本发明专利技术公开基于电磁超声人体数据采集及辅助保健的智能床垫，包括数据采集床垫、手持式电磁超声数据采集器、电磁定位装置和电磁超声数据处理系统；其中数据采集床垫负责人体全身的数据采集和按摩；手持式电磁超声数据采集器负责人体局部数据采集和按摩；电磁定位装置负责为数据采集提供定位信息；电磁超声数据处理系统负责控制信息的产生和回波磁信号的存储和分析。本发明专利技术利用人在床上休息、睡眠的时间，采用电磁超声技术，实现非接触式人体生理数据的采集和处理，同时结合电磁场在医学上的功效对特定部位进行理疗，实现辅助保健，可广泛用于健康监测、医疗保健和远程医疗等领域。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及电磁学、医疗健康及智能家具等
，具体涉及基于电磁超声人体数据采集及辅助保健的智能床垫。
技术介绍
医学超声检测是一种基于超声波的医学诊断技术，在临床诊断和健康体检中有着不可取代的作用。其原理如下：超声波通过接触式耦合进入人体，由于不同的人体组织的声阻抗不一样，超声波在人体组织内产生散射、反射、折射和衰减等效应，因此可根据回波特性的差异，对人体的器官进行检查。然而，传统超声检测具有以下不便：1）探头需通过耦合剂紧密接触人体；2）操作和解读图像结果需通过专业的医生，每次检查须事先到专业的医疗机构预约排队完成，使用不便。相对于传统的超声检测技术，电磁超声技术采用电磁波在被测物内部激发感生电磁场，并根据此感生电磁场的空间分布情况反演出被测物的材质及其空间分布情况，该感生磁场的大小由于被测物体自身的材质及其空间分布的情况决定，从而实现非接触式检测无损检测，可广泛用于工业检测中，也可结合激光测振技术实现医疗检测（如授权公告号：CN102415900B）。同时，经常体检可实现有效的健康监测，传统超声检查需到专业机构预约排队完成，极为不便。如何提升超声检测的方便性是超声检测技术改进目标之一。现有研究表明，人的一生有三分之一的时间在睡觉，而睡觉一般在床上进行,如果充分利用人在床上休息的时间,结合信息化技术、网络技术和智能家居技术，有望实现居家体检、随时体检，以满足人们对健康监测的方便性、随时性、连续性的需求。此外，现代医学认为电磁场能影响人体电流分布、荷电微粒的运动、膜系统的通透性和生物高分子的磁矩取向等，使组织细胞的生理、生化过程改变，产生镇痛、消肿、促进血液及淋巴循环等作用，因此电疗法、磁疗法（如公开专利号：CN101023897A）被广泛用于医疗保健。综上所述，为了解决现有医学超声检测诸多不便，本专利将电磁超声技术、智能家居技术、医疗保健技术有机地结合在一起，提出一种基于电磁超声人体数据采集及辅助保健的智能床垫。该设备原理如下：通过发射超声频段的电磁信号,激发人体内带电生物粒子的震动,产生超声波；人体内带电粒子的震动,产生变化的磁场,通过检测此变化的磁场，结合麦克斯韦方程可反演出人体内部结构，实现人体的健康体检。该设备采用电磁超声技术，实现人体生理数据的非接触式采集；充分利用人在床上休息的时间，实现居家健康体检；结合电磁场在医学上的理疗功效实现按摩和辅助保健。该设备具有对人体无害、非接触式、操作方便、随时检测、连续检测等优点，可广泛用于健康检测、医疗保健和远程医疗等领域。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种基于电磁超声人体数据采集及辅助保健的智能床垫。本专利技术采用电磁超声技术，实现人体生理数据的非接触式采集；利用人在床上睡觉、休息的时间对人体生理数据进行采集、处理，实现居家体检和远程体检；同时结合电磁波的理疗功效实现按摩与辅助保健。其原理如下：通过主动发射超声频段的电磁信号,激发人体内带电生物粒子的震动,产生超声波；人体内带电粒子的震动,产生变化的磁场,通过磁敏阵列探头检测此变化的磁场，结合麦克斯韦方程反演出人体内的结构，实现人体的健康体检。所述基于电磁超声人体数据采集及辅助保健的智能床垫,包括数据采集床垫、手持式电磁超声数据采集器、电磁定位装置和电磁超声数据处理系统。其中数据采集床垫负责人体全身的数据采集和按摩；手持式电磁超声数据采集器负责人体局部数据采集和按摩；电磁定位装置负责为数据采集提供定位信息；电磁超声数据处理系统负责控制信息的产生和回波磁信号的存储和分析。进一步优化实施地，所述数据采集床垫（床垫可放在床上，也可以适当减少尺寸，放在其它可供人们在上面休息的家具上,如沙发、桌子等）负责人体全身的数据采集和按摩，其包括脚定位标签、手定位标签、胸定位标签、头定位标签、第一电磁超声数据采集端、床垫体、导轨、驱动电机，如图所述。在数据采集或者按摩时，被采集者将脚、手、胸和头部放在预设的脚定位标签、手定位标签、胸定位标签和头定位标签的位置，第一电磁超声数据采集端装在床垫体的内部的导轨上，利用驱动电机驱动在床垫体内部缓慢旋转并沿着导轨运动，运动过程中通过第一电磁超声数据采集端对床垫体范围内的人体生理数据进行采集。进一步优化实施地，数据采集床垫中所述的脚定位标签、手定位标签、胸定位标签和头定位标签放置均在床垫体上，其采用柔性PCB电路制成并置于床垫的特定位置，数据被采集者可根据自己的情况移动其位置，确保身体相应的部位置于对应的板上。脚定位标签、手定位标签、胸定位标签和头定位标签的形状根据人体的相应部位的形状特征设置，它们所在位置的柔性PCB电路上布形状不同，空间分布情况不同的金属线（例如：可以呈现平面螺旋形、方螺旋形或其他形状）使得其电磁特征（例如：谐振频率， 磁导率、电导率等）不同于其他位置，以便于电磁超声数据处理时可根据数据采集点和已知的脚定位标签、手定位标签、胸定位标签和头定位标签位置确定采集数据所对应的人体部位。进一步优化实施地，所述第一电磁超声数据采集端包括电磁超声探头阵列、信号收发单元、功率放大单元、通信单元和电源单元。其中，电磁超声探头阵列的每个阵元包括一个信号发射探头（其由一定排列组合的通电电线圈组成）和多个信号接收探头（其由磁敏元件组成），它们按照一定的方式排列并组成电磁超声探头阵列；信号收发单元与电磁超声探头阵列相连接，负责发射信号的产生和接收信号的预处理；功率放大单元与信号收发单元相连接，负责发射信号的功率控制，以适应数据采集和按摩两种工作模式的需求；通信单元负责第一电磁超声数据采集端和电磁超声数据处理系统之间的数据和控制信息的传输，可采用有线或无线通信模式；电源单元负责对第一电磁超声数据采集端进行供电，可采用有线电源、无线电源或者电池。进一步优化实施地，所述床垫体内置导轨，床垫体外部采用橡胶、乳胶、泡沫等塑料材料制成，以利于电磁超声、电磁波信号的传播且经济实用；导轨可用塑胶材料或者其他非磁反射材料制成，可呈折线状、平面螺旋状、方形螺旋状等各种形状均匀分布在数据采集床垫的内部。进一步优化实施地，所述驱动电机驱动第一电磁超声数据采集端的转动，并沿着导轨缓慢移动，使得第一电磁超声数据采集端可遍历整个智能床垫的各个数据采集区域。进一步优化实施地，所述手持式电磁超声数据采集器负责人体局部数据采集和按摩，包括第二电磁超声数据采集端、封装壳，如图3所示。所述第二电磁超声数据采集端的结构如上文数据采集床垫的第二电磁超声数据采集端的结构一致。进一步优化实施地，所述封装壳是一个采用橡胶、乳胶、泡沫等塑料材料制成的外壳，并将第二电磁超声数据采集端封装在里面，以方便数据被采集者的操作。基于电磁超声人体数据采集及辅助保健的智能床垫，其中所述电磁定位装置负责为数据采集提供定位信息，其包括电磁定位标签和电磁定位睡衣。其中，电磁定位标签，采用PCB电路板或者柔性PCB电路板制作，上面布有形状不同，空间分布情况不同（例如：圆形、方形、三角形或者其他形状）的金属线，如图4所示，使得其电磁特征（例如：谐振频率， 磁导率、电导率等）各不相同，从而标记不同的数据采集部位，并可对不同的标签进行编码，且将采集的数据和对应的标签编码作为一个数据整体存储起来，以利用采集数据的定位、分类处理和特征分析。在使用过程中，本文档来自技高网...
【技术保护点】
基于电磁超声人体数据采集及辅助保健的智能床垫,其特征在于包括数据采集床垫、手持式电磁超声数据采集器、电磁定位装置和电磁超声数据处理系统；其中数据采集床垫负责人体全身的数据采集和按摩；手持式电磁超声数据采集器负责人体局部数据采集和按摩；电磁定位装置负责为数据采集提供定位信息；电磁超声数据处理系统负责控制信息的产生和回波磁信号的存储和分析。
【技术特征摘要】
1.基于电磁超声人体数据采集及辅助保健的智能床垫,其特征在于包括数据采集床垫、手持式电磁超声数据采集器、电磁定位装置和电磁超声数据处理系统；其中数据采集床垫负责人体全身的数据采集和按摩；手持式电磁超声数据采集器负责人体局部数据采集和按摩；电磁定位装置负责为数据采集提供定位信息；电磁超声数据处理系统负责控制信息的产生和回波磁信号的存储和分析。2.根据权利要求1所述的基于电磁超声人体数据采集及辅助保健的智能床垫， 其特征在于所述的数据采集床垫包括脚定位标签、手定位标签、胸定位标签、头定位标签、第一电磁超声数据采集端、床垫体、导轨、驱动电机；在数据采集或者按摩时，被采集者将脚、手、胸和头部放在预设的脚定位标签、手定位标签、胸定位标签和头定位标签的位置，第一电磁超声数据采集端固定在床垫体的内部的导轨上，利用驱动电机驱动在床垫体内部缓慢旋转并沿着导轨运动，运动过程中通过第一电磁超声数据采集端对床垫体范围内的人体生理数据进行采集。3.根据权利要求2所述的基于电磁超声人体数据采集及辅助保健的智能床垫， 其特征在于所述脚定位标签、手定位标签、胸定位标签和头定位标签均放置在床垫体上，其采用柔性PCB电路制成并置于床垫的设定位置，数据被采集者能根据自己的情况移动所述设定位置，确保身体相应的部位置于对应的板上；脚定位标签、手定位标签、胸定位标签和头定位标签的形状根据人体的相应部位的形状特征设置，脚定位标签、手定位标签、胸定位标签和头定位标签所在位置的柔性PCB电路上布形状不同，空间分布情况不同形状的金属线使得具有不同的电磁特征，电磁特征包括谐振频率， 磁导率、电导率，以便于电磁超声数据处理时能根据数据采集点和已知的脚定位标签、手定位标签、胸定位标签和头定位标签位置确定采集数据所对应的人体部位。4.根据权利要求2所述的基于电磁超声人体数据采集及辅助保健的智能床垫， 其特征在于所述第一电磁超声数据采集端包括电磁超声探头阵列、信号收发单元、功率放大单元、通信单元和电源单元，其中，电磁超声探头阵列的每个阵元包括一个信号发射探头和多个信号接收探头，信号发射探头采用通电电线圈排列组成，信号接收探头采用磁敏元件；信号收发单元与电磁超声探头阵列相连接，负责发射信号的产生和接收信号的预处理；功率放大单元与信号收发单元相连接，负责发射信号的功率控制，以适应数据采集和按摩两种工作模式的需求；通信单元负责第一电磁超声数据采集端和电磁超声数据处...
【专利技术属性】
技术研发人员：韦岗，马碧云，刘娇蛟，曹燕，杨萃，王一歌，李杰，赵明剑，
申请(专利权)人：华南理工大学，
类型：发明
国别省市：广东;44
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