柔性监测装置及基于柔性监测装置的胎心监测方法与流程

本公开涉及医疗监测领域，尤其涉及一种柔性监测装置及基于该柔性监测装置的胎心监测方法。

背景技术

胎儿心率(或称胎心率)指的是胎儿在子宫内的心脏跳动的频率，胎心率可以准确的反应胎儿在母体的安全状态，正常胎心率在110～160次/分之间。当胎心率低于110次/分或者高于160次/分时，则很可能是胎儿缺氧或者发育异常，需要及时的对胎儿进行检查，或者进行剖腹产，以保障胎儿的安全。

在当前的医疗服务中，胎心率多通过连续的胎心监测来完成，医护人员通过胎心监测设备，测量20分钟内胎心率的变化趋势，根据胎心率所在范围和活跃程度，判断胎儿是否健康。传统胎心监测设备的材质多为硬质材料，因此与人体贴合困难，而且难以实现超声的自聚焦自接收。

技术实现要素：

有鉴于此，本公开提出了一种柔性监测装置及基于柔性监测装置的胎心监测方法。通过柔性化的结构设计，使得所述监测装置可以自然舒适的与人体贴合，提升了胎心监测效率。

根据本公开的一方面，提供了一种柔性监测装置，其特征在于，包括：柔性基底、柔性封装材料以及一个或n个柔性超声传感单元，所述n大于等于2；

所述柔性超声传感单元设置于所述柔性基底上；

所述柔性封装材料用于对所述柔性超声传感单元以及柔性基底进行封装。

在一种可能的实现方式中，所述柔性超声传感单元包括：超声发射换能器以及超声接收传感器；

所述超声发射换能器与所述超声接收传感器分离设置于所述柔性基底上。

在一种可能的实现方式中，所述超声发射换能器靠近所述超声接收传感器的第三表面与所述超声发射换能器在所述柔性基底上的第一表面的第一夹角小于等于90°；

所述超声接收传感器靠近所述超声发射换能器的第四表面与所述超声接收传感器在所述柔性基底上的第二表面的第二夹角小于等于90°。

在一种可能的实现方式中，所述n个柔性超声传感单元呈圆形分布；或者所述n个柔性超声传感单元排成一排；其中，所述n大于等于3。

在一种可能的实现方式中，所述柔性监测装置还包括：控制单元、传输单元，

其中，所述控制单元和传输单元设置于所述柔性基底上，并通过所述柔性封装材料进行封装；

所述控制单元用于控制所述柔性超声传感单元发出第一超声波，并对所述第一超声波和柔性超声传感单元接收的第二超声波进行处理，以及将处理后的信号发送给所述传输单元；其中，第二超声波是与第一超声波对应的反射超声波；

所述传输单元用于将接收到的处理后的信号发送到外部设备。

在一种可能的实现方式中，所述控制单元包括：信号处理子单元；

所述信号处理子单元用于根据模拟解调方式，对所述第一超声波和第二超声波进行处理。

根据本公开的另一方面，提供了一种基于上述任一种的柔性监测装置的胎心监测方法，其特征在于，

采集所述超声发射换能器发送的第一超声波得到第一采集信号；

采集所述超声接收传感器接收的第二超声波得到第二采集信号，其中所述第二超声波是与第一超声波对应的反射超声波；

利用模拟解调方式，根据所述第一采集信号和第二采集信号获取胎心率。

在一种可能的实现方式中，控制所述超声发射换能器中的多个发送所述第一超声波；

控制所述超声接收传感器中的多个接收所述第二超声波。

在一种可能的实现方式中，控制所述超声发射换能器中的一个发送所述第一超声波；

控制所述超声接收传感器中的多个接收所述第二超声波。

在一种可能的实现方式中，控制所述超声发射换能器中的一个发送所述第一超声波，包括：

控制所述超声发射换能器逐个发送超声波；

确定最高回波信号强度对应的超声发射换能器；

控制所述最高回波信号强度对应的超声发射换能器发送所述第一超声波。

通过将柔性超声传感单元设置在柔性基底上，并且通过柔性封装材料封装，以及通过模拟解调的方式获取胎心率，根据本公开的柔性监测装置以及基于柔性监测装置的胎心监测方法，能够使得柔性监测装置与监测体更加贴合，提升胎心监测效率和准确性，并且通过模拟解调的方式提高了胎心监测的稳定性。

根据下面参考附图对示例性实施例的详细说明，本公开的其它特征及方面将变得清楚。

附图说明

包含在说明书中并且构成说明书的一部分的附图与说明书一起示出了本公开的示例性实施例、特征和方面，并且用于解释本公开的原理。

图1示出根据本公开一实施例的柔性监测装置的结构示意图。

图2示出根据本公开一实施例的柔性监测装置的结构示意图。

图3示出根据本公开一实施例的超声发射换能器与超声接收传感器之间的距离的示意图。

图4a示出根据本公开一实施例的柔性监测装置的结构示意图。

图4b示出根据本公开一实施例的柔性监测装置的结构示意图。

图5示出根据本公开一实施例的柔性监测装置的结构示意图。

图6示出根据本公开一实施例的柔性监测装置的应用示意图。

图7示出根据本公开一实施例的柔性监测装置的结构示意图。

图8示出根据本公开一实施例的柔性监测装置的结构示意图。

图9示出根据本公开一实施例的柔性监测装置的结构示意图。

图10示出根据本公开一实施例的基于柔性监测装置的胎心监测方法的流程图。

图11a示出根据本公开一实施例的基于柔性监测装置的胎心监测方法的流程图。

图11b示出根据本公开一实施例的基于柔性监测装置的胎心监测方法的工作示意图。

图12a示出根据本公开一实施例的基于柔性监测装置的胎心监测方法的流程图。

图12b示出根据本公开一实施例的基于柔性监测装置的胎心监测方法的工作示意图。

图13示出根据本公开一实施例的基于柔性监测装置的胎心监测方法的流程图。

具体实施方式

以下将参考附图详细说明本公开的各种示例性实施例、特征和方面。附图中相同的附图标记表示功能相同或相似的元件。尽管在附图中示出了实施例的各种方面，但是除非特别指出，不必按比例绘制附图。

在这里专用的词“示例性”意为“用作例子、实施例或说明性”。这里作为“示例性”所说明的任何实施例不必解释为优于或好于其它实施例。

另外，为了更好的说明本公开，在下文的具体实施方式中给出了众多的具体细节。本领域技术人员应当理解，没有某些具体细节，本公开同样可以实施。在一些实例中，对于本领域技术人员熟知的方法、手段、元件和电路未作详细描述，以便于凸显本公开的主旨。

图1示出根据本公开一实施例的柔性监测装置的结构示意图。如图1所示，该柔性监测装置包括：柔性基底4、柔性封装材料5以及一个或n个柔性超声传感单元1，所述n大于等于2；

所述柔性超声传感单元1设置于所述柔性基底4上；

所述柔性封装材料5用于对所述柔性超声传感单元1以及柔性基底4进行封装。

其中，柔性超声传感单元1可以发出和接收超声波。柔性基底4的材料可以为塑料，例如聚氯乙烯、聚碳酸酯、聚甲基丙烯酸甲酯、纤维素酯、聚四氟乙烯。柔性基底4的材料也可以为树脂，例如聚对苯二甲酸乙二醇酯(pet)、聚醚砜(pes)、聚亚酰胺(pi)、苯并环丁烯(bcb)、丙烯酸树脂。柔性基底4的材料还可以为硅橡胶、斜纹布、pu、以及真皮等材料。柔性封装材料5可以保护该柔性监测装置，柔性封装材料5的材料可以为硅胶，例如，聚二甲基硅氧烷，也可以为树脂，例如共聚酯等。

通过将柔性超声传感单元设置在柔性基底上，并且通过柔性封装材料封装，根据本公开的柔性监测装置，能够使得柔性监测装置与监测体更加贴合，提升胎心监测效率和准确性。

图2示出根据本公开一实施例的柔性监测装置的结构示意图。图2中标号与图1相同的组件具有相同的功能，为简明起见，省略对这些组件的详细说明。如图2所示，在一种可能的实现方式中，所述柔性超声传感单元1可以包括：超声发射换能器101以及超声接收传感器102；

所述超声发射换能器101与所述超声接收传感器102分离设置于所述柔性基底4上。

通过该分离设置于柔性基底4的方式，所述柔性超声传感单元1具有超声波自聚焦和自接收能力。

所述超声发射换能器101和所述超声接收传感器102可以为长方体(薄片状)、半圆柱体(薄片状)等，超声发射换能器101和超声接收传感器102的形状可以相同，也可以不同，本公开对此不作限定。

其中，所述超声发射换能器101与所述超声接收传感器102分离的距离可以根据超声发射换能器101与超声接收传感器102的尺寸设置，例如，超声发射换能器101和所述超声接收传感器102均为半圆柱体时，图4a示出根据本公开一实施例的柔性监测装置的结构示意图，如图4a所示示例，在超声发射换能器101和超声接收传感器102为相同的半圆柱体的情况下，可以设置超声发射换能器101与所述超声接收传感器102分离的距离小于该半圆柱体的半径。超声发射换能器101和所述超声接收传感器102均为长方体时，如果两者平行相对设置，超声发射换能器101与所述超声接收传感器102分离的距离小于，相对的方向上超声发射换能器101的长度和所述超声接收传感器102的长度中的较小者。

对于所述超声发射换能器101与所述超声接收传感器102分离的距离，在一种可能的方式中，该距离可以是指超声发射换能器101底面上的第一条边与超声接收传感器102底面上的第二条边之间的最大距离，其中，超声发射换能器101底面上的第一条边是指超声发射换能器101底面的边中正对超声接收传感器102的边，超声接收传感器102底面上的第二条边是指超声接收传感器102底面的边中正对超声发射换能器101的边。超声发射换能器101底面是指超声发射换能器101与柔性基底4接触的面，超声接收传感器102底面是指超声接收传感器102与柔性基底4接触的面。

图3示出根据本公开一实施例的超声发射换能器与超声接收传感器之间的距离的示意图以超声发射换能器101和超声接收传感器102均为长方体为例，如图3所示，图3是超声发射换能器101和所述超声接收传感器102的俯视图，两者平行相对设置，第一条边和第二条边的距离为d，超声发射换能器101在相对的方向上(即水平方向上)的长度为d1，超声接收传感器102在相对的方向上(即水平方向上)的长度为d2，如果d1<d2，则d<d1即可。

上述仅仅是对超声发射换能器101和超声接收传感器102分离距离的示例，该距离只要被设置的可以满足超声接收传感器102的接收效果就可以，本公开对此不做限定。

在一种可能的实现方式中，所述超声发射换能器101靠近超声接收传感器102的第三表面与超声发射换能器101在柔性基底4上的第一表面的第一夹角小于等于90°；超声接收传感器102靠近超声发射换能器101的第四表面与超声接收传感器102在柔性基底104上的第二表面的第二夹角小于等于90°。

举例来说，如图4a所示，以所述超声发射换能器101和所述超声接收传感器102为半圆柱体为例，图4a为柔性超声传感单元1的俯视图，图4b为柔性超声传感单元1的正视图。如图4b所示，在一种可能的方式中，所述超声发射换能器101靠近所述超声接收传感器102的第三表面与所述超声发射换能器101在所述柔性基底4上的第一表面的第一夹角小于等于90°；

所述超声接收传感器102靠近所述超声发射换能器101的第四表面与所述超声接收传感器102在所述柔性基底4上的第二表面的第二夹角小于等于90°。

其中，第一夹角和第二夹角可以相同，也可以不同，本公开对此不作限定。

第一夹角和/或第二夹角的角度小于90°，所述超声发射换能器101和所述超声接收传感器102的上表面分离的距离更大，可以更大范围的实现弯曲，如图5所示。通过自由弯曲可以贴合各种弯曲程度的监测体的表面，例如带有弧度的孕妇肚皮表面。

所述第一夹角和第二夹角可以根据被监测体的表面弧度设置，如果被监测体的表面弧度弯曲程度小，可以将第一夹角和第二夹角的角度设置大一些，超声发射换能器101和超声接收传感器102弯曲的程度就可以很好地贴合被监测体的表面；如果被监测体的表面弧度弯曲程度大，可以将第一夹角和第二夹角的角度设置小一些，这样可以使得超声发射换能器101和超声接收传感器102弯曲的程度大些以满足很好地贴合被监测体的表面。

在一个示例中，第一夹角和第二夹角可以根据不同应用的统计数据设置，例如，参见图6，在对胎心6监测时，被监测体的表面为孕妇的肚皮8，应用于孕妇的胎心监测，可以统计36周-40周的孕妇肚皮表面的弧度，基于该统计合理的设置所述第一夹角和第二夹角的度数，使得超声发射换能器101和超声接收传感器102可以舒适的贴合孕妇的肚皮。

在一种可能的方式中，所述第一夹角可以为45°；所述第二夹角可以为45°。

第一夹角和第二夹角为45°，可以满足对一般监测体表面的贴合度，也可以保证超声发射换能器101和超声接收传感器102在远离柔性基底4的表面的发送和接收面积。

上述是对所述第一夹角和第二夹角度数设置的示例，本公开对此不作限定。

图7示出根据本公开一实施例的柔性监测装置的结构示意图，如图7所示，在一种可能的方式中，所述n个柔性超声传感单元呈圆形分布。

上述分布可以呈圆形，以中心阵元和环绕阵元组成，中心阵元处设置一个柔性超声传感器单元1，在中心阵元周围均匀环绕设置其它柔性超声传感器单元1作为环绕阵元。其中，中心阵元也可以包括不止一个柔性超声传感器单元1，环绕阵元具体环绕的环数可以根据监测面积来设置，例如，监测面积较大，可以设置较多环数，本公开对此不作限定。

通过该中心阵元和环绕阵元的组成方式，可以通过较少的柔性超声传感器单元1实现较大声场覆盖面积，比较适合产检时的胎心监测，在胎儿胎心上下左右移动时，该种布置方式也可以覆盖各个方向的移动范围，尽量避免胎心监测中各种可能的漏检和胎心遗失等风险。

图8示出根据本公开一实施例的柔性监测装置的结构示意图，如图8所示，在一种可能的方式中，所述n个柔性超声传感单元1排成一排。所述n个柔性超声传感单元可以在一个方向上均匀布置，该种布置方式可以实现在特定方向的胎心监测，例如，胎儿分娩时，胎儿胎心会沿着固定的路径移动，该种布置方式可以实现分娩时胎心的连续监测。

以上仅仅是所述n个柔性超声传感单元1布置方式的示例，所述n个柔性超声传感单元1还可以根据监测面积、监测振源的移动规律进行合理布置，本公开对此不作限定。

在一种可能的方式中，对于所述图7和图8中的所述n个柔性超声传感单元1，所述n可以大于等于3。

在一种可能的方式中，如图9所示，所述柔性监测装置还可以包括：控制单元2和传输单元3；

其中，所述控制单元2和传输单元3设置于所述柔性基底4上，并通过所述柔性封装材料5进行封装；

所述控制单元2用于控制所述柔性超声传感单元1发出第一超声波，并对所述第一超声波和柔性超声传感单元1接收的第二超声波进行处理，以及将处理后的信号发送给所述传输单元3；其中，第二超声波是与第一超声波对应的反射超声波；

所述传输单元3用于将接收到的处理后的信号发送到外部设备。

在一种可能的方式中，所述传输单元包括：无线传输子单元；

所述无线传输子单元用于将接收到的处理后的信号以无线的方式发送到外部设备。

通过使用无线连接，能够使得监测更加方便，不需要被监测体，例如孕妇，固定在一个地方。

在一种可能的方式中，所述控制单元可以包括：信号处理子单元；

所述信号处理子单元用于根据模拟解调方式，对所述第一超声波和第二超声波进行处理。

所述控制单元2可以采集所述柔性超声传感单元1发出的第一超声波以及柔性超声传感单元1接收的第二超声波，控制单元2根据多普勒效应原理，采用模拟解调的方式，对所述第一超声波和柔性超声传感单元接收的信号第二超声波进行处理，可以提取出胎心率。

图10示出根据本公开一实施例的基于柔性监测装置的胎心监测方法流程图，如图10所示，该方法可以包括：

s101，采集所述超声发射换能器发送的第一超声波得到第一采集信号；

在对孕妇进行胎心监测时，可以将该柔性监测装置贴附于孕妇肚皮上，柔性监测装置的控制单元可以控制所述超声发射换能器101发送第一超声波，该第一超声波可以是连续超声波，控制单元可以采集所述第一超声波得到第一采集信号。

s102，采集所述超声接收传感器接收的第二超声波得到第二采集信号，其中，所述第二超声波是与第一超声波对应的反射超声波；

所述超声接收传感器102可以接收第一超声波反射的第二超声波，如果有多个超声发射换能器101发送第一超声波，这时，多个第一超声波会反射多个第二超声波，超声接收传感器102可以接收多个第二超声波。该第二超声波可以是连续超声波，控制单元可以采集所述第二超声波得到第二采集信号。

s103，利用模拟解调方式，根据所述第一采集信号和第二采集信号获取胎心率。

所述超声发射换能器与超声接收传感器分离设置，所述超声发射换能器可以连续发送超声波，超声接收传感器可以连续接收超声波，所述柔性监测装置的控制单元采集的第一采集信号和第二采集信号可以是连续的，对于该连续超声波可以利用模拟解调的方式，根据多普勒效应原理以及所述第一采集信号和第二采集信号获取所述胎心率。

上述第一采集信号和第二采集信号可以通过压电换能器采集，将第一采集信号和第二采集信号通过模拟解调元件进行差值运算获取差值信号，将差值信号输入到低通滤波器，通过低通滤波器获取所述胎心率。

通过柔性监测装置进行胎心监测以及模拟解调的方式获取胎心率，根据本公开的基于柔性监测装置的胎心监测方法，能够使得柔性监测装置与监测体更加贴合，提升胎心监测效率和准确性，并且通过模拟解调的方式提高了胎心监测的稳定性。

图11a示出根据本公开一实施例的基于柔性监测装置的胎心监测方法流程图，图11b示出根据本公开一实施例的基于柔性监测装置的胎心监测方法的工作示意图。如图11a所示，该方法还可以包括：

s104，控制所述超声发射换能器中的多个发送所述第一超声波；

所述控制单元可以选择多个超声发射换能器101，例如选择所述柔性监测装置中的所有超声发射换能器101，控制所有超声发射换能器101发送第一超声波。

或者，所述控制单元可以将柔性监测装置中的所有超声发射换能器101进行分组，每一个分组中包括多个超声发射换能器101，控制单元选择其中一组，控制该组中多个超声发射换能器101发送第一超声波。

本公开对发送所述第一超声波的多个超声发射换能器101的选择方式不作限定。

s105，控制所述超声接收传感器中的多个接收所述第二超声波。

所述超声接收传感器102中的多个可以与上述所述超声发射换能器101中的多个对应，或者所述超声接收传感器102中的多个可以是指所述柔性监测装置中的所有超声接收传感器102。所述超声接收传感器102可以被控制单元控制以接收第一超声波反射的第二超声波。

采用上述多点发送、多点接收的方式，每个超声接收传感器都可以接收每个超声发射换能器所发出对应反射回的超声波，形成了多点发射和多点接收的效果，形成叠加效应，由此等效的增加了超声发射换能器和超声接收传感器的尺寸，显著地提高了胎心的探测范围和探测灵敏度。

图12a示出根据本公开一实施例的基于柔性监测装置的胎心监测方法流程图，图12b示出根据本公开一实施例的基于柔性监测装置的胎心监测方法的工作示意图。如图12a所示，该方法可以包括：

s106，控制所述超声发射换能器中的一个发送所述第一超声波；

所述超声发射换能器可以被所述控制单元控制以发送超声波，在采用单点发送、多点接收的工作方式中，控制单元可以控制超声发射换能器101中的一个发送第一超声波。其中，所述超声发射换能器101中的一个可以是控制单元随机选择的，也可以是控制单元根据所述各个超声发射换能器的位置选择的，例如选择中心位置的超声发射换能器，本公开对此不作限定。

s107，控制所述超声接收传感器中的多个接收所述第二超声波。

所述超声接收传感器中的多个可以被所述控制单元控制开启以接收所述第一超声波反射的第二超声波。

图13示出根据本公开一实施例的基于柔性监测装置的胎心监测方法的流程图。在一种可能的方式中，如图13所示，步骤s106，控制所述超声发射换能器中的一个发送所述第一超声波，可以包括：

s1061，控制所述超声发射换能器逐个发送超声波；

当所述柔性监测装置中存在多个超声发射换能器101和多个超声接收传感器102时，控制单元可以逐个运行超声发射换能器101，控制所述超声发射换能器101逐个发送超声波；

s1062，确定最高回波信号强度对应的超声发射换能器；

控制单元可以在逐个运行超声发射换能器101的同时，开启所有的超声接收传感器102接收超声回波，测量不同超声发射换能器101对应的回波信号强度，通过比较，确定出最高回波信号强度，进而确定最高回波信号强度对应的超声发射换能器。

对于上述测量不同超声发射换能器101对应的回波信号强度，控制单元可以每运行一个超声发射换能器101，将对应的所有超声接收传感器102接收的超声回波的信号强度进行相加，得到该超声发射换能器101对应的回波信号强度。这仅仅是计算超声发射换能器101对应的回波信号强度的一种示例，也可以将所有超声接收传感器102接收的超声回波的信号强度的平均值作为所述超声发射换能器101对应的回波信号强度，或者将所有超声接收传感器102接收的超声回波中信号强度的最大值作为超声发射换能器101对应的回波信号强度，本公开对此不作限定。

s1063，控制所述最高回波信号强度对应的超声发射换能器发送所述第一超声波。

控制单元可以选择最高回波信号强度对应的超声发射换能器101作为唯一的发射阵元，所有的超声接收传感器102都作为接收阵元工作，也可以选择所有的超声接收传感器102中的多个作为接收阵元工作。

采用这种单点发送、多点接收的工作方式，可以在保证探测能力的前提下，降低超声发射剂量，保障探测效率并保护胎儿安全。

以上已经描述了本公开的各实施例，上述说明是示例性的，并非穷尽性的，并且也不限于所披露的各实施例。在不偏离所说明的各实施例的范围和精神的情况下，对于本技术领域的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的。本文中所用术语的选择，旨在最好地解释各实施例的原理、实际应用或对市场中的技术的技术改进，或者使本技术领域的其它普通技术人员能理解本文披露的各实施例。