【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及智能医疗领域，特别是涉及一种利用电磁力模拟人体心跳和呼吸装置及系统。
技术介绍
1、随着科学技术的不断进步，人们对医疗保健的需求也在不断增加，特别是针对心脏和呼吸系统疾病的监测和治疗需求尤为迫切。心脏病与呼吸系统疾病如今已成为全球范围内主要的致死性健康问题之一。这些疾病通常需要进行及时、准确的诊断和连续监测，而传统的医疗设备和方法在精度、便携性和实时反馈能力上往往有所不足。
2、在这样的背景下，人体心跳呼吸模拟装置的专利技术应运而生。该装置能够模拟人体的心跳和呼吸信号，为用户提供一种更直观的方式去理解心脏和呼吸系统的工作原理。在医学教育和科研中发挥重要作用，为心脏和呼吸系统疾病的诊断、治疗及监测提供了新的手段和思路。通过仿真技术，医生可以更好地理解和预测病情发展，制定更加合适的治疗方案，也可以对医学院学生进行更为直观的教学，提高他们的实际操作能力和理论知识的运用水平。通过深入研究人体心脏和呼吸系统的生理特征，包括心跳的频率、节律和强度等方面的数据，我们逐渐建立起了一个完整的人体心脏呼吸模拟模型。这个模型不仅涵盖了基本的生理参数，还考虑到了不同年龄、不同健康状态下的变异情况。大量的临床数据成为我们建模的重要数据源，通过对这些数据进行分析和挖掘，我们得以提取出关键信号特征，确保模型的准确性和实用性。这些数据为模拟装置的精准度提供了坚实的基础，使得模拟结果能够在临床实际应用中具备很高的参考价值。
3、因此，本专利技术提出一种利用电磁力模拟人体心跳和呼吸装置及系统，采用了电磁力作为模拟心跳和呼吸信号
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于提供一种利用电磁力模拟人体心跳和呼吸装置及系统，旨在解决上述背景中提到的问题。
2、为了实现上述目的，本专利技术提出一种利用电磁力模拟人体心跳和呼吸装置及系统，其特征在于，包括主控硬件模块、生理数据采集模块、特征分析模块、数据模拟模块、模式调节模块、可视化显示模块、驱动控制模块；主控硬件模块，由主控盒、心跳和呼吸模拟振动装置组成；在生理数据采集模块，通过生理数据采集装置，采集用户的生理信息数据；特征分析模块通过时间特征分析算法，对采集的用户生理信息数据，进行特征分析提取；数据模拟模块利用生成优化对抗算法，进行用户生理信息数据的模拟；模式调节模块中，用户基于主控盒调节，对模拟的心跳呼吸数据进行调控；可视化显示模块中，主控盒通过显示屏，展示主控盒工作模式和工作状态；驱动控制模块中，主控盒输出控制指令，心跳和呼吸模拟振动装置通过电磁力，模拟人体心跳呼吸信号。
3、进一步的，主控硬件模块，包括主控盒、心跳和呼吸模拟振动装置，所述主控盒由主控板、显示屏、控制旋钮、驱动板组成，所述主控板用于数据分析计算、指令输出；所述显示屏用于展示信息；所述控制旋钮用于进行手动控制调节；所述驱动板用于传递控制指令，驱动心跳和呼吸模拟振动装置进行工作。
4、进一步的，生理数据采集模块，通过生理数据采集装置，采集用户生理信息数据，所述用户生理信息数据包括用户心跳值、用户心跳强度、用户呼吸值、用户呼吸强度。
5、时间特征分析算法，用户生理信息数据信号进行处理，基于位置信息和时间信息，进行低维映射，通过数据信号幅度分析，进行用户生理信息数据信号特征提取。
6、进一步的，用户生理信息数据信号特征提取，详细过程如下：
7、采集的用户生理信息数据，是一段时间序列数据，表示为：
8、
9、其中，表示采集的一段用户生理信息时间序列数据，分别表示第1时段用户生理信息数据信号、第2时段用户生理信息数据信号、第时段用户生理信息数据信号、第时段用户生理信息数据信号，首先，对每一时段的用户生理信息数据信号进行平稳化处理，处理公式如下：
10、
11、其中，表示生理信息数据信号零中心平稳化后的数据信号，表示均值函数，对用户生理信息数据信号求均值，表示方差函数，对用户生理信息数据信号求方差，对零中心平稳化后的数据信号，基于位置信息和时间信息，选择对应维度的卷积核，将平稳化处理后的信号进行降维，再将位置信息和时间信息进行叠加，进行低维映射，在同一时间步长下，进行低维映射操作，计算过程如下：
12、
13、其中，表示低维映射处理后的数据信号，表示一维卷积操作，表示位置映射系数，表示时间映射系数，表示初始时间，表示终止时间，表示低维映射函数，基于低维映射处理后的数据信号，进行数据信号幅度分析，计算过程如下：
14、
15、其中，n表示低维映射处理后的数据信号中数据点总数，表示幅度特征，表示维度参数，表示低维映射处理后的数据信号中第k个点，表示虚数单位，表示总长度， 表示频率分量提取函数，基于幅度特征，进行特征分析，计算过程如下：
16、
17、其中，表示取最大的前m项，分别表示最大的第1项、最大的第项，有，基于特征分析后的幅度特征，作为用户生理信息数据的时间序列特征。本专利技术提出的时间特征分析算法，首先，对用户生理信息数据信号进行平稳化处理，再基于位置信息和时间信息，进行低维映射，基于低维映射处理后的数据信号，进行数据信号幅度分析，提取用户生理信息数据的时间序列特征，本专利技术提出的时间特征分析算法，考虑位置信息和时间信息，能深一步挖掘数据信号的时间序列特征。
18、进一步的，生成优化对抗算法，对模拟的用户生理信息数据时间序列特征，提出优化目标函数，进行用户生理信息数据的模拟的优化。
19、进一步的，用户生理信息数据的模拟的优化，详细过程如下：
20、基于用户生理信息数据的时间序列特征，进行用户生理信息数据模拟，定义模拟的用户生理信息数据时间序列特征表示为：
21、
22、其中，表示模拟的用户生理信息数据时间序列特征集合，分别表示第1项模拟的用户生理信息数据时间序列特征、第2项模拟的用户生理信息数据时间序列特征、第项模拟的用户生理信息数据时间序列特征、第项模拟的用户生理信息数据时间序列特征，构建优化目标函数，对模拟的用户生理信息数据时间序列特征进行优化，优化目标函数表达方式如下：
23、
24、其中，表示优化目标函数，表示第次优化过程中第项模拟的用户生理信息数据时间序列特征，表示优化系数，表示当前总的优化次数，目标函数考虑历史优化过程，对优化系数进行参数寻优，构建优化系数寻优粒子库，基于优化系数寻优粒子库，组成寻优结构网络，寻优结构网络中每个结构点，代表一个优化系数，在寻优结构网络中，在初始结构点，向其他结构点进行转移寻优，寻优过程表示如下：
25、
26、其中，、、分别表示寻优过程的初始寻优位置、第次参数寻优过程的寻优位置、第次参数寻优过程的寻优位置，表示第次参数寻优过程的寻优速度，、分别表示第一寻优因子、第二寻优因子，表示寻优权本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种利用电磁力模拟人体心跳和呼吸系统，其特征在于，包括主控硬件模块、生理数据采集模块、特征分析模块、数据模拟模块、模式调节模块、可视化显示模块、驱动控制模块；主控硬件模块，由主控盒、心跳和呼吸模拟振动装置组成；生理数据采集模块，通过生理数据采集装置，采集用户的生理信息数据；特征分析模块通过时间特征分析算法，对采集的用户生理信息数据，进行特征分析提取；数据模拟模块提出生成优化对抗算法，进行用户生理信息数据的模拟；模式调节模块中，用户基于主控盒调节，对模拟的心跳呼吸数据进行调控；可视化显示模块中，主控盒通过显示屏，展示主控盒工作模式和工作状态；驱动控制模块中，主控盒输出控制指令，心跳和呼吸模拟振动装置通过电磁力，模拟人体心跳呼吸信号。
2.根据权利要求1所述的一种利用电磁力模拟人体心跳和呼吸系统，其特征在于，所述主控盒由主控板、显示屏、控制旋钮、驱动板组成，所述主控板用于数据分析计算、指令输出；所述显示屏用于展示信息；所述控制旋钮用于进行手动控制调节；所述驱动板用于传递控制指令，驱动心跳和呼吸模拟振动装置进行工作。
3.根据权利要求1所述的一种利用电磁力模
4.根据权利要求1所述的一种利用电磁力模拟人体心跳和呼吸系统，其特征在于，通过所述时间特征分析算法，对用户生理信息数据信号进行处理，基于位置信息和时间信息，进行低维映射，通过数据信号幅度分析，进行用户生理信息数据信号特征提取。
5.根据权利要求4所述的一种利用电磁力模拟人体心跳和呼吸系统，其特征在于，所述用户生理信息数据信号特征提取，详细过程如下：
6.根据权利要求1所述的一种利用电磁力模拟人体心跳和呼吸系统，其特征在于，所述生成优化对抗算法，对模拟的用户生理信息数据时间序列特征，提出优化目标函数，进行用户生理信息数据的模拟的优化。
7.根据权利要求6所述的一种利用电磁力模拟人体心跳和呼吸系统，其特征在于，所述用户生理信息数据的模拟的优化，详细过程如下：
8.根据权利要求7所述的一种利用电磁力模拟人体心跳和呼吸系统，其特征在于，所述模式调节模块，通过主控盒上的控制旋钮，切换工作状态、控制信息的输出控制，调节模拟用户心跳值、用户心跳强度、用户呼吸值、用户呼吸强度，调节控制旋钮，向控制板发出调节指令，控制板收到调节指令，进行分析，转化为控制指令输出至驱动板，驱动板传输输出指令，控制心跳和呼吸模拟振动装置工作。
9.根据权利要求1所述的一种利用电磁力模拟人体心跳和呼吸系统，其特征在于，所述可视化显示模块，通过显示屏，对主控盒当前的工作状态进行显示，所述工作状态包括当前模拟的户心跳值、用户心跳强度、用户呼吸值、用户呼吸强度、主控盒电量、主控盒工作时间。
10.根据权利要求1所述的一种利用电磁力模拟人体心跳和呼吸系统，其特征在于，所述驱动控制模块，驱动板在收到控制指令后，转化为输出指令，控制心跳和呼吸模拟振动装置，心跳和呼吸模拟振动装置高精度调控电磁力，通过电磁力的细微变化，进行用户心跳和呼吸振动信号的模拟。
...【技术特征摘要】
1.一种利用电磁力模拟人体心跳和呼吸系统，其特征在于，包括主控硬件模块、生理数据采集模块、特征分析模块、数据模拟模块、模式调节模块、可视化显示模块、驱动控制模块；主控硬件模块，由主控盒、心跳和呼吸模拟振动装置组成；生理数据采集模块，通过生理数据采集装置，采集用户的生理信息数据；特征分析模块通过时间特征分析算法，对采集的用户生理信息数据，进行特征分析提取；数据模拟模块提出生成优化对抗算法，进行用户生理信息数据的模拟；模式调节模块中，用户基于主控盒调节，对模拟的心跳呼吸数据进行调控；可视化显示模块中，主控盒通过显示屏，展示主控盒工作模式和工作状态；驱动控制模块中，主控盒输出控制指令，心跳和呼吸模拟振动装置通过电磁力，模拟人体心跳呼吸信号。
2.根据权利要求1所述的一种利用电磁力模拟人体心跳和呼吸系统，其特征在于，所述主控盒由主控板、显示屏、控制旋钮、驱动板组成，所述主控板用于数据分析计算、指令输出；所述显示屏用于展示信息；所述控制旋钮用于进行手动控制调节；所述驱动板用于传递控制指令，驱动心跳和呼吸模拟振动装置进行工作。
3.根据权利要求1所述的一种利用电磁力模拟人体心跳和呼吸系统，其特征在于，所述用户生理信息数据包括用户心跳值、用户心跳强度、用户呼吸值、用户呼吸强度。
4.根据权利要求1所述的一种利用电磁力模拟人体心跳和呼吸系统，其特征在于，通过所述时间特征分析算法，对用户生理信息数据信号进行处理，基于位置信息和时间信息，进行低维映射，通过数据信号幅度分析，进行用户生理信息数据信号特征提取。
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【专利技术属性】
技术研发人员：郑东平，钱意佐，李鸿翔，
申请(专利权)人：嘉兴元贝贝科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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