胎儿监护设备的制作方法

本实用新型涉及医学监护领域，尤其涉及对胎儿进行的监护。

背景技术：

胎心监护是在妇产科中普遍使用的监测方法之一。通常在开始进行胎心监护时，医生将超声探头放置在孕妇腹部的不同位置处，胎心监护设备能够根据在各个位置处从胎儿采集的超声信号生成声音信号，这些声音信号通过扬声器被播放给医生，这些声音信号的强度与在当前位置处超声探头与胎儿的心脏之间的距离相关。医生根据听到的声音信号的强度判断当前的位置是否更好地对应胎儿的心脏。如果确定当前位置对应胎儿的心脏，则表示完成超声探头的定位，并且能够在该位置处继续监测胎儿的心跳。

在上述定位过程中，医生希望能够清楚地听到表示胎儿心跳的声音信号，尤其是在超声探头与胎儿的心脏相对较远，因此该声音信号相对弱的情况下，这有利于医生根据该声音信号来定位超声探头且了解当前的胎儿心跳情况。

通常，能够通过对所有超声信号进行基于一个放大常数的放大处理来增加声音信号的强度，但是这可能会导致某些超声信号饱和，难以得到满意的声音信号。

技术实现要素：

期望提供一种胎儿监护设备，其能够对不同的超声信号样本进行不同的处理，从而在放大表示胎儿心跳的相对弱的超声信号的同时使得表示胎儿心跳的相对强的超声信号不会因为放大而饱和。

根据本实用新型的实施例，提供一种胎儿监护设备，包括接收单元，其被配置为获得从胎儿采集的超声信号的一个样本信号段；比较单元，其被配置为将所述样本信号段中的样本信号的量值与预先确定的第一阈值和第二阈值相比较，所述第一阈值大于所述第二阈值；其特征在于，所述胎儿监护设备还包括信号处理单元，其被配置为当所述量值大于所述第一阈值或小于所述第二阈值时，保持所述样本信号段中的样本信号不变；并且当所述量值在所述第一阈值和所述第二阈值之间时，对所述样本信号段中的样本信号进行放大。

根据本实用新型的各实施例的胎儿监护设备，将超声样本信号与第一阈值和第二阈值相比较，仅仅放大量值在第一阈值和第二阈值之间的样本信号，对量值大于第一阈值或小于第二阈值的那些样本信号不放大，由此避免了放大背景噪声，在放大表示胎儿心跳的相对弱的超声信号的同时使得相对强的超声信号不会因为放大而饱和。

根据进一步的实施例，所述信号处理单元还包括放大因子确定单元，其被配置为当所述量值在所述第一阈值和所述第二阈值之间时，与所述量值负相关地确定针对所述样本信号的放大因子；和信号放大单元，其被配置为基于所述放大因子对所述样本信号段中的样本信号进行放大。

在放大表示胎儿心跳的样本信号时，通过与样本信号的量值负相关地确定放大因子，能够确保针对量值较大的样本信号设定较小的放大因子，针对量值较小的样本信号设定较大的放大因子，从而能够基于较大的放大因子对弱的信号进行放大，且基于较小的放大因子对强的信号进行放大，这样，能够使得原本弱的心音信号更清晰，而相对强的心音信号也不会饱和。

根据进一步的实施例，所述比较单元还被配置为将所述样本信号段中的各样本信号的幅值的最大值确定为所述样本信号段中的样本信号的量值。

这样，能够基于幅值最大的样本信号确定针对整个样本信号段的放大因子，即针对每个样本信号段中的所有样本信号的放大因子恒定，从而降低了计算的复杂程度，减小了由于对样本信号进行处理所引起的延迟，并且能够容易地保持该样本信号段中的各个样本信号之间的强度关系，即在放大之后，相对弱的信号仍然相对弱，而相对强的信号仍然相对强。

根据进一步的实施例，所述放大因子确定单元基于如下公式确定所述放大因子：

v＝(a-t2)/(t1-t2)*(t1-g*t2)+g*t2

k＝v/a

其中，a表示所述最大值，t1表示所述第一阈值，t2表示所述第二阈值，g表示增益因子，k表示所述放大因子。

根据进一步的实施例，所述增益因子表示在1和t1/t2之间的数值。

根据上述实施例，提供了一种用于确定放大因子的具体实施方式，能够确保对样本信号进行与其量值负相关地放大，且同时保持各样本信号的幅值相对关系。

根据进一步的实施例，所述信号处理单元还被配置为当对所述样本信号段中的样本信号进行放大时，保持在各个样本信号之间的关系不变。

由于各个样本信号的强度与超声探头和胎儿心脏之间的距离成反比，当样本信号的强度高时，超声探头和胎儿心脏之间的距离较小。在进行样本信号的放大时，保持各个样本信号之间的关系，尤其是幅值大小的相对关系，对于通过胎儿心音信号来定位超声探头将是有益的。

根据再进一步的实施例，所述放大因子确定单元还被配置为基于针对当前样本信号段之前的相邻样本信号段确定的放大因子调整针对所述当前样本信号段确定的放大因子。

这样，能够基于针对之前的样本信号段确定的放大因子调整当前的样本信号段的放大因子，从而确保在相邻的样本信号段均被放大时，不会使得各个样本信号段之间出现放大因子的尖锐变化。

根据再进一步的实施例，所述信号处理单元还包括插值单元，其被配置为对所述当前样本信号段和所述相邻样本信号段中的相邻的预定数量的经放大的样本信号进行插值处理。这能够避免在相邻的样本信号段之间的相邻样本信号之间在放大之后出现尖锐的幅值变化，使得样本信号更平滑。

根据再进一步的实施例，所述胎儿监护设备还包括用户接口，其被配置为接收来自用户的控制信号；其中，所述信号处理单元还被配置为基于所述控制信号对所述样本信号段进行处理。这使得用户能够使能或者失能根据本实用新型的信号处理功能。

附图说明

图1示出了根据本实用新型的一个实施例的胎儿监护设备的方块图；

图2示出了根据本实用新型的另一个实施例的胎儿监护设备的方块图；

图3示出了使用根据本实用新型的一个实施例的胎儿监护设备处理前的超声信号、处理后的超声信号、处理前的幅值、处理后的幅值和增益因子的示意图。

参照上述附图来描述本实用新型的各个方面和特征。上述附图仅仅是示意性的，而非限制性的。在不脱离本实用新型的主旨的情况下，在上述附图中各个元件的尺寸、形状、标号、或者外观可以发生变化，而不被限制到仅仅说明书附图所示出的那样。

具体实施方式

图1示出了根据本实用新型的一个实施例的胎儿监护设备10的方块图。该胎儿监护设备10包括接收单元11、比较单元12和信号处理单元13。接收单元11获得通过超声换能器(未示出)采集的超声信号的一个样本信号段。该样本信号段能够包括预定数量或者预定时间长度的样本信号，所述样本信号可以是一个或多个样本信号。能够通过将预定时间长度与超声信号的采样率相乘来确定该样本信号段中所包含的样本信号数量，反之，也能够根据样本信号的数量和超声信号的采样率确定该样本信号段的时间长度。该样本信号段能够被获得并存储在缓存中以便进一步处理。

在一个实施例中，该样本信号段的大小，即预定数量或者预定时间长度，能够被选择为使得对该样本信号段中的超声信号的处理接近实时。这能够确保经处理的超声信号还能够反映超声探头和胎儿心脏之间的实时定位，方便医生根据该经处理的超声信号进行超声探头的定位。

比较单元12能够确定获得的超声样本信号段中的样本信号的量值，并将所确定的样本信号的量值与预先确定的第一阈值和第二阈值相比较，第一阈值大于第二阈值。可以预期，该量值为能够表示样本信号的能量的任何值，包括但不限于幅值。在一个实施例中，第一阈值是表示胎儿心跳的超声样本信号的预期最大值。还能够由用户根据表示胎儿心跳的超声样本信号的预期最大值和/或饱和的超声样本信号的量值确定该第一阈值。在一个实施例中，第二阈值是根据表示胎儿心跳的超声样本信号的预期最小值确定的。

信号处理单元13基于来自比较单元12的比较结果处理所述样本信号段。具体地，当该样本信号段中的样本信号的量值大于第一阈值或小于第二阈值时，保持样本信号段中的样本信号不变；并且当该量值在第一阈值和第二阈值之间时，对所述样本信号段中的样本信号进行放大。由此，仅仅对量值，尤其是幅值，在第一阈值和第二阈值之间的样本信号进行放大，对量值大于第一阈值或小于第二阈值的样本信号不做任何处理，这样，避免了放大背景噪声信号，能够对表示胎儿心跳的较弱信号进行放大，又不会使得一些样本信号饱和。

在优选的实施例中，信号处理单元13当对样本信号段中的各个样本信号进行放大时，保持在各个样本信号之间的关系，尤其是量值的相对关系，不变。例如，量值相对大的样本信号在放大后量值仍然相对大，量值相对小的样本信号在放大后量值仍然相对小。这有利于根据经处理的超声信号进行超声探头的定位。

在一个实施例中，信号处理单元13具体地包括放大因子确定单元131和信号放大单元131。图2示出了根据该实施例的胎儿监护设备的方块图。在信号处理单元13基于比较结果确定需要对样本信号段中的样本信号进行放大处理时，这两个单元共同用于执行样本信号的放大。

该放大因子确定单元131被配置为当该样本信号段中的样本信号的量值在第一阈值和第二阈值之间时，与样本信号的量值负相关地确定针对该样本信号的放大因子，也即，所确定的放大因子的大小与样本信号的量值呈负相关，当样本信号的量值大时，放大因子较小；而当样本信号的量值小时，放大因子较大。信号放大单元132被配置为基于所述放大因子对所述样本信号段中的相应样本信号进行放大。通常，该样本信号段包括多个样本信号。在一个实施例中，能够针对每个样本信号确定与其幅值负相关的放大因子。在这种情况下，针对该样本信号段的放大因子可以是一个包含多个放大因子样本的向量。

通过与样本信号的量值负相关地确定放大因子，能够确保针对量值较大的样本信号设定较小的放大因子，针对量值较小的样本信号设定较大的放大因子，从而能够基于较大的放大因子对弱的信号进行放大，且基于较小的放大因子对强的信号进行放大，这样，能够使得原本弱的心音信号更清晰，而相对强的心音信号也不会饱和。

在进一步的实施例中，比较单元12将获得的样本信号段中的各样本信号的幅值的最大值确定为该样本信号段中的样本信号的量值。在该实施例中，第一阈值和第二阈值能够是与样本信号的幅值相关的阈值。

当比较单元12将获得的样本信号段中的各样本信号的幅值的最大值确定为该样本信号段中的样本信号的量值时，放大因子确定单元131能够与该最大值负相关地确定所述放大因子，即所述放大因子能够与该最大值负相关，信号放大单元132能够基于针对该最大值确定的放大因子对获得样本信号段中的所有样本信号进行放大。这样，针对样本信号段中的所有样本信号可以使用同一放大因子，不仅简化了计算，也维持了在该样本信号段中的各样本信号之间的关系，尤其是幅值相对关系不变。即相对大的样本信号在放大之后依然相对大，相对小的样本信号在放大之后依然相对小，便于用户根据这样的超声信号进行探头定位。

在一个具体的实施例中，放大因子确定单元131基于如下公式确定放大因子：

v＝(a-t2)/(t1-t2)*(t1-g*t2)+g*t2

k＝v/a

其中，a表示该样本信号段中的各样本信号的幅值的最大值，t1表示所述第一阈值，t2表示所述第二阈值，g表示增益因子，k表示所述放大因子。在确定了上述放大因子k之后，能够基于该放大因子对样本信号段中的所有样本信号进行放大。

在上述公式中，增益因子g是可调整的，其是在1和t1/t2之间的任何数值，当然也可能使得g针对每个样本信号段取一个数值，或者针对所有样本信号段取固定值。图3示出了使用根据本实用新型的一个实施例的胎儿监护设备处理前的超声信号、处理后的超声信号、处理前的幅值、处理后的幅值和可能使用的增益因子的示意图。

虽然参照样本信号段中的样本信号幅值的最大值描述了使用上述公式来确定放大因子，可以预期这不是限制性的。上述公式中的a也可以表示一个样本信号段中的多个样本信号中某一个样本信号的幅值。在这种情况下，能够使用上述公式确定针对该样本信号段中的每个样本信号的放大因子，最终得到一个以向量形式表示的放大因子。在这种情况下，能够通过调整增益因子来保证各个样本信号之间的量值相对关系不变。

在优选的实施例中，在针对当前样本信号段确定了放大因子之后，放大因子确定单元131还能够基于针对当前样本信号段之前的相邻样本信号段确定的放大因子来调整针对当前样本信号段确定的放大因子。

例如，放大因子确定单元131能够在确定每个样本信号段的放大因子之后将该放大因子存储起来；当针对当前样本信号段确定了放大因子之后，能够提取当前样本信号段之前的相邻样本信号段的放大因子；判断当前样本信号段的放大因子是否在与相邻样本信号段的放大因子相比的预定范围外，例如当前样本信号段的放大因子是否在相邻样本信号段的放大因子的0.75倍和1.5倍之外，即，当前样本信号段的放大因子是否小于相邻样本信号段的放大因子的0.75倍或大于相邻样本信号段的放大因子的1.5倍，如果是，则将当前样本信号段的放大因子对应调整为相邻样本信号段的放大因子的0.75倍或1.5倍。这样的调整能够避免各个相邻样本信号段之间的放大因子出现尖锐变化。可以预期，其他的倍数也是可行的，并且这能够由用户根据需要和/或实际的情况而设定。

在进一步优选的实施例中，如图2所示，信号处理单元13还包括插值单元133，其被配置为对所述当前样本信号段和所述相邻样本信号段中的相邻的预定数量的经放大的样本信号进行插值处理。这能够避免放大之后在不同的样本信号段之间相邻的样本信号之后出现尖锐的幅度变化，平滑样本信号的变化。

在对超声样本信号进行上述处理之后，能够将经处理的超声样本信号发送到音频驱动器，以基于这些样本信号驱动扬声器播放对应音量的声音信号，便于用户根据该声音信号监测胎儿的心跳和/或定位超声探头。

此外，胎儿监护设备还可以包括用户接口，其能够接收来自用户的控制信号，信号处理单元13能够基于该控制信号确定是否执行对样本信号段的处理。这样，用户能够通过输入控制信号来使能或失能本实用新型的各个实施例的处理。

以上参照胎儿监护设备10描述了本实用新型的各个实施例，可以预期其中的一个或多个单元能够被删除/合并/拆分/修改，以删除/变更和/或修改对应的功能。各个不同的实施例之间能够被组合，或者不同实施例中的个别特征能够被合并到其他实施例中，以取得更优的效果。

参照图1-3所示的具体内容说明了本实用新型的方案，对于本领域技术人员而言，本实用新型显然不局限于图1-3所示出的具体内容。在不背离本实用新型的精神和基本特征的情况下，能够以现有技术中的任何形式来实现本实用新型的胎儿监护设备中的任何部件。另外，具体的实施例仅仅是示意性的，而非限制性的。说明书和权利要求中的“包括”一词不排除其它元件或步骤的存在。在说明书中说明或者在权利要求中记载的各个元件的功能也可以被分拆或组合，由对应的多个元件或单一元件来实现。