一种镇痛波形检测装置及其方法[0002][0005]本发明的目的就在于解决上述问题，提供一种镇痛波形检测装置及其方法，协助用户判断波形输出的准确性。[0006]为了达到上述目的，本发明采用如下技术方案:一种镇痛波形检测装置，其特征在于:包括波形采集单元、输出单元和波形仿真单元。所述波形采集单元、波形仿真单元分别与输出单兀相连。[0007]所述波形采集单元用于从镇痛装置采集镇痛波形；[0008]所述波形仿真单元用于根据生成所述镇痛波形的配置参数仿真计算出理想的波形。[0009]所述输出单元用于输出所述波形采集单元采集到的镇痛波形，还用于输出所述波形仿真单元仿真计算出的波形。所述输出单元包括显示器、打印机等。
[0010]进一步，本发明还提供一种基于所述镇痛波形检测装置的镇痛波形检测方法，其特征在于，包括以下步骤:
[0011]步骤Al、采集镇痛装置输出的波形；
[0012]步骤A2、根据生成步骤Al所述波形的波形配置参数，仿真计算出理想的波形；
[0013] 步骤A3、输出步骤Al采集的实际镇痛波形和步骤A2仿真的理想波形。[0014]进一步，步骤A2，所述仿真计算出理想的波形步骤如下:
[0015]步骤Ml:仿真低频调制波和载波；
[0016]步骤M2:利用步骤Ml仿真的低频调制波与载波做“与”运算，生成理想的输出波形。
[0017]进一步，步骤Ml中，仿真低频调制波和载波步骤如下:
[0018]ml、设置低频调制波、载波的采样率。
[0019]m2、根据步骤ml所述采样率和各组合基础波形的频率，设置各组合基础波形一个周期的点数及各点的数值，然后根据各组合基础波形的个数及顺序组合生成低频调制波。
[0020]m3、根据步骤ml所述采样率fs和载波的频率，设置载波一个周期的点数及各点的数值，然后根据低频调制波的时长计算载波的循环次数，生成载波。
[0021]进一步，基于所述的镇痛波形检测装置，其特征在于，还包括波形处理单元。所述波形采集单元还经所述波形处理单元与输出单元相连。
[0022]所述波形处理单元用于从波形采集单元采集的实际镇痛波形分析计算出波形配置参数；
[0023]所述输出单元还 用于输出所述波形处理单元分析计算的波形配置参数和生成所述镇痛波形的实际配置的波形参数。
[0024]进一步，本发明还提供一种基于所述镇痛波形检测装置的镇痛波形检测方法，其特征在于，包括以下步骤:
[0025]步骤B1:采集镇痛装置输出的波形；
[0026]步骤B2:从输出波形分析计算出波形配置参数；
[0027]步骤B3、根据生成步骤BI所述波形的波形配置参数，仿真计算出理想的波形；
[0028]步骤B4、输出步骤BI采集的实际镇痛波形和步骤B3仿真的理想镇痛波形；同时输出步骤B2计算的波形配置参数和实际配置的波形参数。
[0029]进一步，步骤B2中，从输出波形分析计算出波形配置参数，步骤如下:
[0030]步骤Xl:利用Α/D转换将采集的模拟镇痛波形转换成数字波形，记为镇痛波形S ；[0031 ] 步骤X2:对镇痛波形S进行预处理；
[0032]步骤X3:计算载波和低频调制波参数。
[0033]进一步，步骤X2对镇痛波形S进行预处理，包括以下步骤:
[0034]步骤X21:获取镇痛波形S峰峰值土V，考虑实际波形输出误差，设置高低电平分界值为 k*V，0〈k〈l ；
[0035]步骤X22:基于波形S，大于+k*V的更新为1，小于或等于+k*V更新为O ;
[0036]步骤X23:获取波形S上升沿时间点，并依次计算相邻上升沿的时间间隔，记为时
间段数列Δ t [1，2]、Δ t [2，3]......Δ t [η-1, η] ； Δ t [η-1, η]表示第η-1个到第η个上升沿
的时间间隔。
[0037]进一步，步骤Χ3计算载波和低频调制波参数，包括以下步骤:
[0038]步骤Χ31:根据所述镇痛装置载波的最小频率和低频调制波的最大频率，选取载波与低频调制波的周期分界点，记为AT;
[0039]步骤Χ32:计算载波频率。从时间段At[i_l, i] (i=2......η)中选取小于ΔΤ的
时间段，对其求平均数△ Τρ，则载波频率f=l/ Δ Tp ；[0040]步骤X33:计算低频调制波的高电平时间。从步骤X32选取的小于AT的时间段中，累加相邻的时间段后记为新的时间段。低频调制波的高电平时间即为累加后的新时间段再加上一个载波的周期Λ Tp ；
[0041]步骤Χ34:计算低频调制波的低电平时间。从At[i_l, i] (i=2......η)中选取大
于ΛΤ的时间段，低频调制波的低电平时间即为该时间段再减去一个载波的周期ΛΤρ;
[0042]步骤Χ35:计算低频调制波参数。根据步骤Χ33、Χ34计算的每个低频调制波的高、低电平时间，计算每个基础波形的频率。计算出所有顺序连接的基础波形的频率后，分别计算相邻且同频率的基础波形的个数，推算出低频调制波的每个组分基础波形的频率和个数。
[0043]本发明相对于现有技术具有如下的优点及效果:
[0044]1、本发明提供了一种镇痛波形检测的手段，根据镇痛波形的生成过程，可以解调出镇痛波形配置参数，并且仿真出理想镇痛波形，用户可据此比较直观的观察到配置参数与计算参数之间、理想波形与实际波形之间的差异，进而判断波形生成装置工作是否正常。
[0045]2、本发明波形检测装置可以作为所述镇痛装置的配套自检程序，方便用户及维护人员使用，大大提高所述镇痛装置的安全性和有效性。



[0046]图1为实施例1 的镇痛波形检测装置的内部单元连接示意图；
[0047]图2 (方法:针对图1)为实施例1的镇痛波形检测装置的检测步骤流程图；
[0048]图3为实施例1的低频调制波的仿真波形示意图；
[0049]图4为实施例1的载波的仿真波形示意图；
[0050]图5为实施例1的一级波群的仿真波形示意图；
[0051]图6为实施例2的镇痛波形检测装置的内部单元连接示意图；
[0052]图7为实施例2的镇痛波形检测装置的检测步骤流程图；
[0053]图8为实施例2的镇痛波形分析波形示意图；
[0054]图9为实施例2的镇痛波形分析步骤流程图；

[0055]下面结合实施例及附图对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。
[0056]本发明是基于
【公开日】为2012-11-26的发明专利“生物反馈式分娩物理镇痛装置”，提供一种检测该镇痛装置输出波形的装置及其方法。首先引用该发明专利镇痛波形的生成过程:首先设置基础波形(调制梯形波)的上升时间、高电平时间、下降时间和低电平时间，将若干个基础波形组合成基础波群，然后设置基础波群的载波频率，调制后生成一级波群，再将若干个一级波群组合成二次波群输出。
[0057]本发明的基本原理:根据镇痛波形的生成过程，一是利用信号仿真技术根据波形配置参数仿真出理想镇痛波形，二是利用信号处理方法从输出波形分析计算出镇痛波形的参数。分析计算出镇痛波形配置参数和仿真出理想镇痛波形后，用户可据此直观比较实际配置的参数与经过分析计算出的参数之间、理想波形与实际波形之间的差异，进而判断波形生成装置工作是否正常。
[0058]需要指出的是，
【公开日】为2012-11-26的发明专利“生物反馈式分娩物理镇痛装置”实施例中选用的载波为正弦波，而本发明实施例中所选的载波为方波，所以本发明实施例仿真图中波形与其实施例附图波形有所不同。
[0059]实施例1
[0060]作为本发明的第 I个实施例，如图1所示，一种镇痛波形检测装置，其特征在于:包括波形采集单元101、输出单元102和波形仿真单元103。所述波形采集单元101、波形仿真单元103分别与输出单元102相连。
[0061]所述波形采集单元101用于从镇痛装置采集镇痛波形；
[0062]所述波形仿真单元103用于根据生成所述镇痛波形的配置参数仿真计算出理想的波形。
[0063]所述输出单元102用于输出所述波形采集单元101采集到的镇痛波形，还用于输出所述波形仿真单元103仿真计算出的波形。
[0064]进一步，如图2所示，本发明还提供一种基于实施例1所述镇痛波形检测装置的镇痛波形检测方法，其特征在于，包括以下步骤:
[0065]步骤Al、采集镇痛装置输出的波形；
[0066]步骤A2、根据生成步骤Al所述波形的波形配置参数，仿真计算出理想的波形；
[0067]步骤A3、输出步骤Al采集的实际镇痛波形和步骤A2仿真的理想波形。
[0068]需要说明的是，从
【公开日】为2012-11-26的发明专利“生物反馈式分娩物理镇痛装置”说明书中可看出，最后输出的镇痛波形(电刺激镇痛波群)是由若干个一级波群组合形成，一级波群是由低频调制波群调制相应频率的载波后形成，低频调制波群是由若干个基础波形组合形成，基础波形是由不同高低电平形成的梯形波组合而成。根据上述镇痛波形形成过程可看出，一级波群是该镇痛波形的核心，它是由低频调制波调制载波形成，这个调制过程是整个镇痛波形生成的重点和难点，也是与镇痛波形易出现差异的重要环节。本实施例的重点就是通过所述“波形检测装置”来检测一级波群的生成是否正常，进而协助判断镇痛装置是否工作正常。
[0069]本实施例中，按照镇痛装置波形生成过程，生成一段一级波群(如低频调制波群:2(20Hz)+5 (100Hz) +3 (50Hz)+2 (25Hz)，载波:方波，频率=1000Hz,上述表示方法参见
【公开日】为2012-11-26的发明专利“生物反馈式分娩物理镇痛装置”说明书0088段相关说明)，通过检测所述一级波群来检测镇痛装置的输出是否正确。
[0070]本实施例中，以低频调制波:2 (20Hz)+5 (100Hz)+3 (50Hz) +2 (25Hz)载波:方波，频率=IKHz为例，仿真步骤如下:
[0071]步骤Ml:仿真低频调制波和载波；
[0072]步骤M2:利用步骤Ml仿真的低频调制波与载波做“与”运算，生成理想的输出波形。
[0073]步骤Ml中，仿真低频调制波和载波步骤如下:
[0074]ml、设置低频调制波、载波的采样率fs。
[0075]以本实施例为例，fs=5000。
[0076]m2、根据步骤ml所述采样率fs和各组合基础波形的频率，设置各组合基础波形一个周期的点数及各点的数值，然后根据各组合基础波形的个数及顺序组合生成低频调制波。
[0077]以本实施例为例，低频调制波由(nl=2个)基础波形1、(n2=5个)基础波形2、(n3=3个)基础波形3、(n4=2个)基础波形4组合而成，其中，基础波形I频率Π=20Ηζ，低电平时间为25ms、上升时间为O、高电平时间为25ms、下降时间为O ;基础波形2频率f2=100Hz、低电平时间为5ms、上升时间为O、高电平时间为5ms、下降时间为O ;基础波形3频率f3=50Hz、低电平时间为10ms、上升时间为O、高电平时间为10ms、下降时间为O ;基础波形4频率f4=25Hz，低电平时间为20ms、上升时间为O、高电平时间为20ms、下降时间为O。
[0078]则:基础波形I的一个周期T的采样点数为fs/f 1=5000/20=250个，其低电平点数为125、上升点数为O、高电平点数为125、下降点数为O ;基础波形2的一个周期T的采样点数为fs/fl=5000/100=50个，其低电平点数为25、上升点数为O、高电平点数为25、下降点数为O ;基础波形3的一个周期T的采样点数为fs/n=5000/50=100个，其低电平点数为50、上升点数为O、高电平点数为50、下降点数为O ;基础波形4的一个周期T的采样点数为fs/f 1=5000/25=200个，其低电平点数为100、上升点数为O、高电平点数为100、下降点数为O。高电平数值为1，低电平数值为O。低频调制波由低频调制波由(nl=2个)基础波形1、(n2=5个)基础波形2、(n3=3个)基础波形3、(n4=2个)基础波形4组成，低频调制波的总时长 Ll=nl/n+n2/f2+n3/f3+n4/f4=2/20+5/100+3/50+2/25=0.29s。
[0079]由上述仿真的低频调制波，仿真波形如图3所示。
[0080]m3、根据步骤ml所述采样率fs和载波的频率，设置载波一个周期的点数及各点的数值，然后根据低频调制波的时长计算载波的循环次数，生成载波。
[0081]以本实施例为例， 载波频率为F=1000Hz,方波，总时长L2须与低频调制波相等。则:载波的一个周期T的采样点数为fs/fl=5000/1000=5个，其低电平点数为2、高电平点数为3、高电平数值为1，低电平数值为-1 ;循环次数k=Ll/(1/1000)=0.29*1000=290次。
[0082]由上述仿真的载波，仿真波形如图4所示。
[0083]上述低频调制波与载波做“与”运算生成一级波群。
[0084]本实施例中，上述低频调制波(如图3所示)和载波(如图4所示)做“与”运算，得到一级波群(如图5所示)。
[0085]需要指出的是，本实施例一级波群中，基础波形的形态和组合个数只是为了说明此方法的实现过程，与实际使用及临床效果无关，由此产生的波形也只是为了更好的表达图形的特征。
[0086]实施例2
[0087]基于实施例1所述的镇痛波形检测装置，本发明的第2个实施例，如图6所示，一种镇痛波形检测装置，其特征在于，还包括波形处理单元601。所述波形采集单元101还经所述波形处理单元601与输出单元102相连。
[0088]所述波形处理单元601用于从波形采集单元101采集的实际镇痛波形分析计算出波形配置参数；
[0089]所述输出单元102还用于输出所述波形处理单元分析计算的波形配置参数和生成所述镇痛波形的实际配置的波形参数。
[0090]进一步，本发明还提供一种基于实施例2所述镇痛波形检测装置的镇痛波形检测方法，如图7所示，其特征在于，包括以下步骤:
[0091]步骤B1:采集镇痛装置输出的波形；
[0092]步骤B2:从输出波形分析计算出波形配置参数；
[0093]步骤B3、根据生成步骤BI所述波形的波形配置参数，仿真计算出理想的波形；
[0094]步骤B4、输出步骤BI采集的实际镇痛波形和步骤B3仿真的理想镇痛波形；同时输出步骤B2计算的波形配置参数和实际配置的波形参数。
[0095]需要说明的是，本实施例2是在实施例1的基础上，通过对输出波形数据的反向分析，计算出波形参数值。与实施例1相同，本实施例也是通过检测所述一级波群来检测镇痛装置的输出是否正确。
[0096]本实施例中，同样利用一级波群(如低频调制波群:5 (5Hz)+20 (100Hz)+10 (2Hz)+20 (10Hz)，载波:方波，频率=1000Hz)来说明从输出波形计算出波形参数值的方法。为了更好的说明这一方法，本实施例假设所述镇痛装置输出上述理想一级波群，同时考虑实际输出波形的差异。
[0097]本实施例中，选取图5 波形(由一级波群 2 (20Hz )+5 (100Hz )+3 (50Hz)+2 (25Hz)，载波:频率=IKHz的仿真波形)中的一段波形记为S，如图8~9所示，分析计算出波形参数值，步骤如下:
[0098]步骤Xl:利用A/D转换将采集的模拟镇痛波形转换成数字波形，记为镇痛波形S ；
[0099]步骤X2:对镇痛波形S进行预处理；
[0100]步骤X3:计算载波和低频调制波参数。
[0101]进一步，步骤X2对镇痛波形S进行预处理，包括以下步骤:
[0102]步骤X21:获取镇痛波形S峰峰值土V，考虑实际波形输出误差，设置高低电平分界值为k*V，0〈k〈l。本实施例k=0.4;
[0103]步骤X22:基于波形S，大于+k*V的更新为1，小于或等于+k*V更新为O ;
[0104]步骤X23:获取波形S上升沿时间点，并依次计算相邻上升沿的时间间隔，记为时
间段数列Δ t [1，2]、Δ t [2，3]......Δ t [η-1, η] ； Δ t [η_1, η]表示第η_1个到第n个上升沿
的时间间隔。
[0105]以本实施例为例，如图8所示，理想波形下，At[l, 2] = At[2, 3] = At[4, 5] = At[5,6] =Ims, Δ t [3, 4] =4ms, At[6，7]=7ms。
[0106]进一步，步骤X3计算载波和低频调制波参数，包括以下步骤:
[0107]步骤X31:根据所述镇痛装置载波的最小频率和低频调制波的最大频率，选取载波与低频调制波的周期分界点，记为AT。
[0108]以本实施例为例，载波与低频调制波的频率分界点为500Hz，则AT=2ms。
[0109]步骤X32:计算载波频率。从时间段Δ t[1-l, i] (i=2......η)中选取小于ΔΤ的
时间段，对其求平均数△ Τρ，则载波频率f=l/ Δ Tp ；
[0110]以本实施例为例，小于△ T的时间段为At[l，2]、At[2，3]、At[4，5]、At[5，6]。Δ Tp= ( Δ t [I, 2] + Δ t [2, 3] + Δ t [4, 5] + Δ t [5, 6] ) /4=lms，载波频率 f=l/ Δ Tp=1000Hz ；
[0111]步骤X33:计算低频调制波的高电平时间。从步骤X32选取的小于AT的时间段中，累加相邻的时间段后记为新的时间段。低频调制波的高电平时间即为累加后的新时间段再加上一个载波的周期ΛΤρ。[0112]如，从步骤X32选取的小于AT的时间段中，某一相邻的时间段有m段，分别
是:Δ t [n-m, n-m+1]、Δ t [n-m+1, n-m+2]、......Δ t[n_l, n]，(n>m, m>l),根据时间段序
列，累加相邻的时间段后记为新的时间段At[n-m，n]=m*ATp。低频调制波的高电平时间TH [n-m, η] = [n- (n-m) ] * Δ Tp+ Δ Tp= (m+1)* Δ Tp0
[0113]以本实施例为例，其中一个小于AT且相邻的时间段:Λ t[l，2]、At [2，3]，由(At[l，2] + At[2，3])作为新的时间段At[l，3]= (3_1) * Λ Τρ=2* Λ Τρ。则低频调制波的高电平时间 ΤΗ[1, 3] = Δ t [I, 3] + Δ Τρ=3* Δ Tp=3ms。
[0114]另外一个小于ΔΤ且相邻的时间段:At[4，5]、At[5，6]，由(At[4，5] + At[5，6])作为新的时间段At [4，6]= (6-4) * Λ Τρ=2* Λ Τρ。则低频调制波的高电平时间 TH[4, 6] = Δ t [4, 6] + Δ Τρ=3* Δ Tp=3ms。
[0115]步骤X34:计算低频调制波的低电平时间。从At[i_l, i] (i=2......η)中选取大
于ΛΤ的时间段，低频调制波的低电平时间即为该时间段再减去一个载波的周期ΛΤρ。
[0116]比如，时间段Δ t [k, k+Ι]，低频调制波的低电平时间TL [k, k+Ι] = Δ t [k,k+1]-ΔTp ；
[0117]以本实施例为例，小于ΛΤ的时间段为At[3，4]，则低频调制波的低电平时间TL [3，4] = Δ t [3，4] - Δ Tp=3ms ；
[0118]步骤X35:计算低频调制波参数。根据步骤X33、X34计算的每个低频调制波的高、低电平时间，计算每个基础波形的频率。计算出所有顺序连接的基础波形的频率后，分别计算相邻且同频率的基础波形的个数，推算出低频调制波的每个组分基础波形的频率和个数。
[0119]以本实施例图8为例，根据步骤X33、X34计算的每个低频调制波的高、低电平时间会按照高、低电平循环覆盖整个波形，比如TH[1，3]高电平，TH[3, 4]低电平，TH[4, 6]高电平，TH[6, 7]低电平等等。每一相邻的高、低电平组合成一个基础波形，据此计算每个基础波形的频率。基础波形是低频调制波的组成部分，当计算出所有顺序连接的基础波形的频率后，就可以分别计算相邻且同频率的基础波形的个数，就可以推算出低频调制波的每个组分基础波形的频率和个数。
[0120]需要指出的是，虽然本实施例2所述的波形分析方法是基于图8所示的理想仿真波形，实际采集的波形可能与之有所差异，但这并影响本实施例所述波形分析方法的实施。相反，正是基于理想仿真波形研究的波形分析方法，可以检测出波形输出是否准确，提高了波形的输出准确度。
[0121]波形SI表示了波形的频率信息，经步骤X2~X3阈值分割后，波形S2不但继续保留了实际输出波形Si的频率信息，而且为计算调制波和载波的参数提供了便利。另一方面，在本实施例中，按照上述Xl~X9方法推算出的低频调制波参数忽略了基础波形的上升时间和下降时间参数，存在一些系统误差，但这并不影响对低频调制波各组分基础波形频率和个数的计算。频率和个数正是所述镇痛波形的核心所在，本实施例就是通过判断低频调制波各组分基础波形频率和个数的准确性来检测波形输出的准确性。
[0122]本发明的主要目的是根据波形的生成过程，一方面从输入端波形参数仿真出理想镇痛波形，一方面从输出端波形分析计算出波形配置参数，然后将两组对比数据提供给用户帮助他们判断镇痛波形输出是否正确。当然，波形配置参数经过软硬件输出后，实际输出的波形与理想仿真波形有一定差距，从实际输出波形反向推算出的参数值与实际设置的也会有一些差距，这些都需要用户后续对理想和实际的符合度进行进一步判断。本发明所述输出单元包括目前常用的显示器、打印机等输出单元。
[0123] 上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制， 其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。
【公开日】2014年9月3日 申请日期:2014年4月21日 优先权日:2014年4月21日