CN110621212A - 用于评估用户健康状况的系统 - Google Patents

Abstract

提供了一种用于评估用户健康状况的系统，该系统包括传感器单元、监测单元以及存储单元。传感器单元包括至少一个眼部传感器。至少一个眼部传感器适于获取从用户的眼部和/或周围组织反射的光信号。传感器单元可以安装在可穿戴设备上。监测单元连接到传感器单元。监测单元适于通过对光信号进行处理来导出与用户的眼部活动相关的数据。与用户的眼部活动相关的数据包含在光信号中。存储单元连接到监测单元。存储单元适于存储导出数据和记录数据，导出数据与用户的眼部活动相关。监测单元还适于从存储单元获取记录数据。监测单元还适于通过将记录数据和与用户的眼部活动相关的导出数据进行比较来评估用户的健康状况。此外，提供一种用于评估用户健康状况的方法。

Description

用于评估用户健康状况的系统

技术领域

本发明涉及一种用于评估用户健康状况的系统及一种用于评估用户健康状况的方法。

背景技术

通常，用于眨眼检测的系统应用于驾驶员的睡眠告警的场合。因此，从光源到检测器的光路可以被眨眼中断并因此可以被识别。此外，基于反射率的眼部跟踪系统可以通过在用户正在观看光源或光传感器的方向时触发事件来检测用户的观看方向。如果用户正在直视前方，则来自光源的入射光线基本上从散射巩膜反射，以给出光传感器输出的第一光度。然后，随着眼睛转向观看光源的方向，光线主要照射虹膜或瞳孔，这导致光传感器输出的光照度降低。这可能导致光传感器的电输出显著地改变并且改变与光传感器连接的继电器开关之类的用于实现任何期望的控制活动的控制装置。另外，眨眼检测技术可以基于一对光源和检测器。此外，眼睑和眼球之间的反射强度可以有效地用于提供一种不会因轻微的眼部运动而意外激活的装置。例如，当眼睛睁开时，通过适当布置光源和检测器，大部分入射光将被眼球吸收，而只有一小部分被反射。当眼睛闭着时，与眼球相比，大部分入射光被眼睑反射。

发明内容

本发明的一个目的是改善对患有例如干眼现象的患者的治疗，并在医学上支持患者。

根据第一方面，一种用于评估用户健康状况的系统，该系统包括传感器单元、监测单元以及存储单元。所述传感器单元包括至少一个眼部传感器。所述至少一个眼部传感器适于获取从用户的眼部反射的光信号。所述传感器单元可安装在可穿戴设备上。所述监测单元连接到所述传感器单元。所述监测单元适于通过对所述光信号进行处理来导出与用户的眼部活动相关的数据。与所述用户的眼部活动相关的数据包含在所述光信号中。所述存储单元连接到所述监测单元。所述存储单元适于存储导出数据和记录数据，所述导出数据与所述用户的眼部活动相关。所述监测单元还适于从所述存储单元获取所述记录数据。所述监测单元还适于通过将所述记录数据和与所述用户的眼部活动相关的所述导出数据进行比较来评估所述用户的健康状况。

所述传感器单元和所述监测单元可以通过无线信道(例如蓝牙、ANT+、WiFi)、光信道(例如LiFi、红外通道)或数字总线(例如USB、I2C、SPI)连接。

本系统的优点在于它提供了一种工具，该工具用于为患者提供与患者健康状况相关的信息。传感器单元使患者能够获取用于不同用户和用于他/她自己的数据采集。这生成一个数据池，使患者对医疗行为的决策更加精确。

术语“眼部活动”可以理解为眼睛生理状态的调整。这包括眨眼、诸如旋转运动之类的眼部运动、瞳孔大小变化、调节、泪膜质量、泪膜运动等。进一步的眼部活动可以指感兴趣的参数。感兴趣的参数可以是眨眼的频率(即，眨眼/分钟)、眨眼间隔(即，秒)、眼部的运动(即，垂直和水平方向)、瞳孔半径、眨眼完整性和其他如折射特性等。

该可穿戴设备可适于可穿戴在用户的头部。传感器单元可以安装在可穿戴设备上。可穿戴设备可以是眼镜框架。其可以是专用框架或适合于保持传感器附件的普通眼镜(定配的和非定配的)。

监测单元可以是单独的设备，也可以安装在可穿戴设备上。监测单元还可以适于执行(原始)数据的处理、评估眼部活动的参数、以及控制传感器和监测单元、传感器和存储单元和/或监测单元和存储单元之间的数据交换。监测单元可以是可穿戴或可移动设备的形式，例如，智能手机、平板电脑、台式计算机、膝上型电脑或仪表板软件。监测单元可以位于可穿戴设备的框架上，或者可以是单独的单元。监测单元可以包括适于经由屏幕或指示器向用户显示信息的控制器。控制器可以适于通过按钮、姿势(头、手和手臂的运动这两者)或通过其他方式接受来自用户的输入。控制器可以具有适于导出用户的眨眼模式作为参考的附加传感器，例如智能手机的摄像头或计算机上的网络摄像头。监测单元还可适于访问包括来自用户或其他用户的数据的历史校准数据库。监测单元还可执行校准过程。监测单元可适于将导出的/历史的/校准的数据与中央数据库同步。监测单元还可以适于取决于符合要共享的导出数据的用户输入。当要共享导出数据时，其他用户可以使用该导出数据供他们自己使用。

存储单元可以是云、互联网服务器、移动电话存储器等形式。

所述至少一个眼部传感器可以是光学传感器，其本身可以是或包括光检测器。所述至少一个眼部传感器可以被称为至少一个眼部活动传感器。所述至少一个眼部传感器可以布置在可穿戴设备的眼镜上，使得可以最佳地接收从光源反射的光。所述至少一个眼部传感器可以是单点光电探测器(即，光电二极管或光电晶体管)、多个空间分离的点探测器(即，成排的光电二极管)和/或探测器阵列(即，布置在在栅极或摄像头中的点检测器)的形式。摄像头可以是CCD(电荷耦合器件)或CMOS(互补金属氧化物半导体)类型。

记录数据可以包括与用户的眼部活动相关的存储数据。记录数据还可以包括与其他用户的眼部活动相关的存储数据。记录数据还可以包括与用户的健康状况相关的存储数据。记录数据还可以包括与用户的输入相关的存储数据。记录数据还可以包括与其他用户的健康状况或输入相关的存储数据。

记录数据可以是先前存储的数据。记录数据可以是历史数据。记录数据可以指示用户的健康状况。记录数据可以指示另一用户或其他用户的健康状况。

记录数据提供的优点是能够对被提供有这种系统的患者进行更好的医疗。

光信号可以源自光源。

光源可以是环境光。光源可以是人造光源。人造光源可以安装在可穿戴设备上。

该系统还可包括至少一个光源。所述至少一个光源可以适于将光信号传输到用户的眼部和/或周围组织。所述至少一个光源可以布置为将光信号传输到用户的眼部和/或周围组织。所述至少一个光源可以被进一步校准。所述至少一个光源还可以安装在可穿戴设备上以将光信号传输到用户的眼部和/或周围组织。所述至少一个眼部传感器还可以被校准为与用于监测单元的光源进行对准，以最佳地导出与用户的眼部活动相关的数据。

该系统还可包括至少一个光检测器。所述至少一个光检测器可以适于从用户的眼部和/或周围组织接收光信号。所述至少一个光检测器可以布置为从用户的眼部接收光信号。所述至少一个光检测器还可以被校准。所述至少一个光检测器还可以安装在可穿戴设备上以接收从用户的眼睛结构、眼睑和/或其他眼部周围组织反射的光信号。所述至少一个光检测器还可以被校准为与用于监测单元的至少一个光源进行对准，以基于所述接收到的光信号最佳地导出与用户的眼部活动相关的数据。

光源/环境光与光检测器的组合具有使数据导出敏感化的优点。

光源可以是单个光源、多个光源和/或环境光。支撑光源的光技术可以是发光二极管(LED)、超发光二极管(SLD)、激光二极管和/或限定光路的特定定向波导。光源还可以被布置在可穿戴设备的眼镜上，使得它们被最佳地对准以改善处理结果。光源可以进一步布置在可穿戴设备的外部，例如在桌子、计算机屏幕或移动设备(即，智能手机或平板电脑)上。

眼部传感器能够被校准以适应用户的个人状况。个人状况可以包括用户的眼部大小。个人状况可以包括框架相对于用户眼部位置的相对位置。个人状况可以包括可穿戴设备相对于用户眼部位置的相对位置。

校准的优点在于使系统适应于特殊用户并且使得导出数据更精确以及与其他用户的诸如记录数据之类的提取数据相比更具可比性。

监测单元还可以进一步适于使用校准数据来将(原始)光信号与用户的眼部活动相关联。光信号可以是来自用户的眼睛结构、眼睑和/或其他周围组织的反射。

术语“校准数据”可以被理解为算法使用的数据，其将测量的诸如导出信号之类的原始信号与实际的眼部活动相关联。校准数据可以是原始测量数据、参考数据或情境数据的形式。传感器单元和监测单元适于通过从独立参考信号获取关于眨眼状态的信息来校准原始信号(原始信号可以包括情境、参考和光学数据)。这种参考信号可以是通过可穿戴设备的眼镜提供的直接用户输入，例如按压可穿戴设备的框架上的按钮、由框架上的加速度计检测到的轻敲框架、头部姿态或手势。这个功能还可以在智能手机或移动设备应用程序中实现。例如，用于眨眼检测的参考信号可以是眨眼检测视觉算法，该算法对来自用于用户眼部成像的智能手机摄像头的图像进行分析。

传感器单元还可包括情境传感器。情境传感器可以适于检测与用户的环境相关的另一信号。情境传感器可以布置在传感器单元中。情境传感器可以布置在监测单元中。监测单元还可以适于通过处理另一信号来导出包含在另一信号中的环境数据。存储单元还可以适于存储导出的环境数据。监测单元还可以适于通过将记录数据和与用户的眼部活动相关的导出数据及导出的环境数据进行比较来评估用户的健康状况。情境传感器可以被布置在传感器单元和/或监测单元上。情境传感器可以是生理传感器或环境/周围环境传感器。传感器单元还可以包括运动传感器，例如加速度计、磁力计和/或陀螺仪、环境传感器和/或附加生理传感器，或者它们中的多个。加速度计/磁力计/陀螺仪可以适于检测用户头部的方向。加速度计/磁力计/陀螺仪可以适于检测用户活动，例如，步行、跑步、阅读、谈话等。加速度计/磁力计/陀螺仪可以适于检测用户输入，例如，轻敲、摇动、手势等。生理传感器可以适于测量生命体征，例如，心率、血液氧合和/或皮电活动等。环境/周围环境传感器可以是接近传感器(proximity sensor)的形式，例如，在可穿戴设备的框架上。接近传感器可以指向视线方向并且可以检测到物体的距离。环境/周围环境传感器可以是环境光传感器的形式，该环境光传感器适于测量可见光和/或红外和/或紫外范围的强度和/或光谱含量，其中，监测单元还适于计算UV指数(紫外线指数)以将其与眼部活动相关联。环境/周围环境传感器可以是适于测量温度的温度传感器的形式，其中，监测单元适于将温度与用户的活动相关联。环境/周围环境传感器可以是适于测量湿度的湿度传感器的形式，其中，监测单元适于将湿度与用户的活动相关联。环境/周围环境传感器可以是适于测量压力的压力传感器的形式，其中监测单元适于将压力与用户的活动相关联。环境/周围环境传感器可以是适于确定空气中污染量的环境污染监测单元的形式，其中所述监测单元还适于导出与眼部活动相关的数据，例如基于污染的眨眼触发。环境/周围环境传感器可以是基于位置的传感器的形式，其适于确定用户在无阴影环境中的位置，其中监测单元还适于基于通信系统或互联网连接来计算位置。环境/周围环境传感器可以是摄像头的形式。摄像头可适于例如定期捕获用户环境的图像。用户可以触发摄像头。监测单元还可以适于导出与包括关于环境的信息的情境相关的数据。

情境传感器的优点在于在要导出的数据和存储/记录数据中建立环境和周围环境的影响，这使得它在处理中更加灵活，从而可以对医疗问题进行进一步的观察和治疗。它进一步使有意义的生理学解释成为可能。

术语“环境数据”可以被理解为情境数据，其是关于用户的信息。情境数据可以是不直接从眼部导出的信息，例如心率、排汗、头部方位、年龄等。情境数据可以是关于用户环境的信息，例如温度、湿度或位置。情境数据还可以是用户通过文本、语音和/或图像输入提供的信息，该信息例如是发痒、疲倦和/或困倦之类的信息。

该系统还可以包括用户接口。用户接口可以适于接收来自用户的输入。用户可以指示健康状况是否对应于导出的眼部活动数据和/或导出的环境数据。该指示可以经由输入接口通过用户的输入来执行。

用户接口可以具有对健康状况的确定结果进行加权的优点，使得当健康状况被确定为错误时，可以对其进行较小的加权，而当健康状况被确定为正确时，可以对其进行较小的加权。作为结果，这可以根据用户的输入以指定的权重存储为记录数据。

记录数据还可以包括来自用户和/或其他用户的先前存储的校准数据和先前存储的环境数据。

此外，监测单元和传感器单元可以适于通过用户执行的校准过程来接收校准数据。校准数据和先前存储的校准数据可以是算法使用的数据，该算法将来自诸如光检测器或传感器单元之类的检测器的原始信号和情境数据转换成感兴趣的生理参数。校准数据和先前存储的校准数据的至少一部分可以是用于这种转换的算法的参数形式。此外，校准数据或先前存储的校准数据的至少一部分可以是用于这种转换的计算机指令的形式。

用户接口还可以适于基于比较来指示是否发生了身体和/或心理异常。

监测单元还可以包括告警单元。告警单元可以适于基于比较向用户指示发生了身体和/或心理异常。该指示可以是图像的形式，例如投射在可穿戴设备的眼镜上，或者是振动警报，或者仅仅是可见光。此外，该指示可以取决于用户的生理状态，例如通知用户眨眼、放松眼睛和/或减少对有害环境的暴露，和/或取决于监测单元或传感器单元的状态，例如电池状态、连接状态等。该指示还可以取决于外部条件或事件，例如来电、外部温度下降等。告警单元还可以适于采用输入单元的形式，并通过按钮/基于加速度计的轻敲检测器接收用户输入。监测器单元还可以适于基于来自告警单元的指示向用户显示信息和/或向用户告警。

告警单元可以具有向用户/患者提供直接信息的优点，使得用户/患者可以在需要快速反应的医疗或治疗场景中迅速应答。

该系统还可以包括附加传感器，例如智能手机摄像头。可以使用智能手机的前置和/或后置摄像头。附加传感器适于获取从用户眼部反射的另一光信号。监测单元，例如智能手机，可以适于执行图像分析算法。图像分析算法适于识别用户的眨眼并将所识别的用户眨眼和与眼部活动相关的数据相关联。

该系统还可包括：眼部运动传感器，其适于感测用户眼部(和/或瞳孔)的运动；和/或距离测量传感器，其适于在至少一个方向上测量从距离测量传感器到一个或多个物体的距离。监测单元还可以适于使用感测到的运动来测量用户的注视方向，基于至少一个方向与注视方向的偏差来对测量的距离进行加权，并且基于加权的距离来计算一个或多个物体与用户之间的观看距离。

该系统可以进一步适于监测眼部运动，以便导出注视的方向。眼部运动传感器可以感测眼部的运动。监测单元可以导出眼部的注视方向。眼部运动传感器可以配备在系统的传感器单元中，或者眼部运动传感器的功能可以在传感器单元中执行。眼部的运动可以对应于眼部(和/或瞳孔)的运动。监测单元可以基于眼部或瞳孔的运动导出注视方向。

该系统还可以包括距离测量传感器，该距离测量传感器至少在围绕用户的一个方向上测量从距离测量传感器到一个或多个物体的距离(或观看距离)。监测单元可以导出用户特别注视的物体或场景。使用测量的距离，物体或场景可以对应于用户的环境或活动。例如，在针对阅读书籍的活动的某一方向上的典型距离可以被定义并存储在存储单元中。在典型距离与测量的距离匹配的情况下(有或没有偏移)，监测单元可以确定用户正在阅读书籍或者物体对应于书。

如果距离测量传感器测量单个方向上的距离，可以应用基于距离测量传感器和注视方向的对准来对测量的距离进行加权。例如，当导出的注视方向与距离测量传感器同向时，即，眼睛正朝距离测量传感器的方向看时，可以给测量的距离赋予更多的值(权重更大)。在相反的情况下，当注视的方向明显偏离距离测量传感器的感测方向时，距离测量值可以被减值(分配较小的权重)或甚至被从统计数据中丢弃。如果距离测量传感器能够如在摄像头的情况下同时在多个方向上采样，或者如在扫描仪的情况下顺序采样，或者两者兼有，则系统可以在与注视方向对准的方向上从测量中导出距离。

眼部运动传感器或传感器单元还可以感测眼部(和/或瞳孔)的协调运动(coordinated movements)、瞳孔大小或用户的晶状体形状的变化中的至少一个。监测单元还可以使用从感测的眼部的运动导出的聚散度、瞳孔的大小和晶状体形状的变化中的至少一个来确定调节力(accommodation effort)。

监测单元可以基于所确定的调节力来计算用户的观看距离。观看距离可以被定义为用户到其正在观看的点的距离。

眼部活动也可以理解为调节力。该系统可以进一步适于监测眼部的调节力。当人眼聚焦在一个物体上时，它们在聚散度、晶状体形状上进行协调调整，以改变屈光率(optical power)，并相应地改变焦距和瞳孔大小。例如，对两只眼睛的运动的监测可允许对聚散度进行检测，该聚散度为两只眼睛在相反方向上的同时运动。当眼睛聚焦在近处物体上时，两只眼睛朝向彼此移动，并且，当眼睛聚焦在远处物体上时，两只眼睛彼此远离移动。可以通过跟踪来自晶状体表面的探测光的反射来监测晶状体形状的变化(例如，通过分析诸如P3和P4之类的普尔基涅(Purkinje)反射)。当聚焦在近处物体上时，瞳孔会收缩以使图像模糊最小化。瞳孔大小可以通过成像或任何其他合适的方法来测量。系统可以通过检测瞳孔大小变化来检测调节。在从瞳孔大小进行调节检测期间，系统可以补偿由于亮度引起的瞳孔大小的影响，该亮度可以用诸如环境光传感器之类的情境传感器测量。

通过使用任何所提到的特征(聚散度、晶状体形状变化、瞳孔大小)或其中两个或更多个的组合来跟踪调节力，系统可以跟踪用户正在使用的观看距离。观看距离的统计(这与用户的视觉生活方式有关)可以被用于实时向用户建议/警告以将用户的视觉行为调整到更健康的视觉行为，例如，如果用户长时间持续关注近处的物体，例如，在阅读期间或在计算机上工作期间，系统可建议休息一下，通过观看远处的物体来放松眼睛等。可以在更长的时间内对视觉行为进行分析，并且可以以更一般的行为方式给出反馈，例如，“你应该花更少的时间在电脑前”或“花更多的时间在户外”。

保健医生可以使用测量或导出的眼部活动/视觉行为统计来定制对患者的治疗。例如，不寻常的眨眼模式可以指示干眼症，从而在病情好转之前防止外科医生进行屈光手术。用户可以使用测量或导出的眼部活动/视觉行为统计来优化视觉性能和/或减少眼部压力，使用户转向更健康的生活方式。用户还可以改善环境，例如增加工作区域的湿度以减少干眼相关症状，和/或调整计算机显示器位置以减少颈部负荷等。

根据第二方面，一种用于评估用户健康状况的方法包括由传感器单元获取从用户的眼部反射的光信号。传感器单元可以安装在可穿戴设备上。该方法还包括由连接到传感器单元的监测单元通过对光信号进行处理来导出与用户的眼部活动相关的数据。与用户的眼部活动相关的数据包含在光信号中。该方法还包括由连接到监测单元的存储单元存储导出数据和记录数据，所述导出数据与用户的眼部活动相关。该方法还包括由监测单元从存储单元获取记录数据。该方法还包括由监测单元通过将记录数据和与用户的眼部活动相关的导出数据进行比较来评估用户健康状况。

即使已经参考系统对各方面的一些进行了描述，这些方面也可以应用于方法。同样，上述与方法相关的方面可以以相应的方式应用于系统。

附图说明

通过参考附图对非限制性实施例的以下描述，其他目的、特征、优点和应用将变得显而易见。在附图中，无论其在权利要求中的分组还是它们的关系/参照，所有描述和/或说明的特征，单独或以任何组合地形成这里公开的主题。图中所示部件或零件的尺寸和比例不一定按比例绘制；这些尺寸和比例可以与附图和实施例中的图示不同。

在附图中：

图1示意性地示出根据一实施例的系统实施方式；

图2示意性地示出根据一实施例的方法实施方式；

图3示意性地示出根据一实施例的方法实施方式的流程图；

图4示意性地示出根据一实施例的示例性系统实施方式；

图5示意性地示出根据一实施例的可穿戴设备上的光检测器和光源实施方式；

图6示意性地示出根据一实施例的例示算法过程的流程图；

图7示意性地示出根据一实施例的光信号中包含的眨眼信号的图；

图8示意性地示出竖直方向上用于相对于用户的注视方向对测量的距离进行加权的示例；

图9示意性地示出水平方向上用于相对于用户的注视方向对测量的距离进行加权的示例。

具体实施方式

这里描述的功能和操作方面的变型以及它们的功能和操作方面只是为了更好地理解其结构、功能和属性；它们并不将本公开限制于实施例。附图是部分示意性的，所述基本特性和效果被部分放大地清楚示出，以便阐明功能、有效原理、实施例和技术特征。附图或文本中公开的每个操作、每个原理、每个技术方面和每个特征能够与所有权利要求、文本和其他附图中的每个特征、包括在本公开中或由此产生的其他操作模式、原理、技术改进和特征相结合，使得所有可能的组合被分配给所描述的设备和方法。它们还包括在正文中所有单独评论的组合，即，在说明书的每一节中、在权利要求书以及在文本的不同变体之间的组合中在权利要求书中和在附图中，并且可以对其它权利要求的主题作出这种组合。权利要求并不限制本公开，因此也不限制它们之间所有确定的特性的可能组合。所公开的所有特征也是明确的、单独的并与这里公开的所有其他特征相结合。

图1示意性地示出根据本发明实施例的系统100的实施方式。用于评估用户健康状况的系统100包括传感器单元105、监测单元107和存储单元109。传感器单元105包括至少一个眼部传感器110。所述至少一个眼部传感器110适于获取从用户的眼部反射的光信号。光信号可以由人造光产生或者可以由至少一个眼部传感器110使用由用户眼部中的至少一只眼部反射的环境光来采集。人造光可以连接到传感器单元105或监测单元107。传感器单元105可以安装在可穿戴设备上。可穿戴设备可以适于安装传感器单元105、监测单元107、存储单元109和/或人造光/光源。监测单元107连接到传感器单元105。可以通过蓝牙连接建立该连接。监测单元107适于通过对光信号进行处理来导出与用户的眼部活动相关的数据。与用户的眼部活动相关的数据包含在光信号中。存储单元109连接到监测单元107。可以通过互联网连接建立该连接。存储单元109适于存储导出数据和记录数据，所述导出数据与用户的眼部活动相关。监测单元107还用于从存储单元109获取记录数据。监测单元107还适于通过将记录数据和与用户的眼部活动相关的导出数据进行比较来评估用户健康状况。

与用户的眼部活动相关的数据可以是与眨眼和眼部运动相关的数据，该数据例如用于评估干眼监测。本发明的一个优点是能够从与眼部活动相关的数据中提取感兴趣的参数。例如，存储单元109可以是可从其他用户获取的校准数据的数据库。此外，该校准数据可以是来自当前佩戴可穿戴设备的用户的记录数据。此外，使用诸如环境和生理数据之类的情境数据来进一步提高与眼部活动相关的数据的准确性是有利的。此外，情境数据可以对数据进行增强以用于更有意义的生理解释。在图1中，情境传感器115收集情境数据。情境传感器115可以包括环境传感器120和/或生理传感器125。环境传感器120可以适用和布置为从周围环境收集数据。生理传感器125可以适用和布置为收集与用户的人体生命相关的数据。此外，传感器单元和监测单元可以是单独的单元或者包括在同一单元中。监测单元107可包括用户接口135、告警单元130和情境传感器115。用户接口135可以适用和布置为从佩戴诸如安装了传感器单元的眼镜的可穿戴设备的用户接收用户输入。此外，用户接口135可适于与监测单元交互，使得用户能够权衡与眼部活动相关的所采集/收集的数据的重要性。告警单元130可适用和布置为向用户告警/发送信号，告知与眼部活动或环境或他/她的生理有关之事可能需要被调整。监测单元107可以连接到存储单元109，使得监测单元107可以从存储单元109导出数据，其可以是记录数据/存储数据或当前处理的数据，以便将其与当前处理/导出的数据进行比较。存储单元109可以是服务器/数据库、云或能够通过互联网访问的任何类型的存储。

例如，人们可以将眨眼活动和生理性干眼状况视为医学问题。可安装在一副眼镜框架上的眼部传感器采集眼部活动数据，在校准之后提供眨眼事件的信号。例如，在最简单的情况下用户展示诸如频率之类的特定的眨眼统计数据。然后，智能手机上的产品特定应用程序(app)可以自动查询云数据库并考虑诸如用户活动或环境湿度之类的其他参数，其也可以由安装在可穿戴设备上的诸如情境传感器115之类的另一个传感器来监测。结果可能指示，大多数具有这种眨眼模式以及在那些特定环境条件下的用户之后报告都被诊断出患有干眼症。可以使用该系统，以便建议用户采取具体行动。可以基于历史数据在云上执行预测分析，以提前向用户告警。在更简单的情况下，一种算法可以预测白天长时间不眨眼可能会导致晚上例如在看电视或在电脑上工作时眼睛发痒和发红，这种情况可能会自我报告或被智能手机摄像头等参考传感器检测到。本发明的一个优点是使用历史数据，并将眨眼与用户的健康状况相关联。这也是通过连接设备以访问云数据分析的理念来实现的，该理念允许解决设备校准的问题。该设备可以被理解为传感器单元105。此外，具有诸如眼睛闭上或睁开、向左或向右看、向上或向下看等参考状态的设备的自动校准，是基于诸如与设备连接的智能手机的摄像头之类的参考方法。简单的用例场景是用户戴上诸如眼镜之类的可穿戴设备，启动监测单元上的控制应用程序，其激活智能手机的摄像头以监测眼部活动。然后，用户睁开/闭上眼睛，这由从智能手机摄像头上对图像进行捕获的应用程序自动检测，并且与安装在可穿戴设备上的传感器单元/眼部传感器测量的信号有关。校准完成后，智能手机应用程序停用摄像头，用户可以继续他或她的正常日常活动，同时，与监测单元107连接的传感器单元105能够检测用户的眨眼模式。此外，由传感器单元105采集的原始信号的校准是基于可用于相同用户或其他用户的历史/记录数据结合与诸如年龄、性别、面部特征等的情境数据。系统100使用户能够基于来自相同或其他用户并且与自我报告状态相关的历史/记录数据来推断生理和/或心理信息。生理数据可能是干眼症的发生。心理数据可以是压力、嗜睡等。

眼部活动可以理解为眼部的心理状态的调整。这包括眨眼、包括旋转在内的眼部运动、瞳孔大小变化、调节等。情境数据可以为不是直接从眼部(心率、出汗、头部方位、年龄等)导出的关于用户的信息、用户的环境(温度、湿度、位置)和文本字段、来自用户他/她自己添加信息(即，发痒、疲倦、困倦)的语音输入或图像。校准数据可以是算法用来将来自传感器单元的原始信号和情境数据转换成感兴趣的生理参数的数据。校准数据的至少一部分可以是用于这种转换的算法的参数形式。校准数据的至少一部分可以是用于这种转换的计算机指令的形式。传感器单元105和监测单元107能够使用校准数据检测例如来自眼部的光反射的原始传感器测量信号，并将其与实际的眼部运动相关联。所导出的感兴趣的眼部活动参数可以是眨眼的频率，例如每分钟眨眼次数、以秒为单位的眨眼间隔、在垂直和水平方向上的眼部运动、瞳孔半径、眨眼完整性和其他诸如折射之类的参数。传感器单元105的用途是从眼部获取原始信号和相关的情境数据。传感器单元105可以安装在眼镜框架上。该眼镜框架可以是适合于保持传感器单元105的专用框架或普通眼镜。监测单元107可以是也安装在眼镜框架上的单独的设备。监测单元107可以执行原始数据的处理，评估参数以及在传感器单元105和存储单元109之间控制和交换数据，存储单元109可以是网络存储(云)。

传感器单元105可以实现在眼镜框架中，该眼镜框架具有附接的接近传感器和位于用户的一只或两只眼睛前方的红外LED。接近传感器可以通过数字总线连接到微控制器板(其也可以附接在眼镜框架上，如眼镜边框(spectacles temple))。接近传感器还可以用作环境光传感器。传感器调节LED的强度并去除环境背景。它传递与用户前方物体的接近度(proximity)相关的信号。更近(或更具反射性)的物体导致更高的信号水平。微控制器板可具有作为电源的电池、用于充电的微型USB接口、3-D加速度计和温度传感器。该板可以通过低能耗蓝牙接口与诸如智能手机或平板电脑之类的监测单元107通信。智能手机/平板电脑可以运行应用程序，该应用程序读出接近传感器、加速度计和温度传感器的测量结果，并且还可以适于将其存储到数据文件中以用于后处理。智能手机/平板电脑可以执行信号分析并通过信号变化的预定义签名(signature)来识别眨眼。然后其作为向用户显示的眨眼的统计信息。此外，至少一个眼部传感器110可以包含多个源和/或检测器，以便能够识别和使用用于个人或用于镜片/眼镜的当前配制的信号的最佳组合/混合。

为了理解本发明的原理，图2示意性地示出根据实施例的方法实施方式。

图2示意性地示出根据本发明一实施例的用于评估用户健康状况的方法。该方法包括步骤S205，由传感器单元获取从用户的眼部反射的光信号。传感器单元可以安装在可穿戴设备上。该方法还包括步骤S210，由连接到传感器单元的监测单元通过处理光信号来导出与用户的眼部活动相关的数据。与用户的眼部活动相关的数据包含在光信号中。该方法还包括步骤S215，由连接到监测单元的存储单元来存储导出数据和记录数据，所述导出数据与用户的眼部活动相关。该方法还包括步骤S220，由监测单元从存储单元获取记录数据。该方法还包括步骤S225，由监测单元通过将记录数据和与用户的眼部活动相关的导出数据进行比较来评估用户健康状况。

为了更好地理解，图3示出用于评估用户健康状况的方法的另一个实施例。

图3示意性地示出根据本发明一实施例的方法实施方式的流程图。在图3中，示出对测量数据、校准数据、眼部活动数据和环境数据进行组合以便提取健康状况。测量数据可以是与由图1的传感器单元/眼部传感器当前测量的眼部活动相关的数据。测量数据可以是在使用包括传感器单元的可穿戴设备之前用户通过执行校准技术获取的校准数据。此外，校准数据可以是在使用可穿戴设备的早期阶段(session)中获取的来自相同或其他用户的数据。可穿戴设备可以是框架/眼镜。为了获取校准数据，用户/其他用户需要佩戴可穿戴设备，以便采集校准数据/历史数据。当用户使用可穿戴设备来获取数据时，历史数据(这里也称为记录/存储数据)可以在与当前导出的数据进行比较的步骤中使用。此外，可以结合校准数据和眼部活动数据来采集环境数据，以便更准确地导出和/或评估用户健康状况。

为了便于理解根据前述公开的方法实施方式，在图4中示出示例性系统实施方式。

图4示意性地示出根据本发明一实施例的示例性系统实施方式。在图1的左侧示出实现为根据图1的传感器单元的不同类型的传感器，例如，眼部传感器1和眼部传感器2、以及温度和位置传感器。这仅仅是示例性传感器布置，其也可以仅包括例如一个眼部传感器以及温度传感器和位置传感器中的一个。传感器单元例如通过蓝牙连接到监测单元，这里示为智能手机设备。监测单元本身例如通过无线通信连接到校准数据库和测量数据库。例如，蓝牙连接和无线通信连接可以由用户经由用户接口接通和断开。这使得监测单元能够结合测量数据从校准数据库中提取数据。测量数据可以是导出数据，来自校准数据库的校准数据可以是记录数据。监测单元107可以包括另一种类型的传感器，例如基于位置的传感器，例如GPS，GLONASS或GNSS传感器。在难以知道用户位置的一些情况下，用户可以通过输入来帮助确定他或她的位置和/或情境信息。用户输入可以由例如包括在监测单元中的用户接口来处理。如果位置传感器提供的数据使得难以确定用户是否例如在汽车或公共汽车中，则监测单元和与监测单元通信的云服务器可以向用户提出查询，询问他或她是乘坐公共汽车还是汽车。类似的查询可能发生在车辆情境以外的位置。例如，如果与眼部活动、用户的心理或生理状态和/或环境相关的数据表明用户完成了诸如剧烈运动之类的特定任务，但是没有位置数据表明用户去了健身房，则可以询问用户他/她今天是否去了健身房。

为了示出根据本发明实施例的可穿戴设备如何导出数据，图5示出具有包括结果数据的对应图的示例性检测器/源布置。

图5示意性地示出根据本发明一实施例的可穿戴设备上的光检测器/传感器和光源实施方式。可穿戴设备505可以包括光源541、542和543。可穿戴设备还可以包括光检测器511和512。在图5的右侧，示出了三个不同光源541、542和543与光检测器511之间的关系图。光源和光检测器之间的最短距离恰好导致最高的输出数据量，从而导致相关图中的较高峰值。如图5所示，输出数据的最低量恰好对应于光源和光检测器之间的最长距离。不同用户的眼睛可以位于相对于可穿戴设备505的框架、光源和光检测器的不同位置。例如，对于眼睛位于更靠近可穿戴设备505的框架顶部的用户，光检测器可以从光源541和光检测器511的组合接收更好的信号。对于眼睛更靠近框架底部的用户，光源543和光检测器512的组合可能是优选的。

为了说明结果数据如何能够被用于获取眼部活动，图6示意性地示出使用算法以通过组合情境数据和原始眼部传感器数据来获取眼部活动，其中原始眼部传感器数据在本申请中也被称为光信号。原始眼部传感器数据可以是眼部传感器检测到的数据。

图6示意性地示出举例说明根据本发明一实施例的算法过程的流程图。可以采集原始眼部传感器数据和情境数据并将其用作算法的输入数据。此外，校准数据可以用作算法的另一输入数据。校准数据可以被理解为算法使用的数据以将测量的原始信号与实际的眼部活动相关联。这可以通过映射算法来执行。校准数据可以包括原始测量数据、参考数据和情境数据。系统可以通过从独立的参考信号获取关于眨眼状态的信息来校准信号。这种参考信号可以是通过用户接口提供的直接用户输入。用户接口可以布置在可穿戴设备上。用户输入可以通过按压可穿戴设备的框架上的按钮、由布置在可穿戴设备的框架上的加速度计检测到的轻敲框架(例如，单击表示眼睛睁开，双击表示眼睛闭上)或头部姿态(例如，点头表示眨眼，摇头表示眼睛睁开)来表示。可以通过按下按钮、轻敲的手段在控制器上给出用户输入，如果控制器硬件/软件允许这种操作。这也可以通过点击或摇动例如智能手机而在应用程序中实现。当执行算法时，通过数据的组合来提取与眼部活动相关的数据，例如在图3中实现的那样。

为了示出与眼部活动相关的数据，图7示出由眼部传感器采集的数据的及时变化。

图7示意性地示出了根据本发明一实施例表征包含在光信号中的眨眼信号的图。该数据是从传感器输出中提取的，该传感器输出示出从眼部反射中检测到的眨眼信号的图示。

图8示意性地示出垂直方向上用于相对于用户的注视方向对测量的距离进行加权的示例，并且图9示意性地示出水平方向上用于相对于用户的注视方向对测量的距离进行加权的示例。距离测量传感器可以感测到物体B的距离1、2、3、4和到物体A的距离5。如图中所示，眼部运动传感器可以测量注视的方向。在该示例中，距离1与注视方向之间的偏差最大，距离2、3、4、5与注视方向的偏差以从2到5的顺序减小。因此，当系统测量距离时，距离5可以被赋予最大权重，使得距离5可以被视为用于导出用户的观看距离的最重要的测量，而距离1(离注视方向最远)可以被认为是最不重要的测量。距离2到4可以被相应地加权，其中，距离4可以被认为比距离3更重要，距离3可以被认为比距离2更重要。

为了获取参考信号，根据本发明实施例的系统可以包括附加传感器。例如，附加传感器可以包括在监测单元中。例如，如果监测单元是智能手机，则可以使用前/后摄像头，并且可以将图像分析算法适于识别用户的眨眼并将它们与主眨眼信号相关联，而无需经由用户接口的直接用户输入。这可以被称为被动监测，其中，可实时和/或回顾性地执行参考数据分析。回顾性分析可以受益于手动或半自动模式下的直接用户输入。例如，在手动模式下，向用户显示图像，并要求用户判断眼部的状态(例如眨眼或睁开眼睛)。在半自动模式下，算法识别眼部状态，并且仅向用户显示具有参考数据的结果，并要求确认或拒绝该结果(例如，在智能手机屏幕上向左或向右滑动以分别接受或拒绝结果)。由于校准数据可以包括情境数据，因此，校准数据可以与附加的生理或环境数据相关，以提高眼部活动检测的准确性。情境数据可以具有静态信息的形式，如年龄、体重、皮肤类型、眼睛颜色、健康信息等，也可以是面部图像，或者可以具有如用户运动、环境温度等监测参数的形式。情境数据也可以与眼部活动数据相关联地使用，以便导出与情境相关的统计数据。

Claims (17)

1.一种用于评估用户健康状况的系统(100)，包括：

传感器单元(105)，其包括至少一个眼部传感器(110)，所述至少一个眼部传感器(110)适于获取从所述用户的眼部反射的光信号，其中，所述传感器单元(105)可安装在可穿戴设备上；

监测单元(107)，其连接到所述传感器单元(105)并适于通过对所述光信号进行处理来导出与所述用户的眼部活动相关的数据，其中，与所述用户的眼部活动相关的数据包含在所述光信号中；以及

存储单元(109)，其连接到所述监测单元(107)并适于存储所述导出数据和记录数据，所述导出数据与所述用户的眼部活动相关；并且

其中，所述监测单元(107)还适于从所述存储单元(109)获取所述记录数据并通过将所述记录数据和与所述用户的眼部活动相关的所述导出数据进行比较来评估所述用户的健康状况。

2.如权利要求1所述的系统(100)，其中，所述记录数据包括与所述用户的眼部活动相关的存储数据、与其他用户的眼部活动相关的存储数据、与所述用户的健康状况相关的存储数据和/或与所述其他用户的健康状况相关的存储数据。

3.如前述任一项权利要求所述的系统(100)，其中，所述记录数据是先前存储的数据和/或历史数据，其指示所述用户的健康状况和/或另一用户或其他用户的健康状况。

4.如前述任一项权利要求所述的系统(100)，其中，所述光信号源自光源，其中，所述光源是环境光和/或人造光源，所述人造光源可安装在所述可穿戴设备上。

5.如前述任一项权利要求所述的系统(100)，还包括：

至少一个光源，其适用和布置为将所述光信号传输到所述用户的眼部和/或周围组织，其中，所述至少一个光源可被进一步校准并可安装在所述可穿戴设备上以将所述光信号传输到所述用户的眼部和/或周围组织；并且

其中，所述至少一个眼部传感器(110)可被进一步校准为与用于所述监测单元(107)的所述光源对准，以最佳地导出与所述用户的眼部活动相关的数据。

6.如权利要求5所述的系统(100)，还包括：

至少一个光检测器，其适用和布置为从所述用户的眼部和/或周围组织接收所述光信号，其中，所述至少一个光检测器可进一步被校准并可安装在所述可穿戴设备上以接收来自所述用户的眼部和/或周围组织的光信号；并且

其中，所述至少一个光检测器可进一步被校准为与用于所述监测单元(107)的所述至少一个光源对准，以基于所述接收到的光信号最佳地导出与所述用户的眼部活动相关的数据。

7.如前述任一项权利要求所述的系统(100)，其中，所述眼部传感器(110)能够被校准以适应所述用户的个人状况，所述用户个人状况包括所述用户的眼部大小和/或所述框架或者所述可穿戴设备相对于所述用户的眼部位置的相对位置。

8.如前述任一项权利要求所述的系统(100)，所述传感器单元(105)还包括：

情境传感器(115)，其适于检测与所述用户的环境相关的另一信号，其中，所述情境传感器(115)布置在所述传感器单元(105)或所述监测单元(107)中；

其中，所述监测单元(107)还适于通过处理所述其它信号来导出包含在所述其它信号中的环境数据；

其中，所述存储单元(109)还适于存储所述导出的环境数据；并且其中，所述监测单元(107)还适于通过将所述记录数据和与所述用户的眼部活动相关的导出数据及所述导出的环境数据进行比较来评估所述用户的健康状况。

9.如前述任一项权利要求所述的系统(100)，还包括：

用户接口(135)，其适于接收来自所述用户的输入，其中，所述用户指示所述健康状况是否对应于所述导出的眼部活动数据和/或所述导出的环境数据。

10.如权利要求9所述的系统(100)，其中，所述用户接口(135)还适于基于所述比较来表明是否发生了身体和/或心理异常。

11.如前述任一项权利要求所述的系统(100)，其中，所述记录数据包括来自所述用户和/或其他用户的先前存储的校准数据和先前存储的环境数据。

12.如前述任一项权利要求所述的系统(100)，其中，所述监测单元还包括：

告警单元(130)，其适于基于所述比较向用户指示发生了身体和/或心理异常。

13.如前述任一项权利要求所述的系统(100)，还包括：

附加传感器，其适于获取从所述用户的眼部反射的另一光信号；并且其中，

所述监测单元适于执行图像分析算法，所述图像分析算法适于识别所述用户的眨眼并将所识别的所述用户的眨眼和与所述眼部活动相关的数据相关联。

14.如权利要求1至13中任一项所述的系统(100)，还包括：

眼部运动传感器，其适于感测所述用户的眼部的运动；以及

距离测量传感器，其适于在至少一个方向上测量从所述距离测量传感器到一个或多个物体的距离；

其中，所述监测单元(107)还适于使用所感测到的运动来测量所述用户的注视方向，基于所述至少一个方向与所述注视方向的偏差来对所测量的距离进行加权，以及基于所述加权的距离来计算所述一个或多个物体与所述用户之间的观看距离。

15.如权利要求1至14所述的系统(100)，

其中，所述眼部运动传感器或所述传感器单元(105)还适于感测所述用户的所述眼部的运动、瞳孔的大小或晶状体形状的变化中的至少一个，

其中，所述监测单元(107)还适于使用从所感测到的所述眼部的运动导出的聚散度、所述瞳孔的大小和所述晶状体形状的变化中的至少一个来确定调节力。

16.如权利要求15所述的系统(100)，

其中，所述监测单元(107)还适于基于所确定的调节力来计算用户的观看距离。

17.一种用于评估用户健康状况的方法(100)，包括：

由传感器单元(105)获取从所述用户的眼部反射的光信号(S205)，其中，所述传感器单元(105)可安装在可穿戴设备上；

由连接到所述传感器单元(105)的监测单元(107)通过对所述光信号进行处理来导出与所述用户的眼部活动相关的数据(S210)，其中与所述用户的眼部活动相关的数据包含在所述光信号中；

由连接到所述监测单元(107)的存储单元(109)来存储所述导出数据和记录数据(S215)，所述导出数据与所述用户的眼部活动相关；

由所述监测单元(107)从所述存储单元(109)获取所述记录数据(S220)；以及

由所述监测单元(107)通过将所述记录数据和与所述用户的眼部活动相关的所述导出数据进行比较来评估所述用户的健康状况(S225)。