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CN107260177A - 胎动测量装置 - Google Patents

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CN107260177A
CN107260177A CN201710156738.0A CN201710156738A CN107260177A CN 107260177 A CN107260177 A CN 107260177A CN 201710156738 A CN201710156738 A CN 201710156738A CN 107260177 A CN107260177 A CN 107260177A
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Abstract

本发明公开了一种胎动测量装置，其包含一用以穿戴于孕妇腹部处的穿戴件、多个测量单元以及一预设有一胎动演算程序的行动装置。每一测量单元分别设于穿戴件外表面且均包括一用以感测腹部的动态生理信号的胎动传感器以及一能供应所需电力的电源供应元件。行动装置于接收到该多个胎动传感器感测到的动态生理信号时，行动装置利用胎动演算程序处理动态生理信号，移除彼此间的同步信号成分后，剩余信号成分再经由胎动演算程序计算，以产生一胎动信息，所述胎动信息包括一胎动位置及一胎动大小。藉此能以非接触方式测量胎动，同时搭配多点异步方式以获悉胎动发生位置。

Description

胎动测量装置
技术领域
本发明涉及一种测量装置，特别是指一种胎动测量装置。
背景技术
胎动、宫缩与胎心率是在妇女怀孕周期中观察胎儿状况的相当重要的生理参数，胎动是指胎儿在子宫内的活动，宫缩为子宫收缩所产生的压力，胎心率为胎儿的心跳速率。其中胎动为可以最早、最容易侦测到的信号，也是临床医生最常建议孕妇自主观察胎儿是否健康的方法，因此，孕妇手册也提供胎动记录表，希望孕妇能定时测量胎动以确保胎儿安全，但是自我测量胎动方式相当冗长，例如，当怀孕天数达到8周时，至少每13分钟就会有1次胎动，在20周时每12小时胎动平均次数大约200次，在32周时每12小时胎动平均次数大约575次。这样的计数方式对于孕妇来说是非常不容易的，不仅容易受主观影响，这么长时间计算也很难每日落实。
为了能改善上述自我测量胎动时存在的耗时过长问题，中国台湾专利第I267369号“自动回馈孕妇及胎儿生理状态的方法”采用了几种不同的监测方式自动设定监测周期与时间，如果反应良好，则维持预设的监测时间，如果监测结果为存在不良情况，则修正监测周期或时间，并告知孕妇进行处理，通过不同的监测方法交互进行监测，并将不同时间、不同监测方法得到的数据综合，且可自动回馈重复监测，交互监测可得到更为详尽的监测结果，让该名孕妇能够充分了解自己与胎儿的状况，以寻求最适当的医疗辅助。然而，上述专利案并无多点式测量设计，且需要使用电极贴片贴附于孕妇皮肤上来侦测肌电信号，在佩戴上容易使孕妇产生不舒适感，且易受干扰。另外，上述专利案并未公开如何判断及排除因孕妇行动所引起的非胎动信号，以避免发生误判情形，以及无法判断每次胎动发生的位置。因此，上述专利案对于胎动的测量效果及准确度较不佳。
又如中国台湾专利第I392480号“母体胎儿监视装置与方法”，其公开了一种母体宫缩与胎动监视装置，用于监视一母体与一胎儿的状态。监视装置包括一组贴片电极、一前级信号处理器、一第一后级信号处理器、一第一分析单元、一第二后级信号处理器、一第二分析单元以及一第三分析单元。该组贴片电极用以贴附于该母体的腹部，提供至少三个通道的测量。前级信号处理器接收该组贴片电极的多个感应信号，从而将噪声抑制且放大特征信号，以输出一组特征感应信号。第一后级信号处理器接收该前级信号处理器输出的该组特征感应信号，经滤除噪声后分析得到该母体以及该胎儿的多个信息包括母体心电图信号、母体子宫肌电信号与胎儿心电图信号。第一分析单元根据由该第一后级信号处理器得到的该多个信息计算出该胎儿的一交感神经活动程度信号。第二后级信号处理器接收该前级信号处理器输出的该组特征感应信号，以分离出对应该多个通道的多个胎儿心电复合波及多个母体宫缩信号波。第二分析单元将该多个胎儿心电复合波分析处理后得到每一个该通道上的该胎儿心电复合波与一母体心电复合波，以判定是否该胎儿有一胎位变化，以及根据该多个母体宫缩信号得到一宫缩状态信号。第三分析单元根据接收该宫缩状态信号、该多个能量变化信号以及胎儿的该交感神经活动程度信号，依照一胎动辨识法判断是否有胎动的状态。其中该交感神经活动程度信号用以增加胎动判断的准确度。然而该专利案仍是使用贴片电极贴附于孕妇皮肤上来侦测肌电信号，因此在使用上仍存在较容易使孕妇产生不舒适感及易受干扰等情形。另外，该专利案并未公开如何判断及排除因孕妇行动所引起的非胎动信号，以避免发生误判情形。
发明内容
因此，本发明的一目的即在于提供一种能以非接触方式测量胎动，同时搭配多点异步方式以获悉胎动发生位置的胎动测量装置。
于是，本发明提供的胎动测量装置包含一穿戴件、多个测量单元以及一行动装置。该穿戴件穿戴于一孕妇的腹部处。每一测量单元分别设于该穿戴件外表面，且每一测量单元包括一用以感测该腹部的动态生理信号的胎动传感器以及一电性连接该胎动传感器并能供应所需电力的电源供应元件。该行动装置能与该多个胎动传感器传递信息且预设有一胎动演算程序，该行动装置接收该多个胎动传感器感测到的动态生理信号时，利用该胎动演算程序对动态生理信号进行同步信号分析及判断，当判断动态生理信号具有同步成分时，则移除同步信号成分，剩余信号成分再经由该胎动演算程序计算，以产生一胎动信息，所述胎动信息包括一胎动位置及一胎动大小。
本发明的功效在于，只要孕妇穿着该穿戴件，启动该胎动测量装置便能随时监测胎动信号，使用便利性极佳。同时该测量单元可装置于穿戴件上，不需直接接触孕妇皮肤，此与传统的测量生理信号作为分析基础的装置不同，例如肌电信号的分析。因此，本发明的设计能提供较佳的舒适感，也不易受干扰。此外，搭配多点异步方式计算获取胎动发生位置及胎动发生的时间，不但能使胎动测量更准确，且所获得的数据可供后续医疗参考利用的价值更高。
附图说明
图1为本发明提供的胎动测量装置的第一实施例的示意图；
图2为该第一实施例的元件连接关系示意图；
图3为该第一实施例的使用态样示意图；
图4为该第一实施例中于胎动发生时的胎动波传递示意图；
图5a至图5d辅助说明图4，分别为多个位于不同位置的胎动传感器感测的动态生理信号的波形图，其中尚未移除同步信号成分；
图6a至图6d为位于不同位置的各该胎动传感器感测的动态生理信号的波形图，其中已移除同步信号成分；
图7为该第一实施例的胎动演算流程的流程图；
图8为本发明提供的胎动测量装置的第二实施例的元件连接关系的示意图。
附图标记说明：1-穿戴件；11-上托片；12-下托片；13-左连接片；14-右连接片；15-口袋；16-第一定位件；17-第二定位件；2-测量单元；21-胎动传感器；22-电源供应元件；23-信号发送模块；3-行动装置；4-孕妇；41-腹部；411-上腹部；412-下腹部；5-互联网；6-云端服务器；7-医疗端监测设备；8-信号发送单元。
具体实施方式
本发明的其他的特征及功效，将于参照图式的下述实施例中清楚地呈现。
如图1、图2所示，本发明提供的胎动测量装置的第一实施例，包含一穿戴件1、多个测量单元2以及一行动装置3。该穿戴件1可如图3所示穿戴于一孕妇4的腹部41处，在本实施例中，该穿戴件1是以托腹带态样进行说明，该穿戴件1包括一用以包覆于孕妇4上腹部411的上托片11、一用以包覆于孕妇4下腹部412的下托片12、一连接于该上托片11一端与该下托片12一端的左连接片13以及一连接于该上托片11另一端与该下托片12另一端的右连接片14。该上托片11与该下托片12外表面设置有多个口袋15，口袋15的设置与测量单元2的数量相对应，在本实施例中均以四个进行说明，但不以此为限，每一口袋15均供容纳一测量单元2。另外，该左连接片13与该右连接片14于对应连接处分别设有一第一定位件16与一第二定位件17，藉此该穿戴件1包覆于孕妇4腹部41时，能利用该左连接片13上的第一定位件16与该右连接片14上的第二定位件17相互黏接而定位。特别说明的是，该穿戴件1不以上述托腹带态样为限，例如该上托片11与该下托片12也可以整合为一片式，从而能包覆孕妇4整个腹部41，均能进行后续胎动测量。当然该穿戴件1也可以是如腰带等其他态样，只要能穿戴于孕妇4腹部41且能供放置该多个测量单元2均可。
承上述，在本实施例中虽公开了于该穿戴件1外表面设置多个口袋15，以供容纳该多个测量单元2，但该多个测量单元2与该穿戴件1的组合方式不应以此为限，例如亦可利用夹具或黏接元件等，只要能使测量单元2可脱离地结合于该穿戴件1外表面的元件或结构设计均可实施。
每一测量单元2包括一用以感测该腹部41的动态生理信号的胎动传感器21、一电性连接该胎动传感器21并能供应所需电力的电源供应元件22以及一电性连接该胎动传感器21与该电源供应元件22的信号发送模块23。该多个胎动传感器21可为惯性传感器或压力传感器，在本实施例中是采用惯性传感器(IMU)，其中含有三轴加速规与三轴陀螺仪。该电源供应元件22为电池。各胎动传感器21是通过相对应的信号发送模块23以无线通信方式与该行动装置3传递信息。
在本实施例中，该行动装置3是以智能手机进行说明，但不以此为限，例如亦可为平板计算机、个人数字助理、智能手表等。该行动装置3预设有一胎动演算程序，能对该多个胎动传感器21接收到的孕妇4腹部41的动态生理信号进行分析、判断及运算，以获取准确的胎动信息。
如图1、图3、图4所示，在使用上，孕妇4只需先将该穿戴件1包覆于腹部41，利用该左连接片13上的第一定位件16与该右连接片14上的第二定位件17相互黏接而完成穿戴。启动该胎动测量装置后，先使该多个测量单元2上的该多个胎动传感器21进行校正及归零。之后，位于不同位置的该多个测量单元2便开始感测孕妇4腹部41不同处的动态生理信号，如图4所示，当P点处发生胎动时，通过子宫中羊水的传递会形成一胎动波，因各测量单元2上的胎动传感器21会因距离胎动发生处(即P点位置)的不同，接收到的胎动波的波动时间与大小也会有所差异。以下为方便说明起见，将该多个测量单元2分别进一步编号为2a、2b、2c、2d，以P点发生处来说，距离测量单元2b最近，其次为测量单元2c、测量单元2a，距离测量单元2d最远。该多个测量单元2a、2b、2c、2d感测到的动态生理信号分别如图5a至图5d所示，该多个波形图中纵轴代表加速度，其单位为m/s2，横轴为时间，其单位为秒(s)。
该多个胎动传感器21进一步通过该多个信号发送模块23将感测到的动态生理信号传输至该行动装置3，利用该行动装置3执行该胎动演算程序以进行同步信号分析及判断，如图7所示，当判断动态生理信号具有同步信号成分时，则利用一适应性滤波器(Adaptive filter)移除同步信号成分，剩余信号成分再经由该胎动演算程序进行胎动分析及计算而产生一胎动信息，在此要特别说明的是，滤除同步信号后应再做同步信号的分析，因同步信号一般不能一次全部滤除完全，需再做两次至多次的分析。其中所述胎动分析是根据振幅大小与振动波的传递时间差异，并依据下列公式(1)，进而推估出该胎动信息：
其中V为振波传递速度；T0为胎动发生时间；Tn为各该胎动传感器21接收到振动波的时间，n为整数；X0、Y0、Z0为胎动位置；Xn、Yn、Zn为该多个胎动传感器21的位置。在本例中，因胎动传感器21的使用数量是以四个进行说明，因此，n为1、2、3、4，分别代入上述公式(1)中，得到下列公式(2)至(5)：
由于T0与V皆为固定值，故设T0＝0，V＝1，经简化后如下列公式(6)，再进一步以n为1、2、3、4，分别代入公式(6)中，得到下列公式(7)至(10)：
T0 2＝(X0-Xn)2+(Y0-Yn)2+(Z0-Zn)2 (6)
T1 2＝(X0-X1)2+(Y0-Y1)2+(Z0-Z1)2 (7)
T2 2＝(X0-X2)2+(Y0-Y2)2+(Z0-Z2)2 (8)
T3 2＝(X0-X3)2+(Y0-Y3)2+(Z0-Z3)2 (9)
T4 2＝(X0-X4)2+(Y0-Y4)2+(Z0-Z4)2 (10)
各胎动传感器21于X、Y、Z三轴的坐标值相等，因此，公式(6)可以将简化如下列等比公式(11)至(13)：
再进一步以n为1、2、3、4，分别代入公式(11)至(13)中，得到下列公式(14)至(16)，再各别求出胎动位置(X0、Y0、Z0)。
求得胎动位置后，可以经由各胎动传感器21接收到胎动波的时间回推胎动大小，如下列公式(17)所示：
先取得各胎动传感器21所侦测到的振幅最大值，
其中A0为胎动大力；An为该动态生理信号的振幅；k为校正系数；(X0、Y0、Z0)为胎动位置；(Xn、Yn、Zn)为各胎动传感器21位置；n仍为整数，在本例中，因胎动传感器21的使用数量是以四个进行说明，因此，n为1、2、3、4。
该行动装置3获取该胎动信息后，除了能通过所具有的一屏幕输出显示以供该孕妇4查看，还能进一步通过互联网5将所获得的该胎动信息传送至一云端服务器6，以供一医疗端监测设备7从该云端服务器6下载该胎动信息。
承上述，该胎动测量装置为可穿戴式，更能适用于孕妇4的平常生活，例如：煮饭、睡觉、购物等。与穿戴件1相结合的测量单元2体积小且重量轻，可以在不影响孕妇4平常生活的同时测量胎动的次数，使孕妇4能够尽情地做自己手边的工作，无需顾虑是否已经测量胎动。此外，该行动装置3还可以设有一用以侦测该穿戴件1是否已穿戴于孕妇4身上的侦测模块(图未示)及一与该侦测模块电性连接的提示模块(图未示)，当侦测模块侦测到该穿戴件1未穿戴于孕妇4身上时，该提示模块会输出提示声响提醒孕妇4需穿妥该穿戴件1，以防止孕妇4忘记。
如图8所示为本发明提供的胎动测量装置的第二实施例，本实施例与第一实施例大致相同，不同的地方是在于还包含一与该多个胎动传感器21电性连接的信号发送单元8，该信号发送单元8可与其中一个测量单元2一起置放于同一口袋15(如图1所示)中，或是单独结合于该穿戴件1(如图1所示)外表面。每一测量单元2只包含一胎动传感器21及一电性连接该胎动传感器21并能供应所需电力的电源供应元件22。藉此本实施例亦可达到与第一实施例相同的功效。
综上所述，本发明提供的胎动测量装置通过上述设计，只要孕妇4穿着该穿戴件1，启动该胎动测量装置便能随时监测胎动信号，不会影响孕妇4平常的生活，同时因该多个测量单元2是分别设于该穿戴件1外表面且能以非接触方式测量胎动，不需要直接接触孕妇4皮肤，因此能提供较佳的舒适感，也不易受干扰。另外，搭配多点异步方式计算获取胎动发生位置及胎动发生的时间，不但能使胎动测量更准确，且所获得的数据可供后续医疗参考利用的价值更高。此外，该行动装置3还能设有一侦测模块及一提示模块，一旦侦测模块侦测到该穿戴件1未穿戴于孕妇4身上时，该提示模块则会输出提示声响提醒孕妇4需穿妥该穿戴件1，以防止孕妇4忘记。该胎动测量装置整体使用便利性极佳。
综合上述实施例的说明，当可充分了解本发明的操作、使用及本发明产生的功效，但是，以上所述实施例仅为本发明的较佳实施例，当不能以此限定本发明实施的范围，即依本发明权利要求范围及发明说明内容所作简单的等效变化与修饰，皆属本发明的保护范围内。

Claims (9)

1.一种胎动测量装置，其特征在于，包含：
一穿戴件，用以穿戴于一孕妇的腹部处；
多个测量单元，分别设于该穿戴件外表面，每一测量单元包括一用以感测该腹部的动态生理信号的胎动传感器以及一电性连接该胎动传感器并能供应所需电力的电源供应元件；以及
一行动装置，能够与该多个胎动传感器传递信息且预设有一胎动演算程序，该行动装置接收到该多个胎动传感器感测到的动态生理信号时，利用该胎动演算程序对动态生理信号进行同步信号分析及判断，当判断动态生理信号具有同步信号成分时，则移除同步信号成分，剩余信号成分再经由该胎动演算程序计算，以产生一胎动信息，所述胎动信息包括一胎动位置及一胎动大小，该行动装置依据下列公式计算该胎动信息：
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其中V为振波传递速度；T0为胎动发生时间；Tn为各该胎动传感器接收到该动态生理信号所引起的一振动波的时间，n为整数；X0、Y0、Z0为胎动位置；Xn、Yn、Zn为该多个胎动传感器的位置。
2.根据权利要求1所述的胎动测量装置，其特征在于，设T0＝0，V＝1，简化公式为：
<mrow> <msubsup> <mi>T</mi> <mi>n</mi> <mn>2</mn> </msubsup> <mo>=</mo> <msup> <mrow> <mo>(</mo> <msub> <mi>X</mi> <mn>0</mn> </msub> <mo>-</mo> <msub> <mi>X</mi> <mi>n</mi> </msub> <mo>)</mo> </mrow> <mn>2</mn> </msup> <mo>+</mo> <msup> <mrow> <mo>(</mo> <msub> <mi>Y</mi> <mn>0</mn> </msub> <mo>-</mo> <msub> <mi>Y</mi> <mi>n</mi> </msub> <mo>)</mo> </mrow> <mn>2</mn> </msup> <mo>+</mo> <msup> <mrow> <mo>(</mo> <msub> <mi>Z</mi> <mn>0</mn> </msub> <mo>-</mo> <msub> <mi>Z</mi> <mi>n</mi> </msub> <mo>)</mo> </mrow> <mn>2</mn> </msup> <mo>.</mo> </mrow>
3.根据权利要求2所述的胎动测量装置，其特征在于，各该胎动传感器于X、Y、Z三轴的坐标值相等，以经由下列公式分别求出胎动位置X0、Y0、Z0：
<mrow> <msup> <mrow> <mo>(</mo> <msub> <mi>X</mi> <mn>0</mn> </msub> <mo>-</mo> <msub> <mi>X</mi> <mrow> <mi>n</mi> <mo>-</mo> <mrow> <mo>(</mo> <mi>n</mi> <mo>-</mo> <mn>1</mn> <mo>)</mo> </mrow> </mrow> </msub> <mo>)</mo> </mrow> <mn>2</mn> </msup> <mn>...</mn> <msup> <mrow> <mo>(</mo> <msub> <mi>X</mi> <mn>0</mn> </msub> <mo>-</mo> <msub> <mi>X</mi> <mrow> <mi>n</mi> <mo>-</mo> <mn>2</mn> </mrow> </msub> <mo>)</mo> </mrow> <mn>2</mn> </msup> <msup> <mrow> <mo>(</mo> <msub> <mi>X</mi> <mn>0</mn> </msub> <mo>-</mo> <msub> <mi>X</mi> <mrow> <mi>n</mi> <mo>-</mo> <mn>1</mn> </mrow> </msub> <mo>)</mo> </mrow> <mn>2</mn> </msup> <msup> <mrow> <mo>(</mo> <msub> <mi>X</mi> <mn>0</mn> </msub> <mo>-</mo> <msub> <mi>X</mi> <mi>n</mi> </msub> <mo>)</mo> </mrow> <mn>2</mn> </msup> <mo>=</mo> <msubsup> <mi>T</mi> <mrow> <mi>n</mi> <mo>-</mo> <mrow> <mo>(</mo> <mi>n</mi> <mo>-</mo> <mn>1</mn> <mo>)</mo> </mrow> </mrow> <mn>2</mn> </msubsup> <mo>:</mo> <msubsup> <mi>T</mi> <mrow> <mi>n</mi> <mo>-</mo> <mn>2</mn> </mrow> <mn>2</mn> </msubsup> <mo>:</mo> <msubsup> <mi>T</mi> <mrow> <mi>n</mi> <mo>-</mo> <mn>1</mn> </mrow> <mn>2</mn> </msubsup> <mo>:</mo> <msubsup> <mi>T</mi> <mi>n</mi> <mn>2</mn> </msubsup> </mrow>
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4.根据权利要求3所述的胎动测量装置，其特征在于，计算出所述胎动位置后，利用下述公式进一步回推胎动大小：
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其中A0为胎动大小；An为该动态生理信号的振幅；k为校正系数。
5.根据权利要求4所述的胎动测量装置，其特征在于，该多个胎动传感器为惯性传感器。
6.根据权利要求5所述的胎动测量装置，其特征在于，每一测量单元还包括一电性连接该胎动传感器与该电源供应元件的信号发送模块，各该胎动传感器通过相对应的各该信号发送模块以无线通信方式与该行动装置传递信息。
7.根据权利要求5所述的胎动测量装置，其特征在于，还包含一与该多个胎动传感器电性连接的信号发送单元，各该胎动传感器感测到的动态生理信号通过该信号发送单元以无线通信方式发送至该行动装置。
8.根据权利要求6或7所述的胎动测量装置，其特征在于，该行动装置能够通过互联网将所获得的该胎动信息传送至一云端服务器，以供一医疗端监测设备从该云端服务器下载该胎动信息。
9.根据权利要求1所述的胎动测量装置，其特征在于，该电源供应元件为电池。
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