本发明涉及胎儿位置监测系统和方法。
背景技术：
在怀孕期间，准妈妈常常想要尽可能多地了解与她们的婴儿有关的信息，例如包括胎儿位置、胎儿尺寸和胎儿移动，并且她们也希望尽可能早地开始与她们未出生的婴儿进行互动。
在产科学中，利奥波德氏手法是一种用于确定妊娠24周后胎儿在女性子宫内的位置的常见而系统的方法。
存在四个步骤，被称为宫底抓握(fundalgrip)，侧部抓握(lateralgrip)，头部抓握(pawlick'sgrip)和骨盆抓握(pelvicgrip)。
经训练的医疗保健提供者(hcp)利用某些手势和压力手动按压某些腹部区域，并且因此基于胎儿头部、躯干、臀部、背部和四肢的不同形态和机械性质来确定胎儿位置并估计胎儿尺寸和体重。例如，在第一操纵(maneuver)下，胎儿身体部分能够通过以下感觉来区分：头部是坚硬的、坚实的、圆形的并且独立于躯干移动，而臀部感觉更柔软并且是对称的。肩部和四肢具有小的骨性突起物，并且与头部不同，它们随着躯干移动。
包括胎儿位置和尺寸的关于胎儿发育的更详细的检查可以利用超声成像系统来引导。
这两种流程都是临床解决方案，不适用于家庭使用，因为它们需要使用专业技术，或需要接入超声诊断设备。
没有在(一个或多个)该(或其他)手动流程中被良好培训的人，诸如孕妇或其家人，获得理想的结果能够经历困难。此外，这些临床解决方案聚焦于诊断，而不应用于使孕妇能够与胎儿互动并改进母亲-胎儿联系。
因此需要一种家用辅助设备，以使得未经训练的人能够在其与胎儿互动期间测量胎儿位置并估计胎儿形状和尺寸。
技术实现要素：
具有可以由不熟练的用户使用的胎儿定位监测系统将是期望的。
本发明由权利要求定义。
根据依据本发明的方面的范例，提供了一种胎儿位置监测系统，包括：
力和/或变形传感器装置，其用于获得响应于所施加的压力的腹部的多个局部区域的阻力信息，所述力和/或变形传感器装置包括力和/或变形传感器；
数据分析处理器，其用于解释与多个局部区域有关的阻力信息，并且用于根据所述解释导出胎儿位置或胎儿尺寸；以及
输出部，其用于向输出设备提供输出数据，以呈现胎儿位置或胎儿尺寸的表示。
阻力信息是机械阻力信息(而不是例如电阻力信息)并且其涉及腹部的动态移动。该系统提供生成胎儿位置和/或尺寸的表示的方式，其需要用户的最少的医学知识，并且因此可以由孕妇或其亲朋好友使用。系统可以在家中使用，因为其不依赖于昂贵的成像方法。
系统可以使得能够监测胎儿尺寸。
其可以额外地使得能够确定胎儿位置。一旦知道了胎儿位置，母亲能够选择使用触摸与胎儿的特定身体部分进行互动。其还使得能够估计胎儿形状和/或胎儿尺寸。
数据分析处理器还可以用于导出随时间的胎儿移动，并且输出部还用于提供胎儿移动的表示。这为系统的用户提供了额外的信息。
系统可以与其他传感器组合，例如用于监测胎儿心跳或监测胎儿移动的传感器。
输出设备可以是显示器，并且其可以是系统的专用部分，要不然其可以是诸如平板电脑、膝上型计算机、个人计算机或移动电话的从输出部向其传输数据的远程设备。显示器甚至可以包括用于直接在孕妇的腹部上显示的投影系统。输出设备可以替代或者也可以包括音频输出，例如提供胎儿的尺寸的听觉指示。
在第一范例中，力和/或变形传感器装置包括手套，并且系统包括控制器，其用于控制输出部以引导系统的用户使用手套向腹部施加压力。
在该第一范例中，系统可以向用户提供例如涉及要遵循的姿势、触摸点和移动路径、每个手部动作的持续时间、动作之间的间隔以及应当施加的压力水平的指令。指令能够通过诸如智能移动设备的任何适当手段向用户提供，或者直接投影在孕妇的腹部区域上。手部动作的持续时间和压力可以被限制在预定安全范围内。以这种方式，用户参与收集数据，但数据解释是自动的。
在第二范例中，力和/或变形传感器装置包括腹部束带。
束带的使用意味着用户不需要熟练的输入，并且系统几乎完全自动化。
腹部束带可以包括用于提供所施加的压力的可膨胀部分的阵列，其中，力或变形传感器装置与每个可膨胀部分相关联。
压力通过可膨胀部分以由数据分析系统控制且因此由数据分析系统已知的顺序施加至不同定位。
在所有范例中，力和/或变形传感器例如包括用于测量施加在腹部上的力和由所施加的力(即，通过佩戴手套的用户或通过束带)引起的腹部的位移的传感器装置。应力能够根据力除以接触面积来计算，并且压缩应变能够根据位移除以厚度来计算。应力和应变可以一起提供关于被按压的组织的性质的更多的信息，而不是单独的力或变形测量结果。
力和/或变形传感器可以包括用于测量力的单独的力传感器和用于测量响应于所施加的力的变形的单独的变形传感器。
数据分析处理器例如适于根据力和变形测量结果导出硬度/顺应性的量度作为对阻力信息的解释。
硬度量度可以用于区分胎儿的不同部分。
硬度的量度例如包括变形和力的比率。这与应变比率有关。因此，无需计算应力和应变的实际值以导出期望的应变比率的量度(即使是相对的而非绝对值)。
数据分析处理器例如适于基于对阻力信息的解释来确定邻近或远离胎儿身体部分的腹部区域的定位。胎儿身体部分可以是头部、臀部和背部中的一项或多项。
胎儿的这些不同区域具有能够由数据分析系统识别的不同的硬度和位置特性。该列表并非详尽无遗，例如胎儿的四肢也可以被识别。数据分析处理器然后适于根据所确定的定位确定胎儿位置。可以确定胎儿形状和尺寸以及总体位置和取向。
根据本发明的另一方面的范例提供了一种监测胎儿位置的方法，包括：
向孕妇的腹部区域施加力和/或变形传感器装置；
获得响应于所施加的压力的腹部的多个局部区域的阻力信息；
解释关于多个局部区域的阻力信息；
根据阻力信息的解释导出胎儿位置或尺寸；并且
提供胎儿位置或胎儿尺寸的表示。
该方法生成胎儿位置或尺寸的输出，而不需要用户的重要医学知识。
获得阻力信息可以包括测量力和变形。可以根据与应力和应变之间的比率有关的变形和力的比率来获得硬度的量度。
可以基于阻力信息的解释来获得邻近或远离胎儿身体部分的腹部区域的定位，其中，胎儿身体部分是头部、臀部或背部中的一项。胎儿位置可以然后根据头部、臀部和/或背部定位获得。
在一个范例中，力和/或变形传感器装置包括手套，并且方法包括用户由手部通过手套提供所施加的压力。
在另一范例中，力和/或变形传感器装置包括腹部束带，并且方法包括通过使腹部束带的可膨胀部分膨胀来提供所施加的压力。
附图说明
现在将参考附图详细描述本发明的范例，其中：
图1示出了怀孕准妈妈的腹部并且示出了胎儿；
图2示出了胎儿位置监测系统的第一实施方式；
图3示出了胎儿位置监测系统的第二实施方式；
图4示出了当按压在下面没有胎儿的腹部区域时的力(顶部图)和变形(底部图)；
图5示出了当按压在下面具有胎儿臀部的腹部区域时的力(顶部图)和变形(底部图)；
图6示出了当按压在下面具有胎儿头部的腹部区域时的力(顶部图)和变形(底部图)；
图7示出了确定胎儿形状、尺寸或位置的第一方法；并且
图8示出了确定胎儿形状、尺寸或位置的第二方法。
具体实施方式
本发明提供了一种胎儿位置监测系统，包括腹部束带或手套，所述腹部束带或手套包括力和/或变形传感器装置，所述传感器装置用于获得响应于所施加的压力的腹部的多个局部区域的阻力信息。数据分析处理器解释阻力信息，以导出胎儿位置和/或胎儿尺寸以及任选地胎儿移动，并且输出被提供，所述输出给出胎儿位置和/或胎儿尺寸以及任选地胎儿移动的表示。
该系统提供生成输出的方式，例如需要用户的最少的医学知识的胎儿位置或尺寸的显示，并且其可以在家中使用。
在第一实施方式中，系统命令用户通过借助基于生物力学传感器的设备触摸和按压孕妇的腹部区域来测量胎儿身体部分的硬度和胎儿身体部分的分布。针对用户的指令例如识别以下中的一个或多个：
触摸点；
移动路径；
不同触摸动作的持续时间；
触摸动作之间的间隔；以及
应当施加的压力。
在第二实施方式中，提供了一种自动系统，其包括要由孕妇穿戴的束带。
胎儿位置能够通过映射在孕妇的所触摸的腹部区域中的硬度的分布来确定。胎儿的不同身体部分(例如头部、背部、四肢和臀部)能够通过变化的分布和硬度来区分。
图1示出了怀孕准妈妈的腹部并示出了胎儿。胎儿的不同部分具有不同的硬度和硬度的分布。例如，头部10相对硬且圆，背部12是可比较的硬的但平坦且宽(如由针对头部和背部的粗线所示的)，而四肢14具有小的骨性性质。臀部16甚至更软并且是对称的。
在生物力学中，模量或应力-应变曲线能够指示生物材料的硬度。因此，通过例如使用压缩或变形传感器计算接触摸域的应力和应变，能够评价硬度。
胎儿形状和尺寸能够通过确定胎儿的不同位置的面积和长度来估计。具有与胎儿位置和尺寸有关的信息的胎儿形状的重建图像然后能够被实时显示，或者甚至直接投影在孕妇的触摸腹部表面上。随着时间的图像提供了胎儿移动的表示。
还能够监测和记录胎儿反应(例如胎儿移动和胎儿心率)。以这种方式，准妈妈可以能够获知什么动作生成来自胎儿的响应。例如，准妈妈可以使用系统来获知哪些动作引导期望的响应，诸如引起胎儿移动。这样的互动可以帮助开发胎儿和母亲之间的联系。动作不限于压力的施加。例如，系统可以用于检测胎儿对其他刺激(诸如准妈妈的声音或移动)的响应。
图2示出了系统的第一实施方式。
系统包括用于获得响应于所施加的压力的腹部的多个局部区域的阻力信息的力和/或变形传感器装置。在该范例中，传感器装置包括手套20，手套20具有提供在一个或多个手指、和/或手掌和/或拇指上的多个感测区域22、23。感测区域服务多种功能。一种是监测由用户施加的压力和响应于所施加的压力的表面位移，并且另一种是导出被按压的身体部分的阻力信息。不同的感测区域可以执行不同的功能，或者感测区域可以执行两者功能。
力传感器可以是能够指示压缩水平的任何压缩传感器，例如压电传感器或霍尔泽(holzer)压力计传感器。变形传感器是能够指示在没有压缩的情况下距原始位置的表面位移的任何传感器，例如，柔性传感器和光纤应变仪。
数据分析处理器26被提供用于解释关于多个局部区域的阻力信息，并且用于根据解释导出胎儿位置。显示器28用于显示胎儿位置的表示。
用户在戴手套20时触摸腹部区域。例如，每个感测区域22、23包括以下中的一个或两者：针对能够根据其确定应力的力测量结果的压缩传感器，以及针对能够根据其确定应变的变形测量结果的变形传感器。可以有一只手套或一副手套。
在一个范例中，被形成在手套的手指部分处的压缩传感器22监测由用户手部施加的压力。当压力超出预定安全范围时，由处理器26触发安全控制功能以向用户报警。安全控制功能可以包括被形成在手套处的振动电机24，使得用户感觉到安全警告。备选地，可以提供音频或视频警报。压缩传感器可以包括压电传感器。
另外的压缩传感器和变形传感器23被提供为胎儿位置确定区域的部分，在该范例中在手部的手掌处。
当佩戴手套时，用户能够通过遵循在显示器28上提供给用户的指令来触摸或按压孕妇的腹部区域。
触摸区域的力和变形两者然后将被测量，并且用于计算作为硬度的指标的应变比率并且映射硬度分布。
处理器26可以是手套的部分，或者其可以是经由有线或无线方法与手套通信的独立设备。处理器26计算触摸区域的硬度，从而导出要显示的信息。显示器能够实现在任何设备中，包括便携式设备，诸如平板电脑或移动电话、计算机或用于直接在孕妇的腹部上显示的投影显示器。
通过引导用户在佩戴手套时采取不同的动作，系统使得未经训练的人能够确定胎儿位置。然而，仍然需要遵循指令，使得处理器知晓用户已经触摸了腹部的何处。处理器必须假定指令已被正确遵循，因此如果用户没有足够的技巧来遵循所提供的指令，则仍然有可能出错。
图3示出了第二实施方式，其提供更完全自动化的系统。
系统再次包括用于获得响应于所施加的压力的腹部的多个局部区域的阻力信息的力和/或变形传感器装置。在该范例中，传感器装置包括腹部束带30，腹部束带30具有多个感测区域和可膨胀气囊32，以在佩戴束带时生成朝向孕妇的腹部的压力。系统仍然包括处理器26和显示器28。
力传感器可以是与上面概述的相同的类型。此外，与可膨胀部分相关联的气压计可以用于导出所施加的力。
合适尺寸的个体气囊的一个范例是直径在5cm和10cm之间的圆形气囊，其因此与手部的手掌具有类似的面积。
气囊之间的空间例如应该小于21厘米，这是胎儿在24周时的顶臀长度。最大压力可以例如是大约130kpa。传感器例如安装在气囊上方以更好地接触腹部区域。如果使用气压计，其将当然实现在气囊中。传感器可以在胎儿区域中具有更大的密度。数据然后能够用于解释每个胎儿位置，例如头部、背部和臀部的边界。
由处理器26在预定安全范围内控制压力水平和持续时间。总体上作为元件34的阵列示出的多个压缩传感器(例如，压电传感器、霍尔泽压力计传感器，以及甚至实现在可膨胀部分中的气压计)和变形传感器(例如柔性传感器和光纤应变计)被提供在束带的内表面处。在使用中，气囊膨胀，以对由束带覆盖的腹部区域施加压力，并且同时通过传感器34测量触摸区域的力和变形两者。
所收集的数据再次用于计算作为硬度的指标的应变比率并且用于映射硬度的分布。处理器26再次被提供为束带的部分，或者能够实现在经由有线或无线方法与束带进行通信的另一独立设备中。处理器计算触摸区域的硬度并且将相关信息发送至显示器28。显示器能够实现在任何设备中，包括便携式设备、计算机或直接在束带本身上的显示器，例如柔性显示器。
在两者实施方式中，能够通过计算胎儿的不同部分的面积和长度来估计胎儿形状和尺寸。准妈妈使用系统从显示器知道胎儿的定位和方向，并使用她最喜欢的方式与胎儿互动，例如敲打头部、抚摸背部、触摸手部或脚部、播放音乐、或以特定方式移动，以满足母亲的情感需求。
通过使用系统，准妈妈还能够得知胎儿偏爱哪些互动模式(其引起积极反应(例如胎儿心率或胎儿移动))，并且然后使用所述互动模式来取悦胎儿。准妈妈能够每天重复完全相同的与胎儿的互动，例如敲打头部、抚摸背部、触摸手部或脚部等，并检查胎儿响应。
在更详尽的实施方式中，系统还可以将超声成像系统并入。
系统的功能已经被测试，尤其是通过测量如头部、臀部和在下面没有胎儿的区域之间的力-变形测量结果的差异。
图4示出了当按压在下面没有胎儿的腹部区域时的力(顶部图)和变形(底部图)，其中，小的所施加的力(1.87n)被施加到约1cm2的区域，因此产生大约20kpa的应力。x轴指示时间。
应变比率可以被定义为具有pa-1单位的应变/应力x100％。
应变等于所测量的变形除以厚度，应力通过力除以接触面积来计算。通过使用相同的压电传感器，系统在相同的校准状况下工作。力和变形测量结果两者的直接输出值(在这种情况下，电压)可以用于确定应变比率的可比较的值。
假设固定接触面积(约1cm2)和腹部厚度，应变/应力x100％的应变比率能够直接与可以被提供为来自传感器装置的直接输出的变形/力x100％有关。应变比率可以因此被认为是用于不同测量结果之间的比较目的的无量纲值。
针对已经用于测试的具体系统配置针对腹部区域，应变比率被测量为31％。
图5示出了当以大的施加的应力(130kpa)按压在下面具有胎儿臀部的腹部区域时的力(顶部图)和变形(底部图)。
臀部区域的应变比率为4.6％。
图6示出了当按压在下面具有胎儿头部的腹部区域时的力(顶部图)和变形(底部图)，在时间t1处具有大的施加的应力(130kpa)并且在时间t2处具有中等施加的应力(67kpa)。
在大的应力的的情况下针对头部区域的应力比率为1.6％，并且在中等的施加的应力的情况下为1.3％。
这些模拟示出了胎儿头部、臀部和不存在胎儿的部分的区域能够通过应变比率来区分。胎儿头部较硬，并且因此具有较低的如上所定义的应变比率(1-2％)。胎儿臀部较软，并且因此具有相对较高的应变比率(4-5％)。胎儿位置能够通过识别的胎儿头部和臀部来指示。
能够通过使用胎儿头部和胎儿臀部的位置信息来计算顶臀长度。胎儿尺寸能够通过使用胎儿形状的顶臀长度来估计。
图7示出了使用以上第一(手套)实施方式确定胎儿形状的方法。
在步骤70中，向用户提供关于在佩戴感测手套时如何以及在何处按压腹部的指示。使用显示器提供指令。给用户的指令例如识别要完成接触的触摸点、移动路径、不同触摸动作的持续时间、触摸动作之间的间隔或应当施加的压力水平。这些动作可以一起模拟利奥波德氏手法，但其他的顺序也是可能的。
在步骤72中，用户以手套形式将力和/或变形传感器装置施加到孕妇的腹部区域。
这可以以不同的位置、按压力或移动形状进行重复，使得步骤70和72形成步骤的循环。
在步骤74中，获得响应于所施加的压力的针对腹部的多个局部区域的阻力信息。阻力计算可以在感测过程的结束处执行(如所示的)，或者其可以实时执行，使得计算形成重复环路的部分。这由图7中的虚线环形箭头表示。
在步骤76中，关于多个局部区域解释阻力信息。
在步骤78中，根据阻力信息的解释导出胎儿位置和/或尺寸，并且在步骤79中提供(例如显示)胎儿位置或胎儿尺寸以及任选地胎儿移动的表示。
图8示出了使用以上第二(腹部束带)实施方式确定胎儿形状的方法。
在步骤80中，用户以束带形式将力和/或变形传感器装置施加到孕妇的腹部区域。
在步骤82中，获得响应于所施加的压力的针对腹部的多个局部区域的阻力信息。
所施加的压力可以作为序列或作为单个大面积测量结果被施加。这对用户而言耗时更少，并且更省力和更舒适。然而系统可以施加压力序列。束带也可以用于腹部按摩。
在步骤84中，关于多个局部区域解释阻力信息。
在步骤86中根据阻力信息的解释导出胎儿位置或尺寸，并且在步骤88中提供(例如显示)胎儿位置或胎儿尺寸以及任选地胎儿移动的表示。
通过研究附图、公开内容和所附权利要求，本领域普通技术人员在实践要求保护的本发明时能够理解和实现所公开的实施例的其他变型。在权利要求中，词语“包括”不排除其他元件或步骤，并且词语“一”或“一个”不排除多个。尽管在互不相同的从属权利要求中记载了特定措施，但是这并不指示不能有利地使用这些措施的组合。权利要求中的任何附图标记不应被解释为对范围的限制。