一種胎心音信號(hào)檢測(cè)與處理裝置制造方法
【專利摘要】本實(shí)用新型提供一種胎心音信號(hào)檢測(cè)與處理裝置，包括信號(hào)檢測(cè)單元和信號(hào)處理單元，信號(hào)檢測(cè)單元用于采集胎心音聲信號(hào)，并將其轉(zhuǎn)換成胎心音電信號(hào)；信號(hào)處理單元包括：處理子單元，用于對(duì)胎心音電信號(hào)進(jìn)行除噪處理，提取除噪處理后的胎心音電信號(hào)的信號(hào)包絡(luò)；特征識(shí)別子單元，用于在信號(hào)包絡(luò)中分別識(shí)別出各個(gè)第一心音波形和第二心音波形的位置；計(jì)算子單元，用于分別計(jì)算每相鄰兩個(gè)第一心音波形、第二心音波形的起始點(diǎn)/結(jié)束點(diǎn)之間的時(shí)長，得到多個(gè)基于第一心音的心率值和多個(gè)基于第二心音的心率值，求平均以得出胎心率。本實(shí)用新型所述裝置既不會(huì)在采集胎心音信號(hào)時(shí)會(huì)對(duì)胎兒產(chǎn)生影響，又能對(duì)采集到的胎心音信號(hào)進(jìn)行良好處理。
【專利說明】一種胎心音信號(hào)檢測(cè)與處理裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實(shí)用新型涉及生理信號(hào)檢測(cè)【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種胎心音信號(hào)檢測(cè)與處理裝 置。

【背景技術(shù)】
[0002] 據(jù)WHO報(bào)道，世界每年約有300多萬胎兒在懷孕階段死亡，約400多萬嬰兒在出生 后的四周內(nèi)死亡，若孕婦在懷孕期間，能夠按時(shí)檢查胎兒健康狀況，并獲得相應(yīng)的妊娠、分 娩和產(chǎn)后護(hù)理指導(dǎo)，將會(huì)大大減少胎兒及嬰兒的死亡率。一般情況下，孕婦在受孕24周之 后就開始去醫(yī)院周期性地接受胎兒健康監(jiān)護(hù)，胎兒健康監(jiān)護(hù)能提前檢測(cè)到某些胎兒的心臟 疾病、胎兒被臍帶纏繞引起的窒息和胎兒窘迫等異常情況，從而實(shí)現(xiàn)優(yōu)生，和胎兒健康、安 全預(yù)防，能大大減少產(chǎn)前胎兒和產(chǎn)后嬰兒的死亡率。而且，胎兒的健康與孕婦的健康、營養(yǎng) 和心理狀況息息相關(guān)，因此，當(dāng)胎兒的健康出現(xiàn)明顯變化時(shí)，醫(yī)生不僅會(huì)考慮胎兒可能患有 的疾病，還會(huì)考慮孕婦本身的情況，然后綜合評(píng)價(jià)，得出診斷建議，實(shí)現(xiàn)孕婦健康、安全地懷 孕，順利生產(chǎn)等。
[0003] 胎兒心臟和成人心臟一樣，包括兩個(gè)心室、兩個(gè)心房和四種瓣膜。在一個(gè)心動(dòng)周期 中，心臟發(fā)生一次收縮和舒張，即一個(gè)心動(dòng)周期包括心房收縮、心房舒張、心室收縮和心室 舒張四個(gè)過程。在胎兒心臟開始心動(dòng)周期前，血液經(jīng)靜脈和胎盤流進(jìn)心房累積，然后如同成 人心臟搏動(dòng)、心臟內(nèi)血流循環(huán)一樣，心房開始收縮，瓣膜打開，血液由心房流入心室，從而形 成一個(gè)完整的心動(dòng)周期。在各個(gè)心動(dòng)周期的過程中，由心肌本身的舒張，瓣膜的關(guān)閉以及血 流沖擊所產(chǎn)生的聲音叫做胎心音。胎心音猶如機(jī)械手表的嘀塔聲，有一定的規(guī)律，每一個(gè) 心動(dòng)周期可產(chǎn)生四個(gè)胎心音，包括第一心音（S1)、第二心音（S2)、第三心音（S3)和第四心 音（S4)。其中，第一心音（S1)出現(xiàn)在心室收縮期，標(biāo)志心室開始收縮，主要由房室瓣關(guān)閉 及相伴隨的心室壁振動(dòng)形成，其音調(diào)較低，持續(xù)時(shí)間較長；第二心音（S2)出現(xiàn)在心室舒張 期，即出現(xiàn)在第一心音（si)之后，標(biāo)志心室開始舒張，主要由動(dòng)脈瓣關(guān)閉等形成，其音調(diào)較 高，持續(xù)時(shí)間較短；第三心音（S3)出現(xiàn)在心室舒張?jiān)缙?，隨著房室瓣的開放，心房的血液快 速流入心室，引起心室壁和腱索的振動(dòng)，從而形成第三心音，其音調(diào)較低，持續(xù)較短；第四心 音（S4)是由心房收縮，血流快速充盈心室所引起的振動(dòng)而形成，又稱心房音，其音調(diào)較低， 持續(xù)較短。對(duì)于這四種胎心音來說，只能聽到第一心音（S1)和第二心音（S2)，而第三心音 (S3)和第四心音（S4)由于太過微弱，一般很難聽到。
[0004] 在胎兒健康監(jiān)護(hù)（也稱為胎心監(jiān)護(hù)）技術(shù)中，胎心音圖（fetal phonocadiogram, 簡(jiǎn)稱FPCG)監(jiān)測(cè)是相對(duì)容易實(shí)現(xiàn)的技術(shù)之一。具體為，在孕婦腹部采集胎心音信號(hào)，并繪制 成胎心音波形圖，通過該圖可以得到胎心率、胎動(dòng)等多種信息，而這些信息能夠很好的反應(yīng) 胎兒的健康狀況。
[0005] 目前，在孕婦腹部做胎心監(jiān)護(hù)一般采用超聲多普勒方式，該方式通過超聲探頭發(fā) 射一定量的超聲作用于胎兒心臟，胎兒心臟搏動(dòng)時(shí)會(huì)對(duì)超聲產(chǎn)生反射，探頭接收反射回的 超聲并對(duì)接收的超聲做相應(yīng)的分析，就能得到胎兒心臟的活動(dòng)信息（如胎心音），這種方式 具有技術(shù)成熟、實(shí)現(xiàn)方便等優(yōu)點(diǎn)，但是，由于應(yīng)用超聲時(shí)需要使用超聲耦合劑，而且當(dāng)超聲 作用于胎兒時(shí)，會(huì)刺激胎兒，使其活動(dòng)加劇，這些都會(huì)造成檢測(cè)結(jié)果的誤差；此外，胎心監(jiān)護(hù) 還可采用聽診器的方式，例如使用高靈敏度的聽診器在孕婦腹部適當(dāng)位置處聽胎心音，這 種方法是被動(dòng)的檢測(cè)胎心音，對(duì)胎兒不會(huì)產(chǎn)生任何影響，但是，由于胎心音是一種微弱的低 頻非線性、非平穩(wěn)生理信號(hào)，主頻段在20-200HZ內(nèi)，普通的聽診器不適用，高靈敏度的聽診 器又太昂貴，而且，采用聽診器的方式尋找胎心位置比較困難，難以普及。同時(shí)，胎心音在通 過羊水、子宮等孕婦腹部組織和器官向外傳播時(shí)，會(huì)受到外界噪聲，胎動(dòng)，孕婦的心音，孕婦 腹部血流音、腸鳴音等的干擾，使得在孕婦腹部采集得到的胎心音信號(hào)非常復(fù)雜，而現(xiàn)有的 超聲多普勒方式和聽診器方式對(duì)采集到的包含噪聲的胎心音信號(hào)的處理方法比較簡(jiǎn)單，處 理結(jié)果的誤差較大。
[0006] 因此，如何既能在采集胎心音信號(hào)時(shí)不會(huì)對(duì)胎兒產(chǎn)生影響，且采集方法簡(jiǎn)單易行、 價(jià)格低廉，又能對(duì)采集到的胎心音信號(hào)進(jìn)行良好處理，減少處理結(jié)果的誤差，成為了行業(yè)內(nèi) 亟待解決的問題。 實(shí)用新型內(nèi)容
[0007] 本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問題是針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中所存在的上述缺陷，提供一種 既不會(huì)在采集胎心音信號(hào)時(shí)會(huì)對(duì)胎兒產(chǎn)生影響，又能對(duì)采集到的胎心音信號(hào)進(jìn)行良好處理 的胎心音信號(hào)檢測(cè)與處理裝置。
[0008] 解決本實(shí)用新型技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案：
[0009] 所述胎心音信號(hào)檢測(cè)與處理裝置包括信號(hào)檢測(cè)單元和信號(hào)處理單元，所述信號(hào)處 理單元包括處理子單元、特征識(shí)別子單元和計(jì)算子單元，
[0010] 所述信號(hào)檢測(cè)單元與信號(hào)處理單元中的處理子單元相連，用于從孕婦腹部采集胎 心音聲信號(hào)，將所述胎心音聲信號(hào)轉(zhuǎn)換成胎心音電信號(hào)后發(fā)送至處理子單元；
[0011] 所述處理子單元還與特征識(shí)別子單元相連，用于對(duì)所述胎心音電信號(hào)進(jìn)行除噪處 理，提取除噪處理后的胎心音電信號(hào)的信號(hào)包絡(luò)，并將所述信號(hào)包絡(luò)發(fā)送至特征識(shí)別子單 元；
[0012] 所述特征識(shí)別子單元還與計(jì)算子單元相連，用于在所述信號(hào)包絡(luò)中分別識(shí)別出各 個(gè)第一心音波形的位置和各個(gè)第二心音波形的位置，并發(fā)送至計(jì)算子單元；
[0013] 所述計(jì)算子單元用于根據(jù)所述信號(hào)包絡(luò)中各個(gè)第一心音波形的位置和各個(gè)第二 心音波形的位置，分別計(jì)算每相鄰兩個(gè)第一心音波形的起始點(diǎn)/結(jié)束點(diǎn)之間的時(shí)長，和每 相鄰兩個(gè)第二心音波形的起始點(diǎn)/結(jié)束點(diǎn)之間的時(shí)長，得到多個(gè)基于第一心音的心率值和 多個(gè)基于第二心音的心率值，對(duì)所述多個(gè)基于第一心音的心率值和多個(gè)基于第二心音的心 率值求平均以得出胎心率。
[0014] 優(yōu)選地，所述信號(hào)檢測(cè)單元包括耦合聲腔和聲電轉(zhuǎn)換子單元，
[0015] 所述耦合聲腔的一端與孕婦腹部接觸，另一端與聲電轉(zhuǎn)換子單元相連，用于采集 胎心音聲信號(hào)并傳送給聲電轉(zhuǎn)換子單元；
[0016] 所述聲電轉(zhuǎn)換子單元與信號(hào)處理單元中的處理子單元相連，用于將所述胎心音聲 信號(hào)轉(zhuǎn)換成胎心音電信號(hào)后發(fā)送至處理子單元。
[0017] 優(yōu)選地，所述信號(hào)檢測(cè)單元還包括前置放大器和抗混疊濾波器，
[0018] 所述前置放大器分別與聲電轉(zhuǎn)換子單元和抗混疊濾波器相連，用于對(duì)聲電轉(zhuǎn)換子 單元輸出的胎心音電信號(hào)進(jìn)行放大處理，并將放大處理后的胎心音電信號(hào)發(fā)送至抗混疊濾 波器；
[0019] 所述抗混疊濾波器分別與前置放大器和信號(hào)處理單元中的處理子單元相連，用于 濾除前置放大器輸出的放大處理后的胎心音電信號(hào)中的高頻噪聲，并將濾除高頻噪聲后的 胎心音電信號(hào)發(fā)送至處理子單元。
[0020] 優(yōu)選地，所述信號(hào)處理單元還包括顯示子單元，
[0021] 所述顯示子單元與計(jì)算子單元相連，用于顯示計(jì)算子單元輸出的胎心率。
[0022] 優(yōu)選地，所述信號(hào)處理單元還包括編碼子單元和播放子單元，所述編碼子單元分 別與處理子單元和播放子單元相連，
[0023] 所述處理子單元還用于將除噪處理后的胎心音電信號(hào)發(fā)送至編碼子單元；
[0024] 所述編碼子單元用于將除噪處理后的胎心音電信號(hào)通過數(shù)字編碼成音頻文件，并 將所述音頻文件發(fā)送至播放子單元；
[0025] 所述播放子單元用于播放所述音頻文件。
[0026] 優(yōu)選地，所述信號(hào)處理單元還包括存儲(chǔ)子單元，
[0027] 所述存儲(chǔ)子單元與編碼子單元和/或計(jì)算子單元相連，用于存儲(chǔ)編碼子單元輸出 的音頻文件，和/或，計(jì)算子單元輸出的胎心率。
[0028] 優(yōu)選地，所述信號(hào)處理單元還包括交互子單元，
[0029] 所述交互子單元分別與編碼子單元和/或計(jì)算子單元相連，用于將編碼子單元輸 出的音頻文件，和/或，計(jì)算子單元輸出的胎心率發(fā)送至其它設(shè)備。
[0030] 優(yōu)選地，所述交互子單兀與其它設(shè)備之間的信號(hào)傳輸方式為：NFC傳輸方式、 ZigBee傳輸方式、Wi-Fi傳輸方式、藍(lán)牙傳輸方式、由NFC進(jìn)行引導(dǎo)配對(duì)的ZigBee傳輸方 式、由NFC進(jìn)行引導(dǎo)配對(duì)的Wi-Fi傳輸方式、由NFC進(jìn)行引導(dǎo)配對(duì)的藍(lán)牙傳輸方式、USB傳 輸方式和郵件傳輸方式中的任一種。
[0031] 優(yōu)選地，所述特征識(shí)別子單元包括粗定位模塊、細(xì)定位模塊和查找模塊，
[0032] 所述粗定位模塊分別與處理子單元和細(xì)定位模塊相連，所述處理子單元用于將所 述信號(hào)包絡(luò)發(fā)送至特征識(shí)別子單元中的粗定位模塊，所述粗定位模塊用于獲取第一閾值 T1，和在所述信號(hào)包絡(luò)的第N個(gè)點(diǎn)至第（N1-N)個(gè)點(diǎn)中找出所有幅值大于第一閾值T1的點(diǎn)， 并保存其位置信息，以形成粗定位信號(hào)，并將所述粗定位信號(hào)發(fā)送至細(xì)定位模塊，其中，
[0033] T1 = 0· 25*MAX1 (1)
[0034] 式（1)中，MAXI為所述信號(hào)包絡(luò)的第N個(gè)點(diǎn)至第（N1-N)個(gè)點(diǎn)中的幅值最大點(diǎn)，N1 為所述信號(hào)包絡(luò)的長度，N = fs*(tl+t2)，fs為采樣頻率，tl為第一心音的時(shí)限，t2為第二 心音的時(shí)限；
[0035] 所述細(xì)定位模塊還與查找模塊相連，所述細(xì)定位模塊用于獲取第二閾值T2,和在 所述粗定位信號(hào)的第N個(gè)點(diǎn)至第（N2-N)個(gè)點(diǎn)中找出所有幅值大于第二閾值T2的點(diǎn)，并保 存其位置信息，以形成細(xì)定位信號(hào)，并將所述細(xì)定位信號(hào)發(fā)送至查找模塊，其中，
[0036] T2 = 0· 05*MAX2 (2)
[0037] 式（2)中，MAX2為所述粗定位信號(hào)的第N個(gè)點(diǎn)至第（N2-N)個(gè)點(diǎn)中的幅值最大點(diǎn)， N2為粗定位信號(hào)的長度，N = fs*(tl+t2)，fs為采樣頻率，tl為第一心音的時(shí)限，t2為第 二心音的時(shí)限；
[0038] 所述查找模塊內(nèi)預(yù)設(shè)有第一步長L1和第二步長L2,其中，
[0039] LI = fs*tl (3)
[0040] L2 = fs*t2 (4)
[0041] 式⑶和式⑷中，fs為采樣頻率，tl為第一心音的時(shí)限，t2為第二心音的時(shí)限；
[0042] 所述查找模塊還與計(jì)算子單元相連，用于從所述細(xì)定位信號(hào)的始端向后依次查找 所有起始點(diǎn)至終止點(diǎn)的時(shí)長符合第一步長L1的波形，以及從所述細(xì)定位信號(hào)的始端向后 依次查找所有起始點(diǎn)至終止點(diǎn)的時(shí)長符合第二步長L2的波形，以分別識(shí)別出各個(gè)第一心 音波形的位置和各個(gè)第二心音波形的位置，并發(fā)送至計(jì)算子單元。
[0043] 優(yōu)選地，所述特征識(shí)別子單元還包括篩選模塊，所述篩選模塊分別與查找模塊和 計(jì)算子單元相連，用于對(duì)查找模塊識(shí)別出的各個(gè)第一心音波形的位置和各個(gè)第二心音波形 的位置進(jìn)行篩選，保留所有符合對(duì)應(yīng)心動(dòng)周期內(nèi)胎兒心室收縮期時(shí)間小于舒張期時(shí)間條件 的第一心音波形的位置和第二心音波形的位置，所述收縮期時(shí)間為第一心音波形的起始點(diǎn) 和與其處于同一心動(dòng)周期的第二心音波形的起始點(diǎn)之間的時(shí)長，所述舒張期時(shí)間為所述第 二心音波形的起始點(diǎn)和處于相鄰下一心動(dòng)周期的第一心音波形的起始點(diǎn)之間的時(shí)長。
[0044] 有益效果：
[0045] 本實(shí)用新型所述胎心音信號(hào)檢測(cè)與處理裝置一方面能夠直接從孕婦腹部采集胎 心音聲信號(hào)，并不會(huì)對(duì)胎兒產(chǎn)生影響，從而能夠減少檢測(cè)結(jié)果的誤差；另一方面又能對(duì)采集 到的胎心音聲信號(hào)進(jìn)行良好處理，即，將胎心音聲信號(hào)轉(zhuǎn)換成胎心音電信號(hào)，并對(duì)其進(jìn)行除 噪處理，得到干凈的胎心音電信號(hào)，然后提取除噪處理后的胎心音電信號(hào)的信號(hào)包絡(luò)并進(jìn) 行分析與計(jì)算，從而得出胎心率，這對(duì)胎兒健康監(jiān)護(hù)具有重要的價(jià)值和意義。同時(shí)，可將得 出的胎心率進(jìn)行顯示；也可將除噪處理后的胎心音電信號(hào)經(jīng)數(shù)字編碼成音頻文件后進(jìn)行播 放；還可將得出的胎心率和編碼形成的音頻文件通過有線或無線的方式與其它設(shè)備共享， 實(shí)現(xiàn)對(duì)胎心率的多設(shè)備監(jiān)測(cè)，更有利于對(duì)胎兒進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)護(hù)。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0046] 圖1為本實(shí)用新型實(shí)施例1所述胎心音信號(hào)檢測(cè)與處理裝置的結(jié)構(gòu)框圖；
[0047] 圖2為本實(shí)用新型實(shí)施例2所述胎心音信號(hào)檢測(cè)與處理裝置的結(jié)構(gòu)框圖；
[0048] 圖3為圖2中的耦合聲腔和聲電轉(zhuǎn)換子單元的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0049] 圖4為本實(shí)用新型實(shí)施例2中經(jīng)除噪處理后的胎心音信號(hào)的仿真圖；
[0050] 圖5、圖6為對(duì)圖4所示胎心音信號(hào)進(jìn)行包絡(luò)提取后得出的信號(hào)包絡(luò)的仿真圖。
[0051] 圖中：1 一f禹合聲腔；2 -聲電轉(zhuǎn)換子單兀；3 -墊圈；S1 -第一心首；S2 -第二心 首；tl 一第一心首的時(shí)限；t2 -第二心首的時(shí)限；ts -胎兒心室收縮期時(shí)間；td -胎兒心 室舒張期時(shí)間；T 一心動(dòng)周期。

【具體實(shí)施方式】
[0052] 為使本領(lǐng)域技術(shù)人員更好地理解本實(shí)用新型的技術(shù)方案，下面結(jié)合附圖和實(shí)施例 對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步詳細(xì)描述。
[0053] 實(shí)施例1 :
[0054] 如圖1所示，本實(shí)施例提供一種胎心音信號(hào)檢測(cè)與處理裝置，包括信號(hào)檢測(cè)單元 和信號(hào)處理單元，其中，所述信號(hào)處理單元包括處理子單元、特征識(shí)別子單元和計(jì)算子單 元。需要說明的是，由于胎心音本身是一種聲信號(hào)，故本實(shí)用新型中所有出現(xiàn)的"胎心音信 號(hào)"實(shí)際指的都是"胎心音聲信號(hào)"。
[0055] 所述信號(hào)檢測(cè)單元與信號(hào)處理單元中的處理子單元相連，用于從孕婦腹部采集胎 心音聲信號(hào)，將所述胎心音聲信號(hào)轉(zhuǎn)換成胎心音電信號(hào)后發(fā)送至處理子單元。與目前采用 的超聲多普勒方式不同，本實(shí)施例所述信號(hào)檢測(cè)單元并不是通過向胎兒發(fā)射超聲的方式獲 取胎心音聲信號(hào)，而是直接從孕婦腹部采集胎心音聲信號(hào)，并不會(huì)對(duì)胎兒產(chǎn)生影響，從而能 夠減少檢測(cè)結(jié)果的誤差；所述信號(hào)檢測(cè)單元可采用現(xiàn)有的數(shù)字麥克風(fēng)等設(shè)備。
[0056] 所述處理子單元還與特征識(shí)別子單元相連，用于對(duì)所述胎心音電信號(hào)進(jìn)行除噪處 理，提取除噪處理后的胎心音電信號(hào)的信號(hào)包絡(luò)，并將所述信號(hào)包絡(luò)發(fā)送至特征識(shí)別子單 元。所述處理子單元可采用現(xiàn)有的專用信號(hào)處理單片機(jī)，例如STM32、msp430或ARM等，可 通過單片機(jī)中的包絡(luò)檢波器提取除噪處理后的胎心音電信號(hào)的信號(hào)包絡(luò)。
[0057] 所述特征識(shí)別子單元還與計(jì)算子單元相連，用于在所述信號(hào)包絡(luò)中分別識(shí)別出各 個(gè)第一心音波形的位置和各個(gè)第二心音波形的位置，從而剔除噪聲偽峰，得到第一心音波 形和第二心音波形的精確位置，并發(fā)送至計(jì)算子單元。
[0058] 所述計(jì)算子單元用于根據(jù)所述信號(hào)包絡(luò)中各個(gè)第一心音波形的位置和各個(gè)第二 心音波形的位置，分別計(jì)算每相鄰兩個(gè)第一心音波形的起始點(diǎn)/結(jié)束點(diǎn)之間的時(shí)長，和每 相鄰兩個(gè)第二心音波形的起始點(diǎn)/結(jié)束點(diǎn)之間的時(shí)長，得到多個(gè)基于第一心音的心率值和 多個(gè)基于第二心音的心率值，
[0059] 具體地，基于第一心音的心率值FHRli，i+1 = 60八1^+1，i依次取大于等于1的正整 數(shù)，tli;i+1為相鄰兩個(gè)第一心音波形（即第i個(gè)第一心音波形和第（i+1)個(gè)第一心音波形） 的起始點(diǎn)/結(jié)束點(diǎn)之間的時(shí)長，單位為秒；基于第二心音的心率值FHR2i， i+1 = 60八2^+1，i 依次取大于等于1的正整數(shù)，t2i，i+1為相鄰兩個(gè)第二心音波形（即第i個(gè)第二心音波形和 第（i+Ι)個(gè)第二心音波形）的起始點(diǎn)/結(jié)束點(diǎn)之間的時(shí)長，單位為秒；
[0060] 對(duì)所述多個(gè)基于第一心音的心率值FHRli;i+1和多個(gè)基于第二心音的心率值 FHR2i;i+1求平均以得出胎心率FHR，即一分鐘內(nèi)胎兒心跳的次數(shù)。
[0061] 可見，本實(shí)施例所述胎心音信號(hào)檢測(cè)與處理裝置能夠?qū)Σ杉降奶バ囊袈曅盘?hào)進(jìn) 行良好處理，并得出胎心率。
[0062] 需要說明的是，本實(shí)施例所述信號(hào)檢測(cè)單元、處理子單元、特征識(shí)別子單元和計(jì)算 子單元均可采用現(xiàn)有的集成電路模塊實(shí)現(xiàn)，故不對(duì)其具體結(jié)構(gòu)進(jìn)行描述與限定。
[0063] 實(shí)施例2 :
[0064] 如圖2所示，本實(shí)施例提供一種胎心音信號(hào)檢測(cè)與處理裝置，包括信號(hào)檢測(cè)單元 和信號(hào)處理單元。
[0065] 所述信號(hào)檢測(cè)單元包括耦合聲腔、聲電轉(zhuǎn)換子單元、抗混疊濾波器和前置放大器， 其中，抗混疊濾波器和前置放大器為可選器件；
[0066] 所述信號(hào)處理單元包括處理子單元、特征識(shí)別子單元、計(jì)算子單元、顯示子單元、 編碼子單元、播放子單元、存儲(chǔ)子單元和交互子單元，其中，顯示子單元、編碼子單元、播放 子單元、存儲(chǔ)子單元和交互子單元為可選器件。
[0067] 具體地，在信號(hào)檢測(cè)單元中，如圖3所示，所述耦合聲腔1的一端通過墊圈3與孕 婦腹部接觸，另一端與聲電轉(zhuǎn)換子單元2相連，用于采集胎心音聲信號(hào)并傳送給聲電轉(zhuǎn)換 子單元2 ;所述耦合聲腔1可采用現(xiàn)有通用的耦合聲腔；
[0068] 所述聲電轉(zhuǎn)換子單元還與前置放大器相連，用于將所述胎心音聲信號(hào)轉(zhuǎn)換成胎心 音電信號(hào)后發(fā)送至前置放大器；
[0069] 所述前置放大器還與抗混疊濾波器相連，用于對(duì)聲電轉(zhuǎn)換子單元輸出的胎心音電 信號(hào)進(jìn)行放大處理，并將放大處理后的胎心音電信號(hào)發(fā)送至抗混疊濾波器；
[0070] 所述抗混疊濾波器還與信號(hào)處理單元中的處理子單元相連，用于濾除前置放大器 輸出的放大處理后的胎心音電信號(hào)中的高頻噪聲，并將濾除高頻噪聲后的胎心音電信號(hào)發(fā) 送至處理子單元。
[0071] 所述處理子單元還分別與特征識(shí)別子單元和編碼子單元相連，用于對(duì)抗混疊濾波 器輸出的濾除高頻噪聲后的胎心音電信號(hào)再次進(jìn)行除噪處理，得到除噪處理后的胎心音電 信號(hào)，所述除噪處理后的胎心音電信號(hào)如圖4所示，然后提取所述除噪處理后的胎心音電 信號(hào)的信號(hào)包絡(luò)，所述信號(hào)包絡(luò)如圖5、6所示，圖5和圖6中的信號(hào)包絡(luò)的圖形完全相同， 區(qū)別僅在于，圖5的時(shí)間軸的單位為秒，圖6的時(shí)間軸的單位為點(diǎn)，也即，將時(shí)間軸的單位 由秒換算成點(diǎn)，這樣做的好處是，有利于后續(xù)特征識(shí)別子單元對(duì)各個(gè)第一心音波形的位置 和各個(gè)第二心音波形的位置的識(shí)別，所述處理子單元還將所述除噪處理后的胎心音電信號(hào) 發(fā)送至編碼子單元，以及將所述信號(hào)包絡(luò)發(fā)送至特征識(shí)別子單元；所述處理子單元可采用 STM32、msp430或ARM等專用信號(hào)處理單片機(jī)，其中含有包絡(luò)檢波器，用以提取除噪處理后 的胎心音電信號(hào)的信號(hào)包絡(luò)；
[0072] 所述特征識(shí)別子單元還與計(jì)算子單元相連，用于在所述信號(hào)包絡(luò)中分別識(shí)別出各 個(gè)第一心音波形的位置和各個(gè)第二心音波形的位置，并發(fā)送至計(jì)算子單元；
[0073] 本實(shí)施例中，所述特征識(shí)別子單元包括粗定位模塊、細(xì)定位模塊和查找模塊，
[0074] 所述粗定位模塊分別與處理子單元和細(xì)定位模塊相連，所述處理子單元用于將圖 6所示信號(hào)包絡(luò)發(fā)送至特征識(shí)別子單元中的粗定位模塊，所述粗定位模塊用于獲取第一閾 值T1，和在所述信號(hào)包絡(luò)的第N個(gè)點(diǎn)至第（N1-N)個(gè)點(diǎn)中找出所有幅值大于第一閾值T1的 點(diǎn)，并保存其位置信息，以形成粗定位信號(hào)，從而消除了可能存在的噪聲偽峰，并將所述粗 定位信號(hào)發(fā)送至細(xì)定位模塊，其中，
[0075] T1 = 0· 25*MAX1 (1)
[0076] 式（1)中，MAXI為所述信號(hào)包絡(luò)的第N個(gè)點(diǎn)至第（N1-N)個(gè)點(diǎn)中的幅值最大點(diǎn)，N1 為所述信號(hào)包絡(luò)的長度，N = fs*(tl+t2)，fs為采樣頻率，tl為第一心音的時(shí)限，t2為第二 心音的時(shí)限，一般情況下，tl = 0. 085s，t2 = 0. 058s，且tl和t2的取值均屬于公知常識(shí)， fs可根據(jù)實(shí)際采樣情況確定，一般情況下，fs = 2kHz，則N約等于200,本實(shí)施例中取N = 200 ；
[0077] 所述細(xì)定位模塊還與查找模塊相連，所述細(xì)定位模塊用于獲取第二閾值T2,和在 所述粗定位信號(hào)的第N個(gè)點(diǎn)至第（N2-N)個(gè)點(diǎn)中找出所有幅值大于第二閾值T2的點(diǎn)，并保 存其位置信息，以形成細(xì)定位信號(hào)，從而基本確定各個(gè)第一心音波形的位置和各個(gè)第二心 音波形的位置，并將所述細(xì)定位信號(hào)發(fā)送至查找模塊，其中，
[0078] T2 = 0· 05*MAX2 (2)
[0079] 式（2)中，MAX2為所述粗定位信號(hào)的第N個(gè)點(diǎn)至第（N2-N)個(gè)點(diǎn)中的幅值最大點(diǎn)， N2為粗定位信號(hào)的長度，取N = 200 ;
[0080] 所述查找模塊內(nèi)預(yù)設(shè)有第一步長L1和第二步長L2,其中，
[0081] LI = fs*tl (3)
[0082] L2 = fs*t2 (4)
[0083] 式（3)和式（4)中，取 fs = 2kHz，tl = 0· 085s，t2 = 0· 058s ;
[0084] 所述查找模塊還與計(jì)算子單元相連，用于從所述細(xì)定位信號(hào)的始端向后依次查找 所有起始點(diǎn)至終止點(diǎn)的時(shí)長符合第一步長L1的波形，以及從所述細(xì)定位信號(hào)的始端向后 依次查找所有起始點(diǎn)至終止點(diǎn)的時(shí)長符合第二步長L2的波形，以分別識(shí)別出各個(gè)第一心 音波形的位置和各個(gè)第二心音波形的位置，從而最終確定各個(gè)第一心音波形的位置和各個(gè) 第二心音波形的位置，并發(fā)送至計(jì)算子單元；
[0085] 優(yōu)選地，為了提高特征識(shí)別子單元中的查找模塊識(shí)別第一心音波形的位置和第二 心音波形的位置的準(zhǔn)確率，所述特征識(shí)別子單元還包括篩選模塊，所述篩選模塊分別與查 找模塊和計(jì)算子單元相連，用于對(duì)查找模塊識(shí)別出的各個(gè)第一心音波形的位置和各個(gè)第二 心音波形的位置進(jìn)行篩選，保留所有符合對(duì)應(yīng)心動(dòng)周期T內(nèi)胎兒心室收縮期時(shí)間ts小于舒 張期時(shí)間td條件的第一心音波形的位置和第二心音波形的位置，從而剔除了不符合條件 的第一心音和第二心音的波形，所述收縮期時(shí)間ts為第一心音波形的起始點(diǎn)和與其處于 同一心動(dòng)周期的第二心音波形的起始點(diǎn)之間的時(shí)長，所述舒張期時(shí)間td為所述第二心音 波形的起始點(diǎn)和處于相鄰下一心動(dòng)周期T的第一心音波形的起始點(diǎn)之間的時(shí)長。需要說明 的是，胎兒心室收縮期時(shí)間ts短于舒張期時(shí)間td，以及胎兒心室收縮期時(shí)間ts與舒張期時(shí) 間td相比相對(duì)恒定，均屬于本領(lǐng)域公知常識(shí)；
[0086] 所述計(jì)算子單元用于根據(jù)所述信號(hào)包絡(luò)中各個(gè)第一心音波形的位置和各個(gè)第二 心音波形的位置，分別計(jì)算每相鄰兩個(gè)第一心音波形的起始點(diǎn)/結(jié)束點(diǎn)之間的時(shí)長，和每 相鄰兩個(gè)第二心音波形的起始點(diǎn)/結(jié)束點(diǎn)之間的時(shí)長，得到多個(gè)基于第一心音的心率值和 多個(gè)基于第二心音的心率值，對(duì)多個(gè)基于第一心音的心率值和多個(gè)基于第二心音的心率值 求平均以得出胎心率；
[0087] 所述顯示子單元與計(jì)算子單元相連，用于顯示計(jì)算子單元輸出的胎心率；
[0088] 所述編碼子單元還與播放子單元相連，用于將所述除噪處理后的胎心音電信號(hào)通 過數(shù)字編碼成WAV或MP3等格式的音頻文件，并將所述音頻文件發(fā)送至播放子單元；所述編 碼子單元可采用現(xiàn)有的音頻編碼器；
[0089] 所述播放子單元用于播放所述音頻文件；
[0090] 所述存儲(chǔ)子單元分別與編碼子單元和計(jì)算子單元相連，用于存儲(chǔ)編碼子單元輸出 的音頻文件，和存儲(chǔ)計(jì)算子單元輸出的胎心率；所述存儲(chǔ)子單元可采用SD卡等存儲(chǔ)設(shè)備；
[0091] 所述交互子單元分別與編碼子單元和計(jì)算子單元相連，用于將編碼子單元輸出的 音頻文件，和計(jì)算子單元輸出的胎心率發(fā)送至其它設(shè)備，例如可將所述音頻文件和胎心率 發(fā)送給孕婦及其親朋好友，從而讓大家都聽到干凈清晰的胎心音，分享孕婦懷胎的快樂，增 進(jìn)感情交流，還可將所述音頻文件和胎心率發(fā)送給其他醫(yī)生，從而為醫(yī)生提供信息，方便孕 婦獲得醫(yī)療建議和幫助等。
[0092] 優(yōu)選地，所述交互子單兀與其它設(shè)備之間的信號(hào)傳輸方式為：NFC傳輸方式、 ZigBee傳輸方式、Wi-Fi傳輸方式、藍(lán)牙傳輸方式、由NFC進(jìn)行引導(dǎo)配對(duì)的ZigBee傳輸方 式、由NFC進(jìn)行引導(dǎo)配對(duì)的Wi-Fi傳輸方式、由NFC進(jìn)行引導(dǎo)配對(duì)的藍(lán)牙傳輸方式、USB傳 輸方式和郵件傳輸方式中的任一種。
[0093] 需要說明的是，本實(shí)施例所述聲電轉(zhuǎn)換子單元、抗混疊濾波器、前置放大器、處理 子單元、特征識(shí)別子單元、計(jì)算子單元、顯示子單元、編碼子單元、播放子單元、存儲(chǔ)子單元 和交互子單元，均可采用現(xiàn)有的集成電路模塊實(shí)現(xiàn)，故不對(duì)其具體結(jié)構(gòu)進(jìn)行描述與限定。 [0094]當(dāng)然，本實(shí)施例所述胎心音信號(hào)檢測(cè)與處理裝置也可采用集成電路模塊與移動(dòng)智 能終端相結(jié)合的方式，例如，聲電轉(zhuǎn)換子單元、抗混疊濾波器和前置放大器采用現(xiàn)有的集成 電路實(shí)現(xiàn)，處理子單元、特征識(shí)別子單元、計(jì)算子單元、顯示子單元、編碼子單元、播放子單 元、存儲(chǔ)子單元和交互子單元可采用移動(dòng)智能終端實(shí)現(xiàn)，具體地，抗混疊濾波器輸出的經(jīng)放 大、除噪處理后的胎心音電信號(hào)經(jīng)音頻傳輸線通過音頻接口進(jìn)入移動(dòng)智能終端，顯示子單 元、編碼子單元、播放子單元、存儲(chǔ)子單元和交互子單元的功能可采用移動(dòng)智能終端中的硬 件來實(shí)現(xiàn)，而處理子單元、特征識(shí)別子單元和計(jì)算子單元的功能可通過在移動(dòng)智能終端上 安裝配套的APP來實(shí)現(xiàn)。
[0095] 本實(shí)施例所述胎心音信號(hào)檢測(cè)與處理裝置不僅在采集胎心音聲信號(hào)時(shí)不會(huì)對(duì)胎 兒產(chǎn)生影響，以及能夠?qū)Σ杉降奶バ囊袈曅盘?hào)進(jìn)行良好處理，得到胎心率等信息，還能夠 顯示得出的胎心率，播放編碼成音頻文件的干凈的胎心音電信號(hào)，存儲(chǔ)胎心率和所述音頻 文件，以及將胎心率和所述音頻文件發(fā)送至其它設(shè)備。
[0096] 本實(shí)施例中的其他結(jié)構(gòu)及作用都與實(shí)施例1相同，這里不再贅述。
[0097] 可以理解的是，以上實(shí)施方式僅僅是為了說明本實(shí)用新型的原理而采用的示例性 實(shí)施方式，然而本實(shí)用新型并不局限于此。對(duì)于本領(lǐng)域內(nèi)的普通技術(shù)人員而言，在不脫離本 實(shí)用新型的精神和實(shí)質(zhì)的情況下，可以做出各種變型和改進(jìn)，這些變型和改進(jìn)也視為本實(shí) 用新型的保護(hù)范圍。
【權(quán)利要求】
1. 一種胎心音信號(hào)檢測(cè)與處理裝置，包括信號(hào)檢測(cè)單元和信號(hào)處理單元，其特征在于， 所述信號(hào)處理單元包括處理子單元、特征識(shí)別子單元和計(jì)算子單元， 所述信號(hào)檢測(cè)單元與信號(hào)處理單元中的處理子單元相連，用于從孕婦腹部采集胎心音 聲信號(hào)，將所述胎心音聲信號(hào)轉(zhuǎn)換成胎心音電信號(hào)后發(fā)送至處理子單元； 所述處理子單元還與特征識(shí)別子單元相連，用于對(duì)所述胎心音電信號(hào)進(jìn)行除噪處理， 提取除噪處理后的胎心音電信號(hào)的信號(hào)包絡(luò)，并將所述信號(hào)包絡(luò)發(fā)送至特征識(shí)別子單元； 所述特征識(shí)別子單元還與計(jì)算子單元相連，用于在所述信號(hào)包絡(luò)中分別識(shí)別出各個(gè)第 一心音波形的位置和各個(gè)第二心音波形的位置，并發(fā)送至計(jì)算子單元； 所述計(jì)算子單元用于根據(jù)所述信號(hào)包絡(luò)中各個(gè)第一心音波形的位置和各個(gè)第二心音 波形的位置，分別計(jì)算每相鄰兩個(gè)第一心音波形的起始點(diǎn)/結(jié)束點(diǎn)之間的時(shí)長，和每相鄰 兩個(gè)第二心音波形的起始點(diǎn)/結(jié)束點(diǎn)之間的時(shí)長，得到多個(gè)基于第一心音的心率值和多個(gè) 基于第二心音的心率值，對(duì)所述多個(gè)基于第一心音的心率值和多個(gè)基于第二心音的心率值 求平均以得出胎心率。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于， 所述信號(hào)檢測(cè)單元包括耦合聲腔和聲電轉(zhuǎn)換子單元， 所述耦合聲腔的一端與孕婦腹部接觸，另一端與聲電轉(zhuǎn)換子單元相連，用于采集胎心 音聲信號(hào)并傳送給聲電轉(zhuǎn)換子單元； 所述聲電轉(zhuǎn)換子單元與信號(hào)處理單元中的處理子單元相連，用于將所述胎心音聲信號(hào) 轉(zhuǎn)換成胎心音電信號(hào)后發(fā)送至處理子單元。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的裝置，其特征在于， 所述信號(hào)檢測(cè)單元還包括前置放大器和抗混疊濾波器， 所述前置放大器分別與聲電轉(zhuǎn)換子單元和抗混疊濾波器相連，用于對(duì)聲電轉(zhuǎn)換子單 元輸出的胎心音電信號(hào)進(jìn)行放大處理，并將放大處理后的胎心音電信號(hào)發(fā)送至抗混疊濾波 器； 所述抗混疊濾波器分別與前置放大器和信號(hào)處理單元中的處理子單元相連，用于濾除 前置放大器輸出的放大處理后的胎心音電信號(hào)中的高頻噪聲，并將濾除高頻噪聲后的胎心 音電信號(hào)發(fā)送至處理子單元。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于， 所述信號(hào)處理單元還包括顯示子單元， 所述顯示子單元與計(jì)算子單元相連，用于顯示計(jì)算子單元輸出的胎心率。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于， 所述信號(hào)處理單元還包括編碼子單元和播放子單元，所述編碼子單元分別與處理子單 元和播放子單元相連， 所述處理子單元還用于將除噪處理后的胎心音電信號(hào)發(fā)送至編碼子單元； 所述編碼子單元用于將除噪處理后的胎心音電信號(hào)通過數(shù)字編碼成音頻文件，并將所 述音頻文件發(fā)送至播放子單元； 所述播放子單元用于播放所述音頻文件。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的裝置，其特征在于， 所述信號(hào)處理單元還包括存儲(chǔ)子單元， 所述存儲(chǔ)子單元與編碼子單元和/或計(jì)算子單元相連，用于存儲(chǔ)編碼子單元輸出的音 頻文件，和/或，計(jì)算子單元輸出的胎心率。
7. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的裝置，其特征在于， 所述信號(hào)處理單元還包括交互子單元， 所述交互子單元分別與編碼子單元和/或計(jì)算子單元相連，用于將編碼子單元輸出的 音頻文件，和/或，計(jì)算子單元輸出的胎心率發(fā)送至其它設(shè)備。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的裝置，其特征在于， 所述交互子單兀與其它設(shè)備之間的信號(hào)傳輸方式為：NFC傳輸方式、ZigBee傳輸方式、 Wi-Fi傳輸方式、藍(lán)牙傳輸方式、由NFC進(jìn)行引導(dǎo)配對(duì)的ZigBee傳輸方式、由NFC進(jìn)行引導(dǎo) 配對(duì)的Wi-Fi傳輸方式、由NFC進(jìn)行引導(dǎo)配對(duì)的藍(lán)牙傳輸方式、USB傳輸方式和郵件傳輸方 式中的任一種。
9. 根據(jù)權(quán)利要求1?8中任一項(xiàng)所述的裝置，其特征在于， 所述特征識(shí)別子單元包括粗定位模塊、細(xì)定位模塊和查找模塊， 所述粗定位模塊分別與處理子單元和細(xì)定位模塊相連，所述處理子單元用于將所述信 號(hào)包絡(luò)發(fā)送至特征識(shí)別子單元中的粗定位模塊，所述粗定位模塊用于獲取第一閾值T1，和 在所述信號(hào)包絡(luò)的第N個(gè)點(diǎn)至第（N1-N)個(gè)點(diǎn)中找出所有幅值大于第一閾值T1的點(diǎn)，并保 存其位置信息，以形成粗定位信號(hào)，并將所述粗定位信號(hào)發(fā)送至細(xì)定位模塊，其中， T1 = 0. 25*MAX1 (1) 式⑴中，MAXI為所述信號(hào)包絡(luò)的第N個(gè)點(diǎn)至第（N1-N)個(gè)點(diǎn)中的幅值最大點(diǎn)，N1為所 述信號(hào)包絡(luò)的長度，N = fs*(tl+t2)，fs為采樣頻率，tl為第一心音的時(shí)限，t2為第二心音 的時(shí)限； 所述細(xì)定位模塊還與查找模塊相連，所述細(xì)定位模塊用于獲取第二閾值T2,和在所述 粗定位信號(hào)的第N個(gè)點(diǎn)至第（N2-N)個(gè)點(diǎn)中找出所有幅值大于第二閾值T2的點(diǎn)，并保存其 位置信息，以形成細(xì)定位信號(hào)，并將所述細(xì)定位信號(hào)發(fā)送至查找模塊，其中， T2 = 0· 05*MAX2 (2) 式（2)中，MAX2為所述粗定位信號(hào)的第N個(gè)點(diǎn)至第（N2-N)個(gè)點(diǎn)中的幅值最大點(diǎn)，N2為 粗定位信號(hào)的長度，N = fs*(tl+t2)，fs為采樣頻率，tl為第一心音的時(shí)限，t2為第二心音 的時(shí)限； 所述查找模塊內(nèi)預(yù)設(shè)有第一步長L1和第二步長L2,其中， LI = fs*tl (3) L2 = fs*t2 (4) 式（3)和式（4)中，fs為采樣頻率，tl為第一心音的時(shí)限，t2為第二心音的時(shí)限； 所述查找模塊還與計(jì)算子單元相連，用于從所述細(xì)定位信號(hào)的始端向后依次查找所有 起始點(diǎn)至終止點(diǎn)的時(shí)長符合第一步長L1的波形，以及從所述細(xì)定位信號(hào)的始端向后依次 查找所有起始點(diǎn)至終止點(diǎn)的時(shí)長符合第二步長L2的波形，以分別識(shí)別出各個(gè)第一心音波 形的位置和各個(gè)第二心音波形的位置，并發(fā)送至計(jì)算子單元。
10. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的裝置，其特征在于， 所述特征識(shí)別子單元還包括篩選模塊，所述篩選模塊分別與查找模塊和計(jì)算子單元相 連，用于對(duì)查找模塊識(shí)別出的各個(gè)第一心音波形的位置和各個(gè)第二心音波形的位置進(jìn)行篩 選，保留所有符合對(duì)應(yīng)心動(dòng)周期內(nèi)胎兒心室收縮期時(shí)間小于舒張期時(shí)間條件的第一心音波 形的位置和第二心音波形的位置，所述收縮期時(shí)間為第一心音波形的起始點(diǎn)和與其處于同 一心動(dòng)周期的第二心音波形的起始點(diǎn)之間的時(shí)長，所述舒張期時(shí)間為所述第二心音波形的 起始點(diǎn)和處于相鄰下一心動(dòng)周期的第一心音波形的起始點(diǎn)之間的時(shí)長。
【文檔編號(hào)】A61B5/024GK203828916SQ201420203674
【公開日】2014年9月17日 申請(qǐng)日期:2014年4月24日 優(yōu)先權(quán)日:2014年4月24日
【發(fā)明者】敬李, 何偉, 張懿, 譚志向 申請(qǐng)人:重慶融海超聲醫(yī)學(xué)工程研究中心有限公司