[发明专利]用于物联网处理的虚拟生理系统的简化实例

说明书

所要求保护的发明呈现了用于使用有限的数据输入和计算资源实时预测生理系统的结果的方法。所要求保护的发明包括从精细的基于云的计算系统生物学模型导出的简化的或抽象的生理模型。与在计算上要求高且可以被用来随着时间的推移连续地更新抽象模型的精细的基于云的估计相比，抽象模型能够利用有限的数据流在设备上实时准确地估计、预测和显示生理系统的结果，所述有限的数据流通常是从非侵入性数据获取设备获得的。

相关专利申请的交叉引用

本发明要求享有2016年1月25日提交的美国临时专利申请No.62/286,577的优先权，所述美国临时专利申请通过引用纳入本文。

技术领域

本发明涉及生物数据的非侵入性生理监测和计算的领域。更具体地，呈现了使用有限的数据输入和计算资源实时预测生理系统的结果的方法。

背景技术

用于生成个人化生物信息的技术超越了电子工业的摩尔定律。例如，DNA测序技术目前正以超指数速率发展，以从目前开始的一年内在消费者层面上提供全基因组信息。然而，生成这样大量的生物信息的快速速率远远超过研究团体和临床团体正在处理和解释的生成信息的速率，尤其是在消费者和患者相关的背景下。

主流可穿戴技术的出现已经导致了一大批能够以非侵入性方式连续地监测生理信号的传感器的发展。这些传感器和传感器导出的数据与计算设备和互联网通信组合使用开创了将人体带入物联网(IoT)的可能性。大多数当前的可穿戴设备和移动设备可以生成个人健康数据流和度量(metric)，将所述数据和度量传送到互联网数据库，所述互联网数据库然后可以创建允许受试者管理和改善他的或她的个人健康状态的健康生态系统。根据从可穿戴设备获得的数据流计算个人健康度量的速度和准确度通过开发更复杂的传感器和算法而得以连续提高。个人健康数据和度量以及用户启用的整体健康管理方法可能有助于预防模型和可能的诊断模型。然而，根据对消费者、临床医生和研究人员都有价值的非侵入性生理信号和随后的信息流进行准确且生物学相关的推断和预测仍然存在挑战。

近年来，向人体的定量建模已经取得了重大进展。计算系统生物学(CSB)的科学领域旨在捕获和预测生物系统的行为，且使用描述一起工作以生成人体的紧急行为的不同系统的行为的数学模型来扩展对这些系统的理解。例如，已知的人体模型包括但不限于呼吸模型、脑模型、心脏模型和肝脏模型。可以使用定量建模以可计算的格式捕获这些生物系统的知识。此外，模型可以彼此结合使用或与其他类型的数学模型(即概率模型)结合使用。

本发明旨在满足对根据通常通过非侵入性设备(诸如可穿戴设备)获得的有限的数据流计算的生物和临床相关的推断和预测的需要。

发明内容

所要求保护的发明旨在提供利用有限的数据流准确地预测和推断难以测量的生理参数的方法，所述有限的数据流诸如是通常通过非侵入性设备(例如，受试者可穿戴的数据获取设备)获取的那些。在一方面，生理系统的精细且要求高的计算系统生物学(CSB)模型的抽象版本被传送到紧邻数据获取传感器的数据获取设备，以实现在所述设备上实时估计和显示所述受试者的复杂生理参数。在一方面，与在计算上要求高且随着时间的推移连续更新的精细的基于云的估计相比，这些抽象模型能够利用有限的数据流在所述设备上实时准确地估计、预测和显示生理系统的结果。在一方面，所述非侵入性数据获取设备可以提供有限的数据流供抽象模型所采用，以产生结果。