[发明专利]人体多点机械振动参数随时间演进的混合测量装置

权利要求书

1.人体多点机械振动参数随时间演进的混合测量装置，其特征在于，包括多个振动波数据采集模块、人机交互模块和后台处理器；振动波数据采集模块主要负责采集振动波数据，做成柔性的带状式绑在人体的各个部位；人机交互模块负责多个振动波数据采集模块的协同工作和开关控制，存储和传输多个振动波数据采集模块的采集数据，以及显示监测结果；后台处理器对多个振动波数据采集模块的检测数据，其中，每个检测数据都包含两部分，一部分是被动检测获取的被动检测数据，一部分是主动检测获取的主动动检测数据；然后根据被动检测数据、主动检测数据，以及发射探测信号反演出检测点到振动源之间的生物组织的声衰减参数，从而提取振动源的多维波参数与振动源到检测点之间的生物组织的声衰减参数，形成振动参数的矢量时间序列，再通过深度学习得到振动参数的矢量时间序列的演进特性模型，以及对每次的采集数据进行测评，给出评价结果，所述生物组织至少包括肌肉、脂肪和皮肤。

2.根据权利要求1所述的人体多点机械振动参数随时间演进的混合测量装置，其特征在于，振动波数据采集模块包括多种采集传感器，多个超声波收发阵列，采集控制单元，缓存器，无线传输单元；它们植入于一个柔性带子上，工作时采集传感器和超声波收发阵列紧贴皮肤，超声波收发阵列还涂抹耦合剂以隔绝空气；采集传感器包括多种标量传感器和振动被动采集传感器；超声波收发阵列按照一定的方式排列成多个收发组，每个收发组采取中间探头发送超声波、周围的探头接收超声波的方式来排列，每个收发组轮流工作，可以只收不发，实现被动采集，也可以也发也收，实现主动采集；采集控制单元控制超声波收发阵列和振动被动采集传感器采集振动波数据，以及标量传感器采集标量数据，然后缓存到缓存器，随后通过无线传输单元传给人机交互模块；另外超声波收发阵列的发送数据也由人机交互模块通过无线传输单元发送过来通过无线传输单元接收，经由采集控制单元交由多个超声波收发阵列转换成超声发射出去。

3.根据权利要求1所述的人体多点机械振动参数随时间演进的混合测量装置，其特征在于，人机交互模块包括人机交互界面、控制单元、存储器和通信单元；人机交互界面负责接收用户的输入指令和参数，控制单元根据指令和参数控制遥控多个振动波数据采集模块的协同工作，负责按照用户的要求产生特定的发送数据和按照特定的时序供超声波收发阵列的发送探头发送，以及对每个振动波数据采集模块采集的数据进行对应分类后给存储器进行缓存，控制单元控制超声波收发阵列的发送探头按照特定的时序发送超声波，发送时序严格可控，可以同时发送，也可以异步发送；通信单元主要实现人机交互模块和多个振动波数据采集模块的无线通信，传输控制指令和数据的双向传输；以及实现人机交互模块和后台处理器的通信，传输多个振动波数据采集模块的单次数据采集，后台处理器对振动波数据采集模块采集的所有数据先进行简单的滤波去噪、去相关处理后，然后按照不同的空间检测点分类，然后对每个点的振动波数据提取振动源的多维波参数与振动源到探测点之间的生物组织的声衰减参数，形成振动参数的矢量时间序列，再通过深度学习得到振动参数的矢量时间序列的演进特性模型，在有模型的基础上对单次数据采集进行智能分析，给出直观分析结果，同时传给人机交互界面进行显示。

4.根据权利要求1所述的人体多点机械振动参数随时间演进的混合测量装置，其特征在于，在后台处理器上已经存有标准通用的振动参数演进特性模型数据库的情形下，人体多点机械振动参数随时间演进的混合测量，进行单次混合测量的使用方法包括如下步骤：

（1）多个振动波数据采集模块佩戴在身体的各个部位，做好空间检测点的标记，以及空间检测点的对应，即是和人机交互模块做好空间检测点的对应关系；

空间检测点标记的目的是便于在不同时间采集时找到同一空间检测点，空间检测点位置确定通过常见的振动传感器来采集某一被测点附近区域的机械振动波，然后比较，获得最大机械振动波处的位置则定位为这块区域的空间检测点，做好标记；采集检测数据时，若标记还在，则下次时间点直接在此标记处采集，若标记不清晰，则用同样的方法重新确定此同一个空间检测点；

多个振动波数据采集模块有不同的外形，植入于一个柔性带子上，柔性的带子为了适应不同的检测部位和区域有不同的外形，但是有的外形是一样的，为了区别是放置在哪个空间检测点的，即是采集的检测数据是对应哪个位置的，需要一个空间检测点的对应，每个振动波数据采集模块在人体上放置好之后，打开其开关，则其无线传输单元发一个通信握手信号给人机交互模块，人机交互模块收到后则提示用户输入检测部位，同时发“设置完毕”的反馈信息给对应的振动波数据采集模块；

多个振动波数据采集模块佩戴的时候还要涂抹一定的耦合液，使超声波收发阵列和皮肤紧贴在一起；

（2）多个振动波数据采集模块同时开始采集工作，每个振动波数据采集模块采用被动及主动相结合的混合检测方式采集检测数据；

人机交互模块发出控制指令给每个振动波数据采集模块，命令其开始采集工作；

温度传感器、压力传感器等采集所测部位的温度和压力；振动被动采集传感器被动采集所测部位的振动波；

超声波收发阵列每个收发组的接收探头先进行被动采集振动波，然后按照次序，每个收发组的发送探头发超声波，同组内的接收探头接收回波，振动波数据按照序号分类存储到缓存器；

每个收发组的发送探头发的超声波是经由人机交互模块通过无线传输单元发送过来的；

（3）人机交互模块汇总多个振动波数据采集模块采集的检测数据；

每个振动波数据采集模块都通过自身的无线传输单元把缓存器里面存储的单次采集数据加上自己的空间检测点标记传给人机交互模块，人机交互模块根据空间检测点标记来汇总每个振动波数据采集模块采集的数据；

（4）人机交互模块把汇总的采集检测数据传给后台服务器；

人机交互模块采用无线或者有线的方式，或者用存储卡的方式，把汇总的采集数据加上个人标签信息传给后台服务器；

（5）后台服务器对振动波数据采集模块采集的所有数据提取振动参数，通过深度学习得到振动参数的矢量时间序列的演进模型，以及对当次的采集数据给出评价结果；

后台处理器对振动波数据采集模块采集的所有数据按照空间检测点来进行处理，对每个空间检测点获取的被动检测数据、主动检测数据以及发射探测信号，反演出该检测点到振动源之间的生物组织的声衰减参数，以及计算出振动源的多维波参数，包括振动源的频率、相位、幅度、谐波成分，组成参数矢量，综合每个空间检测点的参数矢量，以及在原来获取的振动参数基础之上累积，形成振动参数的矢量时间序列，再通过深度学习得到振动参数的矢量时间序列的演进特性模型；

然后在有模型的基础上对单次振动参数进行智能评价；当某个空间检测点某次测的振动参数不匹配原来学习的振动参数的演进特性模型则提示该空间检测点部位有可能异常，当某两个空间检测点的振动波参数不匹配原来学习的振动参数的演进特性模型则提示该两点之间出现异常；

（6）后台服务器把分析结果反馈给用户；

后台服务器给出直观分析结果，同时传给人机交互界面进行显示。