一种胎儿胎动胎心信号监测系统及方法
【技术领域】
[0001]本发明属于医疗卫生领域，尤其设计一种针对胎儿的胎心和胎动信号监测的系统及方法。
【背景技术】
[0002]孕妇在整个孕期除了需要定期到专门医院进行体检外，还要不定时的进行各种自检。在各种自检项目中，测量胎儿的胎心和胎动是判断胎儿生命体征的重要指标，从孕早期开始的每天都需要对胎儿的胎心、胎动进行检查，以便随时掌握胎儿的生长发育情况。特别是一些高龄、高危孕妇，每天可能需要自检多次，并且记录下自测结果。
[0003]因为胎心和胎动信号比较微弱，而且孕妇肠鸣音、腹部血流音等会对胎儿的心跳和胎动信号造成干扰，目前针对胎儿胎心胎动的检测只是进行单一项目的胎心检测或是胎动检测，不能同时进行检测而且胎心检测或是胎动检测并不准确，失误率高，因此，现在的胎心和胎动检测技术已经不能满足目前的需要。
【发明内容】
[0004]本发明的目的是提供一种胎儿胎动胎心信号监测系统及方法，采用压电传感器技术来实现胎动和胎心采集和检测，不会对母体和胎儿造成辐射，能够去除孕妇肠鸣音、腹部血流音等会对胎心和胎动造成干扰的信号，同时检测出更加准确胎心和胎动信号。
[0005]为达到上述目的，本发明是采取如下技术方案予以实现的:
[0006]电源模块，用于给整个系统供电；
[0007]压电传感器模块，用于采集胎儿的胎动胎心原始信号；
[0008]放大滤波模块，用于将接收到的胎动胎心原始信号进行放大和滤波(第一次滤波)；
[0009]带通滤波模块，用于滤波干扰信号，得到需要的胎动胎心信号；
[0010]处理控制模块，即CPU，用于对胎动和胎心信号分别进行数字采样；
[0011]比较器模块，用于筛选出胎动信号；
[0012]电平转换模块，用于匹配检测信号与CPU引脚的电气特性；
[0013]陷波器模块，用于滤除掉人体的工频干扰，得到胎心信号；
[0014]CPU上连接有监测单元和用于供电的电源模块；监测单元主要包括胎动监测电路和胎心监测电路，胎动监测电路包括依次连接的压电传感器模块、放大滤波模块、带通滤波模块，带通滤波模块直接接于CPU的ADl引脚，带通滤波模块后还依次连接有比较器模块和电平转换模块，电平转换模块接于CPU的外部中断引脚；胎心监测电路包括与胎动监测电路结构相同的压电传感器模块、放大滤波模块和带通滤波模块；压电传感器模块、放大滤波模块和带通滤波模块依次连接后，带通滤波模块直接接于CPU的AD2引脚，带通滤波模块后还连接有陷波器模块，陷波器模块接于CPU的AD3引脚。
[0015]进一步的，监测单元至少设有一组，所有监测单元相邻设置于小白圆点周围。
[0016]进一步的，监测单元阵列式布置，在水平方向上，以小白圆点为中心，等间距设置；在垂直方向上，以小白圆点为中心，等间距设置。
[0017]进一步的，在水平方向上，相邻监测单元的间距为5CM;在垂直方向上，相邻监测单元的间距为4CM。
[0018]进一步的，电源模块采用USB或电池供电的方式，处理控制模块上设有USB接口和电池接口，USB接口接于USB 5V直流电源。
[0019]—种胎儿胎动胎心信号监测方法，包括以下步骤:
[0020]步骤一:每个监测单元分两条支路采集胎动胎心原始信号，并分别进行放大滤波，再通过带通滤波得到胎动信号和胎心信号；
[0021]步骤二:第一条支路中，由带通滤波后得到的胎动信号再通过比较器和电平转换器筛选出干净的胎动信号；
[0022]第二条支路中，由带通滤波后得到的胎心信号再通过陷波器筛选出干净的胎心信号;
[0023]步骤三:第一条支路中，CPU打开外部中断，等待外部中断产生，由比较器和电平转换器筛选后得到的胎动信号再通过INT通道送入CPU的外部中断引脚，由带通滤波后得到的胎动信号通过ADINl通道送入CPU的ADl引脚，再结合模拟信号采样和胎动监测算法，得到胎儿的胎动强度；
[0024]第二条支路中，由带通滤波后得到的胎心信号通过ADIN2通道送入CPU的AD2引脚进行数字采样，再由陷波器筛选后得到的胎心信号通过ADIN3通道送入CPU的AD3引脚，再结合模拟信号采样和胎心监测算法，得到胎儿的心跳频率。
[0025]具体的，第一条支路中，结合胎动监测算法进行数字采样的具体处理方式为:
[0026]I).设置ADINl通道的输入采样窗口大小；
[0027]2).打开ADINl通道的输入采样功能；
[0028]3).打开CPU的外部中断；
[0029]4).等待胎动中断信号，并判断是否产生外部中断；
[0030]5).当有外部中断产生时，关闭外部中断；否则继续执行4)的操作；
[0031]6).关闭外部中断后，采用移动平均算法计算中断产生时ADINl通道采样信号的移动平均值，并判断ADINl通道采样信号的移动平均值是否大于正常的胎动信号阈值；
[0032]7).若移动平均值大于正常的胎动信号阈值则产生一次胎动，并记录胎动强度；否则继续执行4)的操作。
[0033]具体的，第二条支路中，结合胎心监测算法进行数字采样的具体处理方式为:
[0034]I).设置ADIN2通道、ADIN3通道的采样窗口大小；
[0035]2).打开ADIN2通道、ADIN3通道的输入采样功能；
[0036]3).按采样频率依次采样每路监测通道的采样信号大小，并判断是否到达采样窗P ;
[0037]4).当到达采样窗口时，采用移动平均算法计算中断产生时ADIN2通道采样信号的移动平均值，再判断ADIN2通道采样信号的移动平均值是否大于正常的胎心信号阈值；
[0038]5).当ADIN2通道采样信号的移动平均值大于正常的胎心信号阈值时，再根据胎动监测算法判断本轮采样窗口内是否存在有效的胎动信号；否则，继续进行3)的操作；
[0039]6).当本轮采样窗口内不存在有效的胎动信号时，对ADIN2、ADIN3通道的采样数据进行快速傅里叶变换，从而得到采样信号的频率特性；否则，继续进行3)的操作；
[0040]7).将ADIN2通道、ADIN3通道的相同频率分量的幅度累加；
[0041]8).根据采样窗口计算7)中得到的频率分量对应的频率；
[0042]9).记录8)中计算得到的频率，此频率即为胎儿的心跳频率。
[0043]移动平均算法为:
[0044]I).假设采样空间的窗口大小为N，移动窗口等于W，其中N〉= W，每W个点计算一次采样信号的平均值作为本次采样的信号幅度；
[0045]2).然后再采集新的Ψ个点代替样本空间中最开始采集的W个点，并计算其平均值作为下一轮采样的信号幅度，以此类推。
[0046]快速傅里叶变换算法为:
[0047]I).给出数组 A1 (N)，A2 (N)及 ω (Ν/2)；
[0048]2).将已知的纪录复数数组Ix1J输入到单元A1 (k)中(k从O到N-1);
[0049]3).计算 ω"1= exp (_i2 π m/N)存放在单元 ω (m)中(m 从 O 到(N/2)_l)；
[0050]4).q循环从I到p，若q为奇数执行5)，否则执行6);
[0051]5).k循环从O到2P q \ j循环从O到2Ρ Li，计算
[0052]A2 (k2q+j) = A1 (k2q ^j) +A1 (k2q 1+j+2p
[0053]A2 (k2q+j+2q = [A1 (k2q ^j) -A2 (k2q J+j+2q ] ω (k2q
[0054]执行7)；
[0055]6).k循环从0到2P Μ，j循环从0到2q 1，计算
[0056]A1 (k2q+j) = A2 (k2q ^j) +A2 (k2q 1+j+2p
[0057]A1 (k2q+j+2q = [A2 (k2q ^j) -A2 (k2q J+j+2q ] ω (k2q
[0058]k，j循环结束，执行下一步；
[0059]7).gq = p 执行 8)，否则 q+Ι — q 执行 4)；
[0060]8).q 循环结束，若 P =偶数，将 A1(J) — A2(j)，贝丨J Cj = A2(j) (j = 0，1,2......N_l)
即为所求。
[0061]与现有技术相比，本发明具有以下有益效果:
[0062]本发明的监测单元采用胎动监测电路和胎心监测电路(分两路)分别采集胎动胎心原始信号，再将采集到的胎动胎心原始信号分别进行筛选，滤除掉孕妇肠鸣音、腹部血流音等干扰信号，达到了同时采集胎动信号和胎心信号的目的；而其中，胎动监测电路通过将压电传感器模块、放大滤波模块、带通滤波模块、比较器模块和电平转换模块依次连接后再接于CPU的外部中断，又通过带通滤波模块后直接接于CPU的ADl引脚而构成的采样支路，减小了外部干扰带来的误判，提高了胎动信号的检测精度，相比之前的技术，本发明的胎动信号