用于预测医学的唾液收集和测试系统

根据主权利要求的前序部分，本发明的范围是用于预测医学的唾液收集和测试系统。

对卫生系统的投资对于大多数发达国家达到了无法维持的水平，并继续成指数增长。然而，称为国家GDP的投资价值不一定对应于向公民更好地提供卫生服务。因此，世界上所有政府都在寻找在公共卫生服务领域引入创新并引起降低的公共成本的新的投资形式。公共卫生服务部门的许多分析师表示人工智能的使用可能是朝这个方向发展的最有希望的解决方案之一。

此外，减少护理的需求与通过预防和预测医学对疾病进行早期诊断的可能性共同发展。然而，这需要不断收集关于独特参数的同类数据，这可能比当前方法更早地为每个特定用户提供关于生活方式或关于护理的指导。

已知适用于评估用户的身体健康状况的装置，例如，能够在使用聚合数据收集装置的同时评估并测量心跳和血流的传感器。

还已知适用于测量用户唾液中的皮质醇水平的装置。例如，US6,833,274公开了这样的装置如何通过提供如下传感器如何克服其他系统的缺点，所述传感器能够实时测量样本中的皮质醇水平，同时还提供高选择性、高灵敏度、易用性、低成本和便携性优点。术语“皮质醇水平的实时测量”或“实时”涉及对人体刚产生的流体样本中的皮质醇水平的相对快速的评估，以指示当前皮质醇水平数据。

注意，皮质醇是由肾上腺产生的类固醇激素：皮质醇水平超过正常水平可能表明存在严重疾病，例如，库欣综合征或肾上腺肿瘤。过高的皮质醇水平还与压力状况、严重的肝病或抑郁相关联。

还已知适用于测量唾液中的α-淀粉酶水平的装置。事实上，众所周知，唾液腺中α-淀粉酶的产生作为对心理和身体压力的响应通过与自主神经系统的相互作用而增加。控制这样的酶已经被证明作为自主神经系统中的活性指标是有用的。例如，JP2002168860A公开了一种能够测量唾液中α-淀粉酶的变化的方法，而文件US2011/0040164A1公开了一种用于生产可以在测试系统中使用的传感器的技术。

从US2002/127143、US2017/135464、WO2015/073062和US2015/088538获知其他已知解决方案，这些解决方案具体说明使用牙刷来收集用户的唾液，以便将这样的样本提交给测试并评估任何用户的疾病。

本发明的目的是提供一种系统，该系统能够使精确识别的用户在每次使用电动牙刷之后以简单且基本上自动的方式将他/她自己的唾液提交给医学测试。

具体地，本发明的目的是提供一种上述类型的系统，该系统易于被用户使用，并且允许采集唾液以将其提交给测试，而不需要这样的用户对这样的样本进行主动操作。

另一目的是提供一种上述类型的系统，该系统能够自主地且自动地识别执行唾液的采集的用户，并且即使当牙刷由几个人(实际上，假设与嘴接触的部分被替换)使用时，也能够将自动执行的测试与这样的用户相关联。

另一目的是提供一种系统，该系统可以通过甚至与经由互联网不断更新的信息进行比较来对从用户唾液中提取的医学数据进行机器学习分析。

另一目的是提供一种上述类型的系统，其特征在于减小的尺寸。

通过根据主权利要求的用于预测医学的唾液收集和测试系统来实现对于本领域技术人员将是明显的这些目的和其他目的。

为了更好地理解本发明，出于说明性而非限制性目的附上了附图，其中：

图1示出了根据本发明的系统的透视图；

图2示出了图1的系统的部分的分解图；

图3示出了图1的系统的透明透视图；

图4示出了图1的系统的部分的示意性透视图；以及

图5至图9示出了表示图1的系统的不同操作步骤的流程图。

参照上述附图，根据本发明的系统包括具有基部2和优选的可分离配件3的电动牙刷1，配件3包括具有刷毛5的普通旋转主体4，刷毛5适用于允许用户刷牙。基部2包括含有电机7的普通主体6，每当可分离配件3与普通旋转轴8相关联时，电机7用于(以已知方式)驱动旋转主体4旋转，所述普通旋转轴8从插入配件3的设置在基部2的端部9处的座9A伸出。

后者还包括(可再充电的或不可再充电的)内部电池10和指纹传感器11，根据本发明指纹传感器11连接至无线或蓝牙类型的控制和通信装置12，配有与将在下面描述的测试单元或基座单元21相关联的接收器20(图4)。传感器11(通过其自身的电子装置或经由装置12和/或20)允许将数字指纹的读取与先前存储在基座单元21中的特定用户(用户ID)相关联，以便授权对唾液样本的后续采集并获得唯一且自动的样本/用户关联。

如果用户未被未识别出，则阻止使用根据本发明的系统。

还可以在非最佳条件下、在液体(水、肥皂等)、乳霜或其他物质存在的情况下读取指纹。另外，有利地，传感器11是还能够测量用户的心跳(并因此还能够测量他/她的血压和血流)的类型。

另外，电动牙刷的基部2还包括适用于评估电动牙刷1相对于基座单元21(如下面更好地描述的，出于再充电目的，基座单元21容纳电动牙刷1)的运动(加速度和在空间中的位置)的任何已知类型的运动传感器13。优选地，这样的传感器13还连接至上述装置12。最后，基部2还包括微型泵18，微型泵18由装置12监测和控制并以固有已知的方式连接至用于配件3的座9A。

可分离配件3设置有用于收集用户的唾液样本的收集室15：这样的收集室例如由沿着这样的配件3实现的通道来限定。收集室或通道15设置有如由聚二甲基硅氧烷(PDMS)制成的两个优选端部“上推”阀(16和17)，其允许唾液进入并从这样的收集室出来。光学传感器19评估这样的收集室15的填充程度；每当配件3位于其相应的座9A中时，阀16由于以固有已知的方式连接至收集室15的微型泵18生成的压力差而打开。

每当电动牙刷1被放置在基座单元21的座22内时，收集室15被这样的单元真空密封(或者被设置成在一定程度上低于大气压的压力)。座22包括至少一个板23，在所述至少一个板23上搁置电动牙刷1并且所述至少一个板23包括用于电动牙刷的可再充电电池10(如果有的话)的普通感应再充电构件24。

通道或者导管25和26(在图3中以虚线示出)也通向座22，分别通过多个后续步骤适用于从电动牙刷1的配件3的收集室15中采集唾液、以及适用于引入清洗液(随后通过导管25去除)、以及适用于在其中产生真空(或低压)。有利地，这样的导管25和26包括构件(在图中未示出，但是固有已知的)，该构件适用于每当电动牙刷被放置在座22中时打开放置在这样的收集室15中的阀16和17。

基座单元21除了对电动牙刷1的电池再充电之外，在其内部还包括适用于允许测试用户唾液的装置30。在图4中示意性地示出了这样的装置30的组成部件。

更具体地，装置30(也被称为“盒”，因为它是一次性元件或者能够在被替换之前执行多个测试)包括测试室31，测试室31容纳配有一个或几个固有已知电极的测试元件32，并经由通道或导管25A接收从收集室15提取的唾液；电动泵33经由导管35连接至分配阀36(导管25和26通向分配阀36并且导管25A从分配阀36离开)，并且所述阀从相应的罐或容器中提取一种或几种试剂。在图4中，存在三个罐(37、38和39)，并且连接至这样的阀36的相等数量的导管37A、38A和39A从这三个罐离开。

连接至包含参比溶液的罐41的导管40也通向电极32(用于执行唾液测试的固有已知类型)，并且从这样的板离开的导管42在罐44中终止，在罐44中由元件32的电极测试过的任何物质被排出。

除了可以测试唾液之外，盒30还可以被利用以经由阀36和通道或导管25来清洗采集通道或导管25以及牙刷1的收集室15。

基座单元21还包括普通的装置(真空泵等，未示出)，以用于允许在清洗电动牙刷1的收集室15之后在收集室15中产生真空(或低压)。

装置30连接至控制单元50，控制单元50固定在单元21中并且其特征可以更新，适用于监测和控制装置本身的所有构件的操作，以及还适用于检测任何罐(37、38、39和41)是否变空或者罐44是否已满。这通过连接至这样的控制单元50的普通传感器装置(未示出)来进行。

基座单元21执行唾液测试(通过室31所属的普通测试仪器51，测试仪器51连接至单元50并且在图4中示意性地示出)，并且当这样的测试结束时，可以相应地无线地(优选地以加密的模式)通知用户(经由显示器53)或服务器或远程数据收集装置。

优选地，来自其他(医学或非医学)装置的与同一个用户有关的其他数据也可以被发送至所述服务器或远程数据收集装置。通过机器学习分析来处理这样的数据。单元21(从电动牙刷的传感器11的接收指纹数据的接收器20连接至该单元21)还向这样的服务器提供一般信息，包括：可以进行的剩余测试的数目(根据盒30的状态或者罐37、38、39、41和44的填充程度)、任何系统故障、以及其他信息例如牙刷的电池的状态。

由基座单元21评估的唾液测试数据也可以由负责评估这样的数据的医生访问以便诊断患者的健康状态。

注意，可以通过使用该组合(采集/测试)系统进行的测试优选地是适用于识别内分泌、免疫、炎症、感染性等状况标记的那些测试。特别地，除了已知的测试(HIV、生育测试、妊娠测试)之外，测量皮质醇(库欣综合征)、由肾上腺产生的激素、毒理学类型的葡萄糖(糖尿病)、α-淀粉酶(胰腺或肾脏疾病)C-反应性蛋白(CRP、心肌梗塞)、总蛋白α-淀粉酶)、免疫球蛋白、溶菌酶、胱抑素、白蛋白、富组蛋白、脂肪酶、粘蛋白)、pH。运动传感器13(也连接至基座单元21)还可以用来通过测量加速度确定帕金森疾病之类的疾病是否发生或恶化。

现在将参照图3至图5描述根据本发明的系统的使用。

假设从基座单元21拿起电动牙刷2。参照图5，本发明的使用过程包括初始步骤60，随后是对用户指纹的识别61，该识别通过使用传感器11来进行。如果这样的识别没有发生或者没有被确认(框62)，则返回到框60；否则，转到框63并且阀16被打开(框64)，这允许收集用户的唾液(框65)。在识别用户以及通过由传感器13检测到的数据识别电动牙刷在空间中的预定部分(牙刷的配件3在口腔中的水平度和插入)时，阀16打开。如果阀16由于任何原因没有打开，则生成声音警报信号(框66)。

注意，由于收集室15处于低于大气压的压力，因此自动发生将唾液引入收集室15。

然后，如果光学传感器19没有检测到收集室15的最低限度填充水平(框67)以及在收集室15充满之前用户将旋转主体4与他/她自己的嘴分离或者激活这样的主体4的情况下，则生成警报信号(框68)。

如框70所示，如果唾液样本已经被正确地收集，则阀16被关闭(框69)并且用户接收消息(声音指示器或基座单元21中的显示器53)。

一旦用户结束使用用于清洁他/她的牙齿的牙刷，则将牙刷再次放入其座22中，并且根据图6所示的过程开始样本测试。在初始化步骤(框71)之后，位于座22中的传感器(未示出)检测牙刷的正确定位(框72)，以便能够允许收集室15连接至导管或通道25。如果这样的定位错误，则生成声音警报信号(框73)。

如果定位正确，则阀17打开(框74)并且通过泵33吸入唾液(框75)。如果这没有发生，则生成声音警报信号(框76)。

然后将吸入的唾液从收集室15转移至测试元件32(框77)，并且可以开始随后的大量样本测试，而唾液采集过程结束(框78)。

大量唾液测试过程在图7中示出：在初始化步骤(框80)之后，进行检查以查看唾液样本是否已被正确地导入到测试室31中或测试元件32中(框81)。如果不是这种情况，则生成声音警报信号(框82)。

然后执行唾液测试(框83)，并且评估提供这样的测试的结果的可能性(框84)。如果这样的可能性不存在(例如，由于测试元件32未被校准)，则生成声音警报信号(框85)，并且该过程从框80再次开始(如果待测试唾液的量不再足够)，或者可替选地进行检查以查看唾液样本的量是否足够(框86)并且重复测试。

如果不存在获得结果的可能性，则大量样本测试结束(框87)。

当测试结束时，冲洗测试室，即，测试元件32的电极以及唾液通过的所有通道(图8)。该过程以初始化步骤(框90)开始并且继续冲洗(框91)。如果后者被正确地执行，则从测试室31去除的任何物质都被排出到罐44中(框92)。如果没有正确地执行冲洗，则生成警报信号(框93)并且重复该过程。注意，在排出过程期间还进行检查以查看罐44是否已充满(框94)，并且如果发现这样的填充条件，则返回到框93。

在排出之后，通过对存在其中的普通传感器(未在图中示出)的校准来进行检查以查看测试室31是否有效(框96)，并且如果发现任何问题，则激活声音警报(框95)并且从设置步骤重复该过程。如果校准检查成功，则该过程结束(框97)。

根据本发明的系统的使用还包括冲洗电动牙刷1的收集室15以及在其中产生真空的步骤。这在图9中示出，其中，在初始化之后(框100)，进行并检查收集室15的实际清洁(框101)。如果发现没有正确地进行这样的清洁(框102)，则返回到框100；否则，转到使收集室15排出(框103)并在其中产生真空(框104)的步骤。同样在这种情况下，进行检查以查看容纳用来冲洗收集室15的液体的罐44是否已满(框105)。如果是，则转到框102。

如果在收集室15中没有正确地执行真空生成，则生成警报信号(框106)并返回到该过程的开始。如果一切均已正确地执行，则该过程结束，并且可以重新使用牙刷1。

注意，所有警报信号均通过基座单元21经由显示器53生成。

根据本发明，该系统包括彼此物理上分离的唾液收集装置(电动牙刷)和测试装置(基座单元21)，从而引入了系统可扩展性优点，可以增加和/或改变希望执行的测试的次数和类型。此外，通过传感器11在牙刷上进行的识别引入了对患者ID的必要验证，以便将测试结果与患者进行唯一的关联。有利地，在唾液样本被收集时，同一传感器还检测心跳和血流。在收集步骤之后的时间执行唾液样本测试，从而防止患者被迫等待要完成的测试。

在一个变体中，测试系统以受保护的(或加密的)无线模式连接至服务器，其中，服务器收集由各种数据收集装置发送的测试结果。该系统的目的还在于，除了来自其他源(诊所、其他用户、大学、研究中心)的数据之外，收集并聚合唯一地绑定到同一个患者ID的所有信息，并且通过利用人工智能的机器学习算法来为每个个体用户创建特定指导。

使用该系统的用户是：

A.健康的人，其通过该系统接收关于他/她应采用哪种生活方式以继续保持“健康”的信息，或者

B.已经患有疾病但是不会恶化或甚至可能康复的患者，或者

C.希望尽可能延长他/她预期寿命的慢性患者。

机器学习是自动建立分析模型的数据分析方法。机器学习使用已知的算法，该算法迭代地从数据学习以使系统能够识别未知信息，而无需对其进行明确编程以查找信息。

(优选地，从每天的分析中)收集的特性越多，则系统越快地通过机器学习从收集的数据中学习。

在本发明的一个另外的且简化的实施方式中，显然可以通过控制单元50在基本单元21中使用机器学习技术，控制单元50可以存储从预定时间段内执行的测试接收到的数据，并且如果必要的话，根据用户的请求将数据传送至远程装置，例如智能手机或加密的访问网站或其他网站。

此外，可以例如通过网络或通过智能手机远程更新控制单元50，以评估新的测试参数。

根据本发明的系统易于使用并且基于普通的用户行为；因此，该系统在不需要这样的用户或患者努力修改他/她的习惯的情况下进行操作，并因此其使用是容易且有效的。