用于确定用户的花粉引起的过敏的风险水平的系统和方法与流程

本发明涉及用于向用户通信在某一位置中的花粉引起的过敏(即过敏反应)风险水平的系统，因此使得能够采取预防措施。具体地，本发明涉及具有用于接收诸如与该位置中的花粉水平有关的信息的输入的系统。该信息用于确定风险水平。

背景技术：

花粉由树木、花朵、草和杂草产生，以使相同物种的其他植物受粉。它是人们季节性过敏最常见的诱因之一。许多人当他们吸入花粉时可能会产生不良的免疫反应，从而导致花粉过敏。在花粉过敏的人中，免疫系统错误地将无害的花粉标识为危险的入侵者，并开始产生化学物质抵抗花粉。更具体地说，花粉携带过敏原，并且当花粉被吸入鼻子时，其会释放引起过敏症状的过敏原。

花粉导致的最常见的症状包括鼻塞、流鼻涕、发痒、流泪、喉咙痛、咳嗽、浮肿和眼下皮肤发蓝。花粉还会引发过敏性鼻炎(也被称为枯草热)。中度或重度过敏性鼻炎会导致更频繁的鼻窦感染，并因此对生活质量造成相当大的损害。此外，花粉甚至会引起哮喘，这是肺部气道的一种长期的炎症性疾病，如果不及时治疗可能会导致死亡。

当超过个体症状发展的花粉阈值时，这些症状就会出现。除了花粉水平本身，若干其他因素也会影响症状发展的花粉阈值。这些因素包括环境因素，诸如季节和天气。个体的特征也会影响该阈值数值。

因此，需要向易于花粉引起的过敏的人群提供关于某一位置中的过敏风险水平的信息。如果认为该风险水平过高，可以采取预防措施，诸如避免该位置或携带合适的药物。

已知用于通信用户花粉引起的过敏的风险水平的系统。例如，可以使用花粉浓度绘图和预测。个体可以查阅这些数据并采取适当的措施。然而，在这样的绘图和预测中提供的信息相当广泛。它也不适合个体的具体特征。

us2001/029535公开了一种用于向用户提供与花粉水平有关的环境信息的系统。该环境信息是通过布置在多个区域的多个传感器自动测量的。考虑到个体的用户信息，该环境信息在基础设备上处理。通过连接用户和基础设备的网络将所处理的环境信息从基础设备提供到个体用户。

虽然该系统考虑到特定于个体的信息，但是所处理的环境信息仅限于花粉水平，因此是相当基础的。

技术实现要素：

本发明由权利要求定义。

根据本发明的一个方面的示例，提供了一种用于确定用户花粉引起的过敏风险水平的系统，包括：

用于接收与某一位置中的花粉水平有关的信息的输入；

用于接收与某一位置中的颗粒物水平有关的信息的输入；

用于接收与用户对花粉过敏原的敏感程度有关的信息的输入；

处理器，适于通过考虑与花粉水平有关的信息、与颗粒物水平有关的信息、和与用户对花粉过敏原的敏感程度有关的信息，来确定风险水平；和

用户接口，用于将该位置中的风险水平向用户通信。

在该系统中，接收与某一位置中的颗粒物水平有关的信息，并用于确定风险水平，以及与某一位置中的花粉水平有关的信息和与用户对花粉过敏原的敏感程度有关的信息。发现诸如柴油尾气颗粒(dep)的颗粒物在受污染的位置处于增加的水平。颗粒物可以促进过敏原从花粉释放。此外，自由的过敏原可以附着在颗粒物的表面。以这种方式由颗粒物携带，花粉过敏原可以被吸入，因此增加了引发过敏症状的风险。

通过考虑该信息以及与花粉水平和用户对花粉过敏原的敏感程度有关的信息，向用户通信的风险水平因此会更准确。

该系统可以包括花粉传感器，用于生成与该位置中的花粉水平有关的信息。花粉传感器的使用允许与该位置中的花粉水平有关的信息的实时测量。这增加了向用户通信的风险水平的准确度。

该系统可以包括颗粒传感器，用于生成与该位置中的颗粒物水平有关的信息。此外，使用传感器允许该信息的实时测量，并且增加了向用户通信的风险水平的准确度。

该系统可以包括用于确定用户呼吸速率的呼吸传感器，并且该处理器可以进一步适于在确定风险水平时考虑呼吸速率。

花粉引起的过敏的风险水平受用户的呼吸速率影响，因为更高的呼吸速率将意味着吸入更多的花粉和/或过敏原。测量呼吸速率并考虑该信息因此增加了向用户通信的风险水平的准确度。

该系统可以包括用于接收与过敏原从花粉中释放的概率有关的信息的另一输入，并且该处理器可以进一步适于在确定风险水平时考虑过敏原释放的概率。

花粉携带过敏原，并且当被吸入时，其可以释放过敏原引起过敏症状。此外，当其在空气中移动时，花粉也会将过敏原释放到周围空气中，进而可以被颗粒物携带。来自花粉的过敏原释放的概率因此影响了花粉引起的过敏的风险水平。接收并考虑该信息因此增加了确定该风险时的准确度。

该系统可以包括用于接收与花粉过敏原与颗粒物结合的概率有关的信息的另一输入，并且该处理器可以进一步适于在确定风险水平时考虑过敏原与颗粒物结合的概率。

从花粉释放的花粉过敏原随后可以被颗粒物携带，进而被用户吸入。花粉过敏原与颗粒物结合因此影响了花粉引起的过敏的风险水平。以这种方式，接收并考虑该信息增加了确定该风险时的准确度。

该处理器可以适于基于花粉浓度、用户的呼吸特征、来自花粉的过敏原释放的概率、自由过敏原释放的概率、用户对花粉过敏原的敏感程度、颗粒物浓度和花粉过敏原与颗粒物结合的概率，来确定风险水平。

这些参数中每个参数都影响用户的花粉过敏的风险水平。通过在确定风险时考虑每个参数，因此增加了准确度。

该处理器可以适于将风险水平确定为两个分量rd和rid的和；

其中rd是根据以下公式计算的直接风险：

其中rid是根据以下公式计算的间接风险：

其中

cp(t)是随时间变化的花粉浓度，

vc(t)是随时间变化的用户的呼吸量，

ηa是来自花粉的过敏原释放的概率，

ηfa是自由过敏原释放的概率，

φ是用户对花粉过敏原的敏感程度，

t是暴露时间，

cpmi(t)是随时间变化的直径小于i的颗粒的浓度，

ηbi是花粉过敏原与这些颗粒结合的概率。

因此，直接风险在很大程度上是由花粉浓度，以及来自花粉的过敏原释放的相关联的概率、和自由过敏原释放的概率决定的。间接风险很大程度上是由颗粒物水平，以及花粉过敏原与这些颗粒结合的相关联的概率决定的。直接和间接风险都是由呼吸速率和用户对花粉过敏原的敏感程度决定的。通过考虑直接和间接风险，整体风险水平被高度准确地进行计算。

根据本发明的另一个方面的示例提供了一种方法，该方法用于确定用户的花粉引起的过敏的风险水平，包括：

接收与某一位置中的花粉水平有关的信息；

接收与某一位置中的颗粒物水平有关的信息；

接收与用户对花粉过敏原的敏感程度有关的信息；和

通过考虑与花粉水平有关的信息、与颗粒物水平有关的信息和与用户对花粉过敏原的敏感程度有关的信息，来确定风险水平；和

将该位置中的风险水平向用户通信。

该方法可以包括确定用户的呼吸速率，并在确定风险水平时考虑呼吸速率。

该方法可以包括接收与来自花粉的过敏原释放的概率有关的信息，并在确定风险水平时考虑该概率。

该方法可以包括接收与花粉与颗粒物结合的概率有关的信息，并在确定风险水平时考虑该概率。

该方法可以包括基于花粉浓度、用户的呼吸特征、来自花粉的过敏原释放的概率、自由过敏原释放的概率、用户对花粉过敏原的敏感程度、颗粒物浓度和花粉过敏原与颗粒物结合的概率来确定风险水平。

该方法可以包括将将风险水平确定为两个分量rd和rid的和；

其中rd是根据以下公式计算的直接风险：

其中rid是根据以下公式计算的间接风险：

其中的参数已在上文解释。

数据的处理可以由计算机程序来完成。

附图说明

现在将参考附图详细描述本发明的示例，其中：

图1示出了根据本发明的示例的系统。

图2示出了根据本发明的示例的方法；和

图3示出了适于实现本系统使用的处理器的通用计算机体系结构。

具体实施方式

本发明提供了一种用于确定用户花粉引起的过敏的风险水平的系统。该系统包括用于接收与某一位置中的花粉水平有关的信息的输入、用于接收与该位置中的颗粒物水平有关的信息的输入、和用于接收与用户对花粉过敏原的敏感程度有关的信息的输入。该系统进一步包括处理器，该处理器适于通过考虑与花粉水平有关的信息、与颗粒物水平有关的信息和与用户对花粉过敏原的敏感程度有关的信息来确定风险水平。用户接口将该位置中的风险水平向用户通信。

图1示出了根据本发明的示例的系统。该系统包括接收各种输入的处理器10，以确定用户花粉引起的过敏的风险水平。

该输入包括用于接收与某一位置中的花粉水平(特别是花粉浓度cp(t))有关的信息的输入12、用于接收与某一位置中的颗粒物水平(特别是颗粒物浓度cpmi(t))有关的信息的输入14、和用于接收与用户对花粉过敏原的敏感程度的信息φ的输入16。

用于接收与某一位置中的花粉水平有关的信息的输入12、和用于接收与某一位置中的颗粒物水平有关的信息的输入14可以从诸如花粉和颗粒物浓度绘图和预测的远程数据源无线地接收信息。在备选的实施例中，信息可以由用户手动输入。花粉和颗粒物水平信息可以由机载传感器获取或补充，诸如花粉传感器13和颗粒传感器15。

各种花粉传感器是已知的，并且能够提供某一位置中的花粉水平的实时信息。花粉传感器可以实现为用于检测特定颗粒大小范围的光学颗粒传感器。为了区分不同类型的花粉颗粒，可以获取颗粒大小和/或颗粒大小分布。消费者使用的准确的花粉感测系统并不十分可靠，并且该系统可以额外(甚至主要或单独)依赖于外部获取的信息，例如通过基于位置信息的互联网18获取的信息。该信息可能来自覆盖系统位置中的地理花粉图。用于接收与花粉水平有关的信息的那些信息可以从多个源获取。位置可以通过gps(如单元19所示)或其他定位系统自动获取，或者可以手动输入位置。

与花粉水平有关的信息可能与通常的花粉浓度有关，或者它可能提供与个体花粉类型或花粉类型组有关的信息。因此该风险水平可能是通常的风险水平，或者可能与特定的花粉类型有关。

各种颗粒传感器是已知的，并且能够提供某一位置中的颗粒物水平的实时信息。该颗粒传感器还可以实现为用于检测特定颗粒大小范围的光学传感器。

至于花粉水平信息，该系统可以主要依赖于外部获取的信息，例如通过基于位置信息的互联网18获取的信息。该信息可能来自覆盖系统位置中的地理颗粒污染物图。用于接收与颗粒水平有关的信息的该信息可以从多个源获取。

与颗粒物水平有关的信息可能与低于阈值大小的所有颗粒有关，或者可能提供关于不同颗粒大小范围的信息。为了测量不同可以大小范围下的浓度，可以使用多个颗粒传感器，例如用滤波器来提供大小选择性，或者光学颗粒传感器可以提供一组输出，例如通过提升检测过程中使用的阈值水平。因此，该风险水平可能是考虑到颗粒污染物的通常水平的通常的风险水平，或者其可能考虑到不同颗粒大小。颗粒传感器可以适于感测柴油尾气颗粒(dep)和/或灰尘颗粒。该颗粒传感器或外部接收的颗粒污染物的信息例如可以指示pm0.1、pm2.5、pm4或pm10中的一个或多个的浓度，其中pm2.5意味着具有小于等于2.5μm的直径的颗粒。

用户可以使用用户接口20在输入16处输入接收的与用户对花粉过敏原的敏感程度有关的信息。用户可以查阅已知的评分系统，诸如“鼻部症状总分”，并将他们自己评定为例如“非常敏感”、“敏感”、“轻度”或“不敏感”。

在进一步的实施例中，处理器可以适于执行一种学习方法来确定用户的敏感程度。例如，处理器可以记录各种参数(诸如花粉水平、颗粒物水平等)，并且无论用户是否出现症状，他们都可以定期向用户界面20输入。通过参数和症状两者随时间变化的模式的识别，处理器10因此能够创建用于估计用户敏感程度的模型。

多敏感程度测量可以用于不同的花粉类型，特别是当花粉传感信息考虑到不同的花粉类型时。通过用户接口20将风险水平向用户通信。用户接口20可以包括处理器无线通信的移动设备(电话或平板电脑)。风险水平可以经由声音或震动提示，或通过sms或其他视觉显示方式进行通信。备选地，该系统可以包括物理输出设备，诸如显示器或扬声器。

由该系统处理的最小信息包括与颗粒物水平、花粉水平和用户的花粉敏感程度有关的信息。这三个信息源能够确定与花粉直接进入用户的气道有关的直接风险水平rd、以及与花粉过敏原在颗粒物载体上向用户传输有关的间接风险水平rid。直接风险主要取决于颗粒物水平以及用户敏感程度。使用这些信息源，假设与颗粒物有关的相对风险与直接吸入花粉相关联的风险进行比较，可以确定总风险水平。因此，最基本的实现方式不需要其他变量。

然而，图1的系统包括各种进一步的输入，使总风险水平的评估更加准确，为特定的个体而定制。

处理器10具有与用户的呼吸速率vc(t)有关的进一步的输入22。这是由呼吸传感器24测量的。处理器10进一步适于在确定风险水平时考虑呼吸速率。呼吸传感器24可以安装在用户佩戴的胸带或智能手表上，这样就可以更好地与处理器进行无线通信。

呼吸速率与吸入的空气量有关，因此与用户吸入的花粉数量有关。呼吸速率vc(t)是关于时间的空气流动速率，因此其随时间变化的积分提供了表示空气吸入的流量。

呼吸速率vc(t)与直接风险和间接风险的评估有关。

进一步的输入26用于接收与来自花粉的过敏原释放的概率ηa有关的信息，并且处理器10进一步适于在确定风险水平时考虑来自花粉的过敏原释放的概率。该信息可以存储在系统的存储器中或从远程数据源无线地接收。在备选的实施例中该信息可以由用户手动输入。

来自花粉的过敏原释放的概率受各种因素的影响，诸如花粉的物种、天气条件和污染水平。该概率可以通过实验预先确定。

该系统包括用于接收与自由过敏原释放的概率ηfa有关的进一步的输入28——换言之，是从花粉中释放且没有与颗粒物结合的过敏原。处理器10进一步适于在确定风险水平时考虑花粉过敏原结合的概率。这两个概率值与直接风险因素有关。

花粉过敏原与颗粒物结合或自由的概率受各种因素影响，诸如过敏原和颗粒物的类型和大小。该概率可以通过实验预先确定。

直接过敏风险包括第一分量，该分量简单地遵循花粉浓度、吸入的空气量和用户的敏感程度。第二分量与从花粉释放随后被吸入(未在颗粒物载体上)的花粉过敏原有关。由于提供了被释放且仍保持自由的花粉过敏原的概率，因此该分量与ηa和ηfa的乘积有关。

另一输入30用于接收与花粉过敏原与颗粒结合的概率有关的信息ηbi。该信息可以存储在系统的存储器中，或从远程数据源无线地接收。在备选的实施例中，该信息可以由用户手动输入。该概率可以通过实验预先确定。

该处理器将风险水平确定为上述两个分量rd和rid的和。图1示出了用于导出直接风险rd的第一处理单元32、和用于导出间接风险rid的第二处理单元34。

rd根据以下公式计算：

第一分量是cp(t)vc(t)φ随时间变化的积分，并且与直接将花粉携带的过敏原传递给用户有关。第二分量是组合概率的乘积ηfaηa。这与自由释放的过敏原(附加到测量为cp(t)的花粉浓度)有关。

rid是根据以下公式计算的间接风险。

这与释放的已经与颗粒污染物结合的过敏原有关。

如上所述：

cp(t)是随时间变化的花粉浓度，

vc(t)是随时间变化的用户的呼吸量，

ηa是来自花粉的过敏原释放的概率，

ηfa是自由过敏原释放的概率，

φ是用户对花粉过敏原的敏感程度，

t是暴露时间，

cpmi(t)是随时间变化的直径小于i(单位：μm)的颗粒的浓度，

ηbi是花粉过敏原与这些颗粒结合的概率。

处理器10包括用于将两个分量相加的加法器36，并向用户接口20提供结果，使得其可以提供给用户。该测量可以是无量纲值，例如标准化到范围0到1。

如上所述，风险水平还取决于天气和季节条件。因此，该系统优选具有用于接收气候信息的输入38，例如，可以用于修改来自花粉的过敏原释放的概率ηa。

存在本地传感器，例如计时器和位置源(例如gps)，该传感器能够获取季节信息，并且温度和湿度传感器能够获取天气条件。当然可以访问外部天气源，以获取气候信息。

在上述示例中，花粉水平和颗粒物水平作为浓度水平提供，即作为每单位体积颗粒数目的测量。然而，风险水平只需要表示为几个可能的水平(例如无风险、低风险、中等风险、高风险)。因此，达到这些水平的计算值不需要处理非常准确的信息。因此，上述模拟方程可以用更简单的等效来代替。例如花粉浓度可以只是一小组花粉水平指标之一，诸如1到5的范围。类似地，颗粒物浓度也是一小组水平中的一种水平。

这些输入可以由更简单的组合方程、或者通过访问将输入组合映射到确定的风险水平的查找表来处理。不是所有输入都需要考虑。例如，默认的呼吸模式可以假设，或者可以基于动作感测进行修改(以检测身体活动的水平)，而不是通过测量实际的呼吸速率来进行修改。概率值可以是绝对常数，或者其本身取决于其他参数而变化。例如概率值本身可以取决于获取的浓度水平或者甚至是浓度分布信息。

上述示例示出了每个概率测量的值。然而，对于不同的花粉类型和不同的颗粒大小分布，可能具有不同的概率水平。

本发明可以作为用于处理来自远程源的输入的计算机程序而实现，或者该系统可以使用具有所需的信号处理的硬件部件来组合一些或所有感测功能。

在该设备的使用中，对花粉和颗粒水平信息进行测量或从外部源接收。可选择地，考虑用户的呼吸速率，如上所述确定风险并将其呈现给用户。然后用户可以决定去某些位置是否安全，或者戴面具或提前吃药。它可以帮助用户对他们自己的花粉敏感程度有更大的认识。

图2示出了本发明的一个方法。

在步骤40中，接收与某一位置中的花粉水平、某一位置中的颗粒物水平和与用户对花粉过敏原的敏感程度有关的信息。还可以接收进一步的信息，诸如用户的呼吸速率、与来自花粉的过敏原释放的概率有关的信息、和与花粉过敏原与颗粒物结合的概率有关的信息。

在步骤42中，通过考虑与花粉水平有关的信息、与颗粒物水平有关的信息和与用户对花粉过敏原的敏感程度有关的信息，确定用户的花粉过敏的风险水平。

可选择地，可以考虑进一步的信息，诸如用户的呼吸速率、与来自花粉的过敏原释放的概率有关的信息、和与花粉过敏原与颗粒物结合的概率有关的信息，以确定风险水平。

在步骤44中，风险水平被通信到用户。

上述系统使用处理器来处理数据。

图3示出了用于实现上述处理器的计算机50的示例。

计算机50包括但不限于pc、工作站、笔记本电脑、pda、掌上设备、服务器、存储装置等。通常，关于硬件结构，计算机50可以包括一个或多个处理器51、存储器52和经由本地接口(未示出)通信耦合的一个或多个i/o设备53。本地接口可以是，例如但不限于，一个或多个总线或本领域已知的其他有线或无线连接。本地接口可以具有附加的元件，诸如控制器、缓冲器(缓存)、驱动器、中继器和接收器，以进行通信。此外，本地接口可以包括地址、控制和/或数据连接，以在前面提到的部件之间进行适当的通信。

处理器51是用于执行存储在存储器52中的软件的硬件设备。处理器51实际上可以进行任何的定制，或者可以是商用处理器、中央处理单元(cpu)、数字信号处理器(dsp)或与计算机50相关联的若干处理器之间的辅助处理器，并且处理器51可以是基于微处理器(以微芯片的形式)的半导体或微处理器。

存储器52可以包括易失性存储器元件中的任何一个或组合(例如，随机访问存储器(ram)，诸如动态随机访问存储器(dram)、静态随机访问存储器(sram)等)和非易失性存储器元件(例如，rom、可擦除可编程只读存储器(eprom)、电可擦除可编程只读存储器(eeprom)、可编程只读存储器(prom)、磁带、光盘只读存储器(cd-rom)、硬盘、软盘、胶卷、盒式磁带等)。此外存储器52可以包含电子、磁、光学和其他类型的存储介质。注意，存储器52具有分布式的结构，其中各种部件彼此距离较远，但是可以被处理器51访问。

存储器52中的软件可以包括一个或多个独立的程序，每个程序包括用于实现逻辑功能的可执行指令的排序列表。存储器52中的软件包括合适的操作系统(o/s)54、编译器55、源代码56和一个或多个根据示例性实施例的应用57。

应用57包括许多功能部件，诸如计算单元、逻辑、功能单元、过程、操作、虚拟实体和/或模块。

操作系统54控制计算机程序的执行，并提供调度、输入-输出控制、文件和数据管理、存储器管理和通信控制以及相关服务。

应用57可以是源程序、可执行程序(对象代码)、脚本或任何其他包括一组要执行的指令的实体。当其是源程序时，那么该程序通常经由编译器(诸如编译器55)、汇编器、解释器等进行编译，其可能包括也可能不包括在存储器52中，以便与操作系统54一起正常操作。此外，应用57可以写作具有数据和方法类的面向对象的编程语言，或者是具有程序、子程序和/或函数的过程编程语言，例如但不限于c、c++、c#、pascal、basic、api调用、html、xhtml、xml、asp脚本、javascript、fortran、cobol、perl、java、ada、.net等。

i/o设备53可以包括输入设备，诸如例如但不限于鼠标、键盘、扫描仪、麦克风、摄像头等。此外，i/o设备53还可以包括输出设备，例如但不限于打印机、显示器等。最后i/o设备可以进一步包括输入和输出通信的设备，例如但不限于网络接口控制器(nic)或调制器/解调器(用于处理远程设备、其他文件、设备、系统或网络)、射频(rf)或其他收发器、电话接口、网桥、路由器等。i/o设备53还包括用于通过网络通信的部件，诸如互联网或内联网。

当计算机50工作时，处理器51被配置为执行存储在存储器52中的软件，以便与存储器52进行数据通信，并且通常根据该软件来控制计算机50的操作。应用57和操作系统54由处理器51全部或部分地读取，可能在处理器51中进行缓冲，然后执行。

当应用57在软件中实现时，应当注意的是，应用57可以虚拟地存储在任何计算机可读介质上，以便任何计算机相关的系统或方法使用或与之共同使用。在本文的上下文中，计算机可读介质可以是电子、磁、光学或其他能够包含或存储计算机程序的物理设备或装置，以便任何计算机相关的系统或方法使用或与之共同使用。

通过对附图、公开和所附权利要求的研究，本领域的技术人员可以在实践本发明的过程中理解和影响所公开的实施例的其他变体。在权利要求中，词语“包括”不排除其他要素或步骤，并且不定冠词：“一”或“一个”不排除多个。事实上在彼此不同的从属权利要求中列举的某些措施不指示这些措施的组合不能够用于获取优势。权利要求中任何附图标记都不应该被解释为限制范围。