基于光纤传感的胎心监护托腹带制造技术

本发明专利技术公开了一种基于光纤传感的胎心监护托腹带，它的每个预弯曲的光纤传感单元均固定于对应的振动敏感膜上，每个预弯曲的光纤传感单元与对应的振动敏感膜内嵌于托腹带本体的织物中；光源用于向每个预弯曲的光纤传感单元发送激光，光信号接收组件用于接收经过各个预弯曲的光纤传感单元时被振动信号调制的激光信号，并将被振动信号调制的激光信号转换为对应的多路带有生理特征信息的电信号；信号处理与分析模块用于分离出胎儿心跳信息。本发明专利技术通过基于光纤高灵敏度振动传感技术感知由胎儿心跳、胎动引起的振动信号，通过多路信号的处理分析实现连续实时监测胎儿健康状态。处理分析实现连续实时监测胎儿健康状态。处理分析实现连续实时监测胎儿健康状态。

【技术实现步骤摘要】
基于光纤传感的胎心监护托腹带


[0001]本专利技术涉及胎心监护
，具体地指一种基于光纤传感的胎心监护托腹带。

技术介绍

[0002]在胎儿产前健康诊断中，胎心监护是胎儿健康监测的重要手段。通常围产期胎心监护要求孕妇到医院接受监护，这种传统的监护方式一方面受限于“时间”的限制，孕妇只能在规定的时间内接受监护，但定时监护只能反映孕妇接受监护时胎儿的情况，不能做到按需或逐日连续监护，因此会遗漏一些宫内窘迫引起的急性缺氧或健康异常情况；另一方面受限于“空间”的限制，需要孕妇到医院定点进行接受监护，不能够做到随时随地根据需求进行动态连续监护，难以及时或在早期发现胎儿的健康异常情况。因此，传统的胎心监护方式已经很难满足广大孕妇的对于胎儿健康日常监测的期望和要求。
[0003]当前家用智能胎心仪通过胎心音检测方便了孕妇对胎儿健康状况的监测。然而，此类仪器需要手动操作，只能单次测量，无法实现长时间连续监测；同时，其测量对象为胎心音，只能听诊短时心率，无法长时间监测胎儿心率变化，无法确定胎儿是否缺氧，无法监测胎动，无法实现胎儿健康状况监测功能。因此，需求一种可连续同时监测胎儿胎心、胎动等功能的家用设备，结合当前的物联网技术，实现远程胎儿健康状况评估。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的就是要提供一种基于光纤传感的胎心监护托腹带。本专利技术通过基于光纤高灵敏度振动传感技术感知由胎儿心跳、胎动引起的振动信号，通过多路信号的处理分析实现连续实时监测胎儿健康状态。
[0005]为实现此目的，本专利技术所设计的一种基于光纤传感的胎心监护托腹带，它包括托腹带本体、光纤传感阵列、光源、光信号接收组件、信号处理与分析模块，其中，光纤传感阵列包括多个预弯曲的光纤传感单元，每个预弯曲的光纤传感单元均固定于对应的振动敏感膜上，每个预弯曲的光纤传感单元与对应的振动敏感膜内嵌于托腹带本体的织物中；
[0006]光源用于向每个预弯曲的光纤传感单元发送激光，光信号接收组件用于接收经过各个预弯曲的光纤传感单元时被振动信号调制的激光信号，并将被振动信号调制的激光信号转换为对应的多路带有生理特征信息的电信号；
[0007]信号处理与分析模块用于将多路带有生理特征信息的电信号进行预处理，得到对应的多路包含孕妇和胎儿心跳的混合信号，信号处理与分析模块采用快速独立成分分析算法分别对多路包含孕妇和胎儿心跳的混合信号进行独立成分分析，从多路包含孕妇和胎儿心跳的混合信号中分离出胎儿心跳信息。
[0008]本专利技术的工作原理为：
[0009]胎儿的心跳和胎动可以以机械振动的方式表征在孕妇腹部。因此，通过测量孕妇腹部的振动信号可以得到胎儿的心跳与胎动。然而，孕妇的呼吸与心跳振动信息也会以振动的方式在腹部表现出来，这样腹部测量的振动信号就是包含了母婴生命体征信号的混合
信号，很难分离。同时，由于孕中期后的胎儿会在腹中改变体位，这就无法在腹部特定位置一直都能监测到高质量的胎心信号。因此，本专利技术通过围绕胎儿的大概位置布设多个高敏感度振动传感器，既有利于筛选监测信号质量高的传感信号进行分析，也有利于采用独立成分分析的方法将母婴的生命体征信号进行有效分离。
[0010]本专利技术的有益效果：
[0011]1、本专利技术通过检测微弱振动的方法监测胎心，无需接触皮肤，被动式监测，体验感好；
[0012]2、本专利技术采用光纤传感器，传感器本质柔性，不带电，可方便灵活地嵌入到托腹带本体中，增加了使用便利性；
[0013]3、本专利技术光纤传感器安全环保无辐射，可长期监测胎心胎动，不影响胎儿发育。
[0014]4、本专利技术采用分布不同位置的多个独立传感器同时检测，可有效分离母婴生命体征信号，可靠性高；
[0015]5、本专利技术不仅能实时监测胎心胎动，还可根据不同位置传感器信号强度与质量，判断胎儿的体位，从而记录胎儿的活动情况；
[0016]6、本专利技术传感装置结构简单，易于制作，适合工业化生产；
[0017]本专利技术具有结构简单，易于实现，制造成本低，运行可靠，灵敏度高，实时检测等优点，可应用于日常胎心监护场景。
附图说明
[0018]图1为本专利技术整体结构示意图；
[0019]图2为本专利技术的原理框图；
[0020]图3为本专利技术中预弯曲的光纤传感单元的结构示意图；
[0021]图4为本专利技术中信号处理与分析过程的流程图。
[0022]其中，1—托腹带本体、1.1—侧边带、1.2—侧边带末端、2—光纤传感阵列、2.1—预弯曲的光纤传感单元、2.2—硬质压线、2.3—振动敏感膜、3—光源、4—光信号接收组件、5—信号处理与分析模块。
具体实施方式
[0023]以下结合附图和具体实施例对本专利技术作进一步的详细说明：
[0024]如图1～4所示基于光纤传感的胎心监护托腹带，如图1～3所示，它包括托腹带本体1、光纤传感阵列2、光源3、光信号接收组件4、信号处理与分析模块5，其中，光纤传感阵列2包括多个预弯曲的光纤传感单元2.1(本实施例采用6个光纤传感单元)，每个预弯曲的光纤传感单元2.1均固定于对应的振动敏感膜2.3上，每个预弯曲的光纤传感单元2.1与对应的振动敏感膜2.3内嵌于托腹带本体1的织物中，托腹带本体1用于托起孕妇腹部，帮助孕妇保持正确姿态，多个预弯曲的光纤传感单元2.1分别布设于腹部两侧，感知腹部不同部位的振动信号，预弯曲的光纤传感单元2.1和振动敏感膜2.3均为柔性且环保无辐射的材料，两种材料可与托腹带本体有机融合，可用于监测胎儿生理活动引起的微弱振动；
[0025]光源3用于向每个预弯曲的光纤传感单元2.1发送激光(优选波长为1550nm的激光)，光信号接收组件4用于接收经过各个预弯曲的光纤传感单元2.1时被振动信号调制的
激光信号(弯曲的光纤因弯曲而导致部分光功率泄露，当遇到振动时，弯曲部分会随着振动信号改变光纤的弯曲形状，进而影响光纤中光泄露的强度，即弯曲光纤中传输的光信号强度被振动信号调制)，并将被振动信号调制的激光信号转换为对应的多路带有生理特征信息的电信号(由于孕妇呼吸、脉搏和胎儿的心跳活动等生理活动以振动的方式在孕妇的腹部区域表现出来，从该处信号强度来说，孕妇呼吸信号最强，胎儿心跳次之，孕妇脉搏信号相对较弱，因此，将光纤振动传感单元贴附与孕妇腹部，能有效感知孕妇与胎儿的生理活动引起的振动信号，即传感信号中包含了母婴的生理特征信号)；
[0026]信号处理与分析模块5用于将多路带有生理特征信息的电信号进行预处理，得到对应的多路包含孕妇和胎儿心跳的混合信号，由于采集信号的传感器数量大于信号源(孕妇与胎儿的心跳或脉搏)数量，信号处理与分析模块5分别对多路包含孕妇和胎儿心跳的混合信号利用快速独立成分分析算法(FastICA)进行独立成分分析，对多路混合信号去均值并球化预处理，而后进行白化处理得到各分量不相关的新的混合信号，选择并优化初始分离矩阵，计算收敛性得到分离矩阵，从而很容易从多路包含孕妇和胎儿心跳的混合信号中分离出胎儿心本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于光纤传感的胎心监护托腹带，其特征在于：它包括托腹带本体(1)、光纤传感阵列(2)、光源(3)、光信号接收组件(4)、信号处理与分析模块(5)，其中，光纤传感阵列(2)包括多个预弯曲的光纤传感单元(2.1)，每个预弯曲的光纤传感单元(2.1)均固定于对应的振动敏感膜(2.3)上，每个预弯曲的光纤传感单元(2.1)与对应的振动敏感膜(2.3)内嵌于托腹带本体(1)的织物中；光源(3)用于向每个预弯曲的光纤传感单元(2.1)发送激光，光信号接收组件(4)用于接收经过各个预弯曲的光纤传感单元(2.1)时被振动信号调制的激光信号，并将被振动信号调制的激光信号转换为对应的多路带有生理特征信息的电信号；信号处理与分析模块(5)用于将多路带有生理特征信息的电信号进行预处理，得到对应的多路包含孕妇和胎儿心跳的混合信号，信号处理与分析模块(5)采用快速独立成分分析算法分别对多路包含孕妇和胎儿心跳的混合信号进行独立成分分析，从多路包含孕妇和胎儿心跳的混合信号中分离出胎儿心跳信息。2.根据权利要求1所述的基于光纤传感的胎心监护托腹带，其特征在于：托腹带本体(1)中的多个预弯曲的光纤传感单元(2.1)用于布设于腹部，感知腹部不同部位的振动信号。3.根据权利要求1所述的基于光纤传感的胎心监护托腹带，其特征在于：所述预弯曲的光纤传感单元(2.1)由光纤压置硬质压线(2.2)构成。4.根据权利要求1所述的基于光纤传感的胎心监护托腹带，其特征在于：所述振动敏感膜(2.3)为厚度0.1～0.3mm的PVC材料，硬质压线(2.2)为直径0.5～1.5mm的塑料光纤。5.根据权利要求1所述的基于光纤传感的胎心监护托腹带，其特征在于：信号处理与分析模块(5)用于将多路带有生理特征信息的...

【专利技术属性】
技术研发人员：李政颖，赵涛，詹婧，陈可为，
申请(专利权)人：武汉理工大学，
类型：发明
国别省市：