[发明专利]一种人体尿检/粪检数据采集及辅助保健的坐便器和方法

权利要求书

1.一种基于超声波人体尿检/粪检数据采集及辅助保健的坐便器，其特征在于包括数据采集坐便器、数据采集模块和云处理模块；其中数据采集坐便器和数据采集模块相连接，数据采集模块和云处理模块相连接；数据采集坐便器负责数据收集，数据采集模块负责数据缓存、人机交互、单元调度和无线通信，云处理模块负责信号处理、信号反演、特征分析、特征训练、特征比对和特征库创建；

所述数据采集坐便器包括多个数据采集终端和坐便器，数据采集终端嵌入在坐便器水封区域的陶瓷层中并均匀分布；

所述数据采集模块包括信号发生单元、主控制器、人机交互单元、存储单元、无线通信单元和数据缓存单元；所述信号发生单元负责宽频检测信号的生成与驱动，该信号送至不同的数据采集终端；所述主控制器负责不同单元之间的调度，保证整个系统正常运行；所述存储单元负责存储云处理模块传递回来的数据；所述人机交互单元负责人机交互，用于参数设置，控制命令、个体信息的输入和错误信息的输出；所述无线通信单元负责数据采集模块与云处理模块之间数据的传输，包括把深度学习时通过人机交互输入的个体信息送至云处理模块，把特征比对结果从云处理模块送至数据采集模块，采用无线通信模式；所述数据缓存单元负责缓存超声回波信号数据和控制参数；

所述云处理模块包括信号处理与反演单元、特征分析单元、训练单元、特征比对单元和特征数据库；所述信号处理与反演单元负责对接收的超声波信号进行预处理和延时估计，利用几何反演对产生反射的检测点位置、反射强度作出判断；所述特征分析单元负责对反射波的时/频特性进行分析；所述训练单元负责深度学习时检测数据的特征训练；所述特征比对单元负责把回波信号的时/频特性与特征数据库的特征数据进行比对，比对结果经过综合判断后通过无线通信方式送至数据采集模块，并在人机交互单元显示；所述特征数据库负责存储训练后的个体信息和各种数据特征。

2.一种基于超声波人体尿检/粪检数据采集及辅助保健方法，其特征在于所述方法针对坐便器水封中留存的排泄物，通过超声波的发射和邻近多个超声回波的接收，利用几何反演的方法获取回波特征信息，通过特征分析和特征比对对可见成分的形状、密度、分布属性和尿液浓度进行定性和定量分析，实现尿检/粪检数据采集和远程健康监测；

所述方法包括如下步骤：

步骤1：装置参数设置，设置的参数包括：宽频检测信号参数、无线通信单元参数、人机交互参数和检测结果显示参数；

步骤2：设备状态的自动检测，该步骤所检测的状态包括：数据采集终端探头阵列的连接状态，无线通信单元的连接与在线状态，数据采集终端电源容量状态；

步骤3：深度学习设置，如果选择了该选项，用户根据界面提示录入个体信息，包括年龄、性别和个体身体状态信息；如果没有选择该项，则跳过此步骤，进入下一步；

步骤4：宽频检测信号的产生，数据采集系统的信号发生单元根据步骤1所设置的宽频检测信号参数产生宽频检测信号；

步骤5：超声波发射，数据采集终端的通信模块负责接收数据采集系统产生的宽频检测信号，这个接收信号经过放大和D/A转换后转换成超声波并发射出去；

步骤6：超声回波接收，发射的超声波遇到水封中杂质产生反射形成超声回波，部分超声回波由邻近的超声波探头接收，接收的回波信号经过放大、A/D转换后保存，并发送到数据采集模块；

步骤7：信号传输，数据采集模块通过无线通信单元把收到的回波信号送至云处理模块；

步骤8：数据处理，采取信号处理算法对回波信号进行预处理和延时估计，利用几何反演对产生反射的检测点位置、反射强度作出判断；

步骤9：特征分析，应用信号处理方法对回波的时/频特性进行分析；

步骤10：如果设置了深度学习，则进行特征训练，训练结果保存在特征数据库，数据采集结束；否则，进入下一步；

步骤11：特征比对，回波信号的时/频特性与特征数据库的特征数据进行比对；

步骤12：特征比对结果通过无线通信方式送至数据采集模块，保存在该模块的存储单元并在人机交互单元显示，数据采集结束。