一种胎心音信号检测与处理装置制造方法
【专利摘要】本实用新型提供一种胎心音信号检测与处理装置，包括信号检测单元和信号处理单元，信号检测单元用于采集胎心音声信号，并将其转换成胎心音电信号；信号处理单元包括：处理子单元，用于对胎心音电信号进行除噪处理，提取除噪处理后的胎心音电信号的信号包络；特征识别子单元，用于在信号包络中分别识别出各个第一心音波形和第二心音波形的位置；计算子单元，用于分别计算每相邻两个第一心音波形、第二心音波形的起始点/结束点之间的时长，得到多个基于第一心音的心率值和多个基于第二心音的心率值，求平均以得出胎心率。本实用新型所述装置既不会在采集胎心音信号时会对胎儿产生影响，又能对采集到的胎心音信号进行良好处理。
【专利说明】一种胎心音信号检测与处理装置
【技术领域】
[0001] 本实用新型涉及生理信号检测【技术领域】，具体涉及一种胎心音信号检测与处理装 置。
【背景技术】
[0002] 据WHO报道，世界每年约有300多万胎儿在怀孕阶段死亡，约400多万婴儿在出生 后的四周内死亡，若孕妇在怀孕期间，能够按时检查胎儿健康状况，并获得相应的妊娠、分 娩和产后护理指导，将会大大减少胎儿及婴儿的死亡率。一般情况下，孕妇在受孕24周之 后就开始去医院周期性地接受胎儿健康监护，胎儿健康监护能提前检测到某些胎儿的心脏 疾病、胎儿被脐带缠绕引起的窒息和胎儿窘迫等异常情况，从而实现优生，和胎儿健康、安 全预防，能大大减少产前胎儿和产后婴儿的死亡率。而且，胎儿的健康与孕妇的健康、营养 和心理状况息息相关，因此，当胎儿的健康出现明显变化时，医生不仅会考虑胎儿可能患有 的疾病，还会考虑孕妇本身的情况，然后综合评价，得出诊断建议，实现孕妇健康、安全地怀 孕，顺利生产等。
[0003] 胎儿心脏和成人心脏一样，包括两个心室、两个心房和四种瓣膜。在一个心动周期 中，心脏发生一次收缩和舒张，即一个心动周期包括心房收缩、心房舒张、心室收缩和心室 舒张四个过程。在胎儿心脏开始心动周期前，血液经静脉和胎盘流进心房累积，然后如同成 人心脏搏动、心脏内血流循环一样，心房开始收缩，瓣膜打开，血液由心房流入心室，从而形 成一个完整的心动周期。在各个心动周期的过程中，由心肌本身的舒张，瓣膜的关闭以及血 流冲击所产生的声音叫做胎心音。胎心音犹如机械手表的嘀塔声，有一定的规律，每一个 心动周期可产生四个胎心音，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)出现在心室收缩期，标志心室开始收缩，主要由房室瓣关闭 及相伴随的心室壁振动形成，其音调较低，持续时间较长；第二心音（S2)出现在心室舒张 期，即出现在第一心音（si)之后，标志心室开始舒张，主要由动脉瓣关闭等形成，其音调较 高，持续时间较短；第三心音（S3)出现在心室舒张早期，随着房室瓣的开放，心房的血液快 速流入心室，引起心室壁和腱索的振动，从而形成第三心音，其音调较低，持续较短；第四心 音（S4)是由心房收缩，血流快速充盈心室所引起的振动而形成，又称心房音，其音调较低， 持续较短。对于这四种胎心音来说，只能听到第一心音（S1)和第二心音（S2)，而第三心音 (S3)和第四心音（S4)由于太过微弱，一般很难听到。
[0004] 在胎儿健康监护（也称为胎心监护）技术中，胎心音图（fetal phonocadiogram, 简称FPCG)监测是相对容易实现的技术之一。具体为，在孕妇腹部采集胎心音信号，并绘制 成胎心音波形图，通过该图可以得到胎心率、胎动等多种信息，而这些信息能够很好的反应 胎儿的健康状况。
[0005] 目前，在孕妇腹部做胎心监护一般采用超声多普勒方式，该方式通过超声探头发 射一定量的超声作用于胎儿心脏，胎儿心脏搏动时会对超声产生反射，探头接收反射回的 超声并对接收的超声做相应的分析，就能得到胎儿心脏的活动信息（如胎心音），这种方式 具有技术成熟、实现方便等优点，但是，由于应用超声时需要使用超声耦合剂，而且当超声 作用于胎儿时，会刺激胎儿，使其活动加剧，这些都会造成检测结果的误差；此外，胎心监护 还可采用听诊器的方式，例如使用高灵敏度的听诊器在孕妇腹部适当位置处听胎心音，这 种方法是被动的检测胎心音，对胎儿不会产生任何影响，但是，由于胎心音是一种微弱的低 频非线性、非平稳生理信号，主频段在20-200HZ内，普通的听诊器不适用，高灵敏度的听诊 器又太昂贵，而且，采用听诊器的方式寻找胎心位置比较困难，难以普及。同时，胎心音在通 过羊水、子宫等孕妇腹部组织和器官向外传播时，会受到外界噪声，胎动，孕妇的心音，孕妇 腹部血流音、肠鸣音等的干扰，使得在孕妇腹部采集得到的胎心音信号非常复杂，而现有的 超声多普勒方式和听诊器方式对采集到的包含噪声的胎心音信号的处理方法比较简单，处 理结果的误差较大。
[0006] 因此，如何既能在采集胎心音信号时不会对胎儿产生影响，且采集方法简单易行、 价格低廉，又能对采集到的胎心音信号进行良好处理，减少处理结果的误差，成为了行业内 亟待解决的问题。 实用新型内容
[0007] 本实用新型所要解决的技术问题是针对现有技术中所存在的上述缺陷，提供一种 既不会在采集胎心音信号时会对胎儿产生影响，又能对采集到的胎心音信号进行良好处理 的胎心音信号检测与处理装置。
[0008] 解决本实用新型技术问题所采用的技术方案：
[0009] 所述胎心音信号检测与处理装置包括信号检测单元和信号处理单元，所述信号处 理单元包括处理子单元、特征识别子单元和计算子单元，
[0010] 所述信号检测单元与信号处理单元中的处理子单元相连，用于从孕妇腹部采集胎 心音声信号，将所述胎心音声信号转换成胎心音电信号后发送至处理子单元；
[0011] 所述处理子单元还与特征识别子单元相连，用于对所述胎心音电信号进行除噪处 理，提取除噪处理后的胎心音电信号的信号包络，并将所述信号包络发送至特征识别子单 元；
[0012] 所述特征识别子单元还与计算子单元相连，用于在所述信号包络中分别识别出各 个第一心音波形的位置和各个第二心音波形的位置，并发送至计算子单元；
[0013] 所述计算子单元用于根据所述信号包络中各个第一心音波形的位置和各个第二 心音波形的位置，分别计算每相邻两个第一心音波形的起始点/结束点之间的时长，和每 相邻两个第二心音波形的起始点/结束点之间的时长，得到多个基于第一心音的心率值和 多个基于第二心音的心率值，对所述多个基于第一心音的心率值和多个基于第二心音的心 率值求平均以得出胎心率。
[0014] 优选地，所述信号检测单元包括耦合声腔和声电转换子单元，
[0015] 所述耦合声腔的一端与孕妇腹部接触，另一端与声电转换子单元相连，用于采集 胎心音声信号并传送给声电转换子单元；
[0016] 所述声电转换子单元与信号处理单元中的处理子单元相连，用于将所述胎心音声 信号转换成胎心音电信号后发送至处理子单元。
[0017] 优选地，所述信号检测单元还包括前置放大器和抗混叠滤波器，
[0018] 所述前置放大器分别与声电转换子单元和抗混叠滤波器相连，用于对声电转换子 单元输出的胎心音电信号进行放大处理，并将放大处理后的胎心音电信号发送至抗混叠滤 波器；
[0019] 所述抗混叠滤波器分别与前置放大器和信号处理单元中的处理子单元相连，用于 滤除前置放大器输出的放大处理后的胎心音电信号中的高频噪声，并将滤除高频噪声后的 胎心音电信号发送至处理子单元。
[0020] 优选地，所述信号处理单元还包括显示子单元，
[0021] 所述显示子单元与计算子单元相连，用于显示计算子单元输出的胎心率。
[0022] 优选地，所述信号处理单元还包括编码子单元和播放子单元，所述编码子单元分 别与处理子单元和播放子单元相连，
[0023] 所述处理子单元还用于将除噪处理后的胎心音电信号发送至编码子单元；
[0024] 所述编码子单元用于将除噪处理后的胎心音电信号通过数字编码成音频文件，并 将所述音频文件发送至播放子单元；
[0025] 所述播放子单元用于播放所述音频文件。
[0026] 优选地，所述信号处理单元还包括存储子单元，
[0027] 所述存储子单元与编码子单元和/或计算子单元相连，用于存储编码子单元输出 的音频文件，和/或，计算子单元输出的胎心率。
[0028] 优选地，所述信号处理单元还包括交互子单元，
[0029] 所述交互子单元分别与编码子单元和/或计算子单元相连，用于将编码子单元输 出的音频文件，和/或，计算子单元输出的胎心率发送至其它设备。
[0030] 优选地，所述交互子单兀与其它设备之间的信号传输方式为：NFC传输方式、 ZigBee传输方式、Wi-Fi传输方式、蓝牙传输方式、由NFC进行引导配对的ZigBee传输方 式、由NFC进行引导配对的Wi-Fi传输方式、由NFC进行引导配对的蓝牙传输方式、USB传 输方式和邮件传输方式中的任一种。
[0031] 优选地，所述特征识别子单元包括粗定位模块、细定位模块和查找模块，
[0032] 所述粗定位模块分别与处理子单元和细定位模块相连，所述处理子单元用于将所 述信号包络发送至特征识别子单元中的粗定位模块，所述粗定位模块用于获取第一阈值 T1，和在所述信号包络的第N个点至第（N1-N)个点中找出所有幅值大于第一阈值T1的点， 并保存其位置信息，以形成粗定位信号，并将所述粗定位信号发送至细定位模块，其中，
[0033] T1 = 0· 25*MAX1 (1)
[0034] 式（1)中，MAXI为所述信号包络的第N个点至第（N1-N)个点中的幅值最大点，N1 为所述信号包络的长度，N = fs*(tl+t2)，fs为采样频率，tl为第一心音的时限，t2为第二 心音的时限；
[0035] 所述细定位模块还与查找模块相连，所述细定位模块用于获取第二阈值T2,和在 所述粗定位信号的第N个点至第（N2-N)个点中找出所有幅值大于第二阈值T2的点，并保 存其位置信息，以形成细定位信号，并将所述细定位信号发送至查找模块，其中，
[0036] T2 = 0· 05*MAX2 (2)
[0037] 式（2)中，MAX2为所述粗定位信号的第N个点至第（N2-N)个点中的幅值最大点， N2为粗定位信号的长度，N = fs*(tl+t2)，fs为采样频率，tl为第一心音的时限，t2为第 二心音的时限；
[0038] 所述查找模块内预设有第一步长L1和第二步长L2,其中，
[0039] LI = fs*tl (3)
[0040] L2 = fs*t2 (4)
[0041] 式⑶和式⑷中，fs为采样频率，tl为第一心音的时限，t2为第二心音的时限；
[0042] 所述查找模块还与计算子单元相连，用于从所述细定位信号的始端向后依次查找 所有起始点至终止点的时长符合第一步长L1的波形，以及从所述细定位信号的始端向后 依次查找所有起始点至终止点的时长符合第二步长L2的波形，以分别识别出各个第一心 音波形的位置和各个第二心音波形的位置，并发送至计算子单元。
[0043] 优选地，所述特征识别子单元还包括筛选模块，所述筛选模块分别与查找模块和 计算子单元相连，用于对查找模块识别出的各个第一心音波形的位置和各个第二心音波形 的位置进行筛选，保留所有符合对应心动周期内胎儿心室收缩期时间小于舒张期时间条件 的第一心音波形的位置和第二心音波形的位置，所述收缩期时间为第一心音波形的起始点 和与其处于同一心动周期的第二心音波形的起始点之间的时长，所述舒张期时间为所述第 二心音波形的起始点和处于相邻下一心动周期的第一心音波形的起始点之间的时长。
[0044] 有益效果：
[0045] 本实用新型所述胎心音信号检测与处理装置一方面能够直接从孕妇腹部采集胎 心音声信号，并不会对胎儿产生影响，从而能够减少检测结果的误差；另一方面又能对采集 到的胎心音声信号进行良好处理，即，将胎心音声信号转换成胎心音电信号，并对其进行除 噪处理，得到干净的胎心音电信号，然后提取除噪处理后的胎心音电信号的信号包络并进 行分析与计算，从而得出胎心率，这对胎儿健康监护具有重要的价值和意义。同时，可将得 出的胎心率进行显示；也可将除噪处理后的胎心音电信号经数字编码成音频文件后进行播 放；还可将得出的胎心率和编码形成的音频文件通过有线或无线的方式与其它设备共享， 实现对胎心率的多设备监测，更有利于对胎儿进行实时监护。
【专利附图】
【附图说明】
[0046] 图1为本实用新型实施例1所述胎心音信号检测与处理装置的结构框图；
[0047] 图2为本实用新型实施例2所述胎心音信号检测与处理装置的结构框图；
[0048] 图3为图2中的耦合声腔和声电转换子单元的结构示意图；
[0049] 图4为本实用新型实施例2中经除噪处理后的胎心音信号的仿真图；
[0050] 图5、图6为对图4所示胎心音信号进行包络提取后得出的信号包络的仿真图。
[0051] 图中：1 一f禹合声腔；2 -声电转换子单兀；3 -垫圈；S1 -第一心首；S2 -第二心 首；tl 一第一心首的时限；t2 -第二心首的时限；ts -胎儿心室收缩期时间；td -胎儿心 室舒张期时间；T 一心动周期。
【具体实施方式】
[0052] 为使本领域技术人员更好地理解本实用新型的技术方案，下面结合附图和实施例 对本实用新型作进一步详细描述。
[0053] 实施例1 :
[0054] 如图1所示，本实施例提供一种胎心音信号检测与处理装置，包括信号检测单元 和信号处理单元，其中，所述信号处理单元包括处理子单元、特征识别子单元和计算子单 元。需要说明的是，由于胎心音本身是一种声信号，故本实用新型中所有出现的"胎心音信 号"实际指的都是"胎心音声信号"。
[0055] 所述信号检测单元与信号处理单元中的处理子单元相连，用于从孕妇腹部采集胎 心音声信号，将所述胎心音声信号转换成胎心音电信号后发送至处理子单元。与目前采用 的超声多普勒方式不同，本实施例所述信号检测单元并不是通过向胎儿发射超声的方式获 取胎心音声信号，而是直接从孕妇腹部采集胎心音声信号，并不会对胎儿产生影响，从而能 够减少检测结果的误差；所述信号检测单元可采用现有的数字麦克风等设备。
[0056] 所述处理子单元还与特征识别子单元相连，用于对所述胎心音电信号进行除噪处 理，提取除噪处理后的胎心音电信号的信号包络，并将所述信号包络发送至特征识别子单 元。所述处理子单元可采用现有的专用信号处理单片机，例如STM32、msp430或ARM等，可 通过单片机中的包络检波器提取除噪处理后的胎心音电信号的信号包络。
[0057] 所述特征识别子单元还与计算子单元相连，用于在所述信号包络中分别识别出各 个第一心音波形的位置和各个第二心音波形的位置，从而剔除噪声伪峰，得到第一心音波 形和第二心音波形的精确位置，并发送至计算子单元。
[0058] 所述计算子单元用于根据所述信号包络中各个第一心音波形的位置和各个第二 心音波形的位置，分别计算每相邻两个第一心音波形的起始点/结束点之间的时长，和每 相邻两个第二心音波形的起始点/结束点之间的时长，得到多个基于第一心音的心率值和 多个基于第二心音的心率值，
[0059] 具体地，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 数，tli;i+1为相邻两个第一心音波形（即第i个第一心音波形和第（i+1)个第一心音波形） 的起始点/结束点之间的时长，单位为秒；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的正整数，t2i，i+1为相邻两个第二心音波形（即第i个第二心音波形和 第（i+Ι)个第二心音波形）的起始点/结束点之间的时长，单位为秒；
[0060] 对所述多个基于第一心音的心率值FHRli;i+1和多个基于第二心音的心率值 FHR2i;i+1求平均以得出胎心率FHR，即一分钟内胎儿心跳的次数。
[0061] 可见，本实施例所述胎心音信号检测与处理装置能够对采集到的胎心音声信号进 行良好处理，并得出胎心率。
[0062] 需要说明的是，本实施例所述信号检测单元、处理子单元、特征识别子单元和计算 子单元均可采用现有的集成电路模块实现，故不对其具体结构进行描述与限定。
[0063] 实施例2 :
[0064] 如图2所示，本实施例提供一种胎心音信号检测与处理装置，包括信号检测单元 和信号处理单元。
[0065] 所述信号检测单元包括耦合声腔、声电转换子单元、抗混叠滤波器和前置放大器， 其中，抗混叠滤波器和前置放大器为可选器件；
[0066] 所述信号处理单元包括处理子单元、特征识别子单元、计算子单元、显示子单元、 编码子单元、播放子单元、存储子单元和交互子单元，其中，显示子单元、编码子单元、播放 子单元、存储子单元和交互子单元为可选器件。
[0067] 具体地，在信号检测单元中，如图3所示，所述耦合声腔1的一端通过垫圈3与孕 妇腹部接触，另一端与声电转换子单元2相连，用于采集胎心音声信号并传送给声电转换 子单元2 ;所述耦合声腔1可采用现有通用的耦合声腔；
[0068] 所述声电转换子单元还与前置放大器相连，用于将所述胎心音声信号转换成胎心 音电信号后发送至前置放大器；
[0069] 所述前置放大器还与抗混叠滤波器相连，用于对声电转换子单元输出的胎心音电 信号进行放大处理，并将放大处理后的胎心音电信号发送至抗混叠滤波器；
[0070] 所述抗混叠滤波器还与信号处理单元中的处理子单元相连，用于滤除前置放大器 输出的放大处理后的胎心音电信号中的高频噪声，并将滤除高频噪声后的胎心音电信号发 送至处理子单元。
[0071] 所述处理子单元还分别与特征识别子单元和编码子单元相连，用于对抗混叠滤波 器输出的滤除高频噪声后的胎心音电信号再次进行除噪处理，得到除噪处理后的胎心音电 信号，所述除噪处理后的胎心音电信号如图4所示，然后提取所述除噪处理后的胎心音电 信号的信号包络，所述信号包络如图5、6所示，图5和图6中的信号包络的图形完全相同， 区别仅在于，图5的时间轴的单位为秒，图6的时间轴的单位为点，也即，将时间轴的单位 由秒换算成点，这样做的好处是，有利于后续特征识别子单元对各个第一心音波形的位置 和各个第二心音波形的位置的识别，所述处理子单元还将所述除噪处理后的胎心音电信号 发送至编码子单元，以及将所述信号包络发送至特征识别子单元；所述处理子单元可采用 STM32、msp430或ARM等专用信号处理单片机，其中含有包络检波器，用以提取除噪处理后 的胎心音电信号的信号包络；
[0072] 所述特征识别子单元还与计算子单元相连，用于在所述信号包络中分别识别出各 个第一心音波形的位置和各个第二心音波形的位置，并发送至计算子单元；
[0073] 本实施例中，所述特征识别子单元包括粗定位模块、细定位模块和查找模块，
[0074] 所述粗定位模块分别与处理子单元和细定位模块相连，所述处理子单元用于将图 6所示信号包络发送至特征识别子单元中的粗定位模块，所述粗定位模块用于获取第一阈 值T1，和在所述信号包络的第N个点至第（N1-N)个点中找出所有幅值大于第一阈值T1的 点，并保存其位置信息，以形成粗定位信号，从而消除了可能存在的噪声伪峰，并将所述粗 定位信号发送至细定位模块，其中，
[0075] T1 = 0· 25*MAX1 (1)
[0076] 式（1)中，MAXI为所述信号包络的第N个点至第（N1-N)个点中的幅值最大点，N1 为所述信号包络的长度，N = fs*(tl+t2)，fs为采样频率，tl为第一心音的时限，t2为第二 心音的时限，一般情况下，tl = 0. 085s，t2 = 0. 058s，且tl和t2的取值均属于公知常识， fs可根据实际采样情况确定，一般情况下，fs = 2kHz，则N约等于200,本实施例中取N = 200 ；
[0077] 所述细定位模块还与查找模块相连，所述细定位模块用于获取第二阈值T2,和在 所述粗定位信号的第N个点至第（N2-N)个点中找出所有幅值大于第二阈值T2的点，并保 存其位置信息，以形成细定位信号，从而基本确定各个第一心音波形的位置和各个第二心 音波形的位置，并将所述细定位信号发送至查找模块，其中，
[0078] T2 = 0· 05*MAX2 (2)
[0079] 式（2)中，MAX2为所述粗定位信号的第N个点至第（N2-N)个点中的幅值最大点， N2为粗定位信号的长度，取N = 200 ;
[0080] 所述查找模块内预设有第一步长L1和第二步长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] 所述查找模块还与计算子单元相连，用于从所述细定位信号的始端向后依次查找 所有起始点至终止点的时长符合第一步长L1的波形，以及从所述细定位信号的始端向后 依次查找所有起始点至终止点的时长符合第二步长L2的波形，以分别识别出各个第一心 音波形的位置和各个第二心音波形的位置，从而最终确定各个第一心音波形的位置和各个 第二心音波形的位置，并发送至计算子单元；
[0085] 优选地，为了提高特征识别子单元中的查找模块识别第一心音波形的位置和第二 心音波形的位置的准确率，所述特征识别子单元还包括筛选模块，所述筛选模块分别与查 找模块和计算子单元相连，用于对查找模块识别出的各个第一心音波形的位置和各个第二 心音波形的位置进行筛选，保留所有符合对应心动周期T内胎儿心室收缩期时间ts小于舒 张期时间td条件的第一心音波形的位置和第二心音波形的位置，从而剔除了不符合条件 的第一心音和第二心音的波形，所述收缩期时间ts为第一心音波形的起始点和与其处于 同一心动周期的第二心音波形的起始点之间的时长，所述舒张期时间td为所述第二心音 波形的起始点和处于相邻下一心动周期T的第一心音波形的起始点之间的时长。需要说明 的是，胎儿心室收缩期时间ts短于舒张期时间td，以及胎儿心室收缩期时间ts与舒张期时 间td相比相对恒定，均属于本领域公知常识；
[0086] 所述计算子单元用于根据所述信号包络中各个第一心音波形的位置和各个第二 心音波形的位置，分别计算每相邻两个第一心音波形的起始点/结束点之间的时长，和每 相邻两个第二心音波形的起始点/结束点之间的时长，得到多个基于第一心音的心率值和 多个基于第二心音的心率值，对多个基于第一心音的心率值和多个基于第二心音的心率值 求平均以得出胎心率；
[0087] 所述显示子单元与计算子单元相连，用于显示计算子单元输出的胎心率；
[0088] 所述编码子单元还与播放子单元相连，用于将所述除噪处理后的胎心音电信号通 过数字编码成WAV或MP3等格式的音频文件，并将所述音频文件发送至播放子单元；所述编 码子单元可采用现有的音频编码器；
[0089] 所述播放子单元用于播放所述音频文件；
[0090] 所述存储子单元分别与编码子单元和计算子单元相连，用于存储编码子单元输出 的音频文件，和存储计算子单元输出的胎心率；所述存储子单元可采用SD卡等存储设备；
[0091] 所述交互子单元分别与编码子单元和计算子单元相连，用于将编码子单元输出的 音频文件，和计算子单元输出的胎心率发送至其它设备，例如可将所述音频文件和胎心率 发送给孕妇及其亲朋好友，从而让大家都听到干净清晰的胎心音，分享孕妇怀胎的快乐，增 进感情交流，还可将所述音频文件和胎心率发送给其他医生，从而为医生提供信息，方便孕 妇获得医疗建议和帮助等。
[0092] 优选地，所述交互子单兀与其它设备之间的信号传输方式为：NFC传输方式、 ZigBee传输方式、Wi-Fi传输方式、蓝牙传输方式、由NFC进行引导配对的ZigBee传输方 式、由NFC进行引导配对的Wi-Fi传输方式、由NFC进行引导配对的蓝牙传输方式、USB传 输方式和邮件传输方式中的任一种。
[0093] 需要说明的是，本实施例所述声电转换子单元、抗混叠滤波器、前置放大器、处理 子单元、特征识别子单元、计算子单元、显示子单元、编码子单元、播放子单元、存储子单元 和交互子单元，均可采用现有的集成电路模块实现，故不对其具体结构进行描述与限定。 [0094]当然，本实施例所述胎心音信号检测与处理装置也可采用集成电路模块与移动智 能终端相结合的方式，例如，声电转换子单元、抗混叠滤波器和前置放大器采用现有的集成 电路实现，处理子单元、特征识别子单元、计算子单元、显示子单元、编码子单元、播放子单 元、存储子单元和交互子单元可采用移动智能终端实现，具体地，抗混叠滤波器输出的经放 大、除噪处理后的胎心音电信号经音频传输线通过音频接口进入移动智能终端，显示子单 元、编码子单元、播放子单元、存储子单元和交互子单元的功能可采用移动智能终端中的硬 件来实现，而处理子单元、特征识别子单元和计算子单元的功能可通过在移动智能终端上 安装配套的APP来实现。
[0095] 本实施例所述胎心音信号检测与处理装置不仅在采集胎心音声信号时不会对胎 儿产生影响，以及能够对采集到的胎心音声信号进行良好处理，得到胎心率等信息，还能够 显示得出的胎心率，播放编码成音频文件的干净的胎心音电信号，存储胎心率和所述音频 文件，以及将胎心率和所述音频文件发送至其它设备。
[0096] 本实施例中的其他结构及作用都与实施例1相同，这里不再赘述。
[0097] 可以理解的是，以上实施方式仅仅是为了说明本实用新型的原理而采用的示例性 实施方式，然而本实用新型并不局限于此。对于本领域内的普通技术人员而言，在不脱离本 实用新型的精神和实质的情况下，可以做出各种变型和改进，这些变型和改进也视为本实 用新型的保护范围。
【权利要求】
1. 一种胎心音信号检测与处理装置，包括信号检测单元和信号处理单元，其特征在于， 所述信号处理单元包括处理子单元、特征识别子单元和计算子单元， 所述信号检测单元与信号处理单元中的处理子单元相连，用于从孕妇腹部采集胎心音 声信号，将所述胎心音声信号转换成胎心音电信号后发送至处理子单元； 所述处理子单元还与特征识别子单元相连，用于对所述胎心音电信号进行除噪处理， 提取除噪处理后的胎心音电信号的信号包络，并将所述信号包络发送至特征识别子单元； 所述特征识别子单元还与计算子单元相连，用于在所述信号包络中分别识别出各个第 一心音波形的位置和各个第二心音波形的位置，并发送至计算子单元； 所述计算子单元用于根据所述信号包络中各个第一心音波形的位置和各个第二心音 波形的位置，分别计算每相邻两个第一心音波形的起始点/结束点之间的时长，和每相邻 两个第二心音波形的起始点/结束点之间的时长，得到多个基于第一心音的心率值和多个 基于第二心音的心率值，对所述多个基于第一心音的心率值和多个基于第二心音的心率值 求平均以得出胎心率。
2. 根据权利要求1所述的装置，其特征在于， 所述信号检测单元包括耦合声腔和声电转换子单元， 所述耦合声腔的一端与孕妇腹部接触，另一端与声电转换子单元相连，用于采集胎心 音声信号并传送给声电转换子单元； 所述声电转换子单元与信号处理单元中的处理子单元相连，用于将所述胎心音声信号 转换成胎心音电信号后发送至处理子单元。
3. 根据权利要求2所述的装置，其特征在于， 所述信号检测单元还包括前置放大器和抗混叠滤波器， 所述前置放大器分别与声电转换子单元和抗混叠滤波器相连，用于对声电转换子单 元输出的胎心音电信号进行放大处理，并将放大处理后的胎心音电信号发送至抗混叠滤波 器； 所述抗混叠滤波器分别与前置放大器和信号处理单元中的处理子单元相连，用于滤除 前置放大器输出的放大处理后的胎心音电信号中的高频噪声，并将滤除高频噪声后的胎心 音电信号发送至处理子单元。
4. 根据权利要求1所述的装置，其特征在于， 所述信号处理单元还包括显示子单元， 所述显示子单元与计算子单元相连，用于显示计算子单元输出的胎心率。
5. 根据权利要求1所述的装置，其特征在于， 所述信号处理单元还包括编码子单元和播放子单元，所述编码子单元分别与处理子单 元和播放子单元相连， 所述处理子单元还用于将除噪处理后的胎心音电信号发送至编码子单元； 所述编码子单元用于将除噪处理后的胎心音电信号通过数字编码成音频文件，并将所 述音频文件发送至播放子单元； 所述播放子单元用于播放所述音频文件。
6. 根据权利要求5所述的装置，其特征在于， 所述信号处理单元还包括存储子单元， 所述存储子单元与编码子单元和/或计算子单元相连，用于存储编码子单元输出的音 频文件，和/或，计算子单元输出的胎心率。
7. 根据权利要求5所述的装置，其特征在于， 所述信号处理单元还包括交互子单元， 所述交互子单元分别与编码子单元和/或计算子单元相连，用于将编码子单元输出的 音频文件，和/或，计算子单元输出的胎心率发送至其它设备。
8. 根据权利要求7所述的装置，其特征在于， 所述交互子单兀与其它设备之间的信号传输方式为：NFC传输方式、ZigBee传输方式、 Wi-Fi传输方式、蓝牙传输方式、由NFC进行引导配对的ZigBee传输方式、由NFC进行引导 配对的Wi-Fi传输方式、由NFC进行引导配对的蓝牙传输方式、USB传输方式和邮件传输方 式中的任一种。
9. 根据权利要求1?8中任一项所述的装置，其特征在于， 所述特征识别子单元包括粗定位模块、细定位模块和查找模块， 所述粗定位模块分别与处理子单元和细定位模块相连，所述处理子单元用于将所述信 号包络发送至特征识别子单元中的粗定位模块，所述粗定位模块用于获取第一阈值T1，和 在所述信号包络的第N个点至第（N1-N)个点中找出所有幅值大于第一阈值T1的点，并保 存其位置信息，以形成粗定位信号，并将所述粗定位信号发送至细定位模块，其中， T1 = 0. 25*MAX1 (1) 式⑴中，MAXI为所述信号包络的第N个点至第（N1-N)个点中的幅值最大点，N1为所 述信号包络的长度，N = fs*(tl+t2)，fs为采样频率，tl为第一心音的时限，t2为第二心音 的时限； 所述细定位模块还与查找模块相连，所述细定位模块用于获取第二阈值T2,和在所述 粗定位信号的第N个点至第（N2-N)个点中找出所有幅值大于第二阈值T2的点，并保存其 位置信息，以形成细定位信号，并将所述细定位信号发送至查找模块，其中， T2 = 0· 05*MAX2 (2) 式（2)中，MAX2为所述粗定位信号的第N个点至第（N2-N)个点中的幅值最大点，N2为 粗定位信号的长度，N = fs*(tl+t2)，fs为采样频率，tl为第一心音的时限，t2为第二心音 的时限； 所述查找模块内预设有第一步长L1和第二步长L2,其中， LI = fs*tl (3) L2 = fs*t2 (4) 式（3)和式（4)中，fs为采样频率，tl为第一心音的时限，t2为第二心音的时限； 所述查找模块还与计算子单元相连，用于从所述细定位信号的始端向后依次查找所有 起始点至终止点的时长符合第一步长L1的波形，以及从所述细定位信号的始端向后依次 查找所有起始点至终止点的时长符合第二步长L2的波形，以分别识别出各个第一心音波 形的位置和各个第二心音波形的位置，并发送至计算子单元。
10. 根据权利要求9所述的装置，其特征在于， 所述特征识别子单元还包括筛选模块，所述筛选模块分别与查找模块和计算子单元相 连，用于对查找模块识别出的各个第一心音波形的位置和各个第二心音波形的位置进行筛 选，保留所有符合对应心动周期内胎儿心室收缩期时间小于舒张期时间条件的第一心音波 形的位置和第二心音波形的位置，所述收缩期时间为第一心音波形的起始点和与其处于同 一心动周期的第二心音波形的起始点之间的时长，所述舒张期时间为所述第二心音波形的 起始点和处于相邻下一心动周期的第一心音波形的起始点之间的时长。
【文档编号】A61B5/024GK203828916SQ201420203674
【公开日】2014年9月17日 申请日期:2014年4月24日 优先权日:2014年4月24日
【发明者】敬李, 何伟, 张懿, 谭志向 申请人:重庆融海超声医学工程研究中心有限公司