CN105361889A - 一种基于加速度传感器的最佳胎动计数位置的检测方法 - Google Patents
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Abstract
一种基于加速度传感器的最佳胎动计数位置的检测方法，它采用8个三轴加速度传感器对孕妇的腹部进行胎动检测，在较多的胎动传感器数据采集中，选择部分最有效的传感器位置作为胎动计数数据的采集源，最大限度捕捉胎动信号，优化胎动信号采集数据源，减轻胎动计数系统软件的运算工作量和数据处理难度，同时也减少了系统的数据存储空间，实时准确地得出胎动计算，并一定降低系统软、硬件制作成本；本发明还能根据孕妇胎动变化的个体差异，设置不同的测试间隔时间段T进行选择，加大或减小最佳位置调整的频率，以进一步提高最佳位置检测的精准性。
Description
技术领域
本发明涉及胎动监测领域，尤其是基于加速度传感器的最佳胎动计数位置的检测方法。
背景技术
目前，尽管助产科学取得了较大的发展，但是死胎仍然在妊娠并发症中占据了较大的比例。引发高死胎率的主要原因是胎儿在宫内受到压迫导致的窒息，主要的临床表现就是胎动的持续减少,而孕妇并不容易及时的感知到这种临床表现，往往发现时已对胎儿造成了不可挽回的伤害。据调查，百分之五十未及时诊治的胎动减少将会在24小时内死亡，剩下的也会有较高的几率患有胎儿营养不良综合征和胎儿输血综合征。
胎动的检测现在的主流方法主要分为医用和家用。医用主要依靠多普勒仪器进行胎动检测。这种方法可靠、准确，是观察胎动的最佳仪器，但是多普勒仪器造价昂贵，必须需要医生的帮助才可以进行，往往是母亲明显的感觉到胎动减少之后才到医院进行相应的多普勒检查，而这个时候胎儿通常已经遭受到了较大的伤害。所以医生会要求孕妇每天定期的进行胎动计数，观察胎儿的发育情况，这也是最为普遍的家用手段。母亲自己进行计数虽然方便快捷，但是准确性却由于母亲的技术方法、计数习惯和注意力集中程度等主观因素受到较大的影响。因此一种自动化的家用胎动检测设备是解决这个问题的最有效途径。因此一种完全不依赖于母亲的主观因素的自动化胎动检测设备日益得到了重视。
目前市场上出现了一些辅助的家用胎动设备，但仍然依赖于母亲的自我计数方法，没能根本解决母亲的主观因素对胎动准确性造成的影响。另外，一些相关研究提出了一种利用阵列式传感器采集胎动信号和子宫收缩信号来检测胎动信号的方法和装置。通过多个传感器分布在不同的位置从而捕捉胎儿不同方向不同部位的动作。如，一篇文献记载了一种引入了12个压电传感器的装置，传感器分布在孕妇的腹部。但实际上，各个时间段这12个传感器对胎动的响应强度并不一致，有些位置在一个或多个时间段根本无法捕捉到胎动信号，而胎动计数系统仍需要对这12个传感器采集的数据进行全部运算和处理，这无形中加大了系统的运算工作量和数据处理难度，一定程度地影响了胎动计数的即时性和有效性。
发明内容
本发明提出一种胎动计数过程中可根据预设时间值，间断性检测最佳胎动计数位置的检测方法，在较多的胎动传感器数据采集中，选择部分最佳的传感器位置作为下一个时间段的胎动计数数据采集源，以减少胎动计数系统工作量和提高计数准确性。
本发明的技术方案是：
一种基于加速度传感器的最佳胎动计数位置的检测方法，其特征是它采用8个三轴加速度传感器对孕妇的腹部进行胎动检测，所述的最佳胎动计数位置的检测方法包括以下步骤：
第一步：将8个三轴加速度传感器呈两横排布置紧贴在孕妇的腹部，设定胎动检测时间间隔T，启动加速度传感器对胎动进行检测，时间T后，获取m次检测数据，并记录每一次检测数据对应的时间点；
第二步：对于第1次到第m次检测数据，分别选取8个三轴加速度传感器在X轴、Y轴和Z轴各轴中振幅最大的4个位置P1-P4；
第三步：对于前述任一三轴加速度传感的任一次检测数据，X轴、Y轴和Z轴中的4个位置按大小降序排列，并进行运算如下：
对于X、Y和Z各轴中振幅最大的4个位置均为P1-P4，各位置对应的最大振幅即第一振幅为a1-a4；设置第二振幅与第一振幅的比值阈值参数n1，第三振幅与第二振幅的比值阈值参数n2，第四振幅与第三振幅的比值阈值参数n3，n1>n2>n3，S1、S2和S3分别表示赋予传感器的分值，S1>S2>S3；
(1)、对于任一轴的任一次检测数据，选出振幅最大的a1，赋予对应的位置P1对应的s1分；
(2)、对于a2对应的位置P2，计算第二振幅与第一振幅的比值η1，如果η1满足：
η1≥n1，则s1赋予P2；
η1<n1则s2赋予P2
(3)、对于a3对应的位置P3，计算第三振幅与第二振幅的比值η2，如果η2满足：
η2≥n2，则s2赋予P3；
η2<n2则s3赋予P3
(4)、对于a4对应的位置P4，计算第四振幅与第三振幅的比值η3，如果η3满足：
η3≥n3，则s3赋予P4；
η3<n3则s4赋予P4
(5)其余4个位置的得分计为0
按照(1)-(5)对8个三轴加速度传感器的X、Y和Z轴的m次检测数据均进行处理，得到m次检测数据中每一个三轴加速度传感器的每一次X轴、Y轴、Z轴对应的4个振幅最大位置的得分；
第四步：对于此次检测m次检测数据，分别计算8个三轴加速度传感器在位置X轴、Y轴和Z轴各轴的得分和，计算8个三轴加速度传感器的得分总和，得分较高的四个位置即为下一个时间段T中胎动计数的4个最佳胎动计数位置。
本发明的8个三轴加速度传感器中，下排从左至右依次为位置1、位置2、位置3和位置4，上排从左至右依次为位置5、位置6、位置7和位置8，设定位置1和位置3为一组，即组A，位置2和位置4为一组，即组B，位置5和位置7为一组，即组C；位置6和位置8为一组，即组D；在第四步之后，比较A组和B组，C组和D组的得分，得分较高的两组所对应的位置即为下一个时间段T中胎动计数的4个最佳胎动计数位置。
本发明的8个三轴加速度传感器中，选择时优先考虑Z轴方向，设置较高优先级，X轴和Y轴设置较低优先级，即在求8个位置综合得分时，设定Z轴系数高于X轴和Y轴的系数，X、Y和Z轴的系数均在0到1之间，计算得到8个位置的综合得分。
本发明的设定Z轴系数为0.5，X轴和Y轴系数为0.25，从而计算得到8个位置的综合得分。
本发明的8个三轴加速度传感器嵌入在孕妇智能衣或腹带中。
本发明的第一步中：对于m次检测数据，计算前后两次检测数据的间隔时间，如果间隔时间小于等于Δt，则后一次检测数据和前一次属于同一次胎动数据，将前一次检测数据的时间作为本次胎动数据的时间，将前后两次检测数据中振幅大的振幅作为本次胎动数据的振幅；对于m次检测数据进行前述处理，得到M次胎动计数数据，用于后续处理，其中，3min＜Δt＜6min。
本发明的s1＝1，s2＝0.5，s3＝0.2，s4＝0；n1＝0.8，n2＝0.5，n3＝0.4。
本发明的第一步中，设置初始的四组最佳检测位置，分别是位置1、位置3、位置5和位置7。
本发明的第一步中，时间间隔T为2-8小时。
本发明的有益效果：
本发明提出一种胎动计数过程中最佳胎动计数位置的检测方法，在较多的胎动传感器数据采集中，选择部分最有效的传感器位置作为胎动计数数据的采集源，最大限度捕捉胎动信号，优化胎动信号采集数据源，减轻胎动计数系统软件的运算工作量和数据处理难度，同时也减少了系统的数据存储空间，实时准确地得出胎动计算，并一定降低系统软、硬件制作成本；本发明还能根据孕妇胎动变化的个体差异，设置不同的测试间隔时间段T进行选择，加大或减小最佳位置调整的频率，以进一步提高最佳位置检测的精准性。
附图说明
图1是本发明的八个三轴加速度传感器位置示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的说明。
如图1所示，为了获得更全面准确的胎动信号，本发明引入8个3轴加速度传感器，嵌入在孕妇智能衣或腹带中，紧贴在孕妇的腹部，分别将这8个位置定义为位置1、2、…8。每间隔时间T后启动最佳位置检测程序，作为下一个T时间内胎动计数的检测位置。
每次最佳位置检测时，传感器能检测到若干次胎动变化，计为m次，。m次胎动变化检测数据，计算前后两次检测数据的间隔时间，如果间隔时间小于等于Δt，则后一次检测数据和前一次属于同一次胎动数据，将前一次检测数据的时间作为本次胎动数据的时间，将前后两次检测数据中振幅大的振幅作为本次胎动数据的振幅；对于m次检测数据进行前述处理，得到M次胎动计数数据，用于后续处理，其中，3min＜Δt＜6min。
如本实施例，距上一次胎动计数T小时后启动最佳位置检测程序。因实验条件限制，实施例中，只采集到孕妇T时间间隔后的第一次胎动计数，这里假设T间隔时间较短且处于胎儿安静时段，故T时间内胎动计数只发生了一次，以此次的胎动变化数据作为下一个T时间段的最佳位置检测数据基础。
具体步骤如下：
第一步:采集预置时间间隔T后第M次胎动过程中8个3轴加速度传感器的检测数据，共发生了一次胎动计数，且该次胎动计数传感器检测到胎动变化m次。使用数字编码+X、Y、Z轴代表某个位置的某一个轴接收到的数据。例如3x表示位置3的X轴接收到的数据，4Y表示位置4的Y轴接收到的数据。得到的数据如表2-4所示。
第二步：本次胎动发生了14次胎动变化即传感器获取了14次检测数据，即m1＝14。每一次胎动变化对应的时间点也会被记录下来。分别选取第1次到第m次每一次胎动变化中8个3轴传感器位置所对应的X轴、Y轴、Z轴中振幅最大的4个位置。如表2-4所示，第1次胎动变化，在X轴上振幅最大的4个位置为1、2、3、6；Y轴上振幅最大的4个位置为2、3、5、7；Z轴上振幅最大的4个位置为2、3、4、5。
第三步：将每一次连续胎动变化过程中分别将X轴、Y轴、Z轴振幅最大的4个位置按大小降序排列，并进行得分运算。运算如下：
将这4个位置设置成位置p1、p2、p3、p4，且各位置对应的最大振幅为a1、a2、a3、a4。设置阈值参数n1、n2、n3，根据这些阈值参数求出这4个位置的得分。
1)选出振幅最大的a1，赋予位置p1对应的s1分
2)考察a2对应的位置p2，如果η(η＝a2/a1)满足
η>＝n1则s1赋予p2
η<n1则s2赋予p2
3)考察a3对应的位置p3，如果η(η＝a3/a2)满足
η>＝n2则s2赋予p3
η<n2则s3赋予p3
4)考察a4对应的位置p4，如果η(η＝a4/a3)满足
η>＝n3则s3赋予p4
η<n3则s4赋予p4
5)其余4个位置的得分计为0
由此可计算得到m次检测数据中每一次胎动X轴、Y轴、Z轴对应的4个振幅最大位置的得分。
如，设置参数n1＝0.8，n2＝0.5，n3＝0.4；s1＝1，s2＝0.5，s3＝0.2，s4＝0。第6次连续胎动变化中Z轴的振幅最大的4个位置分别是2，3，7，8，其对应的振幅为0.025g，0.08g，0.01g，0.03g。按照降序排列调整为3，8，2，7，设为应的位置为p1，p2，p3，p4其对应的振幅为a1，a2，a3，a4。
1)p1响应最强，故p1＝s1＝1
2)考察p2，因为η＝a2/a1＝0.03/0.08＝0.375<n1(0.8)，所以p2＝s2＝0.5
3)考察p3,因为η＝a3/a2＝0.025/0.03＝0.833>n2(0.5)，所以p3＝s2＝0.5
4)考察p4，因为η＝a4/a3＝0.01/0.025＝0.4>＝n3(0.4)，所以p4＝s3＝0.2
因此可以得到第6次连续胎动变化中Z轴方向八个位置的评分表1：
| Position | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 |
| Scores | 0 | 0.5 | 1 | 0 | 0 | 0 | 0.2 | 0.5 |
表1第6次连续胎动变化中Z轴方向八个位置的评分
依次处理此次胎动采集到的14次连续胎动变化X、Y、Z轴数据的得分，得到8个三轴加速度传感器位置在X,Y,Z三个方向的得分，计入表2、表3、表4。
表的左侧表示连续胎动变化次数的序号，例如FetMov1表示本次胎动计数传感器检测到的胎动变化数据，Time列表示发生胎动的时刻距离起始时刻时间，如，第1次胎动变化距离程序触发的时间为5秒，第14次胎动变化距离程序触发的时间为261秒。SelectedTimes表示在m次检测数据中选中为4个最强振幅之一的的次数。Scores表示每一个位置的得分积累。
表2此次胎动过程中每一次连续胎动变化X轴最大振幅位置得分
表3此次胎动过程中每一次连续胎动变化Y轴最大振幅位置得分
表4此次胎动过程中每一次连续胎动变化Z轴最大振幅位置得分
第四步：累计此次胎动过程m次连续胎动变化，8个三轴加速度传感器位置X轴、Y轴、Z轴的得分总和。如表4所示。
| Position | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 |
| X | 7.6 | 5.8 | 5 | 5.3 | 1.7 | 1.4 | 2 | 1 |
| Y | 4.1 | 7 | 8.4 | 0 | 4.3 | 1.6 | 3.1 | 1.7 |
| Z | 4.4 | 10.2 | 10.2 | 2.7 | 1.6 | 0.2 | 0.8 | 1 |
表4此次胎动过程中各位置在X、Y、Z轴上的得分
第五步：考虑到测试的精准性和全面性，在位置选择时，设定位置1和位置3为一组，即组A；位置2和位置4为一组，即组B；在两组中选择一组捕捉胎儿在孕妇腹部下方的动作；同理，位置5和位置7为一组，即组C；位置6和位置8为一组，即组D。选择一组捕捉胎儿在孕妇腹部上方的动作。组与组的选择原则时优先考虑Z轴方向，设置较高优先级，X轴和Y轴设置较低优先级。故，在求8个位置综合得分时，可假定Z轴系数为0.5，X轴和Y轴系数为0.25。从而计算得到8个位置的综合得分。
如，位置1的最终得分为：
p1＝1Z*0.5+1X*0.25+1Y*0.25＝4.4*0.5+4.1*0.25+7.6*0.25＝5.125；
同理，得到其它7个位置的最终得到，如表5所示。
| Position | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 |
| Scores | 5.125 | 8.3 | 8.45 | 2.675 | 5.125 | 0.85 | 1.675 | 1.175 |
表5此次胎动过程中各位置的最终得分
第六步：比较A组和B组，C组和D组的得分，得分较高的两组中对应的位置即为下一个T时间段胎动计数的4个最佳检测位置。
如：A组得分：5.125+8.45＝13.575；同理得到B、C、D组得分分别为10.975、6.8、2.025。A组和C组的响应强度大于其对应组。
故，下一个T时间段胎动计数的4个最佳检测位置为1、3、5、7。
本发明未涉及部分均与现有技术相同或可采用现有技术加以实现。
Claims (10)
1.一种基于加速度传感器的最佳胎动计数位置的检测方法，其特征是它采用8个三轴加速度传感器对孕妇的腹部进行胎动检测，所述的最佳胎动计数位置的检测方法包括以下步骤：
第一步：将8个三轴加速度传感器呈两横排布置紧贴在孕妇的腹部，设定胎动检测时间间隔T，启动加速度传感器对胎动进行检测，时间T后，获取m次检测数据，并记录每一次检测数据对应的时间点；
第二步：对于第1次到第m次检测数据，分别选取8个三轴加速度传感器在X轴、Y轴和Z轴各轴中振幅最大的4个位置P1-P4；
第三步：对于前述任一三轴加速度传感的任一次检测数据，X轴、Y轴和Z轴中的4个位置按大小降序排列，并进行运算如下：
对于X、Y和Z各轴中振幅最大的4个位置均为P1-P4，各位置对应的最大振幅即第一振幅为a1-a4；设置第二振幅与第一振幅的比值阈值参数n1，第三振幅与第二振幅的比值阈值参数n2，第四振幅与第三振幅的比值阈值参数n3，n1>n2>n3，S1、S2和S3分别表示赋予传感器的分值，S1>S2>S3；
(1)、对于任一轴的任一次检测数据，选出振幅最大的a1，赋予对应的位置P1对应的s1分；
(2)、对于a2对应的位置P2，计算第二振幅与第一振幅的比值η1，如果η1满足：
η1≥n1，则s1赋予P2；
η1<n1则s2赋予P2
(3)、对于a3对应的位置P3，计算第三振幅与第二振幅的比值η2，如果η2满足：
η2≥n2，则s2赋予P3；
η2<n2则s3赋予P3
(4)、对于a4对应的位置P4，计算第四振幅与第三振幅的比值η3，如果η3满足：
η3≥n3，则s3赋予P4；
η3<n3则s4赋予P4
(5)其余4个位置的得分计为0
按照(1)-(5)对8个三轴加速度传感器的X、Y和Z轴的m次检测数据均进行处理，得到m次检测数据中每一个三轴加速度传感器的每一次X轴、Y轴、Z轴对应的4个振幅最大位置的得分；
第四步：对于此次检测m次检测数据，分别计算8个三轴加速度传感器在位置X轴、Y轴和Z轴各轴的得分和，计算8个三轴加速度传感器的得分总和，得分较高的四个位置即为下一个时间段T中胎动计数的4个最佳胎动计数位置。
2.根据权利要求1所述的基于加速度传感器的最佳胎动计数位置的检测方法，其特征是8个三轴加速度传感器中，下排从左至右依次为位置1、位置2、位置3和位置4，上排从左至右依次为位置5、位置6、位置7和位置8，设定位置1和位置3为一组，即组A，位置2和位置4为一组，即组B，位置5和位置7为一组，即组C；位置6和位置8为一组，即组D；在第四步之后，比较A组和B组，C组和D组的得分，得分较高的两组所对应的位置即为下一个时间段T中胎动计数的4个最佳胎动计数位置。
3.根据权利要求1或2所述的基于加速度传感器的最佳胎动计数位置的检测方法，其特征是：8个三轴加速度传感器中，选择时优先考虑Z轴方向，设置较高优先级，X轴和Y轴设置较低优先级，即在求8个位置综合得分时，设定Z轴系数高于X轴和Y轴的系数，X、Y和Z轴的系数均在0到1之间，计算得到8个位置的综合得分。
4.根据权利要求3所述的基于加速度传感器的最佳胎动计数位置的检测方法，其特征是：设定Z轴系数为0.5，X轴和Y轴系数为0.25，从而计算得到8个位置的综合得分。
5.根据权利要求1所述的基于加速度传感器的最佳胎动计数位置的检测方法，其特征是所述的8个三轴加速度传感器嵌入在孕妇智能衣或腹带中。
6.根据权利要求1所述的基于加速度传感器的最佳胎动计数位置的检测方法，其特征是第一步中：对于m次检测数据，计算前后两次检测数据的间隔时间，如果间隔时间小于等于Δt，则后一次检测数据和前一次属于同一次胎动数据，将前一次检测数据的时间作为本次胎动数据的时间，将前后两次检测数据中振幅大的振幅作为本次胎动数据的振幅；对于m次检测数据进行前述处理，得到M次胎动计数数据，用于后续处理，其中，3min＜Δt＜6min。
7.根据权利要求1所述的基于加速度传感器的最佳胎动计数位置的检测方法，其特征是：s1＝1，s2＝0.5，s3＝0.2，s4＝0。
8.根据权利要求1所述的基于加速度传感器的最佳胎动计数位置的检测方法，其特征是：n1＝0.8，n2＝0.5，n3＝0.4。
9.根据权利要求2所述的基于加速度传感器的最佳胎动计数位置的检测方法，其特征是第一步中，设置初始的四组最佳检测位置，分别是位置1、位置3、位置5和位置7。
10.根据权利要求1所述的基于加速度传感器的最佳胎动计数位置的检测方法，其特征是第一步中，时间间隔T为2-8小时。
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Application publication date: 20160302 Assignee: HANGZHOU WELBEING MEDICAL TECHNOLOGY CO.,LTD. Assignor: CYNOWARE ELECTRONICS Inc. Contract record no.: 2016320000227 Denomination of invention: Method for detecting optimal fetal movement counting position on basis of acceleration sensors License type: Exclusive License Record date: 20161228 |
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Denomination of invention: A detection method for optimal fetal movement counting position based on accelerometer Granted publication date: 20171229 Pledgee: Nanjing Bank Co.,Ltd. Nanjing Financial City Branch Pledgor: CYNOWARE ELECTRONICS Inc. Registration number: Y2024980015258 |