[发明专利]一种基于心脏功能动态监测与分析的管理服务系统及方法

权利要求书

1.一种基于心脏功能动态监测与分析的健康管理服务系统，所述系统为心脏健康服务云平台，其特征在于，包括心脏功能智能监测预警装置、智能信息接收装置，所述心脏功能智能监测预警装置包括传感器装置、智能芯片装置，其置于人体胸壁，用于对心脏振动进行实时监测、数据处理与分析，发现预警事件，并通过无线传输协议，把心脏状态分析诊断结果传输到智能信息接收装置；心脏功能智能监测预警装置本身亦有发出预警的功能；

所述智能信息接收装置，用于接收来自心脏功能智能监测预警装置的实时更新预警信息，判断使用者的心脏功能状态，及时作出响应与处置；

所述智能芯片装置包括传感器接口装置、数据压缩采集装置、人工智能算法装置、人工智能诊断分析装置、数据加密装置、存储器装置、微处理器、无线数据通讯装置、电源管理装置，被压缩、固化于芯片中或存储于片上闪存存储器里，用于实时处理心脏功能数据，进行数模转换，分析、存储、实时数据计算推演，发现预警事件，将推演结果存储、分发至平台和/或智能移动终端装置，并实时响应；

所述人工智能算法装置，基于压缩感知计算、连续小波变换和卷积神经网络的端到端的嵌入式人工智能算法装置，用于对来自传感器信号的计算、分析、特征提取、模式识别与分类，给出诊断结果；

所述的嵌入式人工智能算法装置，采取压缩感知的采样方式，直接在压缩信号上进行数据处理操作；数字滤波和小波变换等预处理和特征提取技术可以转换为矩阵变换；原始信号为列向量x，变换矩阵为H，提取的特征向量为y，则有：

所述嵌入式人工智能算法装置采取压缩感知+压缩域计算方式，基于心脏振动信号在小波变换基下的稀疏状态，可采用压缩感知对数据进行压缩，过程如下：

步骤1：采集长度为N的原始信号，作为列向量xN×1，即：

步骤2：构造观测矩阵ΦM×N (MN) ，采用二元置换块对角矩阵，该矩阵有2M个1元素，其余元素均为0，

步骤3：计算压缩信号Φx：

所述嵌入式人工智能算法装置采取在压缩信号上直接进行滤波和特征提取操作，此时的变换矩阵可以由变换得到：

其中S和V为奇异值分解得到的矩阵：

将常规的滤波器矩阵根据上式进行转换后，即可实现在压缩域的滤波计算。

2.根据权利要求1所述基于心脏功能动态监测与分析的健康管理服务系统，其特征在于，所述传感器装置，包括三轴加速度计、三轴陀螺仪、麦克风、温度传感器及定位装置，用于采集胸部直线加速度、旋转角速度、心音、温度和位置信息。

3.根据权利要求1所述基于心脏功能动态监测与分析的健康管理服务系统，其特征在于：

所述传感器接口装置，用于采集振动传感器数据；

所述数据压缩采集装置，用于数据进行压缩处理；

所述人工智能诊断分析装置，用于采集临床心脏振动数据，每份数据都由多位心脏专家分析诊断确认，专家的意见和诊断结果是机器学习系统的目标，它基于心脏物理属性，通过学习得到模型，从而不断优化人工智能分析结果；

身份识别装置，用于提取心脏振动图谱的特征，与数据库中存储的特征进行对比，以确定用户的身份；

所述预警装置，基于片上预警逻辑电路，一旦收到人工智能算法的报警信号，就会驱动心脏功能智能监测预警装置上的LED报警灯和蜂鸣器；

所述数据加密装置，用于数据加密，防止数据被非法截获或篡改；

所述存储器装置，暂存采集信息及计算结果；

所述微处理器承担计算任务及流程控制；

所述电源管理装置，为纽扣型电池，用于为系统供电，使蓝牙等通讯模块在无预警时处于休眠状态，一旦出现预警，通讯模块将被唤醒并开始传输数据；

所述无线数据通讯装置，用于数据传输，基于“事件驱动”模式，即智能芯片一旦检测到心脏异常事件发生，就会记录下事件的类型和时间，发送给片上预警模块、存储事件，依据无线通讯协议传输到云端及后台服务云平台；并支持蓝牙等协议同步传输到就近的移动终端或服务器。