CN108010579A - 健康监护系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种健康监护系统，包括：护理床，以供用户坐卧；参数采集系统，用于采集用户的生理参数；无线数传设备，电连接所述参数采集系统，用于以无线通信的方式将所述生理参数传送至云平台；云平台，用于接收并处理所述生理参数，生成健康评价，以实现对所述用户健康的监护。本发明提供的健康监护系统，通过设置于护理床周边的参数采集系统对坐卧于护理床上的用户进行实时监控，实时获取用户的相关生理参数，可及时发现用户的身体异常和健康隐患。

Description

健康监护系统

技术领域

本发明涉及医疗健康监护仪器领域，特别涉及一种健康监护系统。

背景技术

随着生活水平的提高，人们的寿命越来越长，人口老年化的趋势越来越明显，健康问题成为困扰老人的最重要问题之一。在家庭、养老院和医院中，护理床成为日夜守护老人的重要陪伴工具。

现有的护理床可方便地协助老人翻身，但是难以对老人的健康起到很大的帮助作用，尤其是无法对老人在患病的早期起到监护和提醒作用，尤其是在夜间，老人因为无人陪伴，其身体异样难以被发现，丧失了对疾病的早期发现，很容易延误病情。

发明内容

因此，为解决现有技术存在的技术缺陷和不足，本发明提出

健康监护系统，包括：

护理床，以供用户坐卧；

参数采集系统，用于采集用户的生理参数；

无线数传设备，电连接所述参数采集系统，用于以无线通信的方式将所述生理参数传送至云平台；

云平台，用于接收并处理所述生理参数，生成健康评价，以实现对所述用户健康的监护。

在本发明提供的一种实施方式中，该系统还包括用户终端，通信连接所述云平台，所述用户终端用于接收所述健康评价，并在所述生理参数发生异常时报警。

在本发明提供的一种实施方式中，所述参数采集系统包括温度监测装置。

在本发明提供的一种实施方式中，所述温度监测装置包括红外体温测试仪、主控制器和存储器；

所述红外体温测试仪设置于所述护理床的头枕处，在所述主控制器的控制下，其红外线传感器用于采集用户的耳部温度数据；

所述存储器用于存储所述耳部温度数据和采集时间，并在所述主控制器的控制下，以供所述无线数传设备提取所述耳部温度数据和采集时间。

在本发明提供的一种实施方式中，所述参数采集系统还包括压力传感器，设置于所述护理床的座板上，所述压力传感器用于检测所述护理床的座板所承受的压力值，并通过所述无线数传设备向所述云服务器发送所述压力值。

在本发明提供的一种实施方式中，所述云服务器还用于判断所述压力值低于压力阈值的持续时间是否超过时间段阈值；若是，则所述云服务器向所述用户终端发送离床提醒信号。

在本发明提供的一种实施方式中，所述参数采集系统还包括手环，佩戴于所述用户的手臂上，所述手环用于采集所述用户的肌电信号，并通过所述无线数传设备向所述云平台发送所述肌电信号。

在本发明提供的一种实施方式中，所述云平台用于接收所述肌电信号并与肌电信号模型进行比对；若所述肌电信号与所述肌电信号模型的相似度低于相似度阈值，则所述云平台还用于向所述用户终端发送肌电信号异常信息。

在本发明提供的一种实施方式中，所述参数采集系统包括红外相机，设置于所述护理床的围栏上，所述红外相机用于采集所述用户在夜间的眼部图像并向所述云平台发送所述眼部图像。

在本发明提供的一种实施方式中，所述云平台还用于处理所述眼部图像并判断眼睛状态，以判断所述用户处于睡眠状态还是清醒状态。

本发明提供的健康监护系统，可对用户进行实时监控，实时获取用户的相关生理参数，可及时发现用户的身体异常和健康隐患。

通过以下参考附图的详细说明，本发明的其它方面和特征变得明显。但是应当知道，该附图仅仅为解释的目的设计，而不是作为本发明的范围的限定，这是因为其应当参考附加的权利要求。还应当知道，除非另外指出，不必要依比例绘制附图，它们仅仅力图概念地说明此处描述的结构和流程。

附图说明

下面将结合附图，对本发明的具体实施方式进行详细的说明。

图1为本发明提供的一种健康监护系统结构示意图；

图2为本发明提供的一种温度监测装置的结构示意图；

图3为本发明提供的另一种健康监护系统结构示意图；

图4为本发明实施例提供的一种用户眼部状态的判断方法流程图；

图5为本发明实施例提供的眼睛睁开状态示意图；

图6为本发明实施例提供的眼睛闭合状态示意图；

图7为本发明实施例提供的眼睛半睁半闭状态示意图。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。

实施例一

请参考图1，图1为本发明提供的一种健康监护系统结构示意图，该系统包括：

护理床，以供用户坐卧；

参数采集系统，用于采集用户的生理参数；

无线数传设备，电连接所述参数采集系统，用于以无线通信的方式将所述生理参数传送至云平台；

云平台，用于接收并处理所述生理参数，生成健康评价，以实现对所述用户健康的监护。

在发明提供的健康监护系统是基于护理床的监护系统，对用户，尤其是对老人具有极大的使用价值。因为护理床与老人陪伴时间最长，尤其是在夜间，老人的健康出现问题时，常规的监测仪器难以及时发现异常。本发明将参数采集系统设置于护理床周边，例如，可以将生理参数采集传感器设置在护理床的座板上、扶手上、尾部围栏上等，这样，只要老人坐卧在护理床上，都可以实时采集老人的生理参数，有利于对身体异样及时发现。无线数传设备可与参数采集系统采用集成化一体设计，形成一体化整体硬件结构，也可以采用相对独立的设计。

本发明将生理参数无线传送至云平台，这样，一个云平台就能为多个家庭设备(包括护理床、参数采集系统和无线数传设备)进行生理参数解析，降低了家庭设备的成本，并充分利用云平台中云服务器强大的计算能力，以及云平台存储的其他用户的海量生理参数数据，方便了云平台对各种生理参数的建模，便于生成准确可靠的健康评价。

进一步地，在上述实施方式的基础上，本监护系统还包括用户终端，通信连接所述云平台，所述用户终端用于接收所述健康评价，并在所述生理参数发生异常时报警。

本实施方式中的用户终端，可以可供护理床上的老人、老人的子女或者医护人员使用，以方用户终端的持有人及时获取老人的健康状况。

进一步地，在上述实施方式的基础上，所述参数采集系统包括温度监测装置。

优选地，请参考图2，图2为本发明提供的一种温度监测装置的结构示意图，该温度监测装置包括红外体温测试仪、主控制器和存储器；

所述红外体温测试仪设置于所述护理床的头枕处，在所述主控制器的控制下，其红外线传感器用于采集用户的耳部温度数据；

所述存储器用于存储所述耳部温度数据和采集时间，并在所述主控制器的控制下，以供所述无线数传设备提取所述耳部温度数据和采集时间。

本实施方式采用红外体温测试仪测量用户的耳温，是一种非直接接触式测量方式，方便了用户的夜间体温测量。本实施方式提供的红外体温测试仪可以包括光电探测传感器，其采集用户的鼓膜所发出的红外光谱。不同温度的鼓膜辐射出的红外光谱不同，则光电探测传感器将红外光信号转换成的电信号也有一定的差异。

从光电探测器输出的电信号在主控制器的作用下，经过信号放大电路和信号处理电路，以获取用户的耳部温度数据，并存储于存储器中。考虑到用户在不同时间的体温有差异，因此，将耳部温度数据和采集时间一并存储，并在主控制器的控制下，按照设定的时间间隔传送至云平台，有利于提高健康包括的准确性。

进一步地，在上述实施方式的基础上，所述参数采集系统还包括压力传感器，设置于所述护理床的座板上，所述压力传感器用于检测所述护理床的座板所承受的压力值，并通过所述无线数传设备向所述云服务器发送所述压力值。

进一步地，在上述实施方式的基础上，所述云服务器还用于判断所述压力值低于压力阈值的持续时间是否超过时间段阈值；若是，则所述云服务器向所述用户终端发送离床提醒信号。

在本实施方式中，可有效监测用户是否离床，尤其对于监测老人是否夜间从床上跌落、用户是否梦游具有重要价值。

进一步地，在上述实施方式的基础上，所述参数采集系统还包括手环，佩戴于所述用户的手臂上，所述手环用于采集所述用户的肌电信号，并通过所述无线数传设备向所述云平台发送所述肌电信号。

进一步地，在上述实施方式的基础上，所述云平台用于接收所述肌电信号并与肌电信号模型进行比对处理；若所述肌电信号与所述肌电信号模型的相似度低于相似度阈值，则所述云平台还用于向所述用户终端发送肌电信号异常信息。

其中，所述肌电信号模型通过所述云平台以大数据的形式统计多个用户的肌电信号而建立。在本实施方式中，手环采集用户的肌电信号。手环可以佩戴于用户的大臂上，用户做出诸如握拳、内摆、外摆等手势，手环采集用户做出相应手势时的肌电信号。云平台将预先建立的肌电信号模型与用户的肌电信号进行比对，有助于对用户早期肌肉疾病，如肌肉萎缩、肌无力、肌张力低下等老人常见疾病的早期辅助发现，在一定程度上避免了肌肉常见疾病的延误。

进一步地，在上述实施方式的基础上，请参考图3，图3为本发明提供的另一种健康监护系统结构示意图，该参数采集系统包括红外相机，设置于所述护理床的围栏上，所述红外相机用于采集所述用户在夜间的眼部图像并向所述云平台发送所述眼部图像。

进一步地，在上述实施方式的基础上，所述云平台还用于处理所述眼部图像并判断眼睛状态，以判断所述用户处于睡眠状态还是清醒状态，实现对所述用户睡眠状态的监控。

在本实施方式中，红外相机可方便地在夜间采集用户的眼部图像，且不会对用户的睡眠产生负面影响。云平台根据眼部图像，获知用户眼睛的开度大小，进而可以判断用户处于“睁眼”清醒状态还是“闭眼”睡眠状态。本实施方式提供的对用户睡眠状态的监测系统，无需复杂的脑部电信号传感器，只需要成本较低的红外相机和统一搭建的云平台，在家里的护理床上即可判断出用户的睡眠时间长短，极大的方便了有睡眠障碍的用户的监控、疗效检测。

实施例二

本实施例提供一种眼部状态的判断方法，具体用于实施例一中的睡眠监测过程。具体地，该方法的执行主体可以是云平台中的云服务器，具体地，由云服务器的处理中央处理单元进行处理。云服务器可采用如下方法对用户的眼部状态进行判断，进而判断用户是否处于“睁眼”清醒状态还是“闭眼”睡眠状态。

请参见图4，图4为本发明实施例提供的一种用户眼部状态的判断方法流程图。该方法包括如下步骤：

步骤1、根据眼部图像定位第一瞳孔中心点；

步骤2、根据所述第一瞳孔中心点，提取第一瞳孔边界点；

步骤3、通过所述第一瞳孔边界点定位第二瞳孔中心点；

步骤4、根据所述第二瞳孔中心点分别计算第一瞳孔面积和第二瞳孔面积；

步骤5、根据所述第一瞳孔面积和第二瞳孔面积判断眼部状态。

其中，对于步骤1，可以包括：

通过所述眼部图像的灰度值估算出眼部中心区域，查找所述眼部中心区域灰度值最小的点定位为所述第一瞳孔中心点。

其中，对于步骤2，可以包括：

以所述第一瞳孔中心点为原点，分别向y轴正半轴方向和y轴负半轴方向各发M条第一射线，所述第一射线对称于x轴；

计算所述第一射线方向的灰度梯度；

选取灰度梯度最大的点作为所述第一瞳孔边界点。

其中，对于步骤2，可以包括：

以所述瞳孔中心点为起点沿上眼皮方向发射直线，形成M条射线；

以所述瞳孔中心点为起点沿下眼皮方向发射直线，形成N条射线。

其中，对于步骤3，可以包括：

拟合所述第一瞳孔边界点，通过均值法获取所述第一瞳孔边界点的中心点；

将所述中心点作为所述第二瞳孔中心点。

其中，对于步骤4，可以包括：

根据所述第二瞳孔中心点，提取第二瞳孔边界点；

通过所述第二瞳孔边界点分别计算第一瞳孔面积和第二瞳孔面积。

其中，对于步骤4中根据所述第二瞳孔中心点，提取第二瞳孔边界点，可以包括：

以所述第二瞳孔中心点为原点，分别向y轴正半轴方向和y轴负半轴方向各发N条第二射线，所述第二射线对称于x轴；

计算所述第二射线方向的灰度梯度；

选取灰度梯度最大的点作为所述第二瞳孔边界点。

其中，对于步骤4中通过所述第二瞳孔边界点计算第一瞳孔面积，可以包括：

将所述第二瞳孔边界点拟合为圆形；

计算所述圆形面积以作为所述第一瞳孔面积。

其中，对于步骤4中根据所述第二瞳孔中心点计算第二瞳孔面积，可以包括：

将所述第二瞳孔边界点两两直连形成多边形；

计算所述多边形面积作为所述第二瞳孔面积。

其中，对于步骤5，可以包括：

根据所述第一瞳孔面积和所述第二瞳孔面积采用眼部状态公式确定眼部状态值；

选取第一眼部状态阈值和第二眼部状态阈值；

将所述眼部状态值分别与第一眼部状态阈值和第二眼部状态阈值进行比对以确定所述眼部状态。

进一步地，对于步骤5中眼部状态公式为：

其中，S1为所述第一瞳孔面积，S2为所述第二瞳孔面积。

本实施例提出的眼部状态的判断方法，无需大量的高清图像学习模板，能够较好的降低运算复杂度，提高实时性，可靠性高，具有广泛的应用前景，此外本发明无需昂贵复杂的设备，成本低廉。

实施例三

在上述实施例的基础上，本实施例对基于瞳孔特征的眼睛状态检测方法进一步说明。

该方法包括如下步骤：

步骤1、获取眼部图像

获取眼部图像之后，处理眼部图像，将眼睛部位调整为水平位置。将眼部图像转化为眼部灰度图，对眼部灰度图进行灰度对比度增强预处理，处理方法为：

f＝c*log(1+double(f₀))

其中，f0表示原图像，f表示对比度增强后的图像。

将对比度增强后的图像做拉普拉斯滤波处理。

对眼部灰度图进行灰度对比度增强预处理更有利于瞳孔和外部区域的区分；另外拉普拉斯滤波的无方向性可以对眼部图像做各个方向的去噪。

步骤2、定位第一瞳孔中心点

将步骤1中处理后的眼部灰度图估算出眼部中心区域，查找眼部中心区域灰度值最小的点，若该点近似位于眼部中心区域的中点，则定位为第一瞳孔中心点；否则，继续查找，直到找到近似位于眼部中心区域的中点附近的灰度值最小点。

步骤3、提取第一瞳孔边界点

以第一瞳孔中心点为原点，分别向y轴正半轴方向和y轴负半轴方向各发M条第一射线，第一射线对称于x轴；

计算第一射线方向的灰度梯度，计算步骤如下：

a)、计算第一射线方向的灰度值偏微分：

其中，f(i，j)为眼部图像在坐标(i，j)处的灰度值。

b)、计算第一射线方向的灰度梯度：

提取D最大的点，记作Dmax；当Dmax>边界点阈值，则该点为瞳孔边界点。其中，边界点阈值选取大于瞳孔和皮肤交界处的灰度梯度且小于瞳孔和眼白交界处的灰度梯度的特定值，根据个体差异自行定义。瞳孔边界点处于瞳孔部分和眼白部分交替处。

步骤4、定位第二瞳孔中心点

拟合步骤3中确定的第一瞳孔边界点，将第一瞳孔边界点近似拟合为圆形，通过均值法提取第一瞳孔边界点的中心点；

将该中心点作为第二瞳孔中心点。

步骤5、提取第二瞳孔边界点

以第二瞳孔中心点为原点，分别向y轴正半轴方向和y轴负半轴方向各发M条第二射线，第二射线对称于x轴；

计算第二射线方向的灰度梯度，计算步骤如下：

a)、计算第二射线方向的灰度值偏微分：

其中，f(i，j)为眼部图像在坐标(i，j)处的灰度值。

b)、计算第二射线方向的灰度梯度：

选取灰度梯度D最大的点作为第二瞳孔边界点。

步骤6、计算第一瞳孔面积

拟合步骤5中确定的第二瞳孔边界点，将第二瞳孔边界点近似拟合为圆形，计算圆形的面积，将所述圆形面积作为第一瞳孔面积。

步骤7、计算第二瞳孔面积

将第二瞳孔边界点两两直连，连接形成多边形；

计算所述多边形面积作为所述第二瞳孔面积。

步骤8、判断眼部状态

眼部状态公式为：

其中，S1为所述第一瞳孔面积，S2为所述第二瞳孔面积；

将步骤6和步骤7中得出的第一瞳孔面积和第二瞳孔面积代入眼部状态公式求解眼部状态值；

选取第一眼部状态阈值cth1和第二眼部状态阈值cth2；

当θ>cth1时，眼睛处于闭合状态，

当θ<cth2时，眼睛处于睁开状态，

当cth1≤θ≤cth2时，眼睛处于半睁半闭状态。

人的眼睛瞳孔较小，灰度低，不会因为个人生理因素导致瞳孔图像被眼睑遮挡，当正常睁开状态时，瞳孔是完整的，当处于闭合是通孔消失，当处于睁开和闭合中间态时，瞳孔上下边缘被遮挡，因此利用检测瞳孔边界判断眼睛睁闭。

实施例四

在上述实施例的基础上，本实施例对眼部状态的判断方法举例说明。

请参见图5，图5为本发明实施例提供的眼睛睁开状态示意图。如图所示，选取第一闭合度阈值为0.8，第二闭合度阈值为0.2，拟合第二瞳孔边界点，将第二瞳孔边界点近似拟合为圆形，计算圆形的面积为3.14，将第二瞳孔边界点两两直连，连接形成多边形，计算多边形的面积为2.6，带入眼睛闭合度公式，求得θ为0.17，θ小于第二闭合度阈值为0.2，因此眼睛处于睁开状态。

请继续参见图6，图6为本发明实施例提供的眼睛闭合状态示意图。如图所示，如图所示，选取第一闭合度阈值为0.8，第二闭合度阈值为0.2，拟合第二瞳孔边界点，将第二瞳孔边界点近似拟合为圆形，计算圆形的面积为3.14，将第二瞳孔边界点两两直连，连接形成多边形，计算多边形的面积为0.42，带入眼睛闭合度公式，求得θ为0.86，θ大于第一闭合度阈值为0.2，因此眼睛处于闭合状态。

请参见图7，图7为本发明实施例提供的眼睛半睁半闭状态示意图。如图所示，选取第一闭合度阈值为0.8，第二闭合度阈值为0.2，拟合第二瞳孔边界点，将第二瞳孔边界点近似拟合为圆形，计算圆形的面积为3.14，将第二瞳孔边界点两两直连，连接形成多边形，计算多边形的面积为1.7，带入眼睛闭合度公式，求得θ为0.46，θ大于第二闭合度阈值为0.2，小于第一闭合度阈值为0.8，因此眼睛处于半睁半闭状态。

综上所述，本文中应用了具体个例对本发明进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制，本发明的保护范围应以所附的权利要求为准。

Claims (10)

1.一种健康监护系统，其特征在于，包括：

护理床，以供用户坐卧；

参数采集系统，用于采集用户的生理参数；

无线数传设备，电连接所述参数采集系统，用于以无线通信的方式将所述生理参数传送至云平台；

云平台，用于接收并处理所述生理参数，生成健康评价，以实现对所述用户健康的监护。

2.如权利要求1所述的系统，其特征在于，还包括用户终端，通信连接所述云平台，所述用户终端用于接收所述健康评价，并在所述生理参数发生异常时报警。

3.如权利要求2所述的系统，其特征在于，所述参数采集系统包括温度监测装置。

4.如权利要求3所述的系统，其特征在于，所述温度监测装置包括红外体温测试仪、主控制器和存储器；

所述红外体温测试仪设置于所述护理床的头枕处，在所述主控制器的控制下，其红外线传感器用于采集用户的耳部温度数据；

所述存储器用于存储所述耳部温度数据和采集时间，并在所述主控制器的控制下，以供所述无线数传设备提取所述耳部温度数据和采集时间。

5.如权利要求4所述的系统，其特征在于，所述参数采集系统还包括压力传感器，设置于所述护理床的座板上，所述压力传感器用于检测所述护理床的座板所承受的压力值，并通过所述无线数传设备向所述云服务器发送所述压力值。

6.如权利要求5所述的系统，其特征在于，所述云服务器还用于判断所述压力值低于压力阈值的持续时间是否超过时间段阈值；若是，则所述云服务器向所述用户终端发送离床提醒信号。

7.如权利要求2所述的系统，其特征在于，所述参数采集系统还包括手环，佩戴于所述用户的手臂上，所述手环用于采集所述用户的肌电信号，并通过所述无线数传设备向所述云平台发送所述肌电信号。

8.如权利要求7所述的系统，其特征在于，所述云平台用于接收所述肌电信号并与肌电信号模型进行比对；若所述肌电信号与所述肌电信号模型的相似度低于相似度阈值，则所述云平台还用于向所述用户终端发送肌电信号异常信息。

9.如权利要求2所述的系统，其特征在于，所述参数采集系统包括红外相机，设置于所述护理床的围栏上，所述红外相机用于采集所述用户在夜间的眼部图像并向所述云平台发送所述眼部图像。

10.如权利要求9所述的系统，其特征在于，所述云平台还用于处理所述眼部图像并判断眼睛状态，以判断所述用户处于睡眠状态还是清醒状态。