胎动信号采集与预处理系统的设计与研究

发布时间：2020-10-26 11:22

　　 胎动是胎儿的一项重要生命体征,在胎儿的早期阶段就已经形成,并持续整个妊娠期。胎动的异常往往是胎儿处于危险境况的信号,及早发现胎动的异常,可有效降低胎儿的致死率。当前比较常见的胎动检测方法主要有两种。一种是母亲根据自己的感知进行的计数,这种方法实施起来比较简单,但是对于胎动的计数很不准确;另一种是医院产科中普遍使用的多普勒成像技术,需要在医师的陪同下实施,而且多普勒技术不能做长期的监测,花费也较为昂贵。本文提出了一种新的胎动信号采集方案,将多轴加速度传感器缝制在纺织物中,紧贴在孕妇的腹部,采集胎儿活动传达到腹壁的信号。该方案以可穿戴的形式实施,可以实现长时间的监测,并且无需医师的协助。为了实现这一方案,本文主要对以下几个方面进行了深入研究:1)对于信号采集系统的设计,本文从硬件构成和软件实现两个方面进行阐述。控制器采用飞思卡尔的Kinetis KL16型单片机,通过4个加速度传感器采集孕妇腹壁上的胎动信号,对数据进行打包处理,然后控制蓝牙将数据发送到移动设备中。通过设计单片机与蓝牙之间通信的的数据包协议和改进蓝牙协议栈,保证胎动数据在传输过程中的准确性和实时性。2)设计胎动设备应用的实验,征集志愿者做临床上的信号采集,对采集到的数据进行预处理。设计合适的预处理方法,去除一些容易分离的噪声和母体干扰信号。将预处理后的数据分成一块块的时间片段,配合多普勒成像设备的记录,找到设备捕捉到的胎动。3)研究常用的非平稳信号分析方法,包括时频分析,信号稀疏分解,得到胎动的信号特征和母体伪动的信号特征。根据胎动信号和伪动信号的特征,设计一种胎动识别方法,并评估胎动的识别率,以多普勒采集的胎动数作为评估标准。最终的评估结果表明该识别方法的胎动识别率远高于母亲自数。
【学位单位】：杭州电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：R714.5;TN911.7
【部分图文】：

7图 2.6 换能器的典型结构被弹性梁固定在中间的位置，质量块的上端面和下端面是活动电极组成电容 C1，下端面和下固定电极组成电阻 C2。被测物振动会导致动，这样会使得活动电极和固定电极间的距离产生变化，从而改变 ，形成一个与加速度大小成正比的差动输出信号。 显示了 6 种不同方向下的三轴向加速度值。 图中的 Top View 表示顶向观察者。这些方向定义如下：首先是 PU 指示的位置，这时候芯片芯片的引脚 1 处在左上方，此时 Y 轴的方向与地球重力方向刚好相

杭州电子科技大学硕士学位论文Z)=(0g,-1g,0g)。由 PU 位置开始，芯片做顺时针旋转 90 度，得到 LR，同理可以得到 PD 和 LL，不同位置时的加速度值可以从图 2.7 中得到。Side Vie视图，BACK 为正面朝下，FRONT 为正面朝上。根据以上加速计的工作原信号时，固定在孕妇腹部上的传感器会感受到胎儿活动对腹壁的冲击，从而的位置，产生加速度值上的变化，记录下胎儿活动。

图 3.3 IIC 总线时序图控制器首先选择 IIC0 通道，依次对地址为 1D（A 型）和 1C（B 型）的加速度传感送读指令，读取存放在数据寄存器中的加速度数据，读取完通道 IIC0 上的所有传感器，继续读取 IIC1 通道上的加速度数据。在本系统中，4 个传感器在电路板上的位置如4 所示。传感器中的加速度数据存放在 6 个 8 位寄存器中，其中每一个轴向的数据占两节。以 X 轴向为例，包括 OUT_X_MSB 和 OUT_X_LSB，如图 3.5 所示。X 轴向的加数据是 14 位的，包括高字节 OUT_X_MSB 的 8 位和低字节 OUT_X_LSB 的高 6 位。的两个字节数据经过转换最终得到用于信号处理的浮点型数据。
【参考文献】

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本文编号：2856932