CN108430322A - 用于连续监测生命体征的设备、方法和计算机程序产品 - Google Patents

用于连续监测生命体征的设备、方法和计算机程序产品 Download PDF

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Abstract

一种用于连续的健康状况监测的可穿戴设备，所述设备包括：带，其用于适配到对象的第一身体部分；成像单元，所述成像单元被连接在所述带中，其中，所述成像单元被配置为从所述对象的身体采集图像序列，其中，所述设备能在接触模式和非接触模式中操作，其中，在所述接触模式中，所述成像单元与所述对象的所述第一身体部分基本上非常接近，以便采集所述第一身体部分的区的所述图像序列；其中，在所述非接触模式中，所述成像单元处于远程位置中以采集所述对象的第二身体部分的所述图像序列；控制器单元，其被配置为当所述设备处于所述接触模式时根据第一过程从所采集的图像序列中导出PPG信号，并且被配置为当所述设备处于所述非接触模式时根据第二过程从所采集的图像序列中导出PPG信号，所述PPG信号指示所述对象的所述健康状况；其中，在所述可穿戴设备的操作期间，所述控制器单元被配置为核查至少一个预定条件，以便确定是根据所述第一过程还是根据所述第二过程导出所述PPG信号。

Description

用于连续监测生命体征的设备、方法和计算机程序产品
技术领域
本发明涉及监测对象的生命体征，并且尤其涉及用于连续监测生命体征的设备、方法和计算机程序产品。
背景技术
连续监测生命体征(例如，心率(HR))对于非住院个体来说越来越普遍。这样的长时间信息能够用于预测性护理。HR能够以走动模式(走路或跑步的人)以及静态模式(坐在桌子后面的人)来得到检测。
当前，通常利用接触式探头(PPG、电容式ECG等)或可穿戴形式因素(腕带、胸带、皮肤贴片、耳探针等)进行连续监测。替代地，对于非走动对象，可以由相机来执行连续监测(例如，保育箱中的早产儿，或者一般病房中的卧床患者)，其具有非常特殊的益处。
然而，这些方法都有其自身的缺点。例如，电池问题和皮肤刺激是主要原因，因此，可穿戴形式因素不利于连续监测。能够想象，可穿戴设备需要在几小时/几天后充电，由此会中断监测。而且，用户需要给皮肤一些休息，因为连续几天穿戴设备会不太方便。尽管当然在非接触式监测中解决了可穿戴设备在皮肤刺激和电源管理方面的缺点，但是这种监测技术的缺点在于：当对象走动时其变得非常麻烦，这是因为针对非接触式监测的单元不能由患者容易地随身携带。因此，这两种***都有其自身的优点和缺点。
发明内容
因此，本发明的目的是提供基本上缓解或克服上述问题的可穿戴设备、方法和计算机程序产品。
在本发明的第一方面中，一种用于连续的健康状况监测的可穿戴设备，所述设备包括：带，其用于适配到对象的第一身体部分；成像单元，所述成像单元被连接在所述带中，其中，所述成像单元被配置为从所述对象的身体采集图像序列，其中，所述设备能在接触模式和非接触模式中操作，其中，在所述接触模式中，所述成像单元与所述对象的所述第一身体部分基本上非常接近，以便采集所述第一身体部分的区的所述图像序列；其中，在所述非接触模式中，所述成像单元处于远程位置中以采集所述对象的第二身体部分的所述图像序列；控制器单元，其被配置为当所述设备处于所述接触模式时根据第一过程从所采集的图像序列中导出PPG信号，并且被配置为当所述设备处于所述非接触模式时根据第二过程从所采集的图像序列中导出PPG信号，所述PPG信号指示所述对象的所述健康状况；其中，在所述可穿戴设备的操作期间，所述控制器单元被配置为核查至少一个预定条件，以便确定是根据所述第一过程还是根据所述第二过程导出所述PPG信号。
带的各种范例包括但不限于柔性带、绑带、袖套、项链、头带、绕耳挂布置。这些穿戴手段/选项能够用于适配到对象的身体部分。例如，腕戴式设备将围绕用户的手腕进行适配。类似地，项链将围绕对象的颈部进行适配。
在实施例中，第一身体部分和第二身体部分是不同的，例如，第一身体部分是手腕，而第二身体部分是面部。在本发明的替代实施例中，第一身体部分和第二身体部分能够是相同的，例如，用户的胸部。在这种情况下，在接触模式中，设备将仅捕捉胸部的(有限的)区的图像序列。而在非接触模式中，设备能够查看胸部并相应地捕捉图像序列以用于进一步导出PPG信号。在两种情况(即，接触模式/非接触模式)下，成像单元都捕捉身体部分的区的图像序列。在接触模式中，成像单元在与皮肤接触时捕捉成像单元正下方的身体部分的(有限的)区。换句话说，当成像单元被放置在第一身体部分上时，成像单元将捕捉在成像单元正前方的第一身体部分的区的图像序列。例如，当作为腕戴式设备穿戴时为手腕的皮肤。在非接触模式中，区能够是身体部分本身，例如，面部、胸部等。由于在非接触模式中，设备处于一定距离处，因此能够捕捉到被成像单元查看的整个身体部分。
如上所述的可穿戴设备具有许多优点。现在可穿戴设备以对用户便捷的方式连续捕捉相关的PPG信息。例如，为了连续测量心率(HR)，用户现在能够选择将可穿戴设备穿戴在身体部分(例如，手腕)上，并且将设备放置在桌子上。在这两种使用情况下，都将捕捉HR信息，因此能够向用户提供总的测量结果以供用户评估。另外，接触模式与非接触模式之间的切换是自动执行的，因此整个设备非常容易处理和使用。除了连续监测生命体征以外，用户还可以避免穿戴该设备，从而避免皮肤刺激问题。而且，由于设备能够用于非接触模式，因此用户能够同时对设备充电以解决电源管理问题。因此，没有昂贵的电池，通过选择正确的监控模式而解决了电源管理问题。
在另一实施例中，所述第二身体部分是所述对象的面部，并且所述控制器单元被配置为在所采集的图像中检测所述对象的至少一个面部特征的存在，以便根据所述第二过程导出所述PPG信号，并且其中，当未检测到所述面部特征的存在时，所述控制器单元被配置为根据所述第一过程导出所述PPG信号，其中，检测到所述对象的所述至少一个面部特征的存在或不存在是所述至少一个预定条件。在优选实施例中，当成像单元面向用户时期望进行聚焦。这能够通过手动对焦或自动对焦来实施。在本发明的实施例中，聚焦范围被限制为0.5到1米，以便排除意外捕捉远离对象的人的PPG信息的情况。
在另一实施例中，如果控制器单元检测到用户正在移出非接触模式检测的查看范围，则可以提供诸如以特定颜色闪烁LED或音频反馈的信号来切换到接触模式，即，可穿戴模式。替代地，能够引导用户回到查看范围。
在另一实施例中，所述设备还包括用于感测环境光的环境光传感器，其中，所述控制器单元被配置为当所述环境光高于预定的环境光阈值时根据所述第二过程导出所述PPG信号，并且其中，当所述环境光低于所述预定的环境光阈值时，所述控制器单元被配置为根据所述第一过程导出所述PPG信号，其中，核查所述环境光高于或低于所述预定的环境光阈值是所述至少一个预定条件。
在另一实施例中，所述成像单元被能移除地连接到所述带。这给出了额外的优点，因为模块能够刚好被放置在对接站中的台上，其中，成像模块能够同时进行充电。在本发明的实施例中，成像单元和控制器单元能够被容纳在单个壳体中，并且壳体能够被放置在带中。这样的壳体还将包括(一个或多个)电池，当将壳体放置在对接站上时，能够对电池进行充电。在本发明的另一实施例中，能移除的所述成像单元被配置为从被附接到另一实体时采集所述图像序列，所述另一实体不同于所述带。成像单元/壳体能够具有连接器，例如，USB连接器，其能够连接到另一设备(例如，台式电脑、笔记本电脑)以便得到充电。在替代实施例中，(近红外)光源被布置在另一实体或可穿戴设备中，以便于在黑暗中进行远程监测(非接触模式)，例如，睡眠状态，或者需要专用波长的测量(近红外光用于SpO2测量)。
在另一实施例中，所述带包括孔，能移除的所述成像单元在所述接触模式中被放置在所述孔上方，使得所述成像单元能够从位于所述孔前方的所述对象的区采集所述图像序列。换句话说，捕捉到第一身体部分的区的成像序列。
在另一实施例中，所述设备还被布置为从在每种模式中从采集的图像序列中导出的所述PPG信号中导出生命体征信息。生命体征信息的各种范例包括但不限于HR信息、心率变异性、呼吸速率、动脉血氧饱和度(SpO2)。对于本领域技术人员明显的是，这样的生命体征信息点能够进一步用于导出紧张信息、睡眠模式等。
在另一实施例中，与所述控制器单元通信的所述成像单元还被配置为在所述非接触模式中通过检测所述对象的一个或多个面部特征来识别所述对象。例如，能够将用户简档存储在设备的存储器单元中，使得当设备检测到用户的面部特征时，设备进一步识别用户是否确实是需要采集其PPG信号的同一用户。能够想象，这会在设备中带来额外的智能。为了借助于范例进一步进行详细说明，在房间中可能有两个用户，即，用户A和用户B。用户A正穿戴着正在监测其PPG信号的可穿戴设备，现在用户A想要以非接触模式使用该设备。因此，成像单元现在可能检测到房间中有两个人的面部特征。因此，识别用户A有利于进一步采集PPG信号，以便连续监测用户A的生命体征。对于本领域技术人员而言明显的是，在没有这种智能的情况下，***可能会继续采集另一用户B的PPG信息，因此最终不会对用户A进行正确的总体分析。本领域技术人员应当意识到，能够将多个这样的用户简档存储在设备中。
在另一实施例中，如果未识别出用户A，则控制器单元切换到待机模式以便节省可穿戴设备的电池电量。
在另一实施例中，所述可穿戴设备包括用于在所述接触模式中对所述对象的皮肤进行照明的照明单元，例如，LED。
在另一实施例中，所述控制器单元被配置为核查在所述接触模式中是否能从所述图像序列中导出PPG信号，其中，所述控制单元被配置为在不存在所述PPG信号的情况下关闭所述照明单元。这有助于对可穿戴设备进行更好的电源管理。
在另一实施例中，所述可穿戴设备包括用于提供所述对象的运动信息的加速度计，其中，所述控制器单元被布置为在接收到运动信息时向所述成像单元发出指令以在所述接触模式中采集所述图像序列。这有助于对可穿戴设备进行更好的电源管理。
在优选实施例中，所述可穿戴设备是是腕戴式设备，并且因此被布置为从所述对象的手腕(所述第一身体部分)得到PPG信息。然而，可穿戴设备的其他形式因素也是可能的，例如，臂戴式设备、头戴式设备、耳戴式设备、胸部穿戴设备、头部穿戴设备、脚穿式设备、脚踝穿戴设备、颈部穿戴设备等。替代地，诸如包括相机的智能电话的移动设备以及绑带/带也能够用作可穿戴设备。
在另一实施例中，在所述非接触模式中，所述控制器单元还被配置为向所述对象提供反馈，使得所述对象能够将所述成像单元放置在优选位置中，其中，所述优选位置是所述成像单元捕捉所述对象的面部特征以便采集所述图像序列的位置。反馈可以是可视的(例如，LED闪烁)，音频的(例如，蜂鸣声)或组合。有利地，这样的特征确保成像单元处于从图像收集足够的PPG信息的正确位置。
在本发明的第二方面中，提供了一种用于连续监测的方法。所述方法包括：从所述对象的身体采集图像序列，其中，所述图像由成像单元采集；其中，所述成像单元被置于接触模式或非接触模式中，其中，在所述接触模式中，所述成像单元与所述对象的第一身体部分基本上非常接近，以便采集所述第一身体部分的区的所述图像序列，并且其中，当所述成像单元处于所述接触模式时，由控制器单元使用第一过程来导出PPG信号；并且其中，在所述非接触模式中，所述成像单元处于远程位置中以采集所述对象的第二身体部分的所述图像序列，并且其中，当所述成像单元处于所述非接触模式时，由所述控制器单元使用第二过程来导出PPG信号；核查至少一个预定条件，所述核查由所述控制器单元执行；并且基于所述核查的结果，根据所述第一过程或所述第二过程导出所述PPG信号，其中，所述PPG信号由所述控制器单元导出。
在本发明的第三方面中，提供了一种包括嵌入其中的计算机可读程序代码的计算机程序产品，所述计算机可读程序代码当由如上所述的可穿戴设备/控制器运行时执行本文所公开的方法的步骤。
在从属权利要求中定义了本发明的优选实施例。应当理解，请求保护的方法和请求保护的计算机程序产品能够具有与请求保护的设备类似的优选实施例和对应的优点，并且如从属方法权利要求中所定义的那样。
总而言之，本发明的各个方面旨在提供一种设备，其既能够在接触模式中使用又能够在非接触模式中使用，以便通过在两种模式中采集PPG信号来促进连续监测。所述设备的控制器单元被配置为取决于是否满足至少一个预定条件而根据第一过程或第二过程导出PPG信号。换句话说，控制器单元核查预定条件，并且基于核查的结果由第一过程或第二过程导出PPG信号。
附图说明
参考下文描述的实施例，本发明的这些方面和其他方面将变得明显并且得到阐明。在以下附图中：
图1示出了根据本发明的实施例的用于连续监测对象的设备；
图2示出了描绘根据本发明的实施例的由图1的设备的控制器单元运行的方法的流程图；
图3a和图3b示出了根据本发明的实施例的处于接触模式的设备；
图4a和图4b示出了根据本发明的实施例的处于非接触模式的设备；
图5示出了由控制器单元在接触模式中导出PPG信号所采用的方法；
图6示出了描绘连续监测心率的示范性图表；并且
图7a、图7b、图7c、图7d和图7e示出了根据本发明的替代实施例的用于连续监测对象的设备。
具体实施方式
图1示出了根据本发明的实施例的用于连续监测对象的设备。设备100包括带102和设备主体104(也可以被称为壳体104)。设备主体104还包括成像单元106、控制器单元108、环境光传感器110、照明单元112、加速度计114、存储器单元116、一个或多个电池118以及显示单元120。
在解释本发明之前，为了清楚起见，在下面解释在整个草案中使用的某些术语。
接触模式：在该模式中，设备100被配置为与身体/身体部分的皮肤接触。在该模式中，设备100的成像单元106将被放置为使得其接触用户/对象的皮肤。在本发明的当前实施例中，设备100是腕戴式设备100，因此，成像单元106将接触用户的手腕(第一身体部分)。也在图3a和图3b中描绘了接触模式。在接触模式中，使用第一过程/算法来导出PPG信号。结合图5详细解释了在接触模式中导出PPG信号的这样的过程中的一个过程。
非接触模式：在该模式中，设备100被配置为在距用户一定距离/远离用户处。为了进一步详细说明，在该模式中，设备100不接触用户的皮肤。设备100能够被放置在用户的桌子(图4a)、桌面屏幕(图4b)上等，使得设备100能够捕捉对导出PPG信号有用的对象的身体的图像，优选为面部(第二身体部分)的图像。在非接触模式中，使用第二过程/算法来导出PPG信号。在WO2013030745A1中解释了在远程导出PPG信号的这样的过程中的一个过程。
现在将结合由控制器单元108运行的方法200(图2)来解释设备100的工作。
在设备100的操作期间，在S1处，成像单元106开始捕捉/采集图像序列。成像单元106能够是标准的数码相机，例如，CMOS、CCD。换句话说，成像单元106能够是任何数字感测阵列和对应的成像光学器件。
在S2处，控制器单元108核查是否检测到至少一个面部特征(即，存在还是不存在面部特征)。在本发明的当前实施例中，检测至少一个面部特征是预定条件。在本发明的实施例中，设备100能够具有控制器单元108在所采集的图像中搜索到的预先存储的面部特征(例如，鼻子、眼睛、脸颊等)的列表。在本发明的实施例中，控制器单元108使用预定义的方法来检测对象的面部特征。该方法在作者为Wenjin Wang、Stuijk,S.、de Haan,G(电子***工作组，埃因霍温科技大学，埃因霍温，荷兰)的文章“Unsupervised Subject Detectionvia Remote PPG”(Biomedical Engineering，IEEE，第62卷，第11期)得到进一步描述。该文档还能够位于(http://ieeexplore.ieee.org/xpl/articleDetails.jsp？arnumber＝ 7114247)。另外，控制器单元108还能够引导用户，使得用户以使成像单元106捕捉面部特征的方式放置壳体104。能够设想到各种方式(例如，蜂鸣音，闪烁LED等)来引导人适当地放置壳体104。一旦用户将壳体104放置在正确的位置处，控制器单元108就用音频信号或LED的颜色变化来指示用户。
如果在所采集的图像序列中检测到至少一个面部特征，则在S3处控制器单元108任选地能够进一步识别对象。本领域技术人员已知各种已知的面部识别算法/图像识别算法。能够使用这样的已知的面部识别算法中的至少一种。在实施例中，存储器单元116能够(以数据结构、数据库的形式)存储对象的各种面部特征，这些面部特征能够用于对对象的实时识别。在面部/图像识别算法领域中已知，将捕捉的面部特征与存储在数据库中的面部特征进行比较以识别对象。
如果在S3处识别出用户或者如果检测到面部特征，则在S4处，控制器单元108切换到非接触模式并且向成像单元106发出指令以继续采集图像的集合。在非接触模式中，如在WO2013030745A1中所解释的，在S5处，控制器单元108使用第二过程来从所采集的图像中导出PPG信号。在S6处，能够从所导出的PPG信号中导出各种生命体征信息值。在当前实施例中导出的生命体征信息中的一个是心率(HR)。本领域技术人员已知从PPG信号中导出HR信息的各种方法。在本发明的当前实施例中，控制器单元108能够进一步将HR信息存储在存储器单元116中。
尽管在方法200的当前实施例中，通过检测至少一个面部特征来确认非接触模式的检测，但是也能够通过检测环境光(预定条件)来进行这样的确认。环境光传感器110被配置为检测成像单元106周围的环境光。与环境光传感器110通信的控制器单元108能够核查环境光是否高于预定的环境光阈值，并且如果检测到的环境光确实高于预定的环境光阈值，则控制器单元108能够继续进行到S4并且进行如上所述的相同步骤，即，将执行S4-S6。因此，在以上讨论的两种可能性中，核查预定条件，即，核查所采集的图像中存在(或不存在)面部特征或者核查环境光高于(或低于)预定的环境光阈值，并且因此基于核查的结果来确定操作模式(接触/非接触)并且进而确定要选择的过程(第一过程或第二过程)以执行PPG信号的导出。在替代实施例中，还能够执行面部检测与环境光感测的组合以确认/检测非接触模式。
在本发明的实施例中，在非接触模式中，成像单元106将使用环境照明，并且将不使用任何专用的内置照明，因此将是电力高效的。在本发明的替代实施例中，基于情形可以使用额外的照明，例如，在夜间监测对象时可能需要额外的照明。
然而，在S2处，如果控制器单元108未检测到对象的任何面部特征，则在S7处，控制器单元108切换到接触模式。因此，在S7中，成像单元106继续采集图像，所述图像将由控制器单元108使用第一过程来处理以导出PPG信号。
在该模式中，控制器单元108进一步向照明单元112发出指令以点亮用户手腕上的区，以便采集在此之后能够从其导出PPG信号的图像。在该模式中，控制器单元108在继续采集图像之前进一步核查至少一个条件(S8；S9)以便节省电池。因此，当切换到接触模式时，在S8处，控制器单元108进一步核查是否存在来自加速度计114的运动信息指示。例如，能够设置运动阈值，并且如果运动信息高于运动阈值，则指示成像单元106与对象的身体部分接触。这样的指示提供了如下的有用信息：成像单元106确实与对象的身体部分接触，而不与任何其他非生命物体(例如，桌子)接触。在检测到成像单元106不处于非接触模式(即，现在处于接触模式)之后，进一步核查成像单元106是否确实与对象接触是有用的。如果不是，则能够将照明单元112和成像单元106关闭，从而节省电力。
加速度计114通常提供三维加速度计数据，即，针对三个正交方向中的每个方向有单独的加速度计信号指示相应方向上的加速度。然而，本发明还能够与其他加速度计数据(例如，单个加速度计信号(即，一维加速度计数据)或二维加速度计数据)一起使用，只要期望的运动信息以某种方式被反映在加速度计数据中即可。
在S8处，如果检测到成像单元106位于对象的手腕上，则能够执行进一步的核查(S9)。控制器单元108进一步核查是否能够从由成像单元106捕捉的图像中导出PPG信号。如果在S9处检测到使用第一过程不能导出PPG信息，则控制器单元108关闭照明单元112和成像单元106。关闭照明单元112的优点是相同的，即，节省电池电力。尽管在当前实施例中，由控制器单元108核查了两个条件(S8；S9)，但是显然能够由控制器单元108运行对任一个的核查。在本发明的替代实施例中，S8和S9都能够是任选的步骤。
一旦在S9处确认成像单元106与用户的皮肤接触，则在S10处，控制器单元108向成像单元106发出指令以继续采集图像序列。在接触模式中，在S11处，控制器单元108运行结合图5详细描述的第一过程以导出PPG信号。在此之后，在S12处，从PPG信号中导出生命体征信息，即，HR。将所导出的生命体征信息存储在存储器单元116中。如前所述，本领域技术人员已知有各种方法从PPG信号中导出HR信息。在此之后，在S13处，对在S6和S12处收集的HR信息进行核对以便于连续监测心率。这也在图6中描绘出。图6中描绘的转变是当设备100从一个模式切换到另一个模式时丢失的时间。本领域技术人员可以意识到，这样的小的持续时间(例如，5秒或甚至1分钟)不会阻止对对象的总的连续HR监测。能够经由显示单元120将总的HR信息以图形显示的形式提供给对象。各种显示技术包括但不限于LCD技术、LED技术、电子墨水(E墨水)等能够用于显示单元120。
能够穿戴如上所述的设备100，使得成像单元106在接触模式中接触用户的手腕。另外，设备100能够与带102一起被放置在桌子上，使得成像单元106远离用户/对象/距用户/对象一定距离处捕捉图像。例如，设备100能够被挂在桌面监视器上。
如上所述的方法被实施为计算机实施的方法，在所述方法中，使用运行计算机可读程序的计算机或可编程处理器。另外，计算机可读程序被实施在计算机程序产品中，所述计算机程序产品例如为随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、硬盘驱动器、固态驱动器、USB闪速驱动器、经由存储卡读取器访问的存储卡、经由相关联的软盘驱动器访问的软盘、经由光盘驱动器访问的光盘、经由适当的磁带驱动器访问的磁带和/或其他存储器部件，或者这些存储器部件中的任何两个或更多个的组合。另外，RAM可以包括例如静态随机存取存储器(SRAM)、动态随机存取存储器(DRAM)或磁性随机存取存储器(MRAM)以及其他这样的设备。ROM可以包括例如可编程只读存储器(PROM)、可擦除可编程只读存储器(EPROM)和电可擦除可编程只读存储器(EEPROM)、另一类似存储器的设备。计算机程序产品也能够是应用程序(app)，所述应用程序能够被安装在计算机/无线通信设备/便携式电子设备/可穿戴设备上。
存储器单元116可以包括易失性存储器和/或非易失性存储器以及数据存储部件。易失性部件是那些在断电时不保留数据值的部件。非易失性部件是那些在断电时保留数据的部件。因此，存储器可以包括例如随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、硬盘驱动器、固态驱动器和/或其他存储器部件，或者这些存储器部件中的任何两个或更多个的组合。另外，RAM可以包括例如静态随机存取存储器(SRAM)、动态随机存取存储器(DRAM)或磁性随机存取存储器(MRAM)以及其他这样的设备。ROM可以包括例如可编程只读存储器(PROM)、可擦除可编程只读存储器(EPROM)和电可擦除可编程只读存储器(EEPROM)、另一类似存储器的设备。存储器单元116是计算机可读介质。
本文中使用的术语“控制器单元108”可以是任何类型的控制器或处理器，并且能够被实施为适于执行本文讨论的功能的一个或多个控制器或处理器。另外，由于本文中使用了术语“处理器”，因此处理器可以包括使用单个集成电路(IC)，或者可以包括使用多个集成电路或连接、布置或分组在一起的其他部件，例如，控制器、微处理器、数字信号处理器、并行处理器、多核处理器、定制IC、专用集成电路、现场可编程门阵列、自适应计算IC、相关联的存储器(例如但不限于RAM、DRAM和ROM)以及其他IC和部件。
图5示出了由控制器单元在接触模式中导出PPG信号所采用的方法。如图所示，设备100处于接触模式。在本发明的当前实施例中，将设备100穿戴在对象的手腕500周围。成像单元106还包括相机202和成像透镜204。在本发明的当前实施例中，壳体104能够通过卡扣机构与带102的两个部分(102a；102b)连接。在当前实施例中，相机202也可以被称为相机阵列，其被用作单元件传感器。诸如LED的照明单元112对对象的手腕500进行照明(由箭头描绘)。在此之后，成像单元106捕捉图像序列，随后控制器单元108(图中未示出)将对来自图像的所有像素值求平均以提供PPG信号。这样提供的PPG信号类似于由诸如光电二极管的单元件传感器检测到的PPG信号。此外，根据从光电二极管导出的PPG信号计算HR在光学心率感测领域中已经是众所周知的。一旦获得了PPG信号，就将应用类似的过程。在本发明的替代实施例中，能够不存在透镜204，并且相机仍然能够采集图像，这样的图像尽管模糊，但是仍然能够从中导出PPG信号。
图7a-7e示出了根据本发明的替代实施例的用于连续监测对象的设备700。在当前实施例中(图7a)，设备主体104与带102能移除地连接。
设备主体104包括成像单元106、控制器单元108(图中未示出)、环境光传感器110(图中未示出)、照明单元112(图中未示出)、加速度计114(图中未示出)、存储器单元116(图中未示出)、一个或多个电池118(图中未示出)以及显示单元120(图中未示出)。
带102包括用于容纳壳体104的凹部206。在本发明的当前实施例中，壳体104能够从侧面卡扣/滑动到凹部206中。本领域技术人员能够设想到其他连接手段。带102还包括孔208。孔208被包括在带102中，使得成像单元106能够观察/查看用户的皮肤以用于采集图像。因此，在如图7b所示的接触模式中，成像单元106将面朝下通过孔208，以从对象的手腕采集图像序列。替代地，用户能够通过转动壳体104来移除壳体104并且将壳体104放置在凹部206中，使得成像单元106能够从远处查看对象。此外，如图7c所示，可移除壳体104能够被放置在另一实体210(例如，台式监视器)上，使得成像单元106面向对象并且由此采集图像序列以供控制器单元108进一步处理。诸如磁性连接、夹子等的各种器件能够用于将壳体104附接到另一实体210。在本发明的替代实施例中，带102能够被设计为使得带102连同连接在带102中的壳体104能够在非接触模式中使用(图7d)。在该配置中，带102能够被调节和放置，使得成像单元106从孔208查看到外部，以便从远处捕捉图像。这避免了为了附接目的而需要任何其他实体。在图7e中描绘出放置可移除壳体104的另一种方式，其中，可移除壳体104对接在对接站212(另一实体)中。在上述实施例中的任一个中，在成像单元106从远处捕捉图像时的非接触模式中，能够例如通过USB连接器702同时对一个或多个电池118进行充电。
尽管已经在附图和前面的描述中详细图示和描述了本发明，但是这样的图示和描述应当被认为是图示性或示范性的，而非限制性的；本发明不限于所公开的实施例。本领域技术人员通过研究附图、公开内容以及权利要求，在实践请求保护的发明时能够理解并实现对所公开的实施例的其他变型。
在权利要求中，“包括”一词不排除其他元件或步骤，并且词语“一”或“一个”不排除多个。单个元件或其他单元可以实现在权利要求中记载的若干项的功能。尽管某些措施被记载在互不相同的从属权利要求中，但是这并不指示不能有利地使用这些措施的组合。
计算机程序可以被存储/被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部分供应的光学存储介质或固态介质，但是也可以被以其他形式分布，例如经由互联网或其他有线或无线的电信***。
权利要求中的任何附图标记都不应被解释为对范围的限制。

Claims (15)

1.一种用于连续的健康状况监测的可穿戴设备(100)，所述设备包括：
a.带(102)，其用于适配到对象的第一身体部分；
b.成像单元(106)，所述成像单元(106)被连接在所述带(102)中，其中，所述成像单元(106)被配置为从所述对象的身体采集图像序列，其中，所述设备能在接触模式和非接触模式中操作，
i.其中，在所述接触模式中，所述成像单元(106)与所述对象的所述第一身体部分基本上非常接近，以便采集所述第一身体部分的区的所述图像序列；
ii.其中，在所述非接触模式中，所述成像单元(106)处于远程位置中以采集所述对象的第二身体部分的所述图像序列；
c.控制器单元(108)，其被配置为当所述设备处于所述接触模式时根据第一过程从所采集的图像序列中导出PPG信号，并且被配置为当所述设备处于所述非接触模式时根据第二过程从所采集的图像序列中导出PPG信号，所述PPG信号指示所述对象的所述健康状况；
其中，在所述可穿戴设备的操作期间，所述控制器单元(108)被配置为核查至少一个预定条件，以便确定是根据所述第一过程还是根据所述第二过程导出所述PPG信号。
2.根据权利要求1所述的可穿戴设备，其中，所述第二身体部分是所述对象的面部，其中，所述控制器单元(108)被配置为在所采集的图像中检测所述对象的至少一个面部特征的存在，以便根据所述第二过程导出所述PPG信号，并且其中，当未检测到所述至少一个面部特征的存在时，所述控制器单元(108)被配置为根据所述第一过程导出所述PPG信号，其中，检测到所述对象的所述至少一个面部特征的存在或不存在是所述至少一个预定条件。
3.根据权利要求1所述的可穿戴设备，还包括用于感测环境光的环境光传感器(110)，其中，所述控制器单元(108)被配置为当所述环境光高于预定的环境光阈值时根据所述第二过程导出所述PPG信号，并且其中，当所述环境光低于所述预定的环境光阈值时，所述控制器单元(108)被配置为根据所述第一过程导出所述PPG信号，其中，核查所述环境光高于或低于所述预定的环境光阈值是所述至少一个预定条件。
4.根据前述权利要求中的任一项所述的可穿戴设备，其中，所述成像单元(106)被能移除地连接到所述带(102)。
5.根据权利要求4所述的可穿戴设备，其中，所述带(102)包括孔(208)，能移除的所述成像单元(106)在所述接触模式中被放置在所述孔(208)上方，使得所述成像单元(106)能够从位于所述孔(208)前方的所述对象的区采集所述图像序列。
6.根据权利要求4所述的可穿戴设备，其中，能移除的所述成像单元(106)被配置为从被附接到另一实体(210；212)时采集所述图像序列，所述另一实体不同于所述带(102)。
7.根据前述权利要求中的任一项所述的可穿戴设备，其中，所述控制器单元(108)还被布置为从在每种模式中从采集的图像序列中导出的所述PPG信号中导出生命体征信息。
8.根据前述权利要求中的任一项所述的可穿戴设备，其中，与所述控制器单元(108)通信的所述成像单元(106)还被配置为在所述非接触模式中通过检测所述对象的一个或多个面部特征来识别所述对象。
9.根据前述权利要求中的任一项所述的可穿戴设备，还包括用于在所述接触模式中对所述对象的皮肤进行照明的照明单元(112)。
10.根据权利要求9所述的可穿戴设备，其中，所述控制器单元(108)被配置为核查在所述接触模式中是否能从所述图像序列中导出PPG信号，其中，所述控制单元被配置为在不存在所述PPG信号的情况下关闭所述照明单元(112)。
11.根据权利要求1所述的可穿戴设备，还包括用于提供所述对象的运动信息的加速度计(114)，其中，所述控制器单元(108)被布置为在接收到运动信息时向所述成像单元(106)发出指令以在所述接触模式中采集所述图像序列。
12.根据权利要求1所述的可穿戴设备，其是腕戴式设备，所述腕戴式设备被布置为从所述对象的手腕采集所述图像序列，所述手腕是所述第一身体部分。
13.根据权利要求1所述的可穿戴设备，其中，在所述非接触模式中，所述控制器单元(108)还被配置为向所述对象提供反馈，使得所述对象能够将所述成像单元(106)放置在优选位置中，其中，所述优选位置是所述成像单元(106)捕捉所述对象的面部特征以便采集所述图像序列的位置。
14.一种用于连续的健康状况监测的方法(200)，所述方法包括：
a.从所述对象的身体采集(S1)图像序列，其中，所述图像由成像单元采集，其中，所述成像单元被置于接触模式或非接触模式中，
其中，在所述接触模式中，所述成像单元与所述对象的第一身体部分基本上非常接近，以便采集所述第一身体部分的区的所述图像序列，并且其中，当所述成像单元处于所述接触模式时，由控制器单元使用第一过程来导出PPG信号；并且
其中，在所述非接触模式中，所述成像单元处于远程位置中以采集所述对象的第二身体部分的所述图像序列，并且其中，当所述成像单元处于所述非接触模式时，由所述控制器单元使用第二过程来导出PPG信号；
b.核查(S2)至少一个预定条件，所述核查由所述控制器单元执行；并且
c.基于所述核查的结果，根据所述第一过程或所述第二过程导出(S4-S5；S7-S11)所述PPG信号，其中，所述PPG信号由所述控制器单元导出。
15.一种具有嵌入其中的计算机可读程序代码的计算机程序产品，所述计算机可读程序代码当由可穿戴设备运行时实施根据权利要求14所述的方法。
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