專利名稱：健康家居系統的制作方法
技術領域：
健康家居系統
技術領域：
本實用新型涉及一種健康家居系統。
背景4支術
人體健康在從正常穩(wěn)態(tài)到各種病態(tài)之間都存在一系列的中間狀態(tài)(亞健
康)。正常態(tài)處于一種連續(xù)、穩(wěn)態(tài)的維持之中； 一旦維持關系破壞，人將由健康 態(tài)向亞健康態(tài)、甚至病態(tài)轉化。在我國，有大量處于亞健康狀態(tài)的人群，其中 相當比例為30歲到59歲的中年人群，他們往往由于工作壓力、家庭負擔等原 因，只有有了急病、重病才去醫(yī)院，忽視對自身健康狀況的及時了解，埋下病 患。亞健康是疾病的前期，如不及時干預及治療，其中半數以上可能會發(fā)展為 高血壓、冠心病、糖尿病等器質性疾病。
因此，亞健康狀態(tài)的監(jiān)測對人體的健康顯得尤為重要。要解讀人體的健康 狀態(tài)，必須要在盡量不影響正常生理狀況的情況下動態(tài)地獲取生命狀態(tài)信息。 家庭是真正屬于一個人自己的生活方式，人在自己家里處于最自然、最放松的 狀態(tài)，在家庭內實現健康信息獲取和動態(tài)干預是最合適不過的了。對大多數人 而言，如果能夠在家里進行健康檢查，就不必常去衛(wèi)生機構或是醫(yī)院了。
家庭健康監(jiān)護的概念由來已久，應用場景主要是在對一些突發(fā)病癥(如心 血管疾病)的遠程監(jiān)測和實時預警上。這類家庭遠程監(jiān)護設備主要應用于三種 人群，即重病在家者、老人和胎兒，在系統設計理念上沒有突破，基本是實現 了一個"簡化版"的床旁監(jiān)護儀；在傳感器設計和凄t據處理上則基本沿襲ICU 采用的標準方案；另外，這類儀器基本是基于嵌入式處理器的單機，缺乏儀器 與儀器間的數據共享機制與信息互通互聯。
目前，面向家庭的基于Internet的醫(yī)療網站發(fā)展迅速，如中國金衛(wèi)網、中 華遠程醫(yī)療網、明天遠診網、中華網網上醫(yī)院、新世紀保健網、新健康網絡網 上醫(yī)院等。這些網站都提供了比較豐富的醫(yī)學信息查詢功能并有醫(yī)療專家提供 醫(yī)療咨詢。但是，網站上個人生理信息的來源還比^^單一，個性化、交互式的 數據分析功能較弱，與家庭監(jiān)護設備的互聯尚不完善。
近年來，國內外已經開始了對未來家庭健康系統及其功能模塊的研究，這些研究成果大多集中在某項生理參數的釆集和分析或者某件單一的生理參數采 集設備上。而人體的健康狀態(tài)通常不是由某項生理參數來確定的，而是需要綜 合多項生理參數。

實用新型內容
有鑒于此，有必要提供一種采集并分析人體多種生理參數的健康家居系統。 一種健康家居系統，包括穿戴設備、家居設備、影像采集設備及計算機， 所述穿戴設備與所述計算機相連并呈適合人體隨身穿戴的形狀以收集人體的生
理參數傳遞至所述計算機；所述家居設備設有與所迷計算機相連的將收集的生 理參數傳遞至所述計算機的傳感器；所述影像采集設備與所述計算機相連并將 收集的影像傳遞至所述計算機；所述計算機收集所述生理參數及影像進行分析 以獲取人體的健康狀況。
優(yōu)選地，所述穿戴設備設有獲取人體運動信息的運動傳感器。 優(yōu)選地，所述運動傳感器為加速度傳感器或位置傳感器。 優(yōu)選地，所述穿戴設備包括戒指，所述戒指設有測量心率和血壓的壓強傳 感器，所述壓強傳感器設在戒指內側和手指接觸的部位。
優(yōu)選地，所述穿戴設備包括耳環(huán)，所述耳環(huán)內嵌入設有測量體溫和光電容 積描記信號的發(fā)光二極管和光電接受器。
優(yōu)選地，所述穿戴設備包括保健衫，所述保健衫在兩肩或者兩胸下方附近 設有測量心電信號的電子織物傳感器，或在左胸下方或者右胸下方設有測量呼 吸信號的電感式電子織物傳感器，或在靠近胸部中央位置設有測量心音信號和 肺音信號的微音傳感器，或在保健衫貼身的 一側設有測量體溫信號的溫度傳感 器。
優(yōu)選地，所述穿戴設備包括帽子，所述帽子的內層裝有接收大腦活動產生 的電壓脈沖生成腦電信號的電極。
優(yōu)選地，所述家居設備包括鼠標、椅子和手機中的一種以上，所述鼠標、 椅子和手機與人手接觸的部位設有測量體溫信號的溫度傳感器或心電信號的非 接觸式電子織物傳感器。
優(yōu)選地，所述家居設備包括桌子，所述桌子內部嵌入設置有測量心電信號 的電子織物傳感器、測量體溫信號的紅外溫度傳感器和測量脈搏信號的血流脈搏波采集探頭。
優(yōu)選地，所述家居設備包括床，所述床在床的四角設置有測量體重信號的 重力傳感器，或在床的中央設置有測量體溫信號的紅外溫度傳感器，或在床的 被子內貼近人體胸部位置設置有測量心電信號的非接觸式電子織物傳感器。
優(yōu)選地，所述家居設備包括馬桶，所述馬桶在馬桶墊的兩側^沒置有測量體 溫信號的溫度傳感器，或在馬桶墊上設置有測量心電信號的電子織物傳感器， 或在馬桶墊上設置有測量血壓和心率信號的壓強傳感器。
優(yōu)選地，所述影像采集設備為B超采集設備，所述B超采集設備通過USB 接口與計算機相連。
優(yōu)選地，還包括中轉節(jié)點，所述中轉節(jié)點連接在所述穿戴設備、家居設備、 影像采集設備與計算機之間中轉數據。
相對于傳統的生理參數采集設備監(jiān)測的人體生理信息較少，監(jiān)測目標單一 的缺點，上述健康家居系統通過穿戴設備、家居設備、影像采集設備可以獲得 人體的多種生理參數，結合計算機進行分析，可以系統、全面、實時地監(jiān)測人 體生理信息，比如心率，血壓，體溫以及睡眠質量等。


圖1為一較佳實施例的健康家居系統的示意圖。
具體實施方式
健康家居系統以家庭"泛在，，式應用為基礎，在盡量接近正常生理狀態(tài)(即 無負荷或低負荷狀態(tài))下完成連續(xù)監(jiān)測、動態(tài)獲取和實時分析，獲得人體的健 康狀態(tài)。
如圖1所示，健康家居系統包括穿戴設備、家居設備、影像采集設備及計 算機。穿戴設備與計算機相連并呈適合人體隨身的穿戴形狀以收集人體的生理 參數傳遞至計算機。穿戴設備可以是戒指、耳環(huán)、保健衫、帽子等，通過在穿 戴設備中設置收集人體生理參數的傳感器，獲得人體的生理參數，這些生理參 數信號可以是體溫、心率、呼吸信號等，并通過無線的方式與計算機連接將信 號傳遞到計算機。
人體的生理參數與人體的運動狀態(tài)有很大關系，例如，人體在運動時，心率會增加。因此，在穿戴設備中設有獲取人體運動信息的運動傳感器，運動傳 感器可以是加速度傳感器或位置傳感器。通過運動傳感器獲取人體的運動狀態(tài)， 便于將生理參數結合人體的運動狀態(tài)進行分析。
本實施方式中，穿戴設備包括戒指、耳環(huán)、保健衫、帽子。戒指設有測量 心率和血壓的壓強傳感器，壓強傳感器設在戒指內側和手指接觸的部位。耳環(huán) 內嵌入設有測量體溫和光電容積描記信號的發(fā)光二極管和光電接受器。保健衫 在兩肩或者兩胸下方附近設有測量心電信號的電子織物傳感器，或在左胸下方 或者右胸下方設有測量呼吸信號的電感式電子織物傳感器，或在靠近胸部中央 位置設有測量心音信號和肺音信號的微音傳感器，或在保健衫貼身的一側設有 測量體溫信號的溫度傳感器。帽子的內層裝有接收大腦活動產生的電壓脈沖生
成腦電信號的電極，電極分布符合國際聯合會的10-20電極。在其他實施方式中， 可以選用上述穿戴設備中的一種或多種，也可以增加其他穿戴設備，例如手表 等。每一種穿戴設備中的傳感器也可以根據需要進行增減。
家居設備設有與計算機相連的將收集的生理參數傳遞至計算機的傳感器。 家居設備可以是鼠標、椅子、手機、桌子、床等，通過在家居設備中設置收集 人體生理參數的傳感器，獲得人體的生理參數，這些生理參數信號可以是體溫、 體重、心電信號等，并通過無線或有線的方式與計算機連接將信號傳遞到計算機。
本實施方式中，所述家居設備包括鼠標、椅子、手機、桌子、床、馬桶。 其中，鼠標、椅子和手機與人手接觸的部位設有測量體溫信號的溫度傳感器或 心電信號的非接觸式電子織物傳感器。例如，鼠標的溫度傳感器嵌入鼠標表面， 非接觸式電子織物傳感器嵌入鼠標的左鍵、右鍵的表面上，便于人手在4喿作鼠
標時收集生理參數；椅子的溫度傳感器和非接觸式電子織物傳感器嵌入椅子的 扶手位置，人手放在扶手上時可以收集生理參數；手機的溫度傳感器嵌入手機 表面，非接觸式電子織物傳感器嵌入手機的背部，便于人手在操作手機時收集 生理參數。桌子內部嵌入設置有測量心電信號的電子織物傳感器、測量體溫信 號的紅外溫度傳感器和測量脈搏信號的血流脈搏波采集探頭。床在床的四角設 置有測量體重信號的重力傳感器，或/和在床的中央設置有測量體溫信號的紅外 溫度傳感器，或/和在床的被子內貼近人體胸部位置設置有測量心電信號的非接 觸式電子織物傳感器。馬桶在馬桶墊的兩側設置有測量體溫信號的溫度傳感器或/和在馬桶墊上i殳置有測量心電信號的電子織物傳感器，或/和在馬桶墊上設置 有測量血壓和心率信號的壓強傳感器。在其他實施方式中，可以選用上迷家居 設備中的一種或多種，也可以增加其他家居設備。每一種家居設備中的傳感器 也可以根據需要進行增減。
影像采集設備與計算機相連并將收集的影像傳遞至計算機。本實施方式中， 影像采集設備為B超采集設備,所述B超采集設備通過USB接口與計算機相連。 在其他實施方式中，也可以通過IEEE 1394接口與計算機相連。
計算機收集生理參數及影像進行分析以獲取人體的健康狀況。計算機在分 析的過程中，可以對同一系統(例如血液循環(huán)系統)的生理參數進行融合，評 估人體的健康狀況。對于通過不同設備獲得的同一生理參數，可以取平均值， 也可以對不同設備上獲得的生理參數賦予一定的權值，進行綜合計算獲得該生 理參數。同時，對于明顯偏離正常值范圍的生理參數可以舍棄，例如手機受外 界環(huán)境影響測得的45度高溫可以舍棄。另外，計算機還可以對人體處于某一狀 態(tài)的生理參數進行分析，例如在睡眠狀態(tài)下的睡眠質量評估。
計算機內還可以存儲數據庫或通過網絡與數據庫相連，利用^t據庫中已有 歷史數據進行先期訓練，并在醫(yī)生的現場指導下(有監(jiān)督學習)對分析自動結 果進行評估，最終實現檢測過程的規(guī)范化、自動化、快速化。
計算機內還可以對影像行進特征提取和處理。在特征提取方面，考慮到B 超采集過程中存在著大量噪聲，而在皮膚、舌苔光學圖像的采集過程中問題比 較嚴重的是過渡曝光或光照不足。因此采用自適應圖像增強的技術，包括通 過光照分析對圖像進行自適應增強以解決過渡曝光和光照不足的矛盾并去除反 光區(qū)域；在使用者特別感興趣的區(qū)域，提供超分辨率增強算法提供進一步的觀 察。在圖像數據處理方面，利用mean-shift方法提取圖像中的感興趣區(qū)域，然后 利用texton描迷子提取圖像中的病理特征。算法將循環(huán)的學習數據庫中已有圖 像中已經標識好的各感興趣區(qū)域，然后通過Adaboosting算法構造分類器算法， 求解Conditional Random Field模型中的概率最大解，作為對使用者健康狀態(tài)的 判斷。跟據概率理論，該系統的正確率將隨著已有數據庫的樣本數量遞增，在 達到一定數量后即具有較好的判斷水平。再以豐富的用戶圖形界面反饋與使用 者。
計算機還可以通過網絡與專業(yè)的醫(yī)療機構計算機系統相連，采用主流的通訊技術和數據庫管理技術，遵循TCP/IP協議，實現對健康家居采集到的圖像、 生理參數的傳輸?？紤]到信息安全問題，健康信息將儲存在專門的服務器中， 采用數字認證、權限分級的技術進行保護。根據不同的服務級別，個體用戶可 以看到不同的信息；根據用戶的重要性區(qū)分權限。
醫(yī)療機構計算機系統采用通用的現代數據挖掘工具和流行病學的分析方 法，對健康數據庫的數據進行處理，通過橫向(例如，小區(qū)間)做健康信息比 較，對地區(qū)健康狀態(tài)做出預警，并通過一段時間的數據積累，對收集到的數據 在時間上做出縱向比較，給出時空健康鐠。必要時，可以發(fā)送到用戶的計算機 進行健康提示。
健康家居系統還可以包括中轉節(jié)點，中轉節(jié)點連接在穿戴設備、家居設備、 影像采集設備與計算機之間中轉數據。
相對于傳統的生理參數采集設備監(jiān)測的人體生理信息較少，監(jiān)測目標單一 的缺點，上述健康家居系統通過穿戴設備、家居設備、影像采集設備可以獲得 人體的多種生理參數，結合計算機進行分析，可以系統、全面、實時地監(jiān)測人 體生理信息，比如心率，血壓，體溫以及睡眠質量等。傳統的生理參數采集設 備沒有利用家庭計算機來進行數據處理及結果分析，而上述健康家居系統利用 普通家庭計算機來處理人體各種生理信息，這樣可以大大降低健康家居系統的 成本，采用通用PC平臺與遠程數據庫和專家系統實現信息交互，成本4氐。。并 且，上述健康家居系統針對的人群更廣，包括亞健康和老年人群，結合"治未 病"理念，倡導預防為主，在盡可能早的時期發(fā)現癥狀并實施積極干預，從而 用較低的成本實現健康，而不是等到有了病再去就醫(yī)。
對于個人，上述健康家居系統的意義在于倡導預防為主的理念，在盡可能 早的時期發(fā)現癥狀并實施積極干預，用較低的成本實現健康，而不是等到有了 病再去就醫(yī)。對于廣義的人群，借助健康家居系統和流行病學分析方法，可以 幫助醫(yī)學人員研究個人生活習慣、情緒、行為對人體生理指標的影響。例如， 通過該技術對生命體征的動態(tài)連續(xù)監(jiān)測，可以了解吸煙、酗酒、情緒變化等與 心電、血壓、呼吸、以及脈搏等在長時間的相互關系，進而更加直接地明確生 活習慣、情緒、行為對身體健康狀態(tài)產生的影響，從而更好地推動對常見病、 多發(fā)病，尤其是慢性疾病的監(jiān)控、診療和康復。
在家庭中，上述健康家居系統無時無刻不再收集人體的生理參數，這種"泛在式"監(jiān)護方法融合現代生物醫(yī)學工程最新理論進展，顛覆了傳統的(即醫(yī)院 式的)醫(yī)療監(jiān)護方式方法，使用者可以在不知不覺之中實現對自身健康狀況的 了解。雖然目前"泛在式"監(jiān)護方法的絕對精度尚無法達到醫(yī)院用設備的水平，
但是， 一方面，上述健康家居系統在健康信息的動態(tài)連續(xù)獲取方面的突破性的
優(yōu)勢可以極大地彌補其精度的不足；另一方面，通過不斷的實驗和設備改進可 以進一 步提高健康家居系統的性能，使得健康家居最終逼近醫(yī)院設備的絕對監(jiān) 測水平。
以上所述實施例僅表達了本實用新型的幾種實施方式，其描述較為具體和 詳細，但并不能因此而理解為對本實用新型專利范圍的限制。應當指出的是， 對于本領域的普通技術人員來說，在不脫離本實用新型構思的前提下，還可以 做出若干變形和改進，這些都屬于本實用新型的保護范圍。因此，本實用新型 專利的保護范圍應以所附權利要求為準。
權利要求1、一種健康家居系統，其特征在于，包括穿戴設備、家居設備、影像采集設備及計算機，所述穿戴設備與所述計算機相連并呈適合人體隨身穿戴的形狀以收集人體的生理參數傳遞至所述計算機；所述家居設備設有與所述計算機相連的將收集的生理參數傳遞至所述計算機的傳感器；所述影像采集設備與所述計算機相連并將收集的影像傳遞至所述計算機；所述計算機收集所述生理參數及影像進行分析以獲取人體的健康狀況。
2、 根據權利要求l所述的健康家居系統，其特征在于，所述穿戴設備設有 獲取人體運動信息的運動傳感器。
3、 根據權利要求2所述的健康家居系統，其特征在于，所述運動傳感器為 加速度傳感器或位置傳感器。
4、 根據權利要求1所述的健康家居系統，其特征在于，所述穿戴設備包括 戒指，所述戒指設有測量心率和血壓的壓強傳感器，所述壓強傳感器設在戒指 內側和手指接觸的部位。
5、 根據權利要求l所述的健康家居系統，其特征在于，所述穿戴設備包括 耳環(huán)，所述耳環(huán)內嵌入設有測量體溫和光電容積描記信號的發(fā)光二極管和光電 接受器。
6、 根據權利要求1所述的健康家居系統，其特征在于，所述穿戴設備包括 保健衫，所述保健衫在兩肩或者兩胸下方附近設有測量心電信號的電子織物傳 感器，或在左胸下方或者右胸下方i殳有測量呼吸信號的電感式電子織物傳感器， 或在靠近胸部中央位置設有測量心音信號和肺音信號的微音傳感器，或在保健 衫貼身的 一側設有測量體溫信號的溫度傳感器
7、 根據權利要求1所述的健康家居系統，其特征在于，所述穿戴設備包括 帽子，所述帽子的內層裝有接收大腦活動產生的電壓脈沖生成腦電信號的電極。
8、 根據權利要求1所述的健康家居系統，其特征在于，所述家居設備包括 鼠標、椅子和手機中的一種以上，所述鼠標、椅子和手機與人手接觸的部位設 有測量體溫信號的溫度傳感器或心電信號的非接觸式電子織物傳感器。
9、 根據權利要求l所述的健康家居系統，其特征在于，所述家居設備包括 桌子，所述桌子內部嵌入設置有測量心電信號的電子織物傳感器、測量體溫信 號的紅外溫度傳感器和測量脈4躬言號的血流脈搏波采集探頭。
10、 根椐權利要求1所述的健康家居系統，其特征在于，所述家居設備包括床，所述床在床的四角設置有測量體重信號的重力傳感器，或在床的中央設 置有測量體溫信號的紅外溫度傳感器，或在床的被子內貼近人體胸部位置設置 有測量心電信號的非^接觸式電子織物傳感器。
11、 根據權利要求1所述的健康家居系統，其特征在于，所述家居設備包 括馬桶，所述馬桶在馬桶墊的兩側設置有測量體溫信號的溫度傳感器，或在馬 桶墊上設置有測量心電信號的電子織物傳感器，或在馬桶墊上設置有測量血壓 和心率信號的壓強傳感器。
12、 根據權利要求1所述的健康家居系統，其特征在于，所述影像采集設 備為B超釆集設備，所述B超采集設備通過USB接口與計算機相連。
13、 根據權利要求1所述的健康家居系統，其特征在于，還包括中轉節(jié)點， 所述中轉節(jié)點連接在所述穿戴設備、家居設備、影像采集設備與計算機之間中 轉數據。
專利摘要一種健康家居系統，包括穿戴設備、家居設備、影像采集設備及計算機，所述穿戴設備與所述計算機相連并呈適合人體隨身穿戴的形狀以收集人體的生理參數傳遞至所述計算機；所述家居設備設有與所述計算機相連的將收集的生理參數傳遞至所述計算機的傳感器；所述影像采集設備與所述計算機相連并將收集的影像傳遞至所述計算機；所述計算機收集所述生理參數及影像進行分析以獲取人體的健康狀況。上述健康家居系統通過穿戴設備、家居設備、影像采集設備可以獲得人體的多種生理參數，結合計算機進行分析，可以系統、全面、實時地監(jiān)測人體生理信息，比如心率，血壓，體溫以及睡眠質量等。
文檔編號A61B5/08GK201379558SQ20092013590
公開日2010年1月13日 申請日期2009年3月23日 優(yōu)先權日2009年3月23日
發(fā)明者李海希, 磊 王 申請人:深圳先進技術研究院