CN107709987A

CN107709987A - 用于监测对象的装置和方法

Info

Publication number: CN107709987A
Application number: CN201680032696.3A
Authority: CN
Inventors: K·卡拉卡亚; M·P·J·库南; D·P·凯莉; R·M·L·范莱肖特; M·A·德桑贝尔
Original assignee: Koninklijke Philips Electronics NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 2015-06-05
Filing date: 2016-05-24
Publication date: 2018-02-16
Also published as: JP2018518673A; EP3304073A1; US10813570B2; RU2732957C2; EP3304073B1; WO2016193049A1; EP3304073C0; RU2017146396A3; JP6789247B2; RU2017146396A; US20180296123A1

Abstract

根据一个方面，提供了一种用于监测对象对空气污染物的吸入的装置(2)，所述装置包括：处理单元(4)，所述处理单元(4)被配置为确定或接收对象周围的空气污染物的量和由对象吸入的空气量的测量，并对测量进行组合以确定对象吸入的空气污染物的量的度量。还提供了相应的方法和计算机程序产品。

Description

用于监测对象的装置和方法

技术领域

本发明涉及一种用于监测对象的装置和方法。

背景技术

已知空气污染对个人健康总体上具有负面影响，并且已知患有各种呼吸道疾病如哮喘和慢性阻塞性肺病(COPD)的患者易受空气污染暴露的影响。暴露于高水平空气污染物的患者遭受更频繁和更剧烈的恶化。一旦开始，恶化便需要各种支气管扩张剂的干预以增强肺活量，需要祛痰剂以疏散黏液层并排出，和/或需要类固醇以缩短恶化的长度和严重程度。这些药物通常在恶化期间以高剂量给药。在一些严重的情况下，也可能需要氧气治疗，这通常在医院中处理。

从生活质量和医疗成本的角度来看，在恶化开始前预防恶化是最符合患者利益的。此外，在恶化开始前的前摄性和个性化的恶化管理对药物摄入也产生积极的影响：高剂量的用药以治疗恶化，并且在严重的情况下，住院治疗过程也相当昂贵。

实时空气污染数据针对不同的城市可获得，并可供公众使用。在某些情况下，该数据是通过笔记本电脑或智能手机上的应用程序提供的。空气质量指数(AQI)是本地空气质量的指标，并且使用主要空气污染物的浓度来计算，这些主要空气污染物包括：大气颗粒物(包括直径小于2.5微米的细颗粒物-PM2.5)、氮氧化合物(NOx)、二氧化硫(SO₂)、一氧化碳(CO)等。重要的是注意到，AQI水平取决于特定国家和地区的空气污染和健康标准。例如，中国、欧洲和美国的AQI和相关的健康影响是不同的。AQI和PM2.5浓度数据可从位于城镇不同地区的测量站获得，并且所安装的站的数量一直在增加。

类似地，由本地交通监控站和/或众包数据(crowd sourced data)(即由一个地区周围的个人手动地或自动地提供的数据)提供的实时本地交通数据也变得越来越可用。

除了实时空气污染水平和交通负荷数据之外，还可以访问有关气象条件的实时信息。这样的信息可以包括降水、风速、风向、相对湿度、日照(例如紫外线，UV)水平等。

包括智能手机在内的现代移动设备具有通过全球定位系统(GPS)接收器和/或Wi-Fi追踪和查找用户的地点信息的能力。这些设备通过第三代或第四代蜂窝系统实现的数据连接可能性使得还可以访问关于与该特定地点相关的空气污染水平、交通负荷和气象数据的实时数据。

尽管利用各种数据源的分布式感测方法应当能够提供对特定地点的污染水平的良好解决方案，但关于个别房间水平的颗粒物污染水平的实际数据却表明了不同的情况。图1中的曲线图示出了在五天的时期内在室内测量的PM2.5水平。结果用专业的气溶胶光谱仪收集。测试地点是埃因霍温，这里典型的室外污染水平几乎达不到10μg/m³的水平，并且年平均水平保持低于世界卫生组织(WHO)推荐的15μg/m³。然而，可以看出，数据中有两个显著的峰值(其中PM2.5的量大大超过100μg/m³)，这两个峰值对应于在房间内烹饪食物时的时间。

因此，尽管各种公共数据源都可以用来指示邻近地区的空气污染水平，但从图1中可以清楚地看出，即使在典型的家庭和日常生活事件(如烹饪)时，暴露水平也可能很容易升高到危及呼吸道疾病如COPD和哮喘患者的水平。考虑到一个普通人在室内要花20个小时左右，其中大约一半时间是在家内，空气污染的重要性可能会变得更加明显。

发明内容

已经认识到，空气污染本身可能不足以衡量对象是否可能遭受COPD、哮喘或其他呼吸系统疾病的恶化。相反，对象对空气污染物的实际暴露才是重要的，即通过吸气进入对象体内的污染物的量。这使得能够认识到同一地点的不同对象可能在给定时间内吸入不同量的污染物，并且提供对对象暴露于空气污染的更加个性化的度量。在一段时间内吸入的污染物的量可以取决于对象的身体特征(例如肺活量、呼吸速率等)以及其身体活动水平(其可以影响呼吸速率)。

因此，提供了一种装置和方法，其能够监测对象吸入的空气污染物的量。各种实施例利用关于吸入的空气污染物的量的信息来预测呼吸状况的恶化，从而向对象提供关于药物的使用或剂量的建议和/或向对象提供关于他们的身体活动的建议。

根据第一方面，提供了一种用于监测对象对空气污染物的吸入的装置，所述装置包括处理单元，所述处理单元被配置为确定或接收对象周围的空气污染物的量和由对象吸入的空气量的测量，并对测量进行组合以确定对象吸入的空气污染物的量的度量。因此，该装置提供了对象对空气污染的实际暴露的个性化度量。

在一些实施例中，处理单元被配置为根据与对象的身体活动相关的测量或信号来确定对象吸入的空气量的测量。在一些实施例中，该装置还包括用于提供对象的身体活动的测量的传感器。这些实施例是有利的，因为能够以简单且不唐突的方式测量身体活动。

在替代实施例中，处理单元被配置成根据与对象呼吸期间的空气流率相关的测量或信号来确定对象吸入的空气量的测量。在一些实施例中，该装置还包括空气流量传感器，用于在对象呼吸时测量空气的流量。这些实施例是有利的，因为它们提供了对吸入污染物的量的更精确的测量。

在一些实施例中，空气污染物的量的测量是空气中的细颗粒物、氮氧化物、二氧化硫、氨、一氧化碳、二氧化碳、超细颗粒和/或挥发性有机化合物的量的测量。

在一些实施例中，该装置还包括用于测量空气污染物的量的传感器。在一些实施例中，处理单元被配置为接收来自与装置分离的传感器的空气污染物的量的测量。在一些实施例中，处理单元被配置成接收来自公共数据源的空气污染物的量的测量。

在一些实施例中，处理单元进一步被配置为确定关于以下中的一个或多个的信息，对象的地理位置、对象是在室内还是在室外、窗户和/或门是打开还是关闭、交通密度和对象的健康状态，并且处理单元进一步被配置为使用所确定的信息以及对象周围的空气污染物的量的测量和对象吸入的空气量来确定由对象吸入的空气污染物的量的度量。这些实施例具有这样的优点，即：这些附加信息允许提高空气污染物的量的度量精度。

在一些实施例中，处理单元进一步被配置为基于所确定的对象吸入的空气污染物的量的度量向对象提供反馈。

在一些实施例中，反馈包括用于改善对象的呼吸状况的管理的信息。

在一些实施例中，反馈包括关于用于对象的用药的信息。该实施例的优点在于，对象可以服用适量的药物(和/或在适当的时间服用药物)以避免或减少由于吸入污染物的量引起的健康问题。

在一些实施例中，反馈包括关于对象应当在和/或应当避免在的地点的信息。在一些实施例中，反馈包括关于对象应当进行和/或不应当进行的身体活动的信息。这些实施例具有可以减少由于吸入空气污染物而引起的健康问题的风险。

根据第二方面，提供了一种用于监测对象对空气污染物的吸入的方法，该方法包括：确定对象周围的空气污染物的量的测量；确定对象吸入的空气量的测量；对所述测量进行组合以确定对象吸入的空气污染物的量的度量。因此，该方法提供了对象对空气污染的实际暴露的个性化度量。

在一些实施例中，确定对象吸入的空气量的测量的步骤包括根据与对象的身体活动相关的测量或信号确定测量。在一些实施例中，使用身体活动传感器来获得与对象的身体活动相关的测量或信号。这些实施例是有利的，因为能够以简单且不唐突的方式测量身体活动。

在替代实施例中，确定对象吸入的空气量的测量的步骤包括根据与对象呼吸期间的空气流量相关的测量或信号来确定测量。在一些实施例中，使用空气流量传感器获得与呼吸期间的空气流量相关的测量或信号。这些实施例是有利的，因为它们提供了对吸入污染物的量的更精确的度量。

在一些实施例中，所述方法进一步包括基于所确定的对象吸入的空气污染物的量的度量向对象提供反馈的步骤。

在一些实施例中，反馈包括关于对象应该在和/或应该避免在的地点的信息。在一些实施例中，反馈包括关于对象应当进行和/或不应当进行的身体活动的信息。这些实施例具有可以减少由于吸入空气污染物而引起的健康问题的风险。

在一些实施例中，确定空气污染物的量的测量的步骤包括使用由对象携带或佩戴的传感器来测量空气污染物的量。在一些实施例中，确定空气污染物的量的测量的步骤包括获得来自公共数据源的空气污染物的量的测量。

在一些实施例中，处理单元进一步被配置为确定关于如下以下中的一个或多个的信息，对象的地理位置、对象是在室内还是在室外、窗户和/或门是打开还是关闭、交通密度和对象的健康状态，并且处理单元进一步被配置为使用所确定的信息以及对象周围的空气污染物的量的测量和对象吸入的空气量来确定由对象吸入的空气污染物的量的度量。这些实施例具有这样的优点，即：这些附加信息允许提高空气污染物的量的度量精度。

根据第三方面，提供了一种计算机程序产品，包括计算机可读介质，所述计算机可读介质具有在其中体现的计算机可读代码，所述计算机可读代码被配置为使得在由合适的计算机或处理器执行时，使所述计算机或处理器执行上述方法中任一种。

附图说明

为了更好地理解本发明，并且为了更清楚地示出可以如何实施本发明，现在将仅通过示例的方式参照附图，在附图中：

图1是说明室内环境中五天时间内的PM2.5水平的曲线图；

图2是根据本发明的实施例的装置的框图；

图3是示出根据本发明的实施例的方法的流程图；

图4示出了用于计算吸气的总体积的示例性算法；

图5示出了用于计算室外空气污染的与地点特定的量的示例性算法；

图6示出了用于计算室内空气污染量的示例性算法；

图7示出了用于计算对象吸入的污染物总量的示例性算法；

图8是示出个性化的暴露感知药物剂量调节的方法的流程图；以及

图9是示出示例性自学习过程的流程图。

具体实施方式

图2示出了根据本发明的示例性实施例的装置2。装置2包括处理单元4，处理单元4控制装置2的操作并确定对象吸入的空气污染物的量的度量。处理单元4根据对象周围的空气污染物的量和对象在特定时间段内吸入的空气量来确定对象吸入的空气污染物的量的度量。

处理单元4可以包括用于实现在此描述的技术的一个或多个处理器、多核处理器或处理模块。在一些实施例中，处理单元4可以被实现为多个处理模块，每个模块被配置为执行本文描述的技术的特定部分或步骤。

装置2还包括存储单元6，以用于存储能够由处理单元4执行的计算机可读程序代码，使得装置2执行根据本发明的方法以及执行该方法所需的任何测量或数据。

在一些实施例中，可以经由与装置2分离的(但位于对象上或附近的)传感器获得对象周围的空气污染物的量的测量和/或对象吸入的空气量的测量，并且可以经由任何合适的装置(例如经由本地无线网络(例如Wi-Fi、蓝牙等)无线地或者经由蜂窝通信网络或者经由有线连接)将其提供给处理单元4和/或存储单元6。在一些实施例中，装置2可以远离对象和传感器(例如位于对象的家中或保健设施处)。

可选地，装置2可以包括一个或多个传感器，以用于获得空气污染物的量的测量和/或获得用于确定对象吸入的空气量的信息。因此，装置2可以包括用于测量空气污染物的量的传感器8和/或用于获得对象吸入的空气量的测量(或者用于获得一个或多个可以由处理单元4处理的一个或多个参数，以确定对象吸入的空气量)的传感器10。传感器8、10连接到处理单元4。

在任一种情况下(即，传感器8位于装置2中或者与装置2分离的情况下)，空气污染物的量的测量优选通过位于对象本地的或靠近对象(即，在与对象相同的房间中)的传感器获得，并且甚至更优选地通过由对象佩戴或携带的传感器获得。这样，空气污染物的量的测量就能反映出对象经历的空气污染的实际水平。

用于测量空气污染物量的传感器8可以是用于测量一种或多种所需类型的空气污染物的任何合适的传感器。例如，所需的空气污染物可以是颗粒物(例如细颗粒物、PM2.5)、氮氧化物(NOx)(如NO或NO₂)、二氧化硫(SO₂)、氨(NH₃)、一氧化碳(CO)、二氧化碳(CO₂)、挥发性有机化合物、超细颗粒(例如直径小于100纳米的颗粒，例如汽车尾气、烹饪、吸烟和燃烧的蜡烛产生的颗粒)和/或任何其他类型的空气污染物，并且可以在装置2中设置适当类型的一个或多个传感器8。合适类型的传感器8在本领域中是已知的并且在此不再详述。在一些实施例中，传感器8能够测量的污染物的一种或多种类型可以取决于对象的健康状态(例如，如果存在影响特定健康状态或特定对象的特定类型的污染物)。

传感器10可以包括直接测量对象吸入的空气量的传感器，并且可以是例如对象佩戴的话筒或面罩中的空气流量传感器。可替代地，传感器10可以是提供对象的呼吸速率的测量的传感器(例如，对象吸气和呼气时测量的空气流量传感器，或者放置在对象身体上的能够检测呼吸期间的胸部运动引起的加速度的加速度计或其他运动传感器)。在这些实施例中，处理单元4可以使用关于对象的身体特性(例如肺活量或典型的吸气量)的信息根据这些测量来确定或估计吸入的空气量。在替代实施例中，传感器10用于获得对象的身体活动的测量，例如是加速度计和/或另一个运动传感器(诸如陀螺仪、磁力计等)，并且处理单元4可以根据这些测量和关于对象的身体特性(例如肺活量、典型的吸气量等)的信息或者通过在查找表中查找对应于身体活动测量的先前计算的空气量来确定吸入的空气量。查找表可以是针对每个个体对象而特定的，例如基于各种身体活动水平下的实际测量。可替代地，可以从对应于给定对象类型的容易获得的数据来编译查找表，这些类型例如可以由年龄、性别、职业、身高、体重、体质指数、肺活量、COPD状况水平等来限定。

在一些实施例中，吸入空气的实际量可以通过由对象携带或佩戴的“空气取样装置”形式的传感器10来测量，其中取样的空气体积与对象的身体活动水平成比例地变化。如果使用这样的取样装置，则优选使用取样的空气量的预设值来表示呼吸量；例如1：100的体积比指的是在一个给定的身体活动水平下，100单位的吸入空气量中1个单位为取样空气量。然后在操作期间与对象的活动水平成比例地调节取样装置10的空气流率，其中活动水平例如可以通过使用各种类型的运动传感器(例如加速度计)检测到。

本领域技术人员将意识到能够根据加速度计测量确定对象的身体活动或身体活动水平的多种方式。例如，可以处理加速度信号以确定活动“计数”、对象正在进行的身体活动(例如，行走、跑步、坐着、爬楼梯等)、对象的姿势和/或对象的身体活动的任何其他合适的度量。在一些实施例中，身体活动或身体活动水平还可以或者替代地由对象的心率和/或呼吸速率(两者都可以使用加速度计来测量)给出。

当处理单元4已经接收到对象周围的空气污染物的量并且接收或确定了由对象吸入的空气量的测量时，处理单元4对这些测量进行组合以确定由对象吸入的空气污染物的量的测量。

在一些实施例中，在空气污染物的量以每单位体积空气量(例如以μg/m³为单位)提供的情况下，对象吸入的空气污染物的量的度量可以通过将空气污染物的量乘以对象在所需的时间段内吸入的空气量来获得。可替代地，在空气污染物的量和对象吸入的空气量随时间被取样的情况下，可以通过针对时间对取样量进行积分来确定对象吸入的污染物的量。

如果吸入污染物的量是在获得空气污染物的量的若干次测量的时间段内计算出的，那么空气污染物的量的测量在乘以吸入空气量之前可以在所述时间段上被均化。

吸入污染物的量可以以吸入污染物的质量(例如以g、μg等为单位)的形式给出，和/或转换成对象更容易理解的形式，例如分数或者严重性等级上的位置。用于将具体测量转换成分数或其他形式的技术对于本领域技术人员是已知的，并且可以例如包括将所确定的量与一个或多个阈值进行比较。

处理单元4可以在装置2的显示器(图2中未示出)上向对象或另一个相关方(例如家庭成员或保健提供者)显示吸入污染物的量，和/或处理单元4可以将该量传送给另一装置或设备以供该装置或设备使用或存储。

在实际的实现方式中，装置2可以包括与图2中所示和上面描述的那些不同的或另外的部件，诸如允许对象启动和/或操作装置2的用户接口，以及用于给装置2供电的电源，例如电池或与市电的连接。用户接口可以包括允许对象交互并控制装置2的一个或多个部件。作为示例，所述一个或多个用户接口部件可以包括开关、用于启动和停用装置2的按钮或其他控制装置、和/或用于确定对象吸入的污染物的量的过程。用户接口部件还可以或替代地包括显示器或用于向对象提供关于装置2的操作的信息的其他视觉指示器(例如灯)。同样地，用户接口部件可以包括用于向对象提供关于装置2的操作的可听反馈(包括关于对象吸入的污染物的量的可听反馈)的音频源。

在一些实施例中，装置2是可以容易地由对象佩戴或携带的装置，并且例如可以是具有集成的空气污染物传感器8的智能手机或位于可以无线地连接到或直接附接到智能手机的单独模块中的空气污染物传感器8的形式。在这些实施例中，智能手机可以包括控制测量的收集和分析以及将分析结果提供给对象的应用程序。

图3中的流程图示出了根据本发明的实施例的监测对象的示例性方法，该方法能够由处理单元4执行。在步骤101中，获得对象周围的空气污染物的量的测量。在步骤103中(其可以在步骤101之前，与步骤101同时执行或在步骤101之后执行)，获得对象吸入的空气量的测量。如上所述，对象吸入的空气量的测量可以是吸入空气量的直接测量，或者可以是间接测量(例如气流时间和方向的测量)或者能够被处理单元4用来确定对象吸入的空气量的度量的另一个参数(例如，可被处理以确定身体活动的类型或身体活动水平的加速度)的测量。然后将这些测量进行组合以确定对象吸入的空气污染物的量的度量。

在下文更详细描述的本发明的优选实施例中，由于对象吸入的污染物的量的测量提供了与常规措施(例如仅仅基于对于特定的污染水平对象已经在空气中多久)相比对于暴露于污染的更特定于对象的指示，所以吸入污染物的量的测量可以用来改善呼吸道状况或紊乱如COPD或哮喘的管理。这些技术使用对空气污染的个人暴露作为输入，其优选地根据身上的(可佩戴)传感器以及身体周围(例如在对象的家中)的可选传感器生成的空气污染数据以及从其他环境传感器收集的地理本地化数据来确定。这种关联感知可以改善COPD和哮喘等状况的个性化管理。

在某些实施例中，这里描述的技术利用来自多个容易获得的数据源的信息。这些数据源可以包括移动装置(例如智能手机)上的传感器，公众可获得的有关空气污染、交通密度和气象条件的数据，以及具有类似关切的个体通过分享其环境中的状态来支持数据覆盖的“众包”数据。

在一些实施例中，该数据能够用于提供关于对象对空气污染物的个人暴露的信息，以及指导对象优化其日常路线以使对污染空气的暴露最小化，例如通过建议使用经过污染较少的地区的路线，或对他们在污染地区内的身体活动水平给出建议。

如上所述，可以根据对象周围的空气污染物的水平以及对象吸入的空气量的度量或指示来确定对空气污染物的个人暴露。然而，在一些实施例中，可以获得一个或多个附加类型的数据或测量并将其用于细化个人暴露测量。

所述附加类型的数据包括(但不限于)：

-对象的地理位置：这可以使用GPS(全球定位系统)、GSM(全球移动通信系统)和/或基于Wi-Fi的地点感知解决方案来确定；

-关于对象是在室内还是在室外的信息：这可以从GPS信号的可用性/不可用性(GPS信号的可用性指示对象在室外，而不可用性指示对象在室内)来确定。该信息对于确定环境(即外部)空气污染物是否可能影响对象是有用的。但需要说明的是，在窗户打开的情况下，对象可能在室内，在这种情况下室内空气污染物浓度可能与室外污染物浓度相等；

-窗户状态信息(即，打开/关闭)：该信息可以用于补偿上述影响(即，对象在室内但窗户打开)。该信息可以从连接的家中的各种传感器接收，例如作为建筑安全系统的一部分的窗/门传感器。另一种方法是使用室内温度和/或湿度数据，并将其与公众可获得的气象信息进行比较：当在室内测得的温度和湿度水平与室外相等或接近时，存在与室外的平衡，并且个人暴露水平可以或应该基于室外浓度而不是室内浓度来估计；

-交通密度信息：该数据对于估计给定社区/道路的污染物的本地浓度梯度是有用的。对于一些城市来说，该信息已经能够公开获得，用于帮助城市管理并管制交通，并支持驾驶员优化其路线。类似的信息也可以通过众包获得：系统的用户可以提供关于交通状态的输入，或者信息可以从系统用户的人口密度和/或他们在特定道路上的行驶速度(可通过GPS获得)自动地得到；

-对象的身体活动水平：除上述某些实施例中获得并用于确定个人暴露的之外，当存在对象吸入的空气量的直接测量时，也可以获得该信息。如上所述，可以处理加速度计信号以确定对象是否正在行走或跑步，并且可以将该信息与关于移动速度的信息(例如，使用GPS测量所获得的)相结合以提高信息的精度。垂直比例移动(即高度变化)可以在对象处于室内时从气压传感器或惯性传感器提取或获得，或者在对象处于室外时从GPS信号提取或获得。通过使用来自诸如陀螺仪之类的其他传感器的信息或者来自位于建筑物的不同部分处的无线通信节点(例如路由器)等的信息，可以实现进一步的身体活动精度。

-空气污染信息：除了上述实施例中从位于对象周围或附近的传感器8获得之外，当对象在室外时，也可以从最近的空气质量监测站获取空气污染信息。尽管污染水平可能在非常粒度水平(granulated level)不同(例如根据街道而不同，或者根据高层建筑中的特定楼层而不同，等等)，但对于给定的社区，空气污染水平可能保持在一定范围内。如果需要的话，可以通过考虑气象信息(例如风速和风向、大气压力分布、降水量等)从各个空气质量监测站得出该地区(如城镇、城市)的空间大气污染分布。

当对象在室内时，如上所述，传感器8可以是装置2中的或者与装置2相关联的传感器。在其他或另外的实施例中，室内空气污染信息可以通过空气净化器系统中的传感器和/或作为独立传感器单元的一部分的传感器和/或作为建筑物管理系统的一部分的空气质量传感器来获得。

-对象的COPD/健康状态：例如COPD阶段(0-IV)(例如Vestbo，(2013)在“Diagnosis and Assessment(诊断和评估)”中描述的GOLD评分；全球慢性阻塞性肺病的诊断、治疗和预防策略；全球慢性阻塞性肺病倡议，第9-17页)；和/或目前和过去(例如从感染中恢复)的一般健康状态(例如，心率、HR、血压、存在/不存在感染)会影响对象在生活质量下降或恶化发生之前所能够容忍的空气污染水平。该信息可以通过问卷、健康记录、来自传感器10的信号的分析(例如加速度计信号的分析)和/或由对象佩戴或携带的其他装置(例如健身手环、心率/血压监测器等)来收集。

从上面的描述可以理解，装置2可以采取几种不同的形式。在一些实施例中，装置2可以与传感器8、10一起位于对象本地。在这些实施例中，装置2可以被实现在由对象佩戴或携带的智能手机或其他便携式设备中。在其他实施例中，传感器可以位于对象本地(例如，在智能手机或者由对象佩戴或者携带的其他便携式设备中，或者位于对象附近)，并且装置2的功能可以实现在本地计算机或远程服务器中。

如上所述，对象对空气污染物的暴露(即对象吸入的空气污染物的量)的计算是对象呼吸的空气量、给定地点的空气污染水平以及对象在给定地点的时间的函数。

图4示出了用于计算对象在特定时间段内吸入的空气量的示例性算法。该算法接收许多不同类型的信息作为输入。输入到算法的信息类型越多，输出就越准确或可靠。因此，该算法可以接收关于对象的身体属性41的信息，例如关于体重、身高、年龄等的信息，关于肺活量的信息42，来自运动或惯性传感器43的信息(例如关于对象的身体活动或运动的信息)以及来自生命体征传感器44的信息(例如关于心率、呼吸速率等的信息，其可以例如使用加速度计来测量)。身体属性41和肺活量42可以被用于计算对象在每次呼吸45吸入的空气量。来自运动或惯性传感器43和生命体征44的信息可以用于计算身体活动或身体活动水平46的度量。对象在每次呼吸45吸入的空气量、身体活动水平46和(可选地)关于呼吸次数47的信息(其可以从呼吸计数器获得，通过运动/惯性传感器信息43的分析或作为生命体征信息44的一部分获得)被用于计算总吸入呼吸量48。本领域技术人员将认识到上述计算可以被实现的方式，并且进一步的细节不在这里提供。

图5示出了用于计算给定地点的空气污染物的量的示例性算法。该算法接收许多不同类型的信息作为输入。输入到算法的信息类型越多，输出就越准确或可靠。因此，该算法可以接收关于室外空气污染水平51(其可以从公共可获得的来源、例如本地监测站获得)的信息、对象52的地点、来自便携式或可佩戴式传感器53(例如智能手机中或装置2中的传感器)的关于污染水平的信息以及(可选地)从同伴54(例如，从装置2的其他用户或其他类型的装置和系统)“众包”的关于污染水平的信息。该算法使用这些信息源51、52、53和54来确定室外空气污染水平55的地点特定测量。本领域技术人员将认识到上述计算可以被实现的方式，并且进一步的细节不在这里提供。

图6示出了用于计算给定位置处的室内空气污染水平的示例性算法。该算法接收许多不同类型的信息作为输入。输入到算法的信息类型越多，输出就越准确或可靠。因此，该算法可以接收来自室内空气质量传感器61(例如，作为空气加湿/净化装置的一部分的传感器、作为建筑物监测系统的一部分的传感器等)的信息以及来自便携式或可佩戴式传感器62(例如智能手机中或装置2中的传感器)的信息。该算法使用这些信息源61、62来计算室内空气污染量63。本领域技术人员将认识到上述计算可以被实现的方式，并且进一步的细节不在这里提供。

最后，图7示出了用于计算对象吸入的空气污染物的总量的示例性算法。该算法接收室外空气污染水平55的地点特定的度量、室内空气污染量63、总吸入呼吸量48以及关于对象在特定地点71已经花费的时间的信息，并使用该信息来计算对象吸入的空气污染物总量72。

在一些实施例中，装置2可以是COPD管理和建议系统或者是COPD管理和建议系统的一部分。该系统可以向对象提供关于所确定的吸入空气污染物的量可以如何影响对象的信息(例如提供恶化发生的可能性的指示)。根据所确定的吸入空气污染物的量(以及预期在当前污染和/或身体活动水平下吸入的空气污染物的量)，该系统可以向对象提供关于服用药物以治疗或降低发生恶化的风险的建议，和/或向对象提供关于其身体活动水平或计划的身体活动的变化的建议。该建议可以通过诸如显示器和/或扬声器之类的用户接口来提供。

由于对象对污染的敏感性可能与对象的COPD的严重程度有关，所以在一些实施例中，COPD管理系统可以使用关于日常活动的对象特定数据、典型和实际暴露的污染水平、观察到的COPD症状的严重性、正规用药的类型和剂量等来训练。

图8中示出了示例性的个性化的暴露感知药物剂量调节过程。该过程考虑了个性化的暴露水平(即，吸入的空气污染物的量)、COPD的程度和“恶化极限”，其可以通过从对象获得关于推荐剂量摄入的实际结果的反馈而随时间细调。

在第一步骤、步骤801中，确定吸入污染物的总量。这可以如上所述地来确定。接下来，在步骤803中，确定污染物水平是否高于对象的恶化极限。恶化极限是对对象个人而言的值，特别是基于对象状况的严重程度和/或对象对空气污染的敏感性。如下所述，可以基于一定剂量的药物的有效性来调节对象的恶化限制，在这种情况下，恶化极限可以初始地被设定为对象或对象群体的默认值(例如安全的低水平)，并从该默认值开始调节。如果吸入的污染物量低于极限，则该方法转到步骤805，在该步骤中建议对象使用对特定药物(例如吸入剂)的基准剂量。基准剂量可以先前基于对象的COPD的严重程度来确定，或者基于对象的COPD的当前严重程度来动态地确定(步骤807)。在使对象参照了基准剂量之后，该过程结束(步骤809)。

如果吸入的污染物量超过极限，则计算推荐的药物剂量(步骤811)。本领域技术人员将会知道可以计算新剂量或剂量变化的各种方式。然后将新的推荐剂量显示给对象(步骤813)。在一些实施例中，该过程然后结束(步骤809)。

在其他实施例中，系统可以接收关于新推荐剂量是否合适的反馈，并相应地调节系统的将来操作。因此，在步骤815中，可以确定推荐剂量是否合适。在一些实施例中，该步骤可以包括对象响应来自系统的问询，但是在其他实施例中，该步骤可以包括系统根据对象的生命体征和/或其他健康参数的测量自主地进行该确定。如果推荐剂量合适，则过程结束(步骤817)。如果推荐剂量不合适，则调节恶化极限(步骤819)，并且过程返回到步骤803。

在替代方法中，作为调节恶化极限的补充或替代，图8中的方法可用于确定是否调节药物剂量或用于计算药物剂量的方法/函数。

在一些实施例中，装置2或系统还可以收集关于对象的咳嗽频率和/或强度的信息。可以收集关于咳嗽的数据，以提供咳嗽频率和强度随时间、地点和暴露的污染水平的历史记录。该信息对于识别高风险地点以及监测状况随时间的改善/恶化特别有用。咳嗽频率和强度可以用诸如声学传感器、检测与咳嗽相关联的胸部运动的胸带等装置来检测。

图9示出了示例性过程，图示了可用于向医师/GP提供反馈的系统的自学习方面。在第一步骤、步骤901中，确定药物的剂量是高于还是低于所需剂量。这可以通过对象没有报告或显示由于空气污染造成的不适或其他症状而是仅有药物的副作用(在这种情况下，药物的剂量可能已经高于所需剂量)或者对象显示出对空气污染的增加的敏感性(在这种情况下，药物剂量可能已经低于所需剂量)而确定。如果确定药物剂量高于所需剂量，则可能已经改善了症状(步骤903)，这可以通过来自对象的反馈和/或对象的生命体征或其他生理参数的改善来识别。该信息可以提供给医师或GP(步骤905)，以便在规定下一个药物治疗过程时可以将其考虑在内。该过程然后结束(步骤911)。如果确定药物剂量低于所需剂量，则可能已经出现症状恶化(步骤907)，如步骤903那样，这可以通过来自对象的反馈和/或对象的生命体征或其他生理参数的改善来识别。该信息可以在步骤905中提供给医师或GP，以便在规定下一个药物治疗过程时可以将其考虑在内。

如上所述，在一些实施例中，COPD管理系统可以向对象提供建议或指导，以试图避免或最小化空气污染物的过度吸入。要做到这一点的一种方法是，系统建议对象避免特别污染的地区或地点(例如根据公众可获得的空气污染信息确定的地区或地点)，或者在这些地区花费不超过一定量的时间。

然而，情况可能是并不总是能够避免污染的地区，所以系统可以提供替代的建议或推荐。例如，如果检测到过度的污染水平和/或对象吸入的污染物的量太高或者如果在相同的地点继续保持相同的活动水平将会太高，则系统可以建议对象采取以下任一项：

-限制他们的身体活动水平，以使其总呼吸量最小化：例如使用自动扶梯或升降梯代替楼梯，使用汽车而不是骑自行车，步行而不是跑步等；

-使用适合过滤危险污染物的呼吸面罩(和/或清洁呼吸面罩中的空气罐)；

-移至具有空气过滤/净化设施的室内场所或其他污染程度较低的地点，并且等待到高暴露/加剧风险降低；

-向对象建议针对给定地点的合适的空气处理动作(例如在室内时打开/关闭窗户/门，打开空气净化器，增大空气净化器的风扇速度等)。

虽然上述管理系统是参照COPD描述的，但是可以理解，该系统可以用于管理受暴露于空气污染影响的各种医疗状况。

因此，提供了一种装置和方法，使得能够监测对象吸入的空气污染物的量。

通过研究附图、公开内容和所附权利要求，本领域技术人员在实践所要求保护的本发明时可以理解和实现所公开的实施例的变型。在权利要求中，词语“包括”不排除其他元件或步骤，并且不定冠词“一”或“一个”不排除多个。单个处理器或其他单元可以实现权利要求中记载的若干项目的功能。在相互不同的从属权利要求中叙述某些措施这一事实并不表示不能有利地使用这些措施的组合。计算机程序可以存储/分布在合适的介质上，例如与其他硬件一起或作为其他硬件的一部分提供的光学存储介质或固态介质，但也可以以其他形式分布，诸如经由互联网或其他有线或无线电信系统。权利要求中的任何附图标记都不应被解释为对范围进行限制。

Claims

1.一种用于监测对象对空气污染物的吸入的装置(2)，所述装置包括：

处理单元(4)，所述处理单元(4)被配置为确定或接收所述对象周围的空气污染物的量和由所述对象吸入的空气量的测量，并对所述测量进行组合以确定所述对象吸入的空气污染物的量的度量。

2.根据权利要求1所述的装置(2)，其中，所述处理单元(4)被配置为根据与所述对象的身体活动相关的测量或信号来确定所述对象吸入的空气量的测量。

3.根据权利要求1或2所述的装置(2)，其中，所述装置(2)还包括用于提供所述对象的身体活动的测量的传感器(10)。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的装置(2)，其中，所述空气污染物的量的测量是空气中的细颗粒物、氮氧化物、二氧化硫、氨、一氧化碳、二氧化碳、超细颗粒和/或挥发性有机化合物的量的测量。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的装置(2)，其中，所述装置(2)还包括用于测量所述空气污染物的量的传感器(8)。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的装置(2)，其中，所述处理单元(4)进一步被配置为确定关于以下中的一个或多个的信息：所述对象的地理位置、所述对象是在室内还是在室外、窗户和/或门是打开还是关闭、交通密度以及所述对象的健康状态，并且所述处理单元进一步被配置为使用所确定的信息以及所述对象周围的所述空气污染物的量和所述对象吸入的空气量的测量，来确定由所述对象吸入的所述空气污染物的量的度量。

7.根据权利要求1至6中任一项所述的装置(2)，其中，所述处理单元(4)进一步被配置为基于所确定的所述对象吸入的所述空气污染物的量的度量，向所述对象提供反馈。

8.根据权利要求7所述的装置(2)，其中，所述反馈包括用于改善所述对象的呼吸状况的管理的信息。

9.根据权利要求7或8所述的装置(2)，其中，所述反馈包括关于用于所述对象的用药的信息。

10.根据权利要求7、8或9所述的装置(2)，其中，所述反馈包括关于所述对象应当在和/或应当避免在的位置的信息。

11.根据权利要求7至10中任一项所述的装置(2)，其中，所述反馈包括关于所述对象应当进行和/或不应当进行的身体活动的信息。

12.一种用于监测对象对空气污染物的吸入的方法，所述方法包括：

确定(101)所述对象周围的空气污染物的量的测量；

确定(103)所述对象吸入的空气量的测量；

对所述测量进行组合(105)以确定所述对象吸入的空气污染物的量的度量。

13.根据权利要求12所述的方法，其中，确定(103)所述对象吸入的空气量的测量的步骤包括根据与所述对象的身体活动相关的测量或信号而确定测量。

14.根据权利要求12或13所述的方法，其中，所述方法进一步包括基于所确定的所述对象吸入的所述空气污染物的量的度量向所述对象提供反馈的步骤。

15.一种计算机程序产品，包括计算机可读介质，所述计算机可读介质在其中实施有计算机可读代码，所述计算机可读代码被配置为使得在由合适的计算机或处理器执行时，使所述计算机或处理器执行根据权利要求12至14中任一项所述的方法。