所述信號獲取裝置采用傳感器或帶有閃光燈和攝像頭的移動設(shè)備終端。

優(yōu)選地，所述傳感器通過承載裝置與母體進(jìn)行接觸，所述承載裝置為指環(huán)、夾子、腕帶或綁帶。

優(yōu)選地，所述傳感器采用光電容積脈搏傳感器或壓電式脈搏傳感器。

優(yōu)選地，該檢測設(shè)備還包括一用于對合成脈搏信號進(jìn)行濾波處理的濾波裝置。

優(yōu)選地，該檢測設(shè)備還包括一用于將合成脈搏信號進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換得到合成脈搏數(shù)字信號的A/D轉(zhuǎn)換器。

優(yōu)選地，所述信號處理器包括FFT模塊、脈搏分離及胎兒心率計(jì)算模塊和統(tǒng)計(jì)模塊；所述FFT模塊用于將得到合成脈搏數(shù)字信號進(jìn)行快速傅里葉變換，得到包含母體脈搏頻率和胎兒脈搏頻率的合成頻譜數(shù)據(jù)；所述脈搏分離及胎兒心率計(jì)算模塊用于將母體脈搏和胎兒脈搏進(jìn)行分離，得到胎兒頻譜并計(jì)算出胎兒心率；所述統(tǒng)計(jì)模塊用于對胎兒心率進(jìn)行記錄和統(tǒng)計(jì)，當(dāng)?shù)玫降奶盒穆逝c預(yù)設(shè)值進(jìn)行比較超過正常范圍表明胎兒可能存在危險(xiǎn)發(fā)送信號到所述顯示和/或預(yù)警裝置進(jìn)行顯示和/或預(yù)警。

優(yōu)選地，所述脈搏分離及胎兒心率計(jì)算模塊用于將母體脈搏和胎兒脈搏進(jìn)行分離，得到胎兒頻譜并計(jì)算出胎兒心率，具體過程為：從合成頻譜數(shù)據(jù)中將母體脈搏頻率整數(shù)倍的頻譜線去掉，母體脈搏頻率為幅度最大頻譜線的頻率，剩下頻譜為胎兒脈搏信號的頻譜，其中譜線頻率為胎兒的脈搏頻率或其整數(shù)倍，將所有譜線頻率構(gòu)成一個數(shù)組F(X)：

F(X)＝(f₁’，f₂’，f₃’，…f_n’，…nf₁’，nf₂’，nf₃’，…nf_n’)

因胎兒的個數(shù)不同，脈搏頻率可能存在多個基頻f₁’，f₂’，f₃’，…f_n’，每個基頻與一個胎兒的脈搏頻率線性相關(guān)，即第n個頻率f_n’與第n個胎兒的脈搏頻率線性相關(guān)，胎兒的心率為f_n，則：

f_n＝f_n’×C

C為常數(shù)，初值為1，可通過試驗(yàn)驗(yàn)證后進(jìn)行修正。

優(yōu)選地，所述脈搏分離及胎兒心率計(jì)算模塊用于將母體脈搏和胎兒脈搏進(jìn)行分離，得到胎兒頻譜并計(jì)算出胎兒心率，具體過程為：母體脈搏信號的傅里葉展開項(xiàng)的頻譜頻率應(yīng)為母體脈搏頻率的整數(shù)倍，母體脈搏頻率為幅度最大頻譜線的頻率，從合成頻譜數(shù)據(jù)中將母體脈搏頻率整數(shù)倍的頻譜線去掉，剩下頻譜為胎兒脈搏信號的頻譜F₁(X)，F(xiàn)₁(X)中幅度最大頻譜線的頻率f₁’與第1個胎兒的脈搏頻率線性相關(guān)，胎兒心率：

f₁＝f₁’×C

C為常數(shù)，初值為1，可通過試驗(yàn)驗(yàn)證后進(jìn)行修正，當(dāng)有第2個胎兒時(shí)：從F₁(X)中去掉f₁’整數(shù)倍頻率的頻譜線，獲得胎兒頻譜F₂(X)，F(xiàn)₂(X)中幅度最大頻譜線的頻率f₂’與第2個胎兒的脈搏頻率線性相關(guān)，胎兒心率：

f₂＝f₂’×C

當(dāng)有第n個胎兒時(shí)，按照上述過程依次類推以獲得胎兒心率f_n。

優(yōu)選地，所述脈搏分離及胎兒心率計(jì)算模塊用于將母體脈搏和胎兒脈搏進(jìn)行分離，得到胎兒頻譜并計(jì)算出胎兒心率，具體過程為：將變換后數(shù)字信號進(jìn)行傅里葉變換，得到包含周期、脈寬、幅度信息的母體和胎兒合成信號的頻譜數(shù)據(jù)，假設(shè)母體脈搏脈沖序列信號周期為T₁、脈寬為T_a、幅度為A；胎兒1的脈搏脈沖序列信號周期為T₂、脈寬為T_b、幅度為B；胎兒2的脈搏脈沖序列信號周期為T₃、脈寬為T_c、幅度為C，母體和胎兒脈搏脈沖信號分別表示為：

母體：

胎兒1：

胎兒2：

其中：幅度為1矩形脈沖信號，k表示脈沖的序號；

對x₁(t)、x₂(t)、x₃(t)求傅里葉變換，分別得到X₁(f)、X₂(f)、X₃(f)，如下所示：

母體：

胎兒1：

胎兒2：

由于母體和胎兒數(shù)字信號傅里葉變換后頻譜信號的周期、脈寬、幅度不同，因此，通過合成信號的頻譜數(shù)據(jù)讀出幅度較大的即為母體信號，該信號兩個零點(diǎn)之間間隔2/T_a，峰峰值之間間隔為1/T₁，即為母體的脈搏頻率；幅度較小的信號即為胎兒信號，胎兒1和胎兒2信號的脈寬不同，根據(jù)頻譜信號兩個零點(diǎn)之間間隔進(jìn)行區(qū)分，胎兒1為2/T_b，胎兒2為2/T_c，脈寬為2/T_b的胎兒信號峰峰值之間間隔為1/T₂，即為胎兒1的脈搏頻率，脈寬為2/T_c的胎兒信號峰峰值之間間隔為1/T₃，即為胎兒2的脈搏頻率，若有其他胎兒脈搏頻率獲取以此類推。

本發(fā)明由于采取以上技術(shù)方案，其具有以下優(yōu)點(diǎn)：1、本發(fā)明通過采用傳感器或帶有閃光燈和攝像頭的移動設(shè)備終端獲取母體的脈搏信號對胎兒的胎心進(jìn)行檢測，無需涂抹耦合劑，操作簡單方便。2、本發(fā)明將帶有傳感器的指環(huán)、綁帶、夾子、腕帶或移動設(shè)備終端的閃光燈和攝像頭中的一種與母體的手指、耳垂或手腕進(jìn)行接觸即可進(jìn)行胎心檢測，操作快捷，并實(shí)現(xiàn)了隨時(shí)隨地，快捷高效的胎心檢測。3、本發(fā)明無需在母體腹部查找胎兒位置，對使用者要求低，胎心檢測用時(shí)短，使得普通人員能夠隨時(shí)隨地實(shí)時(shí)進(jìn)行胎心檢測。4、本發(fā)明通過母體的肢體末梢進(jìn)行胎心檢測，不對胎兒產(chǎn)生任何形式的輻射傷害。本發(fā)明可以廣泛應(yīng)用于胎兒的胎心檢測中。

附圖說明

圖1是本發(fā)明的第一實(shí)施例的胎心檢測設(shè)備結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是本發(fā)明的第二實(shí)施例的胎心檢測設(shè)備結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3是本發(fā)明的第三實(shí)施例的胎心檢測設(shè)備結(jié)構(gòu)示意圖；其中，圖1～圖3的虛線框均表示承載裝置；

圖4是本發(fā)明的第四實(shí)施例的胎心檢測設(shè)備結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

以下結(jié)合附圖來對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)的描繪。然而應(yīng)當(dāng)理解，附圖的提供僅為了更好地理解本發(fā)明，它們不應(yīng)該理解成對本發(fā)明的限制。

如圖1所示，本發(fā)明提供的胎心檢測設(shè)備，包括傳感器1、低通濾波器2、A/D轉(zhuǎn)換器3、信號處理器4、顯示和/或預(yù)警模塊5、供電模塊6和承載裝置7。

本發(fā)明將傳感器1通過承載裝置7與母體的手指、耳垂或手腕進(jìn)行接觸，用于獲取母體的脈搏信號，本發(fā)明認(rèn)為胎兒處于母體內(nèi)，其胎心脈動必然會造成母體的血管存在相同規(guī)律的脈動信息，因此從母體獲得的脈搏信號不僅攜帶母體的脈搏信息同時(shí)攜帶胎兒的脈搏信息，本發(fā)明將其稱之為合成脈搏信號，此合成脈搏信號包括母體脈搏信號和胎兒脈搏信號。

低通濾波器2用于對合成脈搏信號進(jìn)行濾波處理。

A/D轉(zhuǎn)換器3用于將合成脈搏信號進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換得到合成脈搏數(shù)字信號。

信號處理器4用于對合成脈搏數(shù)字信號進(jìn)行分離處理獲得胎兒心率數(shù)據(jù)。

顯示和/或預(yù)警裝置5用于對獲取的胎兒心率數(shù)據(jù)進(jìn)行顯示和/或預(yù)警。

供電模塊6用于為胎心檢測設(shè)備的各器件進(jìn)行供電。

在一個優(yōu)選的實(shí)施例中，傳感器1可以采用光電容積脈搏傳感器，光電容積脈搏傳感器包括光源和光電變換器兩部分組成，其工作原理為：光源發(fā)射光束透過人體外周血管，由于動脈搏動充血容積變化導(dǎo)致光束的透光率改變，此時(shí)由光電變換器接收經(jīng)人體組織反射的光線，光電轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘柌⑵浞糯蟆⑤敵觥Ｓ捎谌梭w脈搏是隨心臟搏動而周期變化信號，動脈血管容積也周期變化，因此光電變換后電信號的變化周期為人體脈搏率，光電容積脈搏傳感器是利用人體組織在血管搏動時(shí)造成光束透光率不同進(jìn)行脈搏測量獲得。典型的光電容積脈搏傳感器為可見光脈搏傳感器PulseSensor(光電反射式模擬傳感器)以及紅外脈搏傳感器HKG-07系列紅外脈搏傳感器。傳感器1還可以采用壓電式脈搏傳感器，其工作原理為：壓電式脈搏傳感器采用壓電復(fù)合材料作為換能元件，信號通過特殊的匹配層傳遞到換能元件上變成電荷量，再經(jīng)壓電式脈搏傳感器內(nèi)部放大電路轉(zhuǎn)換成電壓信號輸出，典型的壓電式脈搏傳感器有SC0073壓電脈搏傳感器。

在一個優(yōu)選的實(shí)施例中，承載裝置7可以為指環(huán)、夾子、腕帶或綁帶等各種方便與母體進(jìn)行接觸的器件，在此不做限制，可以根據(jù)實(shí)際應(yīng)用進(jìn)行選擇。

在一個優(yōu)選的實(shí)施例中，信號處理器4包括FFT(快速傅里葉變換)模塊、脈搏分離及胎兒心率計(jì)算模塊和統(tǒng)計(jì)模塊。FFT模塊用于將得到合成脈搏數(shù)字信號進(jìn)行快速傅里葉變換，得到包含母體脈搏頻率和胎兒脈搏頻率的合成頻譜數(shù)據(jù)。脈搏分離及胎兒心率計(jì)算模塊用于將母體脈搏和胎兒脈搏進(jìn)行分離，得到胎兒頻譜并計(jì)算出胎兒心率。統(tǒng)計(jì)模塊用于對胎兒心率進(jìn)行記錄和統(tǒng)計(jì)，當(dāng)?shù)玫降奶盒穆逝c預(yù)設(shè)值進(jìn)行比較超過正常范圍表明胎兒可能存在危險(xiǎn)，發(fā)送信號到顯示和/或預(yù)警裝置進(jìn)行預(yù)警提示。

在一個優(yōu)選實(shí)施例中，脈搏分離及胎兒心率計(jì)算模塊用于將母體脈搏和胎兒脈搏進(jìn)行分離，得到胎兒頻譜并計(jì)算出胎兒心率，具體計(jì)算方法包括以下三種：

方法一：在合成頻譜數(shù)據(jù)中，由于母體脈搏幅度強(qiáng)，因此可以從頻譜數(shù)據(jù)中找到幅度最大頻譜線的頻率，此頻率即為母體脈搏，由于母體脈搏是一個周期性的脈沖信號，母體脈搏信號的傅里葉展開項(xiàng)的頻譜頻率應(yīng)為母體脈搏頻率的整數(shù)倍，因此可以從合成頻譜數(shù)據(jù)中將母體脈搏頻率整數(shù)倍的頻譜線去掉，剩下頻譜為胎兒脈搏信號的頻譜，其中譜線頻率為胎兒的脈搏頻率或其整數(shù)倍，將所有譜線頻率構(gòu)成一個數(shù)組F(X)：

F(X)＝(f₁’，f₂’，f₃’，…f_n’，…nf₁’，nf₂’，nf₃’，…nf_n’)

因胎兒的個數(shù)不同，脈搏頻率可能存在多個基頻f₁’，f₂’，f₃’，…f_n’，每個基頻與一個胎兒的脈搏頻率線性相關(guān)，即第n個頻率f_n’與第n個胎兒的脈搏頻率線性相關(guān)，胎兒的心率為f_n，則：

f_n＝f_n’×C

C為常數(shù)，初值為1，可通過試驗(yàn)驗(yàn)證后進(jìn)行修正。

方法二：將合成頻譜數(shù)據(jù)中，由于母體脈搏幅度強(qiáng)，因此可以從頻譜數(shù)據(jù)中找到幅度最大頻譜線的頻率，此頻率即為母體脈搏，由于母體脈搏是一個周期性的脈沖信號，母體脈搏信號的傅里葉展開項(xiàng)的頻譜頻率應(yīng)為母體脈搏頻率的整數(shù)倍，因此可以從合成頻譜數(shù)據(jù)中將母體脈搏頻率整數(shù)倍的頻譜線去掉，剩下頻譜為胎兒脈搏信號的頻譜F₁(X)，F(xiàn)₁(X)中幅度最大頻譜線的頻率f₁’與第1個胎兒的脈搏頻率線性相關(guān)，胎兒心率：

f₁＝f₁’×C

C為常數(shù)，初值為1，可通過試驗(yàn)驗(yàn)證后進(jìn)行修正。當(dāng)有第2個胎兒時(shí)：從F₁(X)中去掉f₁’整數(shù)倍頻率的頻譜線，獲得胎兒頻譜F₂(X)，F(xiàn)₂(X)中幅度最大頻譜線的頻率f₂’與第2個胎兒的脈搏頻率線性相關(guān)，胎兒心率：

f₂＝f₂’×C

當(dāng)有第n個胎兒時(shí)，按照上述過程依次類推以獲得胎兒心率f_n。

方法三：將變換后數(shù)字信號進(jìn)行傅里葉變換，可得到包含周期、脈寬、幅度信息的母體和胎兒合成信號的頻譜數(shù)據(jù)。

假設(shè)母體脈搏脈沖序列信號周期為T₁、脈寬為T_a、幅度為A；胎兒1脈搏脈沖序列信號周期為T₂、脈寬為T_b、幅度為B；胎兒2脈搏脈沖序列信號周期為T₃、脈寬為T_c、幅度為C。母體和胎兒脈搏脈沖信號分別表示為：

母體:

胎兒1：

胎兒2：

其中：Π(t)為幅度為1矩形脈沖信號，k表示脈沖的序號。

對x₁(t)、x₂(t)、x₃(t)求傅里葉變換，分別得到X₁(f)、X₂(f)、X₃(f)，如下所示：

母體:

胎兒1：

胎兒2：

由于母體和胎兒數(shù)字信號傅里葉變換后頻譜信號的周期、脈寬、幅度不同，因此，通過合成信號的頻譜數(shù)據(jù)可讀出幅度較大的即為母體信號，該信號兩個零點(diǎn)之間間隔2/T_a，峰峰值之間間隔為1/T₁，即為母體的脈搏頻率。幅度較小的信號即為胎兒信號，胎兒1和胎兒2信號的脈寬不同，可根據(jù)頻譜信號兩個零點(diǎn)之間間隔進(jìn)行區(qū)分。胎兒1為2/T_b，胎兒2為2/T_c，脈寬為2/T_b的胎兒信號峰峰值之間間隔為1/T₂，即為胎兒1的脈搏頻率，脈寬為2/T_c的胎兒信號峰峰值之間間隔為1/T₃，即為胎兒2的脈搏頻率，若有其他胎兒脈搏頻率獲取以此類推。

在一個優(yōu)選的實(shí)施例中，顯示和/或預(yù)警裝置5可以固定設(shè)置在承載裝置7上，顯示和/或預(yù)警裝置5可以為微型液晶屏或者數(shù)碼管等能夠進(jìn)行顯示和/或預(yù)警的設(shè)備。

在一個優(yōu)選的實(shí)施例中，如圖2所示，顯示和/或預(yù)警裝置5還可以是一外部終端8，外部終端8用于接收胎兒心率信號，并對胎兒心率信號進(jìn)行顯示和/或預(yù)警。外部終端8可以采用計(jì)算機(jī)或其他網(wǎng)絡(luò)終端及移動設(shè)備終端等，外部終端8通過一傳輸模塊9連接信號處理器獲取胎兒心率信號，其中，傳輸模塊9可以為無線傳輸模塊，例如藍(lán)牙等，傳輸模塊9還可以采用有線網(wǎng)絡(luò)模塊。

在一個優(yōu)選的實(shí)施例中，如圖3所示，信號處理器4與顯示和/或預(yù)警裝置5都可以通過一外部終端8進(jìn)行實(shí)現(xiàn)，外部終端8用于接收A/D轉(zhuǎn)換器3輸出從母體獲取的合成脈搏信號，將母體脈搏信號和胎兒脈搏信號進(jìn)行分離到胎兒心率，并對胎兒心率信號進(jìn)行顯示和/或預(yù)警。外部終端8可以采用移動設(shè)備終端、計(jì)算機(jī)或其他網(wǎng)絡(luò)終端等，外部終端8通過一傳輸模塊9連接A/D轉(zhuǎn)換器3獲取合成脈搏信號，其中，傳輸模塊9可以為無線傳輸模塊，例如藍(lán)牙等，傳輸模塊9還可以采用有線網(wǎng)絡(luò)模塊。

在一個優(yōu)選的實(shí)施例中，如圖4所示，本發(fā)明的傳感器1還可以替換為帶有閃光燈和攝像頭的移動設(shè)備終端，例如移動電話、PDA等，帶有閃光燈和攝像頭的移動設(shè)備終端原理上可以構(gòu)成一種光電容積脈搏傳感器，閃光燈可以等效為光電容積脈搏傳感器的光源，攝像頭可以等效為光電容積脈搏傳感器的光電變換器，攝像頭通過攝取人體組織反射的光線圖像從而得到母體脈搏信號，并通過攝像頭自帶或其它的圖像處理系統(tǒng)進(jìn)行濾波和/或A/D轉(zhuǎn)換，信號處理器4可以直接采用移動設(shè)備終端的處理器進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，移動設(shè)備終端的處理器通過對攝像頭攝取的數(shù)據(jù)采用本發(fā)明將母體脈搏信號和胎兒脈搏信號進(jìn)行分離方法進(jìn)行處理得到胎兒心率，顯示和/或預(yù)警裝置5可以為移動設(shè)備終端的顯示屏，即本發(fā)明可以采用現(xiàn)有的移動設(shè)備終端就能夠快速高效地從獲取的母體脈搏信號中分離出胎兒心率。

上述各實(shí)施例僅用于說明本發(fā)明，其中各部件的結(jié)構(gòu)、連接方式和制作工藝等都是可以有所變化的，凡是在本發(fā)明技術(shù)方案的基礎(chǔ)上進(jìn)行的等同變換和改進(jìn)，均不應(yīng)排除在本發(fā)明的保護(hù)范圍之外。