CN101785686B - 用于月经期或受孕期的定制预测的系统及其计算方法 - Google Patents

Abstract

提供了一种用于对月经期或受孕期进行定制预测的系统及其计算方法。该系统包括：生命信息测量器，用于测量与使用者有关的生命信息；基本月经信息生成器，使用从生命信息测量器接收到的生命信息来计算月经第一天或排卵日，并将月经第一天或排卵日作为基本月经信息而输出；月经周期建模器，具有把月经周期表示为具有预定周期的函数的月经周期模型；以及模型参数估计器，使用从基本月经信息生成器接收到的基本月经信息，对月经周期模型的月经周期参数进行估计和补偿。

Description

用于月经期或受孕期的定制预测的系统及其计算方法

相关申请的交叉引用

根据35U.S.C.§119(a)，本申请要求2009年1月23日向韩国知识产权局提交且分配序列号为No.10-2009-0005819的韩国专利申请的优先权，将其全部公开内容通过引用加以合并。

技术领域

本发明涉及一种用于月经期或受孕期的定制预测的系统及其计算方法。更具体地，本发明涉及一种用于月经期或受孕期的定制计算的装置及其提供方法，以提供与个体的当前状态最佳匹配的精确信息。

背景技术

每个月，卵子从女性身体的两个卵巢之一排出。为了准备将受精卵植入子宫，子宫内膜变软并变厚。如果没有受精，变厚的子宫内膜由于不再需要而脱落。所引起的经血流出和子宫内膜被排出阴道的生理现象被称作月经(或月经来潮)。正常的成熟女性都会出现月经。月经周期持续26至32天，且有3到5天的出血。

由于月经对女性的日常活动造成不利，所以月经周期广泛用于在工作场所和个人生活中保护女性工作者。需要家庭计划，即计划孩子的数目或出生间隔，以保证愉快的家庭生活，可通过基于月经周期来预测排卵日和受孕期来做出此家庭计划。

典型地，根据最后一次月经的开始来计算月经期或受孕期，假定月经周期是28天。即，假定排卵和月经每28天出现一次，从前一次月经的第一天预测下一个月经期或受孕期。

月经周期因个体的不同而不同。由于受到包括生活环境在内的多种因素的影响，女人的月经周期持续发生变化。因此，难以根据28天的月经周期来预测月经期和受孕期。例如，尽管女人能够从最后一次月经的第一天计算受孕期来控制自然出生，然而仍有可能怀孕。

在另一个例子中，尽管女人已经根据最后一次月经的第一天预测了她的下一个月经期，并已经计划好她的国外旅游，然而意料之外的月经会使她在旅行期间不愉快。

已知很少特定的有组织的服务被用来测量个体女人的月经周期，并通过诸如移动终端之类的便携式终端、使用该月经周期来预测她的月经期或受孕期。

因此，存在对这样一种系统的需求，该系统能够通过对传统的月经或受孕计算方法进行修正，从而对与个体女人的当前状态最佳匹配的月经期或受孕期做出定制预测，并在包括家庭计划的个体的日常生活和工作场所中有效利用月经期。此外，为了精确预测月经期或受孕期，需要对月经的第一天以及排卵日作出更为精确的测量。此外，还需要一种以简单的方式获取该信息以接收高质量服务和其他服务的装置，以及一种提供高质量服务的方法。

发明内容

本发明的示范实施例的一个方面用于解决至少上述问题和/或不利，并用于提供至少下文所述的优点。因此，本发明的示范实施例的一个方面用于提供一种定制系统，其根据测量的与使用者有关的生命信息(例如激素水平、温度等)来计算月经第一天和排卵日，或从使用者直接接收月经第一天；使用所算出的月经第一天或排卵日或直接接收的月经第一天，对表示为特定周期的函数的月经周期模型的参数进行估计；以及对与使用者的当前状态最佳匹配的月经期或受孕期进行预测。并提供了一种相应的计算方法。

本发明的示范实施例的另一方面提供了一种系统，其便于测量个体女人的月经周期，根据月经周期精确地预测她的月经期或受孕期，并通过向诸如移动终端的便携式终端应用所开发的技术来提供预测月经期或受孕期的服务。还提供了一种相应的计算方法。

根据本发明的示范实施例的一个方面，提供了一种用于对月经期或受孕期进行定制预测的系统，其包括：生命信息测量器，用于测量与使用者有关的生命信息；基本月经信息生成器，使用从生命信息测量器接收到的生命信息来计算月经第一天或排卵日，并将月经第一天或排卵日作为基本月经信息输出；月经周期建模器，把月经周期表示为具有预定周期的函数；以及模型参数估计器，使用从基本月经信息生成器接收到的基本月经信息，对月经周期模型的月经周期参数进行估计和补偿。

该系统还可以包括线性化单元，用于对月经周期建模器的非线性月经周期模型进行线性化，并将线性化的月经周期模型输出至模型参数估计器。而且，生命信息测量器可以包括传感器，用于测量使用者的血液、汗水和温度之一的变化。

根据本发明的示范实施例的另一方面，提供了一种具有电源、输入部分、操作部分和显示器的移动终端，其包括用于对月经期或受孕期进行定制预测的系统。所述系统包括：生命信息测量器，用于测量与使用者有关的生命信息；基本月经信息生成器，使用从生命信息测量器接收到的生命信息来计算月经第一天或排卵日，并将月经第一天或排卵日作为基本月经信息而输出；月经周期建模器，用于把月经周期表示为具有预定周期的函数；以及模型参数估计器，使用从基本月经信息生成器接收到的基本月经信息，对月经周期模型的月经周期参数进行估计和补偿。

该系统还可以包括线性化单元，用于对月经周期建模器的非线性月经周期模型进行线性化，并将线性化的月经周期模型输出至模型参数估计器。而且，生命信息测量器可以包括传感器，用于测量使用者的血液、汗水和温度之一的变化。

根据本发明的示范实施例的又一方面，提供了一种用于对月经期或受孕期进行定制计算的方法，包括：通过生命信息测量器来测量与使用者有关的生命信息；使用从生命信息测量器接收到的生命信息来计算月经第一天或排卵日，并将月经第一天或排卵日作为基本月经信息而输出；通过模型参数估计器使用基本月经信息来估计模型参数，该模型参数指示表示为具有预定周期的函数的在月经周期模型中的月经周期；以及通过月经周期建模器、使用所估计的模型参数对使用者的月经期或受孕期进行计算。

可以通过牛顿-拉夫逊方法来执行模型参数估计，而且牛顿-拉夫逊方法可以使用如下模型参数估计等式：

$\hat{T}=\arg \min \underset{k=1}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}\mathrm{\β}\left(k\right){[f(T;t_k)-\hat{f}(\hat{T};t_k)]}^2$

满足条件 ${\hat{T}}_{\min }\≤\hat{T}\≤{\hat{T}}_{\max }$

其中表示指示月经周期的参数，t_k表示第k次月经的第一天或第k个排卵日，

表示月经周期建模器针对时间t_k而计算的周期函数

的函数值，以及β是遗忘因数。

此外，可以使用最速下降法来执行模型参数估计，并且模型参数估计器可以基于先前接收的与使用者有关的生命信息来估计月经周期模型的月经周期。

可以通过递归最小二乘估计方法对模型参数进行补偿，而且递归最小二乘估计方法可以使用如下模型参数补偿等式：

$\hat{T}\left(N\right)=\hat{T}(N-1)+R^{-1}\left(N\right)\mathrm{\φ}\left(N\right)(f\left(N\right)-{\mathrm{\φ}}^T\left(N\right)\hat{T}(N-1))$

R(N)＝λ(N)R(N-1)+φ(N)φ^T(N)

其中 $R\left(N\right)=\underset{k=1}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}\mathrm{\β}\left(k\right)\mathrm{\φ}\left(k\right){\mathrm{\φ}}^T\left(k\right)$

其中

表示指示月经周期的参数，φ表示线性化月经周期模型，以及β是遗忘因数。

附图说明

根据下文结合附图的详细说明，本发明的特定示范实施例的上述和其他方面、特征和优点将会变得更加明显，附图中：

图1是根据本发明一个实施例的用于月经期或受孕期的定制预测的系统的框图；

图2示出了根据本发明另一实施例的装备有用于月经期或受孕期的定制预测的系统的移动终端的配置；以及

图3是示出了根据本发明的月经期或受孕期的定制计算方法的流程图。

在附图中，相同的附图标记被理解为指代相同的元件、特征和结构。

具体实施方式

说明书中限定的内容(诸如详细的结构和元件)被提供用来辅助于理解本发明的示范实施例。因此，本领域的技术人员可以理解，在不背离本发明的范围和精神的前提下，可以对本文描述的实施例进行各种改变和修改。此外，为了清楚和简洁，省略了对公知的功能和结构的描述。

根据本发明，根据如下已知技术提供了一种对个体女人的月经期或受孕期进行定制预测的系统，以便把月经周期协调为与她的当前状态最佳地匹配，并更加精确地计算月经期或受孕期。

将详细描述本发明的优选实施例。

图1是根据本发明一个实施例的定制的月经期或受孕期预测系统的框图。

参考图1，定制的月经期或受孕期预测系统包括生命信息测量器100、基本月经信息生成器200、月经周期建模器300、模型参数估计器400以及线性化单元500。

生命信息测量器100通过配备在终端中的传感器来测量包括温度、血液中与月经周期有关的激素水平等的生命信息。与月经周期有关的激素是雌激素、黄体酮、促卵泡激素、黄体生成激素等。

也就是说，通过利用生命信息测量器100中的传感器测量血液、尿、汗水等中的激素变化以及测量温度变化，可以获得与月经周期有关的生命信息。

基本月经信息生成器200使用从生命信息测量器100接收的生命信息，计算月经的第一天或排卵日。或者，基本月经信息生成器200直接从使用者接收指示月经第一天的信息。基于从生命信息测量器100接收的血液激素水平在女人的月经周期中会发生变化的观点，计算月经的第一天以及排卵日。

此外，在从排卵到月经的时间段中，温度从基础温度上升2-3℃。因此，类似于激素，使用具有周期性的温度信息来计算月经的第一天和排卵日。所计算出的月经第一天和排卵日用于计算月经周期。

月经周期建模器300具有把包括月经期和受孕期的月经周期表示为具有特定周期的周期函数的模型。

月经周期模型满足如下等式。

$\hat{f}\left(t\right)=\hat{f}(t-\hat{T}).....\left(1\right)$

其中

表示月经周期参数且t表示时间。表示具有特定周期的周期函数，正弦函数、余弦函数等中的任意函数均可以作为只要它是具有特定周期的周期函数即可。月经周期模型的建模对于本领域的技术人员来说是容易理解的，因此下文不会对其进行详细描述。

模型参数估计器400根据从基本月经信息生成器200接收到的与月经第一天或排卵日有关的信息，估计月经周期参数

个体的月经周期受到她的周围环境的显著影响，并随时间发生变化。月经周期的随时间变化的特性降低了月经周期建模器300的月经和受孕预测及计算性能。

在此上下文中，通过在本发明一个实施例中的模型参数估计器400中对月经周期参数

进行估计，来补偿月经周期模型。

同时，模型参数估计器400用于在多个约束条件下估计和补偿月经周期参数

该月经周期参数

表示为：

$\hat{T}=\arg \min \underset{k=1}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}\mathrm{\β}\left(k\right){[f(T;t_k)-\hat{f}(\hat{T};t_k)]}^2$

满足条件 ${\hat{T}}_{\min }\≤\hat{T}\≤{\hat{T}}_{\max }.....\left(2\right)$

其中表示月经周期参数，t_k表示第k次月经的第一天或第k个排卵日(k＝1，2，...，N，N是从基本月经信息生成器200接收到的数据的总数)，并且

表示周期函数

的函数值，针对来自模型参数估计器400的关于时间t_k的月经周期参数的输入，月经周期建模器300计算并输出该函数值。f(T；t_k)表示针对时间t_k的具有预定周期T的周期函数f的函数值，该预定周期T由生命信息测量器100所测量并从基本月经信息生成器200处接收。

和分别是月经周期

的最大值和最小值。β是遗忘因数，用于在参数估计期间向过去的旧数据施加小的权重，并向新近的数据施加大的权重。遗忘因数β由下式给出：

β(k)＝λ(k)β(k-1)

其中β(N)＝1，0≤λ(k)≤1，1≤k≤N-1

.....(3)

其中λ是范围从0到1的参数，用于在参数估计期间向相对旧地接收的数据施加小的权重。

同时，可以通过控制参数λ来协调模型参数估计器400的性能。模型参数估计器400使用最初接收的基本月经信息(例如月经第一天或排卵日)，按照满足给定约束条件的方式通过等式(2)来估计月经周期模型的参数

根据本发明的一个实施例，牛顿-拉夫逊方法被用于等式(2)所描述的最小二乘估计。

另一方面，当在使用最初接收的基本月经信息估计月经周期参数

之后接收到附加基本月经信息时，通过如下表示的递归最小二乘估计来补偿月经周期参数

$\hat{T}\left(N\right)=\hat{T}(N-1)+R^{-1}\left(N\right)\mathrm{\φ}\left(N\right)(f\left(N\right)-{\mathrm{\φ}}^T\left(N\right)\hat{T}(N-1))$

R(N)＝λ(N)R(N-1)+φ(N)φ^T(N)

其中 $R\left(N\right)=\underset{k=1}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}\mathrm{\β}\left(k\right)\mathrm{\φ}\left(k\right){\mathrm{\φ}}^T\left(k\right).....\left(4\right)$

其中φ表示线性化单元500所获得的线性化月经周期模型。根据本发明的一个实施例，通过把由等式(2)的最小二乘估计所获得的参数

代入等式(4)中的并把附加基本月经信息代入等式(4)中的f(N)，来计算月经周期模型的补偿后的参数

也就是说，模型参数估计器400通过等式(4)的递归最小二乘估计对月经周期模型的参数进行补偿，以使补偿后的参数

与从基本月经信息生成器200接收到的附加基本月经信息相匹配。

线性化单元500对月经周期建模器300的非线性月经周期模型进行线性化，并向模型参数估计器400输出线性化月经周期模型。

图2是装备有根据本发明一个实施例的用于月经期或受孕期的定制预测的系统的移动终端的框图。参考图2，包括电源、输入部分、操作部分和显示器的移动终端具有定制的月经期或受孕期预测系统10，该系统10包括生命信息测量器100、基本月经信息生成器200、月经周期建模器300、模型参数估计器400和线性化单元500。

当大多数女人携带的移动终端装备有定制的月经期或受孕期预测系统10时，如图2所示，她们可以容易地获取与其月经期或受孕期有关的更加精确的信息，她们应当了解该信息并需要该信息来控制她们的状况。

此外，由于向移动终端提供了高性能的微处理器，所以它可以执行针对上述月经周期建模和模型参数估计的各种计算，并以多种方式在显示器上显示月经周期信息。通过移动终端，伴同各种信息服务一起提供了月经期或受孕期信息，产生了更高质量的服务。

图3是示出根据本发明的月经期或受孕期的定制计算方法的流程图。

参考图3，在步骤S100中，生命信息测量器100使用附着到移动终端的传感器测量诸如激素水平、温度等的生命信息。在步骤S110中，基本月经信息生成器200基于生命信息来计算基本月经信息，即月经第一天或排卵日，或者直接从使用者接收指示月经第一天的信息。

在步骤S120中，模型参数估计器400通过牛顿-拉夫逊方法来估计月经周期模型的月经周期参数，并在步骤S130中向月经周期建模器300提供估计的月经周期参数。

在步骤S140中，月经周期建模器300使用接收到的估计的参数来计算并预测使用者的月经期或受孕期。在本发明的一个实施例中，在月经期或受孕期的计算中，假定月经期从月经的开始时持续4天，而受孕期从排卵前4天持续到排卵后2天。然而，月经期和受孕期的长度是可变的，并且在计算期间可以不同地加以设置。

当使用者在步骤S150中附加地测量诸如激素水平、温度等的生命信息并且生命信息测量器100在步骤S160中向模型参数估计器400提供基于附加生命信息的附加基本月经信息时，在步骤S170中，模型参数估计器400使用从线性化单元500接收到的线性化月经周期模型以及附加基本月经信息，对月经周期模型的最后估计的参数进行补偿。

为了补偿月经周期参数，模型参数估计器400使用递归最小二乘估计。在步骤S180中，将补偿后的参数提供给月经周期建模器300，以及在步骤S190中，月经周期建模器300计算并预测月经期和受孕期。

从本发明的上文描述中可以明显看出，可以通过对表示为周期函数的月经周期模型的参数进行估计，以定制的方式来计算和预测与使用者的当前状态最佳匹配的使用者的月经期或受孕期。

由于月经期或受孕期预测方法基于激素水平和温度，因此即使当使用者的月经周期不规律时，也能够有效地计算月经期或受孕期。

可以提供诸如移动终端的便携式终端，使用者能够借助内部设备将其基本月经信息输入该便携式终端。该终端可以根据精确预测的月经期或受孕期信息，向使用者提供定制服务以及其他服务。

虽然上文已经参考特定实施例对本发明进行了描述，然而可以在本发明的范围内进行多种改变和修改。例如，虽然在本发明的实施例中使用牛顿-拉夫逊方法进行参数估计，也可以使用任何其它的参数估计方法，例如最速下降法。

此外，如果把来自月经周期模型的响应表示为具有独特性质的波形，可以通过基于离散傅里叶变换(DFT)的波形分析来估计参数。同时，具有特定周期的任意周期函数，例如正弦函数、余弦函数等，可以用作月经周期模型。月经周期模型可以被表示为一阶线性代数方程式。在这种情况下，把与一阶项的系数相对应的斜率估计为参数。

虽然在本发明的实施例中根据等式(3)给出遗忘因数β，该因数也可以由向旧的信息数据赋予小的权重的另一公式来表示。此外，在本发明的实施例中，使用递归最小二乘估计方法来根据新的基本月经信息对参数进行补偿。然而，替代地，也可以使用任意其它的状态估计器，包括卡尔曼滤波器。

虽然在本发明的实施例中使用来自基本月经信息生成器的每个基本月经信息进行参数估计，然而可以通过删除旧数据来使得用于参数估计的数据的量保持恒定，或者可以从接收的预定整数集中选择使等式(2)的目标函数值最小的参数作为月经周期估计值，等等，以便减少计算量。

在本发明的实施例中，使用诸如温度和月经激素(包括雌激素、黄体酮、促卵泡激素、黄体生成激素等)的生命信息来生成基本月经信息。除了这些以外，也可以使用与月经周期相关地变化的其他生命信息，例如皮肤液体或废物的量。

此外，可以通过使用者将月经第一天或排卵日直接输入所提出的系统而不是借助于基本月经信息生成器来预测并计算月经期或受孕期。虽然在本发明的实施例中将定制的月经期或受孕期预测系统应用于诸如移动终端的便携式终端，其还可以应用于包括医疗设备的其他设备。

本发明的实施例既可以实施为上述装置和方法，又可以实施为计算机可读程序或具有该程序的计算机可读记录介质。本发明所属技术领域的技术人员可以容易地理解该实现落入本发明的范围内。

虽然已经参考特定的示范实施例对本发明进行了描述，但是本领域的技术人员可以理解，在不背离由所附权利要求及其等同物所限定的本发明的精神和范围的前提下，可以对实施例进行各种形式和细节上的修改。

Claims (11)

1.一种用于对月经期或受孕期进行定制预测的系统，包括：

生命信息测量器，用于测量与使用者有关的生命信息；

基本月经信息生成器，使用从所述生命信息测量器接收到的生命信息来计算月经第一天或排卵日，并将月经第一天或排卵日作为基本月经信息而输出；

月经周期建模器，具有把月经周期表示为具有预定周期的函数的月经周期模型；

模型参数估计器，使用从所述基本月经信息生成器接收到的基本月经信息来对所述月经周期模型的月经周期参数进行估计和补偿，以及

线性化单元，用于对所述月经周期建模器的非线性月经周期模型进行线性化，并将线性化的月经周期模型输出至所述模型参数估计器。

2.根据权利要求1所述的系统，其中，所述生命信息测量器包括用于测量使用者的血液、汗水和温度之一的变化的传感器。

3.一种具有电源、输入部分、操作部分和显示器的移动终端，包括用于对月经期或受孕期进行定制预测的系统，其中，所述系统包括：

生命信息测量器，用于测量与使用者有关的生命信息；

基本月经信息生成器，使用从所述生命信息测量器接收到的生命信息来计算月经第一天或排卵日，并将月经第一天或排卵日作为基本月经信息而输出；

月经周期建模器，具有把月经周期表示为具有预定周期的函数的月经周期模型；

模型参数估计器，使用从所述基本月经信息生成器接收到的基本月经信息来对所述月经周期模型的月经周期参数进行估计和补偿，以及

线性化单元，用于对所述月经周期建模器的非线性月经周期模型进行线性化，并将线性化的月经周期模型输出至所述模型参数估计器。

4.根据权利要求3所述的移动终端，其中，所述生命信息测量器包括用于测量使用者的血液、汗水和温度之一的变化的传感器。

5.一种用于对月经期或受孕期进行定制计算的方法，包括：

通过生命信息测量器来测量与使用者有关的生命信息；

使用从所述生命信息测量器接收到的生命信息来计算月经第一天或排卵日，并将月经第一天或排卵日作为基本月经信息而输出；

通过模型参数估计器使用基本月经信息来估计模型参数，所述模型参数指示表示为具有预定周期的函数的月经周期模型中的月经周期；

通过月经周期建模器，使用所估计的模型参数，对使用者的月经期或受孕期进行计算，以及

通过线性化单元对所述月经周期建模器的非线性月经周期模型进行线性化，并将线性化的月经周期模型输出至所述模型参数估计器。

6.根据权利要求5所述的方法，其中，通过牛顿-拉夫逊方法来执行模型参数估计。

7.根据权利要求6所述的方法，其中，牛顿-拉夫逊方法使用如下模型参数估计等式：

$\hat{T}=\arg \min \underset{k=1}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}\mathrm{\β}\left(k\right){[f(T;t_k)-\hat{f}(\hat{T};t_k)]}^2$

满足条件 ${\hat{T}}_{\min }\≤\hat{T}\≤{\hat{T}}_{\max }$

其中

表示指示月经周期的参数，t_k表示第k次月经的第一天或第k个排卵日，

表示所述月经周期建模器针对时间t_k而计算的周期函数

的函数值，以及β是遗忘因数，N是在基本月经信息中包含的数据的总数，T是预定周期，f(T；t_k)表示针对时间t_k的具有预定周期T的周期函数f的函数值，

和

分别是月经周期参数

的最小值和最大值。

8.根据权利要求5所述的方法，其中，使用最速下降法来执行模型参数估计。

9.根据权利要求5所述的方法，其中，所述模型参数估计器基于先前接收的与使用者有关的生命信息来估计所述月经周期模型的月经周期。

10.根据权利要求9所述的方法，其中，模型参数估计包括使用递归最小二乘估计方法对模型参数进行补偿。

11.根据权利要求10所述的方法，其中，所述递归最小二乘估计方法使用如下模型参数补偿等式：

$\hat{T}\left(N\right)=\hat{T}(N-1)+R^{-1}\left(N\right)\mathrm{\φ}\left(N\right)(f\left(N\right)-{\mathrm{\φ}}^T\left(N\right)\hat{T}(N-1))$

R(N)＝λ(N)R(N-1)+φ(N)φ^T(N)

其中 $R\left(N\right)=\underset{k=1}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}\mathrm{\β}\left(k\right)\mathrm{\φ}\left(k\right){\mathrm{\φ}}^T\left(k\right)$

其中表示指示月经周期的参数，φ表示线性化月经周期模型，以及β是遗忘因数，f(N)表示在初始接收的基本月经信息之后接收的附加的基本月经信息，λ是用于在参数估计期间向相对旧地接收的数据施加小的权重的参数，N是在基本月经信息中包含的数据的总数，T是预定周期，k表示月经次的序号或排卵日的序号，且k＝1，2......N。

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