CN101023862A - 通过电子系统输入/输出设备进行人体健康辨识 - Google Patents

通过电子系统输入/输出设备进行人体健康辨识 Download PDF

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Abstract

本发明通过电子系统输入/输出设备进行人体健康辨识，涉及用于监控用户与电子设备的交互以便指示衰退状况的方法和设备。

Description

通过电子系统输入/输出设备进行人体健康辨识
技术领域
本发明的实施例涉及人体健康观察。更具体地，本发明的实施例涉及用于辨识人体健康状况并且相应地采取行动的技术。
发明背景
“老龄潮”(即寿命的显著增加和老年人的成比例增多)是全球性趋势，其不但导致医疗系统的改变而且也导致技术设计和发展的改变。计算机系统和其他电子设备无疑将受到老年用户需求的影响。另外，计算机可以帮助克服目前在年龄相关的或其他类型的损伤检测中的限制。例如老年痴呆症的认知损伤迫切需要新技术来揭示早期疾病标记。
神经退化的早期检测通常是不可能的，因为卫生保健单位通常缺乏个人基线数据以及对于个体衰退的精细指标。用于诊断的临床标准太过粗糙，以至于无法发觉早期问题，并且由于临床评估的计划安排很少，因此妨碍了对个体状况进行短期或长期跟踪。由于个体往往会避免临床评估，因此可能会延误治疗，他们避免临床评估的倾向与干预没有明显的相关性(不管是药物、行为或者财务支持)。延误的诊断丧失了很大的机会：患者常常会错过激进治疗的机会，而我们作为一个社会则缺少关于早期标记和疾病轨迹的数据。
附图说明
在附图中以举例而非限制的方式说明了本发明的实施例，在附图中，相同的附图标记指代类似元件。
图1是电子系统的一个实施例的方框图。
图2是用于监控可以指示衰退状况的用户输入的技术的一个实施例的流程图。
图3a示出了原始用户界面配置。
图3b示出了响应于所监控的交互特性而修改的用户界面配置。
具体实施方式
在下面的描述中阐述了大量特定细节。然而，没有这些特定的细节也可实施本发明的实施例。在其他事例中，没有详细显示已知的电路、结构和技术以免模糊对本说明书的理解。
个人计算可以适于捕获年龄相关的重要改变(例如在精细肌肉运动控制、知觉、方向性和协调性方面的改变)，同时给最终用户提供支持。作为一个例子，通过利用费茨法则(Fitts’Law)分析光标使用可以提供关于早期认知衰退的数据并且促进在整个后期寿命中的继续计算。此外，利用早期检测，除了反馈之外还可能有提供给用户的直接的好处。在一个实施例中，可以将支持提示结合到计算设备功能中以便能够继续使用，并且以渐进的、自适应的格式来提供所述支持提示。用户所需的支持程度可以提供具有细微差别的数据以驱动评估和自适应干预。
Andres，R.O.和Hartug，K.J.的“Predictions Of Head Movement Time UsingFitts’Law”表明可以通过各种任务的响应时间来跟踪人与计算机的交互。例如，可以使用摄影机来跟踪眼睛移动，并且所采集的数据可以被用来基于费茨法则产生一个相关性。对于不同类型的评估，该目标可以是移动或静止的。作为另一个例子，可以将鼠标与电动机和/或陀螺仪装配在一起，以便提供也可被用于评估目的的主动反馈。
对于诸如费茨法则之类的算法的使用可以被用于对衰退性疾病的早期检测。如在此所描述的那样，光标或其他输入机构可以用于衰退状况的诊断，以及用于在衰退状况继续演进时允许继续使用相关电子系统(例如计算机系统、个人数字助理、蜂窝电话)的技术。
费茨法则是在二十世纪五十年代基于时间和距离所开发的人类精神运动行为的模型。通常，费茨法则能够基于快速的、有目标的移动来预测人的移动和人的运动。费茨发现，当目标尺寸保持恒定时，移动时间是距离的对数函数，并且当举例保持恒定时，移动时间也是目标尺寸的对数函数。从数学上来说，可以将费茨法则阐述为：
MT = a + blo g 2 ( D W + 1 )
其中，“MT”表示移动时间，“a”和“b”是回归系数，“D”表示从开始到目标中心的移动距离，而“W”表示目标的宽度。这样，在更小的和/或与起始点更远的目标需要更长时间来获取时，存在与定点(pointing)相关的速度-精度折衷。
费茨法则是非常成功且知名的模型。自从图形用户界面出现以来，费茨法则已经被应用于多种任务，其中将光标或其他输入指示器定位在图形目标(例如按钮)上。费茨法则可用于对点击动作和拖放动作进行建模。
可以将费茨法则中的对数称为目标的难度指数(ID)，并且可以例如以比特为单位对其进行测量。
ID = log 2 ( D W + 1 )
MT＝a+bID
用于“b”的单位可以是时间/比特，可以将“a”视为合并有反应时间和/或点击按钮所需的时间。随着动作发生的条件的改变，用于“a”和“b”的数值可以改变。例如，鼠标和触摸笔都可被用于定点，但是可以具有与动作相关的“a”和“b”的不同数值。
性能指数(IP)可以被用于表征与所涉及的目标无关地实现定点的速度。通常来说，可以以两种方式定义IP： IP = 1 a 或者 IP = ID average MT average . 第一等式的缺点是忽视“a”效果的缺点，而第二等式的缺点则是对于IDaverage使用潜在的任意数值。如下面更详细描述的那样，费茨法则(或其他建模技术)可用于监控用户与电子系统的交互，以便确定该用户是否满足衰退状况的标准。
图1是电子系统的一个实施例的方框图。图1中所示出的电子系统旨在表示(有线的或者无线的)电子系统的一个范围，其中包括例如台式计算机系统、膝上型计算机系统、蜂窝电话、包括实现蜂窝功能的PDA的个人数字助理(PDA)、机顶盒。可选的电子系统可以包括更多、更少和/或不同的组件。
电子系统100包括用于传送信息的总线105或其他通信设备以及耦合到总线105上的能够处理信息的处理器110。虽然将电子系统100显示成单个处理器，但是电子系统100可以包括多个处理器和/或协处理器。电子系统100进一步可以包括随机存取存储器(RAM)或其他动态存储设备120(称为存储器)，其耦合到总线105并且可以存储信息以及可以由处理器110所执行的指令。存储器120还可以用于在由处理器110执行指令期间存储临时变量或其他中间信息。
在一个实施例中，存储器120可以包括软件交互分析代理，其能够跟踪用户交互(例如光标移动、键击)并且应用费茨法则或其他模型来分析所述用户交互，以寻找衰退状况的迹象。在替换实施例中，可以将交互分析代理终端实现在硬件、固件或者软件、硬件和/或固件的任意组合之中。
电子系统100还可以包括耦合到总线105上的可以存储静态信息和用于处理器110的指令的只读存储器(ROM)和/或其他静态存储设备130。可以将数据存储设备140耦合到总线105以便存储信息和指令。可以将诸如磁盘或光盘以及相应驱动器的数据存储设备140耦合到电子系统100。
还可以将电子系统100经由总线105耦合到显示设备150(比如阴极射线管(CRT)或液晶显示器(LCD))以便给用户显示信息。在一个实施例中，显示设备150可以包括眼睛跟踪机构。字母数字输入设备160(包括字母数字和其他按键)可以耦合到总线105，以便给处理器110传送信息和命令选择。另一类型的用户输入设备是光标控制器170(比如鼠标、跟踪球或光标方向键)，其用来给处理器110传送方向信息和命令选择并且控制显示器150上的光标移动。
如本文所描述的那样，所述输入/输出设备(例如显示设备150、字母数字输入设备160、光标控制器170等等)可被用于衰退状况的诊断和/或补偿。在一个实施例中，费茨法则或其他相关技术可被用来监控来自用户的输入(例如光标移动、键击数据、眼睛跟踪数据)，以便确定用户是否存在衰退状况。作为响应，可以产生诊断指示和/或可以修改输出以补偿所检测到的状况。
电子系统100进一步可以包括网络接口180以提供到网络(诸如局域网)的访问。网络接口180例如可以包括具有天线185的无线网络接口，其可以表示一个或多个天线。网络接口180例如还可以包括有线网络接口，以便经由网络线缆187与远程设备进行通信，所述网络线缆例如可以是以太网线缆、同轴线缆、光纤线缆、串行线缆或并行线缆。
在一个实施例中，网络接口180例如可以通过遵照IEEE 802.11b和/或IEEE802.11g标准来提供到局域网的访问，和/或所述无线网络接口例如可以通过遵照蓝牙标准来提供到个人区域网的访问。还可以支持其他无线网络接口和/或协议。
IEEE 802.11b对应于1999年9月16日批准的标题为“Local and MetropolitanArea Networks，Part11：Wireless LAN Medium Access Control(MAC)and PhysicalLayer(PHY)Specifications：Higher-Speed Physical Layer Extension in the 2.4GHzBand”的IEEE Std.802.11b-1999以及相关文献。IEEE 802.11g对应于2003年6月27日批准的标题为“Local and Metropolitan Area Networks，part 11：WirelessLAN Medium Access Control(MAC)and Physical Layer(PHY) Specifications，Amendment 4：Further Higher Rate Extension in the 2.4GHz Band”以及相关文献。在由Bluetooth special Interest Group，Inc.于2001年2月22日公布的“Specificationofthe Bluetooth System：Core，Version 1.1”中描述了蓝牙协议。还可以支持蓝牙标准的相关版本以及先前或后继版本。
作为经由无线LAN标准的通信的补充或替换，网络接口180可以利用例如时分复用(TDMA)协议、用于移动通信的全球系统(GSM)协议、码分复用(CDMA)协议和/或任何其他类型的无线通信协议来提供无线通信。
在一个实施例中，费茨法则的下列应用可以被用于输入监控。可以把与成功完成任务所需的时间相对应的移动时间(MT)视为对应于任务的难度指数(ID)与性能指数(IP)的比率。在一个实施例中，可以基于对应于该任务的多次错失和重试来计算性能指数。在一个实施例中，可以使用下面的等式：
MT = ID IP
图2是用于监控可以指示衰退状况的用户输入的技术的一个实施例的流程图。根据人利用鼠标与计算机系统交互以便在显示设备上移动所显示的光标而描述了图2、3a和3b的例子。然而，在此所描述的技术适用于许多类型的人与电子系统的交互，所述电子系统具有监控该交互的能力，其例如包括个人数字助理、手写板计算设备、蜂窝电话等等。
在第一时间周期期间的用户与计算机系统(或其他电子设备)的交互可以由系统进行监控，210。所述交互例如可以包括利用鼠标、跟踪板、跟踪球、操纵杆等等进行光标或指针的移动。对于所述交互的监控可以包括对于所述交互的任何特征的监控，其中包括(但不限于)移动距离、移动速度、加速度、减速度、位置选择(例如在按钮激活时的光标/指针位置)、该位置选择与目标的距离(例如对话框的单选按钮)、眼睛运动、生物反馈或者其任意组合。
在一个实施例中，对于用户交互的监控可以与用户帐号相关联，以便提高所监控的交互对应于特定用户的可能性。可以使用其他技术来确定用户的身份，例如可以请求用户姓名。另一个例子是与用户相关的特征，例如光标移动的风格或者可识别的用户特征。
可以在一个时间周期内监控所述交互的特征以便采集一组用于分析的数据，该分析可用于后期的比较。该时间周期可以是任何所需的时间周期，例如10分钟、一天、一个计算操作期、在一个时间周期内对所选程序的使用等等。对应于所监控的交互的数据可以以任何合适的方式和/或格式被存储以用于分析。
可以分析对应于第一时间周期的交互的特征，220。可以利用任何适合的建模技术来完成分析。在一个实施例中，可以将费茨法则用作与第一时间周期期间的交互特征结合使用的建模技术。
可以由系统监控在第二时间周期期间的用户与计算机系统的交互，230。所述特征可以按照与上面关于第一时间周期所描述的相同方式而被监控。可以分析对应于第二时间周期的交互特征，240。可以利用适合的建模技术来完成分析。在一个实施例中，可以将费茨法则用作与第二时间周期期间的交互特征结合使用的建模技术。
可以将对应于第一时间周期的分析结果与对应于第二时间周期的分析结果进行比较，250。在一个实施例中，利用费茨法则，如果移动时间(MT)改变了一个阈值，则第一交互与第二交互之间的差别可以被认为是显著的。利用不同的建模技术可以监控和/或分析不同的特征。不同的阈值可以被用于不同的特征。可以利用对应于共同时间周期的不同特征的不同建模技术来完成建模。这样可以提供对于用户交互的更复杂并且可能更精确的理解。
响应于比较结果，可以产生响应，260。所述响应例如可以包括对图形用户界面的一部分的放大、对光标/指针移动的修改、向用户通知已经检测到衰退状况的症状、向第三方(例如医生、护理单位)通知已经检测到衰退状况的症状或者其任意组合。
所产生的响应可以至少部分基于所检测到的特征和症状。也就是说，如果用户展现出降低的眼-手协调性，则用户界面的一部分例如可以被扩大。如果用户展现出色盲症状，则可以修改与图形用户界面结合使用的颜色方案。还可以至少部分地基于对于用户所检测到的特征或症状而支持其他响应。
图3a示出了原始用户界面配置。图3a和3b的例子针对在许多MicrosoftOffice产品上可以找到的“最小化”、“恢复”和“关闭”按钮；然而，在此所描述的技术同样可以应用于图形用户界面的其他组件。为了退出应用，用户可以通过利用光标控制设备(例如鼠标、跟踪板、跟踪球)将指针移动到按钮的位置并且点击按钮来选择关闭按钮。
然而，如果用户受到如在此所描述的那样检测到的衰退状况的影响，则用户可能难以把指针移动到所需按钮的位置。响应于检测到难以将指针移动到按钮上，可以采取多种动作。在一个实施例中，可以扩大在指针的预计路径上的按钮的尺寸。在另一个实施例中，与用户只使用标准光标控制技术所能实现的指针移动相比，可以把指针更为直接地朝着按钮移动。还可以采取其他动作。
图3b示出了响应于所监控的交互特征而修改的用户界面配置。图3b的例子只示出了可以响应于检测到用户衰退状况而利用的一个示例修改。如果指针看起来像是针对图形用户界面上的特定位置，则可以扩大按钮或其他输入选项。在图3b的例子中扩大了最小化、恢复和关闭按钮。图形用户界面的其他部分也可以被扩大。
说明书中所提到的“一个实施例”或“实施例”意味着结合该实施例所描述的特定功能、结构或特征被包括在本发明的至少一个实施例中。出现在说明书的不同位置处的“在一个实施例中”这一表达法不必都指代同一实施例。
虽然参照几个实施例描述了本发明，但是本领域技术人员将会意识到，本发明并不限于所描述的实施例，而是可以在所附权利要求书的精神和范围内进行修改和替换。因此，上面的描述应被视为是说明性而非限制性的。

Claims (28)

1、一种方法，包括：
监控用户与电子设备的交互；
至少部分地基于一个或多个人体衰退生理状况的特征来分析所述交互；以及
至少部分地基于该分析的结果产生可以人为观察到的响应。
2、如权利要求1的方法，其中，至少部分地基于所述分析的结果产生所述可以人为观察到的响应包括：修改用户界面以便补偿所检测到的人体衰退生理状况。
3、如权利要求2的方法，其中，对所述用户界面的修改包括：扩大该用户界面的所选部分。
4、如权利要求2的方法，其中，对所述用户界面的修改包括：至少部分地基于所述分析的结果来修改光标。
5、如权利要求1的方法，其中，至少部分地基于所述分析的结果产生所述可以人为观察到的响应包括：发送具有所述人体衰退生理状况的指示的可以人为读取的通知。
6、如权利要求1的方法，其中，至少部分地基于一个或多个人体衰退生理状况的特征来分析所述交互包括：对所监控的用户交互应用费茨法则。
7、如权利要求1的方法，其中，监控用户与所述电子设备的交互包括：
监控给该电子设备的输入信号，以便控制将在与该电子设备耦合的显示设备上所显示的指示器；
确定该显示设备上的对应的指示器位置；以及
将该指示器位置与在该显示设备上所显示的潜在目标进行比较。
8、如权利要求7的方法，其中，所述指示器包括光标和/或指针的其中之一。
9、一种包括计算机可读介质的产品，该计算机可读介质在其上存储有指令，当执行所述指令时，所述指令使得一个或多个处理器执行以下操作：
监控用户与电子设备的交互；
至少部分地基于一个或多个人体衰退生理状况的特征来分析所述交互；以及
至少部分地基于该分析的结果产生可以人为观察到的响应。
10、如权利要求9的产品，其中，使得所述一个或多个处理器至少部分地基于所述分析的结果产生所述可以人为观察到的响应的所述指令包括：当被执行时使得所述一个或多个处理器修改用户界面以便补偿所检测到的人体衰退生理状况的指令。
11、如权利要求10的产品，其中，促使修改所述用户界面的所述指令包括：当被执行时使得所述一个或多个处理器扩大该用户界面的所选部分的指令。
12、如权利要求10的产品，其中，促使修改所述用户界面的所述指令包括：当被执行时使得所述一个或多个处理器至少部分地基于所述分析的结果来修改光标的指令。
13、如权利要求9的产品，其中，使得所述一个或多个处理器至少部分地基于所述分析的结果产生所述可以人为观察到的响应的所述指令包括：当被执行时使得所述一个或多个处理器发送具有所述人体衰退生理状况的指示的可以人为读取的通知的指令。
14、如权利要求9的产品，其中，使得所述一个或多个处理器至少部分地基于一个或多个人体衰退生理状况的特征来分析所述交互的所述指令包括：当被执行时使得所述一个或多个处理器对所监控的用户交互应用费茨法则的指令。
15、如权利要求9的产品，其中，使得所述一个或多个处理器监控用户与所述电子设备的交互的所述指令包括在被执行时使得所述一个或多个处理器执行以下操作的指令：
监控给该电子设备的输入信号，以便控制将在与该电子设备耦合的显示设备上所显示的指示器；
确定该显示设备上的对应的指示器位置；以及
将该指示器位置与在该显示设备上所显示的潜在目标进行比较。
16、如权利要求15的产品，其中，所述指示器包括光标和/或指针的其中之一。
17、一种设备，包括：
输入接口，用来接收来自一个或多个用户输入设备的输入信号；
输出接口，用来给至少一个输出设备提供输出信号；
交互分析代理，其可通信地耦合到该输入接口和该输出接口以便执行以下操作：监控由至少所述输入信号所指示的与电子设备的用户交互，至少部分地基于一个或多个人体衰退生理状况的特征来分析所述交互，以及至少部分地基于该分析的结果而导致产生可以人为观察到的响应。
18、如权利要求17的设备，其中，至少部分地基于所述分析的结果产生所述可以人为观察到的响应包括：产生信号，从而导致修改图形用户界面以便补偿所检测到的人体衰退生理状况。
19、如权利要求18的设备，其中，对所述图形用户界面的修改包括：扩大该用户界面的所选部分。
20、如权利要求18的设备，其中，对所述用户界面的修改包括：至少部分地基于所述分析的结果来修改光标。
21、如权利要求17的设备，其中，至少部分地基于所述分析的结果产生所述可以人为观察到的响应包括：发送具有所述人体衰退生理状况的指示的可以人为读取的通知。
22、如权利要求17的设备，其中，至少部分地基于一个或多个人体衰退生理状况的特征来分析所述交互包括：对所监控的用户交互应用费茨法则。
23、一种系统，包括：
光标控制鼠标；
输入接口，用来接收来自该鼠标的输入信号；
输出接口，用来给至少一个输出设备提供输出信号；
交互分析代理，其可通信地耦合到该输入接口和该输出接口以便执行以下操作：监控由至少所述输入信号所指示的与电子设备的用户交互，至少部分地基于一个或多个人体衰退生理状况的特征来分析所述交互，以及至少部分地基于该分析的结果而导致产生可以人为观察到的响应。
24、如权利要求23的系统，其中，至少部分地基于所述分析的结果产生所述可以人为观察到的响应包括：产生信号，从而导致修改图形用户界面以便补偿所检测到的人体衰退生理状况。
25、如权利要求24的系统，其中，对所述图形用户界面的修改包括：扩大该用户界面的所选部分。
26、如权利要求24的系统，其中，对所述用户界面的修改包括：至少部分地基于所述分析的结果来修改光标。
27、如权利要求23的系统，其中，至少部分地基于所述分析的结果产生所述可以人为观察到的响应包括：发送具有所述人体衰退生理状况的指示的可以人为读取的通知。
28、如权利要求23的系统，其中，至少部分地基于一个或多个人体衰退生理状况的特征来分析所述交互包括：对所监控的用户交互应用费茨法则。
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