CN108370389B - 用于医疗设备在网络之间的传输的系统和方法 - Google Patents

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Abstract

呈现了一种用于管理在医疗体域网(MBAN)内的数据的传输的系统。所述系统包括设置在患者身上并被配置成从所述患者获取数据的一个或多个传感器单元。此外，所述系统包括一个或多个可拆卸的无线通信和电池单元，其中所述一个或多个可拆卸的无线通信和电池单元可拆卸地耦合到对应的传感器单元。此外，所述系统包括患者监测设备，该患者监测设备与所述一个或多个可拆卸的无线通信和电池单元进行双向无线通信并且被配置成接收传感器数据并基于所述一个或多个无线通信和电池单元的至少一个无线通信和电池单元的操作状态来保持所述一个或多个无线通信和电池单元所述患者监测设备之间的网络连接。

Description

用于医疗设备在网络之间的传输的系统和方法
背景技术
本说明书的实施例大体涉及患者监测，并且更具体地涉及用于身体上医疗设备在无线网络之间的网络传输的系统和方法。
应理解，通常至少部分基于关键生理指标(诸如血氧(SPO2)、血压、温度等)的测量和解释确定患者的总体健康。因此，监测关键生理指标是患者护理的重要方面。然而，这种生理指标或数据只有在指标以及时和准确的方式发送时才有用。
无线传感器网络广泛地用于患者健康监测的情景。特别是，使用无线传感器网络有助于规避与电缆混乱和设备管理相关的问题。此外，从患者传感器到数据显示器/患者监测设备的数据的无线传输允许更容易地管理这样的设备并改善与电缆管理相关的负担。
无线体域网(WBAN)包括可穿戴监测设备，诸如经常用于监测医院遥测病房中的患者的生命体征(例如，血压、心率、SPO2等)的传感器。用于监测患者的生命体征的传感器通常包括监测单元、通信单元、和电源或电池单元。传感器由中央控制器设备控制，该中央控制器设备也可以被称为患者监测设备、通信集线器(Hub)或控制器集线器。此外，由患者的WBAN发送的信息的关键性质可以需要非常高的发送成功率，例如约95％以上。在一些示例中，WBAN可以被称为医疗体域网(MBAN)。具体而言，MBAN是穿戴在患者身体上的传感器的低功率网络，传感器由位于患者的身体上或靠近患者的身体的集线器设备控制。MBAN设备通常在2360-2400MHz频段内作为次要基础运行，以防止在该频段运行的联邦和非联邦电台的有害干扰。MBAN设备支持身体穿戴式医疗传感器(客户端)设备与专用编程器/控制(P/C)设备或患者监测设备或集线器之间的无线非语音数据通信。
为了满足WBAN/MBAN中的数据延迟和中断的严格要求，期望的是，传感器保持可操作地耦合到患者并且在患者被监测期间的时间段内与患者监测设备通信。此外，与传感器相关联的电源(诸如电池单元)可以随着时间放电并导致传感器停止监测患者并通过网络传送患者数据，导致关键生理数据的丢失。因此，期望监测传感器的电源并以及时的方式更换电源。然而，没有电缆可能导致缺乏指示丢失与患者的连接性的视觉提示。此外，没有电缆也使得护理者难以确定传感器是否具有足够的电力供应并且正在将患者信息传送给患者监测设备。
发明内容
根据本说明书的各方面，呈现了一种用于管理医疗体域网(MBAN)中的数据传输的系统。该系统包括设置在患者身上并被配置成从患者采集数据的一个或多个传感器单元。此外，该系统包括一个或多个可拆卸的无线通信和电池单元，其中一个或多个可拆卸的无线通信和电池单元可拆卸地耦合到对应的传感器单元。此外，系统包括与一个或多个可拆卸无线通信和电池单元进行双向无线通信的患者监测设备，并且被配置成接收传感器数据并基于一个或多个无线通信和电池单元的至少一个无线通信和电池单元的操作状态来保持一个或多个无线通信和电池单元与患者监测设备之间的网络连接性。
根据本说明书的另一方面，呈现了一种用于管理医疗体域网(MBAN)中的数据传输的方法。该方法包括通过使用设置在患者身上的一个或多个传感器单元获取患者数据。此外，该方法包括经由一个或多个可拆卸的无线通信和电池单元发送获得的传感器数据，其中一个或多个无线通信和电池单元可拆卸地耦合到对应的传感器单元。该方法还包括将一个或多个无线通信和电池单元与患者监测设备配对。此外，该方法包括基于一个或多个无线通信与电池单元中的至少一个无线通信和电池电源的操作状态来保持一个或多个无线通信和电池单元与患者监测设备之间的网络连接性。还呈现了包括非瞬态计算机可读介质的计算机程序产品，非瞬态计算机可读介质进而包括一个或多个有形介质，其中一个或多个有形介质包括适于执行该方法的代码。
附图说明
当参考所附附图阅读以下具体实施方式时，本说明书的实施例的这些以及其他特征和方面将被更好理解，类似的字符在整个附图中表示类似的部件，在附图中：
图1是根据本说明书的各方面的用于无线患者监测的示例性系统的示意图；
图2是根据本发明的各方面示出通过使用基于接近度的通信将电池单元(WCBU)和集线器(患者监测设备)配对的方法的流程图；
图3是根据本发明的各方面示出通过使用用户输入的代码或个人识别码(PIN)将电池单元(WCBU)和集线器配对的另一方法的流程图；
图4是根据本说明书的各方面示出用于经由集线器将传感器和WCBU相关联的方法的流程图；
图5是根据本说明书的各方面示出用于在传感器和集线器之间保持连接性的方法的流程图；
图6是根据本说明书的各方面示出用于将走动的患者的传感器和相应的WCBU重新连接到集线器的方法的流程图；
图7是根据本说明书的各方面示出用于未配对的无线通信和电池单元(WCBU)的资产管理的方法的流程图；以及
图8是根据本说明书的各方面示出用于从集线器注销传感器的方法的流程图。
具体实施方式
如下文中将详细描述的，呈现了用于无线患者监测的示例性系统和方法的各种实施例。更具体地，本文呈现的系统和方法有助于增强患者监测系统中的身体上传感器的临床工作流程、网络连接性和网络传输。
尽管以下描述包括涉及医院环境中的无线患者监测的实施例，但是这些实施例也可以在其他患者监测场景中实施。例如，本说明书的实施例可以被实现用于在诊所、家中和/或移动单元设置中监测患者。
如本文所使用的，术语“处理器”和“计算机”以及诸如“处理设备”、“计算设备”和“控制器”的相关术语，不仅仅限定为那些在本领域中称为计算机的集成电路，还广泛地指代微型处理器、微型计算机、可编程逻辑控制器(PLC)和专用集成电路，以及其他可编程的电路，并且这些术语在本文中可交换地被使用。在本文描述的实施例中，存储器可以包括但不限于诸如随机存取存储器(RAM)的计算机可读介质以及诸如闪存的计算机可读非易失性介质。替代地，也可以使用软盘、光盘只读存储器(CD-ROM)、磁光盘(MOD)和/或数字多功能盘(DVD)。而且，在本文描述的实施例中，额外的输入信道可以是但不限于与诸如鼠标和键盘的操作者界面相关联的计算机外围设备。或者，也可以使用其他计算机外围设备，其可以包括例如但不限于扫描仪。此外，在示例性实施例中，额外的输出信道可以包括但不限于操作者界面监视器。
此外，如本文所使用的，术语“软件”和“固件”是可互换的，并且包括存储在存储器中用于由个人计算机、工作站、客户端和服务器执行的任何计算机程序。
如本文所使用的，术语“非瞬态计算机可读介质”旨在代表以任何方法或技术实现的用于信息的短期和长期存储的任何有形的基于计算机的设备，诸如计算机可读指令、数据结构、程序模块和子模块、或任何设备中的其他数据。因此，本文描述的方法可编码为包含在有形、非瞬态、计算机可读介质中的可执行指令，包括但不限于，存储设备和/或记忆设备。当由处理器执行时，此指令导致处理器执行至少部分本文所描述的方法。此外，如本文所使用的，术语“非瞬态计算机可读介质”包括所有有形的计算机可读介质，包括但不限于非瞬态计算机存储设备，包括但不限于易失性和非易失性介质，和诸如固件、物理和虚拟存储器、CD-ROM、DVD的可移动和不可移动介质以及诸如网络或因特网的任何其他数字源，以及尚未开发的数字装置，唯一的例外是瞬态的、传播的信号。
图1示出用于在指定监测区域102内进行无线患者监测的示例性系统100。例如，指定监测区域102包括容纳被监测的患者106的医院房间和/或患者106可以移动或移动到的医院内的一个或多个其他区域，诸如医院走廊、电梯大厅、患者休息室、食堂、洗衣房、和/或厨房。替代地，指定监测区域102可以对应于患者的家的房间内和/或外、辅助生活设施和/或移动医疗单元中的一个或多个区域。
在图1的目前考虑的配置中，系统100包括设置在患者106身上或附近的一个或多个传感器单元或传感器单元104。此外，系统100还包括一个或多个无线通信和电池单元(WCBU)112和患者监测设备(PMD)或集线器122。可以注意，为了便于说明，系统被示出为包括一个传感器单元104和一个无线通信和电池单元(WCBU)112。然而，可以设想多个传感器单元104和多个WCBU 112的使用。可以注意，术语PMD、患者监测设备和集线器(Hub)可以互换地被使用。并且，术语传感器单元和传感器可以被互换地使用。
传感器单元104可以经由相应的附接子单元被可操作地耦合到WCBU 112。每个传感器单元104可操作地耦合到对应的WCBU。此外，集线器122可以经由通信网络136被通信地耦合到WCBU 112。在一个实施例中，通信网络136可以是无线网络。并且，例如，通信网络136可以包括医疗体域网(MBAN)、无线体域网(WBAN)、无线个人区域网(WPAN)、和/或任何其他合适的通信网络。
在一个实施例中，每个传感器单元或传感器单元104包括医疗参数监测子单元108和附接子单元110。医疗参数监测子单元108可以被配置为感测和/或测量生理参数，诸如但不限于SPO2、血压、和温度。并且，传感器单元104的附接子单元110可以用于将传感器单元104可拆卸地耦合到WCBU 112。WCBU 112和集线器122可以配备成通过使用基于接近度的通信技术进行通信，包括但不限于，近场通信(NFC)、无源/有源RFID(射频识别)、光学、IR(红外)或磁性配对技术或点对点无线技术，包括但不限于WiFi、蓝牙、Zigbee或其他通信协议。
更具体地，可拆卸WCBU 112和集线器122可以被配备为通过使用基于接近度的通信进行通信。WCBU 112和集线器122可以分别配备有基于接近度的通信子单元120和128。基于接近度的通信子单元120和128可以经由基于接近度的通信接口进行通信。基于接近度的通信接口的一些非限制性示例包括NFC和RFID。近场通信(NFC)使能够无线通信的设备能够通过将通信设备彼此靠近定位来建立与彼此的无线电通信。在一个示例中，分隔通信设备的期望距离通常为10厘米(3.9英寸)或更小。射频识别(RFID)是无线使用电磁场来传输数据。在其他非限制性示例中，基于接近度的通信接口可以包括磁场接口、电场接口、光学接口、声学振动、超声波振动、机械振动或其组合。
此外，在一个实施例中，每个WCBU 112包括无线通信子单元118、电池子单元116和附接子单元114。此外，在某些实施例中，WCBU112还可以包括基于接近度的通信子单元120。无线通信子单元118被配置为促进通信网络136上的双向无线通信。此外，附接子单元114被配置成促进传感器单元104可拆卸地耦合到WCBU 112。此外，基于接近度的通信子单元120可以通过使用基于接近度的通信协议与另一基于接近度的通信使能设备通信地耦合。
通信网络136在指定的监测区域102内有效。而且，如前所述，例如，通信网络136可以包括无线体域网(WBAN)或医疗体域网(MBAN)、无线个人区域网(WPAN)和/或任何其他合适的通信网络。可以注意，术语通信网络和无线网络可以互换使用。
此外，在一个实施例中，集线器122可以包括显示器124、用户界面126、无线通信子单元130和基于接近度的通信子单元128。基于接近度的通信子单元128可以用于通过使用相同的基于接近度的协议将集线器122与另一个基于接近度的通信使能设备通信地耦合。在一个示例中，集线器122和WCBU 112中的基于接近度的通信子单元可以是NFC读取器。此外，集线器122还可以包括存储器子单元132和处理器子单元134。无线通信子单元130被配置为提供无线网络136上的通信。而且，存储器子单元132被配置为存储由传感器单元104生成的数据。而且，由传感器单元104生成的数据可以被传送到WCBU 112。WCBU 112进而可以将传感器数据传送到集线器122的无线通信子单元130。集线器122的处理器子单元134可从无线通信子单元130检索传感器数据并将数据存储在存储器子单元132中。在某些实施例中，处理器子单元134还可以被配置为创建传感器单元和WCBU识别关联列表，进而由处理器子单元134存储在存储器子单元132中。
集线器122和WCBU 112之间的消息以预定的频率通过指派的通信信道被发送和接收。在一个非限制性示例中，通信信道可以使用时分多址(TDMA)作为信道接入方法。消息可以包括有效载荷成分和控制成分。在一个实施例中，有效载荷成分包括数据和/或指令，并且控制成分包括控制和/或定时信息。WCBU 112和集线器122之间的通信由各种配对过程启动，这些配对过程包括由集线器122将上行链路/下行链路TDMA时隙指派给WCBU 112。
在一些实施例中，传感器单元104可以是物理设置在患者106的期望区域上的可穿戴设备，用于监测医学相关信息。替代地，在一些实施例中，传感器单元104可以包括非接触感测设备，诸如被配置为监测患者的光学传感器。此外，传感器单元104可以被配置为在随机时间点、在指定的时间间隔之后、或其组合，连续地测量患者106的一个或多个生理指标。
此外，传感器单元104的一些示例可以包括电表面电位传感器、生物阻抗传感器、基于加速度计的运动检测器、电容传感器、光学传感器、RF传感器、无源IR(PIR)传感器和/或其他合适的传感器。这些传感器单元104可以被配置为监测诸如心跳、呼吸、血压、SPO2、肢体运动的生理指标。此外，传感器单元104可以测量其他医学相关信息，例如，期望的生物材料的水平，诸如激素和/或非生物材料，诸如患者体内的造影剂。所测量的生理参数经由附接到传感器单元104的WBCU 112被发送到患者监测设备或集线器122。
根据本说明书的各方面，通过安全的基于接近度和无线配对以及定制协议的组合，系统100允许WCBU 112与所有医疗传感器单元通用。此外，基于接近度的配对允许医务人员容易地将WCBU 112配对到患者监测设备或遥测集线器122。通过使用自动加密密钥生成和传输使配对安全。然后将WCBU 112耦合到设置在患者106身上的传感器单元104。传感器单元104获取患者数据并将数据发送到集线器122。系统100的工作将参考图2-8更详细地描述。
如上所述，WBCU 112可以与集线器122配对。在一个实施例中，WBCU 112可以通过使用基于接近度的配对与集线器122配对。为此，在一个实施例中，WBCU 112可以定位在集线器122的必要距离内。在一个示例中，护理者可以将WCBU 112定位在距离集线器122必要距离内。必要距离可以表示由基于接近度的配对协议设定的接近度要求。WBCU112与集线器122的基于接近度的配对的一个示例在图2中被示出。
现在参考图2，呈现了描绘用于WBCU与集线器的基于接近度配对的方法的流程图200。参考图1的元件描述了图2的方法。在一些实施例中，图2的方法200的各个步骤，更具体地，步骤202至228可以由处理器子单元134、基于接近度的通信子单元120、128和无线通信子单元118、130中的一个或多个来执行。
一旦WCBU 112被定位在距集线器122必须的距离内，集线器122就读取WCBU 112的唯一标识。在一个示例中，唯一标识可以是WCBU 112的7字节通用唯一标识符(UUID)，如步骤202所示。此外，在步骤204，执行检查以验证在步骤202由集线器122读取的UUID是否与WCBU 112的UUID相匹配。因此，在步骤204，如果确定由集线器122读取的UUID与WCBU 112的UUID不匹配，则控制返回到步骤202。然而，在步骤204，如果确定由集线器122读取的UUID与WCBU 112的UUID匹配，则控制前进到步骤206。
随后，在步骤206，WCBU 112和集线器122都可以配对。在配对模式下，集线器122和WCBU 112之间的消息有效载荷专属于配对过程一段确定的时间段。在一个示例中，确定的时间段可以是大约3秒。因此，对于所确定的时间段的持续时间，消息有效载荷可以不包括任何其他信息。
此外，在该配对模式中，集线器122发送消息，如步骤210所示。在一个示例中，该消息可以包括指示配对类型的OPCODE，例如“NFC配对”。另外，消息有效载荷可以包括WCBU112的7字节的UUID。而且，对于配对模式的持续时间，WCBU 112被配置为“监听”来自集线器122的发送。
一旦WCBU 112接收到来自集线器122的发送，WCBU 112就确定来自集线器122的发送的有效载荷中的7字节UUID是否匹配对应的UUID。因此，在步骤212，可以执行检查以确定接收到的UUID和WCBU112的UUID之间是否匹配。在步骤212，如果不匹配，则WCBU 112继续处于监听模式，直到配对模式的持续时间(例如，超时时段)结束。在一个示例中，超时时段是大约3秒。随后，如步骤230所描绘，WCBU 112和集线器122在基于接近度配对的不成功尝试之后结束配对模式。
再次参考步骤212，如果在来自集线器122的发送的有效载荷中的UUID与WCBU112UUID之间存在匹配，则如步骤214所示，WCBU112向集线器122发送请求，请求在通信信道上的时隙。如前所述，这些时隙可以是上行链路/下行链路TDMA时隙。此外，在步骤216，执行检查以验证集线器122是否已经接收到来自WCBU 112的请求。在步骤216，如果集线器122尚未接收到来自WCBU 112的请求，则控制转移到步骤230，在步骤230中，配对模式关闭。然而，在步骤216，如果验证集线器122接收到来自WCBU 112的请求，则集线器122将WCBU 112注册到无线通信网络136上，如步骤218所示。另外，集线器122为WCBU 112分配通信时隙。
随后，在步骤220，集线器122基于WCBU 112的7字节UUID和集线器自己的UUID生成唯一的加密密钥。此外，如步骤222所示，集线器122将具有指派的时隙的消息发送到WCBU112作为有效载荷。此外，在步骤224，执行检查以验证WCBU 112是否已经接收到来自集线器122的信息。在步骤224，如果验证了WCBU 112接收到时隙信息，则在步骤226，WCBU 112通过使用WCBU 112和集线器122的UUID生成与在步骤220由集线器122生成的加密密钥相同的加密密钥。此外，如步骤228所示，WCBU 112可以开始将包括加密密钥的所有后续消息中的数据发送到集线器122。随后，如步骤232所示，可以成功终止基于接近度的配对事务并且可以关闭配对模式。图2的过程的成功终止创建其中WCBU 112和集线器122现在“配对”的操作状态，并且集线器122和WCBU 112之间的消息可以通过使用在步骤220和226中创建的特定加密密钥通过指派的通信时隙发送。
图3是示出用于将电池单元(WCBU)与集线器(患者监测设备)配对的另一种方法300的流程图。在图3的方法中，将与Hub配对的WCBU的唯一标识可以是用户提供的代码或个人识别码(PIN)。方法300可以参考图1的组件来描述。在本示例中，WCBU 112和集线器122可以通过使用用户PIN/代码配对进行配对。在一些实施例中，图3的方法300的各个步骤，更具体地，步骤302至324可以由处理器子单元134、用户界面126、和无线通信子单元118、130中的一个或多个来执行。在步骤302，集线器122可以接收用户PIN/代码。在一个示例中，用户/护理者可以通过使用集线器122中的用户界面(诸如用户界面126)输入代码或PIN。用户输入的代码或PIN可对应于期望的WCBU 112。
在接收到用户PIN/代码之后，在步骤304，集线器122为用户代码/PIN配对启动确定的时间段。更具体地，集线器122在确定的时间段的持续时间内“搜索”与用户输入的用户PIN/代码相对应的WCBU 112。在一个示例中，确定的时间段可以是大约十秒。
此外，在步骤306，集线器122广播/发送期望的WCBU 112的用户PIN/代码。在一个示例中，可以通过使用指示配对模式的OPCODE和包括期望的WCBU 112的用户PIN/代码的有效载荷来发送用户PIN/代码。这样的OPCODE的一个示例是“代码配对”。随后，在步骤308，监听来自集线器122的传输的WCBU 112从集线器122接收传输。此外，在步骤308，监听WCBU112确定接收到的传输的有效载荷中的用户PIN/代码是否匹配其自己的用户PIN/代码。如果不匹配，则控制转到步骤322。在步骤322，WCBU 112在所确定的配对时间段的持续时间内继续监听来自集线器122的广播。当所确定的时间段(超时时段)到期时，集线器122停止广播具有OPCODE“代码配对”和包括用户输入的用户PIN/代码的有效载荷的消息，结束于WCBU112与集线器122的用户PIN/代码配对的不成功尝试，如步骤322所示。附图标记324描绘用户PIN/代码配对事务的结束。
返回参考步骤308，如果在从集线器122广播的消息的有效载荷中的用户PIN/代码与WCBU 112用户PIN/代码之间存在匹配，则WCBU 112向集线器122发送指示其准备与集线器122配对的消息，如步骤310所示。另外，WCBU 112还请求通信信道时隙和时隙ID以实现与集线器122的配对。
随后，在步骤312，集线器122从WCBU 112接收该发送并且将WCBU 112注册到无线通信网络136上。并且，集线器122为WCBU112分配通信时隙。在一个示例中，分配的/指派的通信时隙可以包括上行链路和下行链路TDMA时隙。此外，在步骤314，集线器122通过使用WCBU 112的用户PIN/代码及其自己的UUID生成唯一的加密密钥。
此外，在步骤316，集线器122利用指派的上行链路和下行链路TDMA时隙向WCBU112发送消息。而且，在步骤318，WCBU 112接收来自集线器122的时隙信息，并且通过使用集线器122的UUID和WCBU 112的用户PIN/代码，生成与在步骤314由集线器122生成的加密密钥相同的加密密钥。如步骤320所示，WCBU 112可以通过使用加密密钥在到集线器122的所有后续消息中开始到集线器122的数据发送。此外，在步骤322，集线器122与WCBU 112之间的配对模式以成功的用户PIN/代码配对结束。随后，如步骤324所示，可以终止用户PIN/代码配对事务。
一旦WCBU 112和集线器122已经通过参考图2-3描述的任何方法实现了成功的配对，期望的是将WCBU 112物理耦合到传感器单元104。根据本说明书的多个方面，在将WCBU112耦合到传感器单元104之后，产生并注册代表传感器单元104与相应的WCBU 112的耦合的UUID。在一个示例中，传感器单元104的UUID被发送到集线器122。随后，处理器子单元134将传感器单元104的UUID与WCBU 112相关联，并将关联性注册/存储在存储器中。
现在参考图4，呈现了将物理耦合到WCBU的传感器或传感器单元与集线器相关联的方法的流程图400。参考图1-3的组件描述了方法400。而且，可以注意，方法400是在假设WCBU 112已经通过使用基于接近度的配对(见图2)或用户PIN/代码配对(见图3)而与集线器122通信地配对的情况下描述的。在一些实施例中，图4的方法400的各个步骤，具体地，步骤402至430可以由处理器子单元134、无线通信子单元118、130、显示器124、和存储器单元132中的一个或多个来执行。
在步骤402，用户或护理者将WCBU 112物理地耦合或附接到设置在患者106身上或附近的传感器单元104。在一个示例中，通过将传感器单元104的附接子单元110物理地链接到WCBU 112的附接子单元114，WCBU 112可以物理地耦合到传感器单元104。
此外，在步骤404，可以在传感器单元104和WCBU 112之间交换通用唯一标识符(UUID)信息。在一个示例中，WCBU 112检索传感器单元104的UUID。而且，在步骤406，WCBU112评估对额外的通信时隙的需要。在步骤406，如果不需要额外的通信时隙，则控制前进到步骤410。然而，如果需要额外的通信时隙，则如步骤408所示，WCBU 112将用于附加时隙指派的请求发送到集线器122。WCBU 112通过传感器单元104和WCBU 112之间的直接通信接口接收传感器单元104的UUID，直接通信接口可以是串行、光学、红外或任何其他合适的直接通信接口。当两个单元物理耦合在一起时，可以建立该链接。
而且，在步骤410，用于将传感器单元104的UUID与WCBU112的UUID相关联的请求被发送到集线器122。可以注意，如果WCBU 112已经请求了额外的通信时隙，则步骤410中的请求还可以包括步骤408的时隙指派请求。
此外，如步骤412所示，可以执行检查以验证请求是否被成功发送。如果请求发送成功，则在步骤414，集线器122从WCBU 112接收请求。此外，在步骤416，集线器122评估是否已经请求了额外的通信时隙。如果没有请求额外的通信时隙，则控制前进到步骤422，其中集线器122中的处理器子单元134将传感器单元104的UUID与WCBU 112的UUID相关联。而且，处理器子单元134可以将该关联性存储在存储器子单元150中。然而，在步骤416，如果集线器122确定已经请求了附加通信时隙，则集线器122进一步确定附加通信时隙是否可用，如步骤418所示。如果额外的时隙可用，则将额外的通信时隙分配给WCBU 112，并将更新的通信时隙指派发送给WCBU 112，如步骤420所示。随后，在步骤422，处理器子单元134将传感器单元104的UUID与WCBU 112的UUID相关联。此外，在步骤434，关联传感器单元104与WCBU112的事务以成功的关联结束。
再次参考步骤418，如果集线器122确定附加的通信时隙不可用，则控制前进到步骤430，其中显示第二错误消息。在一个实施例中，集线器122的显示器可用于显示第二错误消息。由于附加时隙的不可用性，第二错误消息可以指示传感器单元104与WCBU 112关联失败。并且，在一个示例中，第二错误消息可以被可视化为“网络资源不足”。随后，在步骤434，关联传感器单元104与WCBU 112的事务可以被结束。
在返回参考步骤412的情况下，如果WCBU 112未能成功地将步骤410的请求发送到集线器122，则可以重新发送对额外时隙的请求和/或将传感器单元104与WCBU关联的请求，如步骤424所示。而且，WCBU112继续发送对确定时间段(超时时段)的请求。在一个示例中，超时时段可以是大约10秒。此外，在步骤426，执行检查以验证所确定的时间段或超时时间段是否已经过去。如果超时时段已经过去，则可以显示指示由于超时时段的流逝而导致传感器单元104与WCBU 112关联失败的第一错误消息。在一个实施例中，集线器122的显示器可用于显示第一错误消息。并且，在一个示例中，第一错误消息可以被可视化为“超时”。随后，在步骤434，关联传感器单元104与WCBU 112的事务可以被结束。
此外，系统协议允许通信地耦合到患者监测设备的所有传感器到其他监测器/集线器的无缝无线网络传输，从而使医务人员能够有效地使用无缆系统，而不需要手动配对和解除配对不同的患者场景。
此外，如果患者走动且移出患者监测装置的无线通信范围，则该系统被设计为没有护理者的介入的情况下自动将设置在患者身上的传感器重新连接至患者监测设备/集线器。
在集线器122成功将传感器UUID与WCBU UUID关联之后，WCBU 112从传感器单元104检索患者数据，并通过使用所指派的通信时隙将数据发送到集线器122。随着时间的推移，WCBU 112的电池子单元116可能放电并且WCBU 112的功率储备可能耗尽。在电池子单元116的低功率储备的情况下，用户或护理者可以从传感器单元104拆卸具有低功率储备或耗尽功率的WCBU 112，并将新的WCBU 112物理地耦合到传感器单元104。
根据本说明书的示例性方面，提供了一种允许在不丢失网络连接性的情况下进行电池交换的协议。具体而言，该协议允许正在经历相应WCBU的改变的传感器在WCBU交换期间继续保持连接到集线器，从而促进对患者的不间断监测。
从传感器单元104拆卸WCBU可以导致与集线器的连接性中断。集线器被配置为保持与传感器的连接性。具体而言，集线器从传感器解除关联耗尽的WCBU或具有低功率储备的WCBU。此外，集线器在通过广播传感器的UUID来替换相应的WCBU的同时在确定的时间段内保持与传感器的连接性，直到附接到传感器的新的WCBU作出响应并且集线器将新的WCBU与传感器相关联
现在转到图5，呈现了用于保持传感器和患者监测装设备/集线器之间的连接性的方法的流程图500。参考图1-4的组件描述了图5的方法。
如前所述，WCBU 112可以物理耦合到传感器单元104。并且，WCBU 112的UUID可以由集线器122与传感器单元104的UUID相关联。而且，可以注意，方法500是在假设WCBU 112已经通过使用基于接近度的配对(见图2)或用户PIN/代码配对(见图3)而与集线器122通信地配对的情况下描述的。
此外，可能期望替换耗尽的WCBU 112或具有低功率储备的WCBU 112。因此，在图5的方法500中，在步骤502，用户或护理者可以将WCBU 112从相应的传感器单元104拆卸。集线器。在一个实施例中，通过将传感器单元104的附接子单元110物理地取消链接到WCBU112的附接子单元114，WCBU 112可以从传感器单元104拆卸。
此外，在步骤504，拆卸的WCBU 112将消息发送至集线器122指示WCBU 112已经从传感器单元104拆卸。另外，在步骤506，集线器122接收来自WCBU 112的发送。根据本说明书的方面，集线器122被配置为保持与被替换的WCBU 112相关联的传感器单元104的连接性。具体而言，集线器122被配置成当相应的WCBU 112被替换时“救援”传感器单元104。因此，集线器122开始广播传感器救援OPCODE。在一个示例中，传感器救援OPCODE具有包括要被救援的传感器单元104的UUID的有效载荷。
并且，在步骤508，用户和护理者将第二个或新的WCBU 112附接至传感器单元104。新的WCBU112从传感器单元104检索传感器UUID。在一个示例中，通过将第二WCBU 112的附接子单元114链接到传感器单元104的附接子单元110，WCBU 112可以物理地耦合到传感器单元104。随后，如步骤210所示，新的WCBU 112“监听”由集线器122广播的消息(例如，“传感器救援”OPCODE)。在一个实施例中，新的WCBU 112可以被配置成在约1分钟的时间段内每秒钟“唤醒”大约200ms，以监听广播的消息。
在步骤512，可以执行检查以验证新的WCBU 112是否接收了由集线器122广播的消息。如果新的WCBU 112接收了广播的消息，则在步骤514，新的WCBU 112向集线器122发送请求以建立与传感器单元104的配对。发送的请求可以包括作为有效载荷的传感器单元104的UUID。然而，如果新的WCBU 112没有接收广播的消息，那么控制可返回步骤510。
此外，一旦集线器122接收由新的WCBU 112发送的请求，则执行检查以验证在所发送的请求的有效载荷中附接到新的WCBU 112的传感器单元104的UUID是否与由集线器122广播的传感器单元的UUID匹配(见步骤506)，如步骤516所示。如果检测到匹配，则在步骤518，集线器122将先前拆卸的WCBU 112的UUID与其存储器子单元132中的传感器单元104的UUID解除关联。
随后，在步骤520，集线器122启动配对过程以与新的WCBU112配对。具体地，集线器122基于新WCBU 112的UUID和OPCODE启动配对过程。为此，集线器122通过使用OPCODE发送请求以与新的WCBU112配对。OPCODE的一个示例是“传感器ID配对”。在一个示例中，如之前参考图2的方法描述的，新的WCBU 112可以与集线器122配对。例如，在步骤522，一旦新的WCBU 112和集线器122成功配对，集线器122和处理器子单元134尤其将新的WCBU 112的UUID与传感器单元104相关联，并将该关联性注册/存储在存储器子单元132中。
在某些情况下，患者106可以是走动的，因此可以离开指定的患者监测区域102。在这种情况下，连接到身体上传感器单元104的WCBU 112可以移出无线网络136的范围。根据本说明书的示例性方面，集线器122被配置成保持与设置在移动的患者106身上的身体上的传感器单元104的连接性。具体地，集线器122的处理器子单元134通过检测来自WCBU 112的发送的缺失并且随后启动重新连接的步骤来保持与“超出范围”身体上的传感器单元104的连接性。
现在参考图6，呈现了将设置在患者身上的传感器和WCBU对重新连接到集线器的方法的流程图600。图6的方法600可以参考图1-5的组件来描述。而且，可以注意，方法600是在假设WCBU 112已经通过使用基于接近度的配对(见图2)或用户PIN/代码配对(见图3)而与集线器122通信地配对的情况下描述的。
如步骤602所示，在某些情况下，患者106可移出指定的患者监测区域102。因此，物理上耦合到身体上的传感器单元104的WCBU 112移出无线网络136的范围，由此影响WCBU112与集线器122之间的通信。因此，在步骤604，执行检查以验证集线器122是否正在接收来自WCBU 112的任何通信。在一个示例中，集线器122可以验证配对的WCBU 112是否通过相应的指派的通信时隙进行传输。在一个实施例中，集线器122的处理器子单元134轮询集线器122的无线通信子单元130以验证在相应的指派的通信时隙上是否存在来自配对的WCBU112的传输。在步骤604，如果确认在对应的指派的通信时隙上存在来自配对的WCBU 112的传输，则控制返回到步骤602。然而，如果处理器子单元134检测到与来自与传感器单元104相关联的一个或多个配对的WCBU 112的传输不存在，则处理器子单元134在内部将一个或多个WCBU 112与相应的传感器单元104解除配对或取消关联，如步骤606所示。在一个示例中，处理器子单元134可以从存储器子单元132检索关联列表并删除与相应的传感器单元104的UUID关联的WCBU UUID。
另外，在步骤608，集线器122的处理器子单元134将对应于超出范围的WCBU 112的UUID添加到内部救援列表。在一个实施例中，该内部救援列表可以被存储在存储器子单元132中。此外，在步骤610处，集线器122经由无线通信子单元130利用包括要被“救援”的传感器单元104和WCBU 112的UUID的有效载荷的OPCODE“传感器/节点救援”广播消息。具体地，集线器122广播内部救援列表中的WCBU 112的UUID和相应的传感器单元104的UUID。
在某些场景下，患者106可以移回指定的监测区域102。因此，WCBU 112也可以返回到无线网络136的范围。因此，在步骤612，可以执行检查以验证WCBU 112是否现在在无线网络136的范围内。如果验证了WCBU 112已经返回到无线网络136的范围，则WCBU 112接收从集线器122广播的消息(见步骤610)。另外，在步骤614，WCBU 112向集线器122发送指示WCBU112的可用性以与集线器122通信地重新配对的请求。
集线器122可以接收来自一个或多个WCBU 112的发送。因此，在步骤616，集线器122执行检查以检测成功的传感器/节点救援。具体而言，集线器122检查传感器-WCBU对救援。在步骤616，如果没有检测到成功的传感器-WCBU对救援，那么控制传输到步骤610。然而，在步骤616，如果集线器122检测到成功的传感器-WCBU对救援，则集线器122可以启动配对过程以与WCBU 112通信地重新配对，如步骤618所示。在一个示例中，集线器122可以通过使用图2的方法200与WCBU 112通信地重新配对。一旦与设置在患者106身上的身体上传感器单元104耦合的所有WCBU 112与集线器122成功地重新配对，重新配对的过程被终止。
根据本说明书的其他方面，集线器122可以被配置成跟踪集线器122附近的所有通信上不配对但有效的WCBU 112。图7是用于追踪集线器122附近的一个或多个未配对的WCBU112的方法的流程图700。参考图1-6的组件描述了方法700。
在步骤702，一个或多个未配对的WCBU 112可以被配置为定期监听来自未配对的WCBU 112附近的集线器122的广播的消息。此外，在步骤704，可以执行检查以验证一个或多个未配对的WCBU 112是否已经接收到从集线器122广播的消息。在步骤704，如果确定一个或多个未配对的WCBU 112没有从集线器122接收到广播的消息，则控制可以被返回到步骤702。
然而，在步骤704中，如果确定一个或多个未配对的WCBU112已经接收到从集线器122广播的消息，那么这些未配对的WCBU 112集线器可以通知集线器122未配对的WCBU 112当前位于集线器122附近，如步骤706所示。在一个示例中，未配对的WCBU 112可以通过向集线器122发送脉冲消息以通知集线器122。例如，来自未配对的WCBU的脉冲消息可以以随机顺序在3秒窗口内被发送。
在某些情况下，当不再需要监测时，传感器单元104可以从患者106被移除。在这种情况下，可以期望通信地解除与WCBU 112配对，该WCBU 112可操作地耦合到从集线器122拆卸的传感器单元104。
图8是描绘用于通信地解除与已经从患者移除的传感器附接的一个或多个WCBU配对的方法的流程图800。参考图1-7的组件描述了图8的方法。
在步骤802，一个或多个传感器单元104可以从患者106拆卸。随后，在步骤804，对应于拆卸的传感器单元104的WCBU 112可以通信地从集线器122解除配对。
进一步，在步骤806，可以执行检查以验证解除配对是否成功。如果解除配对成功，与未配对的WCBU 112相关联的传感器单元104的UUID可以被注销。在一个示例中，集线器122中的处理器子单元134可以被配置成从由存储子单元132中的集线器122保持的关联列表移除对应于未配对的WCBU 112的传感器单元104的UUID。然而，如果取消配对不成功，控制可以返回步骤804。此外，在步骤808，在传感器单元104的成功注销之后，步骤810中，集线器122可以被配置成停止向注销的传感器单元104广播任何消息。
上文呈现的用于监测患者的系统和方法增强了护理者和/或院内和/或院外设置中的其他医务人员的临床工作流程。系统中的身体上传感器通过安全的基于接近度的配对和自定义协议的组合在无线通信网络上与患者监测设备或集线器进行双向通信，从而允许WCBU通用于所有医疗传感器单元。另外，基于接近度的配对允许医务人员经由安全的自动专有加密密钥生成和传输，容易地将WCBU与患者监护设备或遥测集线器配对。另外，当传感器单元正在通过保持与集线器的连接性来更换电池单元时，自定义协议允许电池交换而不会丢失网络连接性。系统和方法还提供了通信地耦合到集线器到所有其他监视器/集线器的所有传感器的无缝无线网络传输，由此使得医务人员能够有效地使用无缆系统，同时绕过针对不同患者情况的手动配对和解除配对的需要。此外，如果患者走动且移出患者监测装置的无线通信范围，则该系统被设计为没有护理者的介入的情况下自动将在患者身上的传感器重新连接至患者监测设备。
另外，当传感器单元不通过WBAN/MBAN进行通信时，本文描述的系统和方法提醒患者监测设备/集线器，并且当这样的传感器单元超出患者监测设备的范围时启动重新连接协议。此外，患者监测设备/集线器可以被通知传感器单元电源上的低功率储备，从而能够在不丢失网络连接性的情况下及时更换电池单元。此外，系统和方法允许将与一个患者监测设备/集线器相关联的传感器单元作为一个组转移到具有移动能力的另一个这样的设备，例如当患者移动时。
应理解，不一定上述所有这些目标或优点都可根据任何特定实施例实现。因此，例如，本领域的技术人员将认识到本文描述的系统和技术可按实现或优化本文所教导的一个优势或一组优势的方式来具体化或改善，而不一定要同时实现本文可能教导或提出的其他目的或优势。
尽管只结合有限数量的实施例详细描述了本技术，但应当容易地理解，本说明书不限于这些所公开的实施例。相反，本技术可被修改以包括至此未描述的但与权利要求书的精神和范围相称的任何数量的变型、更改、替换、或等效布置。另外，尽管描述了本技术的各实施例，但将理解，本说明书的各方面可只包括所描述的实施例中的一些。因此，说明书不被视为由前述说明限制，而仅由所附权利要求的范围限制。

Claims (21)

1.一种用于管理在医疗体域网(MBAN)内的数据的传输的系统，所述系统包括：
一个或多个传感器单元，设置在患者身上并被配置成从所述患者获取数据；
可拆卸的一个或多个无线通信和电池单元，其中所述一个或多个无线通信和电池单元可拆卸地耦合到对应的传感器单元，包括：无线通信子单元，被配置成通过无线网络发送和接收数据；电池子单元，被配置成向相应的传感器单元供电；以及附接子单元，被配置成将所述无线通信和电池单元可拆卸地耦合至所述相应的传感器单元；
患者监测设备，与所述一个或多个无线通信和电池单元进行双向无线通信，并且被配置成用于：
接收传感器数据；并且
基于所述一个或多个无线通信和电池单元中的至少一个无线通信和电池单元的操作状态来保持所述一个或多个无线通信和电池单元与所述患者监测设备之间的网络连接性；
其中，所述患者监测设备包括：
基于接近度的通信子单元，被配置成通过使用基于接近度的通信接口来获得对应于所述至少一个无线通信和电池单元的唯一标识；
无线通信子单元，被配置成：
广播所述至少一个无线通信和电池单元的唯一标识；
从具有所述唯一标识的所述至少一个无线通信和电池单元接收请求；并且
将响应于所述请求的信息发送至所述至少一个无线通信和电池单元。
2.如权利要求1所述的系统，其中，所述一个或多个无线通信和电池单元还包括：
基于接近度的通信子单元，被配置成通过使用所述基于接近度的通信接口发送和接收数据。
3.如权利要求1所述的系统，其中，所述一个或多个传感器单元包括：
医疗参数监测子单元，被配置成感测来自所述患者的数据；以及
附接子单元，被配置成将所述一个或多个传感器单元可拆卸地耦合至相应的无线通信和电池单元。
4.如权利要求1所述的系统，其中，所述基于接近度的通信接口包括近场通信接口、射频识别接口、磁场接口、电场接口、光学接口、声学振动、超声波振动、机械振动或其组合。
5.如权利要求1所述的系统，其中，所述唯一标识包括所述至少一个无线通信和电池单元的唯一标识码。
6.如权利要求1所述的系统，其中，所述无线通信和电池单元的所述无线通信子单元被进一步配置成将所述相应的传感器单元的所述唯一标识发送至所述患者监测设备。
7.如权利要求1所述的系统，其中，所述患者监测设备进一步包括：
存储器子单元，被配置成存储数据；以及
处理器子单元，被配置成将所述一个或多个无线通信和电池单元的所述唯一标识与相应的传感器单元的唯一标识的关联性存储在所述存储器子单元中。
8.如权利要求1所述的系统，其中，所述至少一个无线通信和电池单元的所述操作状态包括拆卸状态或超出范围状态。
9.如权利要求1所述的系统，其中，所述至少一个无线通信和电池单元的所述无线通信子单元被进一步配置成将所述至少一个无线通信和电池单元的操作状态发送至所述患者监测设备。
10.如权利要求9所述的系统，其中，所述患者监测设备被进一步配置成：
将所述至少一个无线通信和电池单元的所述唯一标识从所述相应的传感器单元的所述唯一标识取消关联；并且
广播所述相应的传感器单元的所述唯一标识。
11.如权利要求10所述的系统，其中，所述一个或多个无线通信和电池单元中的第二无线通信和电池单元经由所述传感器单元的所述附接子单元和所述一个或多个无线通信和电池单元中的所述第二无线通信和电池单元的附接子单元可拆卸地耦合到所述传感器单元。
12.如权利要求11所述的系统，其中，所述一个或多个无线通信和电池单元中的所述第二无线通信和电池单元的所述无线通信子单元被进一步配置成：
从所述患者监测设备接收具有所述传感器单元的所述唯一标识的所述广播；并且
向所述患者监测设备发送与所述传感器单元相关联的请求。
13.如权利要求12所述的系统，其中，所述患者监测设备被进一步配置成：
接收来自对应于所述一个或多个无线通信和电池单元中的所述第二无线通信和电池单元的无线通信和电池单元的请求以及所述传感器单元的唯一标识；并且
将所述传感器单元的所述唯一标识与所述一个或多个无线通信和电池单元中的所述第二无线通信和电池单元的唯一标识相关联。
14.如权利要求9所述的系统，其中，所述患者监测设备的所述无线通信子单元被进一步配置成广播所述至少一个无线通信和电池单元的所述唯一标识和相应传感器的所述唯一标识。
15.如权利要求14所述的系统，其中，所述至少一个无线通信和电池单元的所述无线通信子单元被进一步配置成：
当所述至少一个无线通信和电池单元在所述患者监测设备的通信范围内时从所述患者监测设备接收广播信号；并且
发送与所述患者监测设备重新配对的请求。
16.一种用于管理在医疗体域网(MBAN)内的数据的传输的方法，所述方法包括：
通过使用设置在患者身上的一个或多个传感器单元获取患者数据；
经由一个或多个无线通信和电池单元发送获取的传感器数据，其中，所述一个或多个无线通信和电池单元可拆卸地耦合到相应的传感器单元；所述一个或多个无线通信和电池单元包括：无线通信子单元，被配置成通过无线网络发送和接收数据；电池子单元，被配置成向相应的传感器单元供电；附接子单元，被配置成将所述无线通信和电池单元可拆卸地耦合至所述相应的传感器单元；
将所述一个或多个无线通信和电池单元与患者监测设备配对；并且
基于所述一个或多个无线通信和电池单元中的至少一个无线通信和电池单元的操作状态来保持所述一个或多个无线通信和电池单元与所述患者监测设备之间的网络连接性；
其中，所述配对包括：
由所述患者监测设备获得所述一个或多个无线通信和电池单元的所述至少一个的唯一标识；
由所述患者监测设备广播所述至少一个无线通信和电池单元的唯一标识；
由所述患者监测设备从所述至少一个无线通信和电池单元接收请求和所述唯一标识；并且
由所述患者监测设备，将响应于所述请求的信息发送至所述至少一个无线通信和电池单元。
17.如权利要求16所述的方法，其中，获得所述唯一标识包括由所述患者监测设备使用基于接近度的协议从所述至少一个无线通信和电池单元读取通用唯一标识符(UUID)，其中所述通用唯一标识符包括所述至少一个无线通信和电池单元的唯一标识码。
18.如权利要求16所述的方法，其中，所述配对进一步包括：
获得可拆卸地耦合到所述至少一个无线通信和电池单元的传感器的唯一标识；
将所述传感器的所述唯一标识发送到所述患者监测设备；并且
将所述传感器的所述唯一标识与所述至少一个无线通信和电池单元的所述唯一标识相关联。
19.如权利要求16所述的方法，其中，保持所述网络连接性包括：
由所述至少一个无线通信和电池单元将所述操作状态发送到所述患者监测设备；
由所述患者监测设备从所述至少一个无线通信和电池单元解除关联所述传感器单元的所述唯一标识；
由所述患者监测设备广播所述传感器单元的所述唯一标识。
20.如权利要求19所述的方法，进一步包括：
将所述一个或多个无线通信和电池单元中的第二无线通信和电池单元附接到所述传感器单元；
由所述第二无线通信和电池单元接收来自所述患者监测设备的广播的消息；
由所述第二无线通信和电池单元向所述患者监测设备发送与所述传感器单元相关联的请求；
由所述患者监测设备将所述传感器单元的所述唯一标识与所述第二无线通信和电池单元的所述唯一标识相关联。
21.如权利要求19所述的方法，其中，保持所述网络连接性包括：
由所述患者监测设备广播所述至少一个无线通信和电池单元的所述唯一标识以及所述相应的传感器单元的所述唯一标识；
当所述至少一个无线通信和电池单元处于所述患者监测设备的通信范围内时，由所述至少一个无线通信和电池单元接收来自所述患者监测设备的广播信号；并且
由所述至少一个无线通信和电池单元发送与所述患者监测设备重新配对的请求。
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