一种检测胎心信号的多普勒超声装置及方法.pdf

本发明提供了一种检测胎心信号的多普勒超声装置及方法，属于胎心监测领域。该装置包括梅花形超声波传感器探头、胎心信号采集模块和信号参数处理模块。梅花形超声波传感器探头包括第一晶片和多个第二晶片；第二晶片均环绕设置在第一晶片的周边；第一晶片用于在寻找和检测胎心时发射和接收超声波信号，第二晶片用于在胎心寻找时发射和接收超声波信号；胎心信号采集模块均与梅花形超声波传感器探头和所述信号参数处理模块相连，用于将第一晶片和第二晶片接收的信号采集，信号参数处理模块用于将采集的信号进行计算、判断和比较，得到胎心信号。该多普勒超声装置由于具有特定结构的探头结构，便于人们快速准确地找到胎心信号，使用安全方便。

权利要求书
1.  一种检测胎心信号的多普勒超声装置，其特征在于，包括梅花形超声波传感器探头、胎心信号采集模块和信号参数处理模块；
所述梅花形超声波传感器探头包括第一晶片和多个第二晶片；所述第二晶片均环绕设置在所述第一晶片的周边；所述第一晶片用于在寻找和检测胎心时发射和接收超声波信号，所述第二晶片用于在胎心寻找时发射和接收超声波信号；
胎心信号采集模块均与梅花形超声波传感器探头和所述信号参数处理模块相连，用于将所述第一晶片和所述第二晶片接收的信号采集，所述信号参数处理模块用于将采集的信号进行计算、判断和比较，得到胎心信号。

2.  根据权利要求1所述的多普勒超声装置，其特征在于，所述信号参数处理模块包括：信号质量参数计算模块、目标胎心位置判断模块和信号质量参数阈值比较模块；
所述信号质量参数计算模块与所述胎心信号采集模块相连，用于根据采集的胎心信号，计算得出每个晶片的信号质量参数；
所述目标胎心位置判断模块与所述信号质量参数计算模块和所述胎心信号采集模块相连接，用于比较每个晶片的信号质量参数，得出信号质量最好、最有可能是目标胎心位置晶片；
所述信号质量参数阈值比较模块与所述目标胎心位置判断模块和胎心信号采集模块相连接，用于每隔预设时长，检测目标胎心位置晶片的信号质量参数。

3.  根据权利要求2所述的多普勒超声装置，其特征在于，还包括：输出模块和显示模块；
所述输出模块与所述信号质量参数阈值比较模块和所述目标胎心位置判断模块相连接，用于对有效的目标胎心信号进行输出；
所述显示模块与所述的输出模块相连，用于显示胎心率数值数据和胎心监护信号重要提示标记。

4.  根据权利要求3所述的多普勒超声装置，其特征在于，所述第一晶片为多个。

5.  根据权利要求4所述的多普勒超声装置，其特征在于，所述第一晶片的数目小于所述第二晶片的数目。

6.  根据权利要求1-5任一项所述的多普勒超声装置，其特征在于，还包括壳体；
所述胎心信号采集模块和所述信号参数处理模块均设置在所述壳体内。

7.  根据权利要求6所述的多普勒超声装置，其特征在于，所述梅花形超声波传感器探头设置在所述壳体上，并与所述壳体转动连接。

8.  一种利用根据权利要求1-7任一项所述的多普勒超声装置检测胎心信号的方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)、将梅花形超声波传感器探头按压在腹部，使得第一晶片和第二晶片发射和接收超声波，且接收的超声波信号被胎心信号采集模块采集；
2)、使信号参数处理模块将采集的超声波信号进行计算、判断和比较，获得胎心信号以及目标胎心位置。

9.  根据权利要求8所述的方法，其特征在于，在步骤2)中，具体包括：
使信号参数处理模块计算得出每个晶片的信号质量参数；
使目标胎心位置判断模块比较每个晶片的信号质量参数，得出信号质量最好、最有可能是目标胎心位置晶片；
使信号质量参数阈值比较模块每隔预设时长，检测目标胎心位置晶片的信号质量参数。

10.  根据权利要求9所述的方法，其特征在于，在步骤2)中，
当目标胎心位置晶片的信号质量参数大于预设阈值时，则将该晶片的胎心信号输出。

说明书一种检测胎心信号的多普勒超声装置及方法
技术领域
本发明涉及胎心监测领域，尤其是涉及一种检测胎心信号的多普勒超声装置及方法。
背景技术
多普勒超声胎心仪因其具有便捷、安全等优点，成为一种常用的家用胎儿监护途径。超声多普勒胎心仪利用了声音的多普勒特性原理，即声音遇到运动物体反射的回声会发生频率偏移，且偏移量与运动物体的速度成比例。
相关技术中，超声多普勒胎儿仪探头以固定频率的超声波、一定的角度向母体中的胎儿心脏发射，所发射的超声波遇到界面会产生反射。由于胎儿心脏的跳动是周期性的，因此该反射的电信号也带有一定的周期性，并且含有所需的胎心率信息，可准确地反映胎儿心脏的跳动情况，进一步地，通过对此频移电信号进行处理，可以计算出胎儿的心率，胎心检测系统通过检测此胎心率信息来确定胎儿的健康状况。
然而，不同孕妇的胎心位置有所不同，胎心在不同时间的位置也有所不同，而目前市场上的胎心仪都是以固定角度发射和接收超声波的，这需要探头直接对准胎心位置才能监测到胎心信号。
为了提高胎心仪探测胎心的能力，一般的医用胎心监护仪采用增加超声传感器晶片面积来增加超声波束的覆盖面积，以提高胎心监测能力。但是，家用胎心仪的安全性要求更高，不能盲目通过增 加超声晶片的面积来提高监测能力。另外，一般的孕妈在没有经验、没有医生指导的情况下，很难轻松地找准胎心位置，这给需要在家里做胎心监护的孕妈造成了使用上的困扰，也给胎心仪的家用推广造成了障碍。
有鉴于此，特提出本发明。
发明内容
本发明的目的在于提供一种检测胎心信号的多普勒超声装置，以解决现有技术中家用胎心仪难以准确寻找胎心位置的技术问题。
本发明的第二目的在于提供一种使用该多普勒超声装置检测胎心信号的方法，通过该检测方法，可以使得人们快速准确地检测到胎心信号，并便于胎心率信息快速准确地被测定，非常适合家用。
为了实现以上目的，本发明特采用以下技术方案：
本发明提供的检测胎心信号的多普勒超声装置，包括梅花形超声波传感器探头、胎心信号采集模块和信号参数处理模块；
所述梅花形超声波传感器探头包括第一晶片和多个第二晶片；所述第二晶片均环绕设置在所述第一晶片的周边；所述第一晶片用于在寻找和检测胎心时发射和接收超声波信号，所述第二晶片用于在胎心寻找时发射和接收超声波信号；
胎心信号采集模块均与梅花形超声波传感器探头和所述信号参数处理模块相连，用于将所述第一晶片和所述第二晶片接收的信号采集，所述信号参数处理模块用于将采集的信号进行计算、判断和比较，得到胎心信号。
该检测胎心信号的多普勒超声装置，其探头为梅花形超声波传感器探头，具体地，该探头包括第一晶片和多个第二晶片；第二晶片均环绕设置在所述第一晶片的周边。这样，在启动检测并寻找胎 心的过程中，第一晶片和第二晶片均可以发射并接收返回的超声波，即第二晶片起到帮助寻找胎心信号的效果，并且所有寻找到的胎心信号均被胎心信号采集模块采集，后经过信号参数处理模块计算、判断和比较，从而准确地获知目标胎心位置以及胎心信号，并通过检测后输出，以获知胎儿心率信息。
因此，该多普勒超声装置由于具有特定结构的探头等模块，可便于人们快速准确地找到胎心信号。而且，由于第二晶片和第一晶片特殊的位置关系，其扩大了晶片的检测范围，并没有直接增大晶片的面积，从而不会额外增加超声输出量，使用安全。
可选的，所述信号参数处理模块包括：信号质量参数计算模块、目标胎心位置判断模块和信号质量参数阈值比较模块；
所述信号质量参数计算模块与所述胎心信号采集模块相连，用于根据采集的胎心信号，计算得出每个晶片的信号质量参数；
所述目标胎心位置判断模块与所述信号质量参数计算模块和所述胎心信号采集模块相连接，用于比较每个晶片的信号质量参数，得出信号质量最好、最有可能是目标胎心位置晶片；
所述信号质量参数阈值比较模块与所述目标胎心位置判断模块和胎心信号采集模块相连接，用于每隔预设时长，检测目标胎心位置晶片的信号质量参数。
对于信号质量参数计算模块，其功能主要体现在对所采集的胎心信号进行质量参数计算、目标胎心判断以及信号质量参数测定等；而通过信号质量参数计算模块、目标胎心位置判断模块和信号质量参数阈值比较模块可依次实现上述的功能，从而有序准确地获知目标胎心位置以及胎心信号。
可选的，还包括：输出模块和显示模块；
所述输出模块与所述信号质量参数阈值比较模块和所述目标胎心位置判断模块相连接，用于对有效的目标胎心信号进行输出；
所述显示模块与所述输出模块相连，用于显示胎心率数值数据和胎心监护信号重要提示标记。
当目标胎心位置以及胎心信号被寻找到后，通过信号质量参数阈值比较模块检测该信号的质量参数(是否小于预设阈值)，如果小于预设阈值则移动探头继续寻找，如果大于预设阈值则继续进行胎心信号采集并输出，信号输出的过程通过输出模块得以实现，而输出后的胎心信息则通过显示模块得以显示。
可选的，所述第一晶片为多个。
为了更加快速准确地找到目标胎心位置，优选的，处于中心部位的第一晶片为多个，所有的第二晶片均环绕设置在多个第一晶片的周围。
可选的，所述第一晶片的数目小于所述第二晶片的数目。
由于第二晶片需要环绕设置在第一晶片的周围，因此，为了便于设置，第一晶片的数目不宜太多。
可选的，还包括壳体；所述胎心信号采集模块和所述信号参数处理模块均设置在所述壳体内。
壳体外作为整个装置的支撑和固定结构，用于将所有的核心模块统一集成，便于整个装置携带和使用。
可选的，所述梅花形超声波传感器探头设置在所述壳体上，并与所述壳体转动连接。该设置方式便于探头以不同的角度寻找胎心信号。
一种利用所述的多普勒超声装置检测胎心信号的方法，包括以下步骤：
1)、将梅花形超声波传感器探头按压在腹部，使得第一晶片和第二晶片发射和接收超声波，且接收的超声波信号被胎心信号采集模块采集；
2)、使信号参数处理模块将采集的超声波信号进行计算、判断和比较，获得胎心信号以及目标胎心位置。
该胎心检测方法，由于探头包括第一晶片和第二晶片，使得晶片的探测面积增大，从而有效地解决了现有胎心仪难以准确寻找胎心位置的缺陷。
可选的，在步骤2)中，具体包括：
使信号参数处理模块计算得出每个晶片的信号质量参数；
使目标胎心位置判断模块比较每个晶片的信号质量参数，得出信号质量最好、最有可能是目标胎心位置晶片；
使信号质量参数阈值比较模块每隔预设时长，检测目标胎心位置晶片的信号质量参数。
当通过胎心位置判断模块得到目标胎心位置晶片后，使得第一晶片对准该目标位置，以实现胎心信号检测；而其他的第二晶片均停止工作，并不会增加功耗也不会增加超声输出量，使用安全。
可选的，在步骤2)中：当目标胎心位置晶片的信号质量参数大于预设阈值时，则将该晶片的胎心信号输出。
在检测胎心信号的过程中，要对其信号质量参数进行判定，若该参数大于预设阈值时，则该胎心信号直接输出，若小于预设阈值，需要移动探头并进行重新寻找胎心信号。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作 简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明提供的检测胎心信号的多普勒超声装置中的梅花形超声波传感器探头的晶片布局示意图；
图2为本发明提供的检测胎心信号的多普勒超声装置的模块连接示意图；
图3为本发明提供的多普勒超声装置检测胎心信号的流程图。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
本发明提供的检测胎心信号的多普勒超声装置，包括梅花形超声波传感器探头、胎心信号采集模块和信号参数处理模块；
梅花形超声波传感器探头包括第一晶片和多个第二晶片；第二晶片均环绕设置在第一晶片的周边；第一晶片用于在寻找和检测胎心时发射和接收超声波信号，第二晶片用于在胎心寻找时发射和接收超声波信号；
胎心信号采集模块均与梅花形超声波传感器探头和信号参数处理模块相连，用于将第一晶片和第二晶片接收的信号采集，信号参数处理模块用于将采集的信号进行计算、判断和比较，得到胎心信号。
在进一步的技术方案中，为了使得信号参数处理模块有效快速地处理胎心信号采集模块所采集的信号，信号参数处理模块包括：信号质量参数计算模块、目标胎心位置判断模块和信号质量参数阈值比较模块；
信号质量参数计算模块与胎心信号采集模块相连，用于根据采集的胎心信号，计算得出每个晶片的信号质量参数；
目标胎心位置判断模块与的信号质量参数计算模块和胎心信号采集模块相连接，用于比较每个晶片的信号质量参数，得出信号质量最好、最有可能是目标胎心位置晶片；
信号质量参数阈值比较模块与目标胎心位置判断模块和胎心信号采集模块相连接，用于每隔预设时长，检测目标胎心位置晶片的信号质量参数。
这样，所采集的信号依次通过质量参数计算、目标胎心位置判断以及述信号质量参数阈值比较，从而准确地获知了目标胎心以及胎心位置，通过第一晶片检测后，可直接输出，并显示胎心信息。
因此，在更为优选的方案中，还包括输出模块和显示模块；输出模块与信号质量参数阈值比较模块和目标胎心位置判断模块相连接，用于对有效的目标胎心信号进行输出；显示模块与的输出模块相连，用于显示胎心率数值数据和胎心监护信号重要提示标记。
此外，在其中一个技术方案中，以上述优选的方案为基础，还可作出以下优选：
第一晶片为多个，且第一晶片的数目小于第二晶片的数目；这样，在增加了探头发射超声波范围的前提下，也便于实现第二晶片的设置。更为优选的，第二晶片和第一晶片之间还可调节角度，以实现多方位寻找胎心的目的。
此外，该装置还包括壳体；胎心信号采集模块和信号参数处理模块均设置在壳体内，梅花形超声波传感器探头设置在壳体上，并与壳体转动连接，而显示模块的设置随意，只要满足人们能够方便的观测胎心信息即可。
本发明提供的利用该多普勒超声装置检测胎心信号的方法包括以下步骤：
S1：将梅花形超声波传感器探头按压在腹部，使得第一晶片和第二晶片发射和接收超声波，且接收的超声波信号被胎心信号采集模块采集；
S2：使信号参数处理模块将采集的超声波信号进行计算、判断和比较，获得胎心信号以及目标胎心位置。
具体的，在步骤2中，包括以下操作：
使信号参数处理模块计算得出每个晶片的信号质量参数；
使目标胎心位置判断模块比较每个晶片的信号质量参数，得出信号质量最好、最有可能是目标胎心位置晶片；
使信号质量参数阈值比较模块每隔预设时长，检测目标胎心位置晶片的信号质量参数。当目标胎心位置晶片的信号质量参数大于预设阈值时，则将该晶片的胎心信号输出。
需要说明的是，在本发明中，对于梅花形超声波传感器探头的局部示意图，如图1所示，其中，第一晶片为101，第二晶片为102，而且，在图1中，显示了第一晶片101为多个和单个两种情况下的晶片布局图。另外，为了更进一步的对本发明进行解释和说明，本发明的一个实施例如图3所示：
梅花型超声传感器301，由多个晶片分两组呈梅花型分布，其中一组位于中心的第一晶片(可以由一个或多个晶片组成)负责在胎心寻找和胎心检测时发射和接收超声波信号，另一组位于四周的第二晶片(由多个晶片组成)只负责在胎心寻找时发射和接收超声波信号。
胎心信号采集模块302，与梅花型超声传感器模块301相连接，用于在预设时长内采集胎心信号；
信号质量参数计算模块303，与目标胎心位置判断模块304和胎心信号采集模块302相连接，用于根据采集的胎心信号，计算得出每个晶片的信号质量参数；
目标胎心位置判断模块304，与胎心信号采集模块302、信号质量参数计算模块303、超声探头角度调整模块305和信号质量参数阈值比较模块306相连接，用于比较每个晶片的信号质量参数，得出信号质量最好、最有可能是目标胎心位置的晶片；
超声探头角度调整模块305，与目标胎心位置判断模块304和胎心信号采集模块302相连接，根据信号质量参数判断模块得出信号质量最好、最有可能是目标胎心位置的晶片，自动调整探头角度， 让晶片组中的第一晶片正对目标位置；
信号质量参数阈值比较模块306，与的目标胎心位置判断模块304和胎心信号采集模块302相连接，用于每隔预设时长，检测第一晶片的信号质量参数是否小于预设阈值，如果小于预设阈值，则重新寻找胎心，如果大于预设阈值则继续进行胎心信号采集并输出；
输出模块307，与胎心信号采集模块302相连接，用于对有效的目标胎心信号进行输出；显示模块308，与输出模块307相连，可用于显示有效的胎心率数值数据和胎心监护信号重要提示标记。
如图2所示，对上述实施例提供的检测胎心信号的多普勒超声装置，其检测步骤具体为：
步骤201：将探头接触面按压在腹部；
仪器启动后，自动将梅花型超声传感器重置为起始角度，即超声束垂直于探头接触面，将探头接触面按压在腹部。
步骤202：在预设时长内采集胎心信号；
通过传感器发出超声波，梅花型超声晶片组(梅花型超声传感器模块)同时接收超声回波，对胎心信号进行采集。
步骤203：分析得出每个晶片的信号质量参数K1-Kn；
根据每组晶片在预设时长内采集的胎心信号，得出每个晶片胎心信号质量参数K1-Kn；
步骤204：分析出信号质量最好、最有可能是目标胎心位置的m号晶片；
比较K1-Kn的胎心信号质量参数，分析出信号质量最好、最有可能是目标胎心位置的第m号晶片，其对应胎心信号质量参数最大值Km；
步骤205：自动调整探头角度，让第一晶片正对可能目标胎心位置，即第m号晶片超声束覆盖位置；
步骤206：进行胎心信号采集并分析是否为胎心数据；
探头角度调整到位后，第一晶片进行胎心信号采集，其余晶片组停止采集，并根据采集信号分析是否为有效的胎心信号，如果是进行下一步，如果不是则回到步骤202，并记录超声探头已检测区域，确保该检测点超声可探索区域遍历，避免已检测区域重复检测，直到找到有效胎心，或更换检测点；
步骤207：采集并输出有效的胎心信号；
按传统胎监的方式持续发射和接收超声波，用于心率数据计算和胎心输出；
步骤208：分析晶第一晶片的信号质量参数是否小于预设阈值T。
如果小于预设阈值T，则重新回到步骤202，如果大于预设阈值T则继续输出，进而实现胎心信号的寻找和检测。
综上，本发明所提供的检测胎心信号的多普勒超声装置及其方法可以通过调整晶片角度以获得更大范围的超声覆盖面积，解决了现有的胎心仪需增加晶片面积或凭经验调整探头角度来增加超声波束覆盖探测面积的弊端，有效解决了家庭用户寻找胎心困难的问题，而且本发明在找到胎心进行信号采集输出过程中只有位于中心的第一晶片在工作，并不会增加功耗也不会增加超声输出量，使用安全，可以在没有专业医生的指导情况下进行。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。