CN101371530A - 无线医疗网络的自动及安全的配置 - Google Patents

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CN101371530A CNA2007800025717A CN200780002571A CN101371530A CN 101371530 A CN101371530 A CN 101371530A CN A2007800025717 A CNA2007800025717 A CN A2007800025717A CN 200780002571 A CN200780002571 A CN 200780002571A CN 101371530 A CN101371530 A CN 101371530A
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    • H04W84/18—Self-organising networks, e.g. ad-hoc networks or sensor networks

Abstract

一种用于自动配置和建立ad hoc无线医疗网络(40)的系统(10)。无线对等设备(221、222、…22n)每一个都包括：对等BCC接口模块(241、242、…24n)，用于验证患者，并发送选定的对等设备(221、222、…22n)的设备标识；以及短距离网络接口模块(301、302、…30n)，用于在所述对等设备(221、222、…22n)之间建立通信连接。与所述患者(14)相链接的有效标识设备(28)验证每一个选定的对等设备(221、222、…22n)，并自动地将每一个选定的对等设备(221、222、…22n)与所述患者(14)相关联。与所述患者(14)耦合的患者BCC接口模块(36)将网络参数从所述有效标识设备(28)发送至所述对等设备(221、222、…22n)。

Description

无线医疗网络的自动及安全的配置
技术领域
以下内容涉及网络系统和方法。其发现了与短距离医疗无线网络系统结合使用的特定应用，并将根据其特定参考来进行描述。然而，要理解的是，以下内容还将发现与其他网络系统等结合使用的应用。
背景技术
短距离无线系统的范围通常小于一百米，但是可以连接到因特网来提供更长距离的通信。短距离无线系统包括但不局限于：无线个域网(PAN)和无线局域网(LAN)。无线PAN使用低成本、低功率的无线设备，该无线设备的范围通常为10米左右。一种无线PAN技术的实例是IEEE 802.15.1蓝牙标准。一种无线LAN技术的实例是IEEE 802.11x无线LAN标准。
一般的短距离网络设备包括但不局限于：移动电话、个人或膝上型计算机以及诸如个人数字助理(PDA)、寻呼器、便携式计算设备那样的个人电子设备，或者是医疗设备。每个蓝牙设备包括应用及操作系统程序，其包含了被设计为能在其他蓝牙设备(即，对等设备)进入或离开该蓝牙设备的通信范围时发现它们的服务搜索协议。设备可以动态地接入或离开一个蓝牙网络。
个人健康看护系统愈加地使用无线通信。通常，利用无线医疗传感器和设备来获取、处理或显示患者的遥测数据，例如患者的体重、血压、生命机能等。所述无线医疗传感器和设备利用无线电链路来与该网络内的其他设备或外部看护服务供应者进行通信和数据传输。例如，监视系统通常包括几个必须互相通信以提供所需业务的设备(例如，传感器、测量设备、显示器、服务器、与外部医疗服务相连的通信设备)。
建立这种无线系统是一个艰难的任务。手动配置耗时且需要复杂的人工介入和关于通信系统及联网的具体知识。例如，用户必须配置所有相关设备的网络类型、网络名称、网络地址和安全参数(例如，PIN)。虽然通常拥有可利用的专业人员来建立和维护医院和健康看护机构内的商业网，但是这种支持对于家庭网络而言未必可利用。当这种支持可被利用时，成本就会很高。手动配置和建立对患者而言经常是行不通的，因为许多患者是年长者，而且他们不是技术人员。
另外，当非专家用户控制网络建立和配置时，未经授权的用户可能会连接到该设备和有可能滥用该系统。
其他解决方案采取了对无线通信系统的半自动配置和建立。半自动方案需要额外的专用建立设备，而且类似于手动建立方案，其使用复杂。
发明内容
本应用提供了新的和改进的装置和方法，其克服了上述问题及其他问题。
根据第一方面，公开了一种用于自动配置和建立ad hoc无线医疗网络的系统。每个无线对等设备都包括：BCC接口模块，用于验证患者，并且发送选定对等设备的设备标识；以及短距离网络接口模块，用于在对等设备之间建立通信连接。与患者链接的有效标识设备验证每一个选定的对等设备，且自动地将每一个选定的对等设备与该患者相关联。患者BCC接口模块与患者耦合，且从所述有效标识设备向对等设备发送网络参数。
根据另一方面，公开了一种用于无线互连对等设备的适配器，其中每一个对等设备都包括短距离无线接口。第一部分耦合至个人，且包括个人BCC接口来经由人体发送个人标识和网络配置参数。第二部分与每一个独立的对等设备及其相应的短距离无线接口单元相关联，并且包括对等BCC接口来在所述个人与选定的对等设备暂时耦合时经由所述人体发送设备标识。
根据另一方面，公开了一种方法。把与患者相连的BCC接口暂时链接到BCC接口模块，该BCC接口模块连接第一和第二对等设备。第一和第二对等设备响应于正与所述患者BCC接口相链接的第一和第二对等设备，而自动接入无线网络。
一旦阅读和理解了以下优选实施例的详细描述，本应用更多的优势和优点对本领域技术人员而言将显而易见。
附图说明
本应用可以采取各个元件以及元件排列的形式，而且可以采取各个步骤以及步骤排列的形式。附图仅仅起到举例说明优选实施例的目的，而不构成对本应用的限制。
图1是标识系统的方框图；
图2表示该标识别系统的处理流程；
图3表示第二标识别系统的处理流程。
具体实施方式
参照图1，医疗系统100包括网络适配器12，该网络适配器12将各个设备与用户或患者14相关联，并将这些关联设备配置到网络内。网络适配器12包括第一部分16和第二部分18，第一部分16与患者14链接，在第一、第二、......第n个对等设备221、222、...22n中的每一个内都包含该第二部分18，这些对等设备例如为无线医疗设备、通信设备等。
对等设备的实例包括：传感器节点221，其设置在患者14上，以监视诸如心电图(ECG)数据、心率、呼吸率、呼吸周期、血压等那样的生命体征；以及通信设备，例如所示的家用电视机222、远程控制器、VCR、电缆盒、计算机等。所示的设备是实例，而且本领域技术人员能轻易地包括可以耦合到网络上的额外的或其他的设备，例如高分辨率传感器、床边监护器、通风设备等。此外，可以通过增加或移除医疗或通信设备，来将这些设备设置到ad hoc网络内。
每一个第二部分18都包括：第一或对等的与身体耦合的通信(BCC)接口设备或模块或单元241、242、...24n，其能够通过近场身体通信技术进行无线通信，该近场身体通信技术是基于与患者14的电容性耦合的；通信控制器261、262、...26n，用于建立与患者的有效标识设备或装置或模块28之间的无线通信，如下所述，且控制无线短距离通信接口设备或模块或单元301、302、...30n，例如用于在对等设备之间建立无线通信的蓝牙通信接口。例如，在1999年12月的Bluetooth Special Interest Group，Specification of theBluetooth Standard第1卷和第2卷以及2004年11月的Bluetooth Specification2.0版中找到对蓝牙通信协议和设备操作原理的描述。当然，可以设想的是，对等设备也可以利用其他短距离技术，例如IEEE802.15.4 ZigBee，802.11WLAN等短距离通信技术。每一个蓝牙接口设备301、302、...30n都包括被设计为能在其他蓝牙设备进入和离开该网络的通信范围时找到该设备的应用及操作系统程序。
有效标识设备或装置或模块28作为构建在手表、ID卡等中的、在手腕、腿上的带子，而附着于或关联到患者或用户或患者身体14。另外可供选择地，有效标识设备28是一种非接触式设备，且位置极接近于患者身体14，例如，在10cm以内。当患者14与选定的对等设备耦合时，有效标识设备28利用近场身体通信技术来与对等设备221、222、...22n通信。有效标识设备28包括与身体耦合的第二或患者或用户通信(BCC)接口36以及通信管理器38。正如以下详细描述的，例如，当用户14接触第一和第二设备221、222中的至少一个时，每一个被接触的设备221、222的通信控制器261、262就通过对等BCC接口设备241、242和患者BCC接口设备36来与有效标识设备通信管理器38互相通信。在验证了用户的权限之后，第一和第二设备221、222向有效标识设备28发送相应的设备数据，在此之后，由被接触的第一和第二对等设备221、222接收来自于有效标识设备28的网络配置参数。激活第一和第二对等设备221、222每一个的通信控制器261、262和无线通信接口模块301、302，且开始建立无线ad-hoc网络40。在建立了该网络40之后，在第一和第二对等设备221、222之间交换应用数据，所述对等设备例如为网络成员。当用户14接触第n个设备(未显示)和任何一个属于该已建立的网络40的设备时，例如以上实例中的第一和第二对等设备221、222，第三或其他的无线设备就能够接入目前已建立的无线网络40。
继续参照图1，而且还参照图2，用户14接触(46)第一设备221。有效标识设备通信管理器38通过身体耦合通信来与第一设备通信控制器261通信。第一设备221验证(48)有效标识设备28和用户，例如，第一设备221读取患者的标识以避免被未经授权的用户所使用。有效标识设备28通过身体耦合通信来验证(50)第一设备221。在成功的相互验证之后，有效标识设备通信控制器38请求(52)第一设备221发送第一设备蓝牙地址和优选的蓝牙角色，例如主站、从站或两者兼备。在固定的蓝牙数据超时时间Tout内将第一设备数据存储(54)在有效标识设备存储器60内。有效标识设备通信控制器38向第一设备通信控制器261发送(62)将要在网络连接建立过程中使用的插脚数(PIN)、用来激活第一对等设备蓝牙接口281的指令消息、以及使第一设备221在寻呼扫描持续时间Tpg_scan之内保持(64)在寻呼扫描模式中的命令。
继续参照图1，而且还参照图3，为了将第二设备222接入网络40中，用户14接触(66)第二设备222。有效标识设备通信管理器38通过身体耦合通信来与第二设备通信控制器262通信。第二设备222验证(68)有效标识设备28和用户以避免被未经授权用户所使用。有效标识设备28验证(70)第二设备222。在成功的相互验证之后，有效标识设备通信管理器38请求(72)第二设备通信控制器262发送第二设备蓝牙地址和优选的蓝牙角色，例如主站、从站或两者兼备。有效标识设备通信控制器38判断(74)第一和第二设备221、222中哪一个是网络40的主站，例如，分配给第一和第二设备的网络角色。在固定的蓝牙数据超时时间Tout内将第二设备222的数据存储(76)在有效标识设备存储器60内，该数据至少包括其作为主站或从站的角色。如果需要的话，在有效标识设备存储器60内更新(78)第一设备221的设备角色，例如主站或从站。重要的是保存该连接的主站的数据——至少需要将该数据存储在有效标识存储器60内。
有效标识设备通信管理器38向第二设备通信控制器262发送(80)指令消息，用以对第一设备221执行蓝牙寻呼。更具体地说，有效标识设备28向第二设备通信控制器262发送一个消息，该消息包括第一设备蓝牙地址、插脚数PIN、蓝牙寻呼持续时间Tpg和第二设备网络角色，例如主站或从站。在第一设备接口301处于寻呼扫描模式中的同时，第二设备无线接口302执行(82)蓝牙寻呼，即，激活(84)在第一和第二设备221、222之间的蓝牙接口的连接建立。其结果是，在第一-第二设备连接建立持续时间TD1-D2内建立第一和第二设备之间的网络连接。
在建立了第一与第二设备221、222之间的连接之后，有效标识设备通信控制器38向第二设备222发送(90)关于保持在寻呼扫描模式中的请求。第二设备222在一段时间内保持(92)在寻呼扫描模式中，该时间等于蓝牙数据超时Tout与第一-第二设备连接建立持续时间TD1-D2之间的差。
当然，还可以设想，用户14能够同时接触第一和第二对等设备221、222以开始将第一和第二设备221、222互连入网络40中。
如果有效标识设备28的蓝牙数据超时时间Tout期满，就删除第一和第二设备221、222的数据。除非由这两个设备上的其他操作或控制软件来终止该连接，否则就保留这两个设备的连接。
为了将第三设备(未显示)接入在第一和第二设备221、222之间建立的网络中，用户14接触该第三设备。区别以下情况：
(a)第二设备222处于寻呼扫描模式中：用户接触第三设备。与上述第二设备连接的建立类似地建立该连接。
(b)第二设备222处于寻呼扫描模式中：可以通过用户接触网络成员，接着是第三设备，来建立该连接。
(c)第二设备222寻呼扫描持续时间Tpg_scan期满：可以通过用户接触第三设备，接着是网络成员221或222，来建立该连接。
(d)第二设备寻呼扫描持续时间Tpg_scan期满：可以通过用户接触网络成员221或222，接着是第三设备，来建立该连接。
该系统考虑了所接触的网络成员是否为主站或其中一个从站，以及该网络是否支持分布网(scatternet)。
蓝牙寻呼时间Tpg和寻呼扫描时间Tpg_scan分别是有关设备执行蓝牙寻呼或蓝牙寻呼扫描的超时。在连接两个未连接到任何网络上的设备的过程中，由于在身体耦合通信上的某些延迟，所以蓝牙寻呼时间Tpg和寻呼扫描时间Tpg_scan可能有所不同。有效标识设备28例如利用内部时钟，察觉到所引起的延迟，并相应地修改发往该设备的指令消息内的蓝牙寻呼时间Tpg和寻呼扫描时间Tpg_scan。如果有效标识设备28判断不存在任何延迟，则有效标识设备28就将蓝牙寻呼时间Tpg设置为等于寻呼扫描时间Tpg_scan。有效标识设备28根据应用，来设置蓝牙寻呼时间Tpg和寻呼扫描时间Tpg_scan的值。例如，从大约10秒至大约60秒中选择蓝牙数据超时Tout的值。在一个实施例中，蓝牙数据超时Tout的值大于或等于蓝牙寻呼时间Tpg。在一个实施例中，为蓝牙数据超时Tout、，蓝牙寻呼时间Tpg和寻呼扫描时间Tpg_scan选择相等的值，例如10秒。例如，假设采取大约10秒来相继接触两个设备。
照这样，完成了对无线网络的直观的自动及安全的配置和建立，其中，在用户同时或相继接触多个设备时，连接这些设备。通过在每一个设备221、222、...22n与接触将要连接的设备的用户14所配带的有效标识设备28之间的相互验证，将该连接建立限定为仅授权用户。所识别的用户可以在他/她接触设备时，仅连接到专门指定由该所识别的用户使用的设备上。
作为另一个实例而言，直接使用蓝牙搜索，用户可以搜索到有效的设备。然后用户从所有搜索到的设备列表中进行选择。在此情况下，将搜索到所有处于蓝牙范围内的设备(在实际中，这并非是一种用户友好的方案)。
按照上述方式，利用有效标识单元作为存储和传输必要信息的中间人，来建立网络连接。由于BCC接口与蓝牙接口相比需要较少的功率，所以将BCC用于连接设置与直接利用蓝牙机制相比节省了功率，这是因为蓝牙接口可以休眠，直至需要它为止。
上述方法和装置可以应用于使用无线ad hoc网络的所有领域，并且可以应用于所有类型的无线技术，例如蓝牙、WLAN(IEEE802.11)、ZigBee(IEEE802.15.4)等。该应用领域包括：(a)当在PHC中时容易且安全地建立个域网无线网络，包括用户专用的设备配置；(b)关联身体佩带的设备与外围设备相关联，所述外围设备例如为ECG传感器和床边监视器，用于家庭监视生命体征、到用于个人健康看护应用的身体区域网络中的无线规模的集成；以及(c)在消费者相关应用中的应用，允许简单地将家庭监视功能集成到家用网络中。
还可以设想的是，某些设备尤其是通信设备可以位于一个以上的局域网内。照这样，同一家的两个患者就可以利用同一通信设备与中心位置就他们的医疗信息进行通信。
以上参照各个优选实施例进行了描述。一旦阅读了理解了上述详细描述，就可以进行修改和改变。意欲将本申请构建为包含在其范围内的所有这样的修改和改变，只要它们在附带权利要求及其等同的范围之内。

Claims (20)

1.一种用于自动配置和建立ad hoc无线医疗网络(40)的系统(10)，包括：
多个无线对等设备(221、222、...22n)，其中每一个都包括：
对等BCC接口模块(241、242、...24n)，用于验证患者，并发送选定的对等设备(221、222、...22n)的设备标识，以及
短距离网络接口模块(301、302、...30n)，用于在所述对等设备(221、222、...22n)之间建立通信连接；以及
有效标识设备(28)，其链接到所述患者(14)，所述有效标识设备(28)验证每一个选定的对等设备(221、222、...22n)，并自动地将每一个选定的对等设备(221、222、...22n)与所述患者(14)相关联，所述有效标识设备包括：
患者BCC接口模块(36)，其与所述患者(14)耦合，用于将网络参数从所述有效标识设备(28)发送至所述对等设备(221、222、...22n)。
2.如权利要求1所述的系统，其中，当所述患者BCC接口(36)与选定的对等BCC接口模块(241、242、...24n)暂时耦合时，所述患者BCC接口模块(36)经由患者身体将患者标识发送至每一个选定的对等设备(221、222、...22n)的对等BCC接口模块(241、242、...24n)，并经由所述患者身体接收来自于每一个选定的对等BCC接口模块(241、242、...24n)的设备标识。
3.如权利要求2所述的系统，其中，所述有效标识设备(28)还包括：
通信管理器(38)，用于自动地将所述发送的设备标识与所述患者标识相关联，并为每一个选定的对等设备分配网络配置参数，以将所述选定的对等设备(221、222、...22n)配置到所述网络(40)内。
4.如权利要求3所述的系统，其中，每一个对等设备(221、222、...22n)还包括：
通信控制器(261、262、...26n)，其向所述通信管理器(38)发送所述设备标识，并接收来自于所述通信管理器(38)的所述网络配置参数，所述通信控制器(261、262、...26n)和所述通信管理器(38)经由所述选定的对等BCC接口模块和患者BCC接口模块来互相通信。
5.如权利要求4所述的系统，其中，所述通信管理器(38)配置所述选定的对等设备(221、222、...22n)的短距离网络接口模块(301、302、...30n)，以便在所述选定的对等设备(221、222、...22n)之间建立网络连接。
6.如权利要求5所述的系统，其中，第一和第二短距离接口模块(301、302、...30n)包括以下至少一种：
蓝牙接口；
Zig-Bee接口；以及
WLAN接口
7.如权利要求3所述的系统，其中，所述有效标识设备(28)还包括：
存储器(60)，用于在数据超时时间(Tout)期间存储所述发送的设备标识和所述选定的对等设备的所分配的网络参数。
8.如权利要求7所述的系统，其中，当所述数据超时时间(Tout)期满时，所述通信管理器(38)自动地将所述选定的对等设备和所述患者解除关联。
9.一种用于如权利要求1所述的系统上的无线对等设备(221、222、...22n)，所述无线对等设备包括：
通信控制器(261、262、...26n)，其向所述通信管理器(38)发送所述设备标识，并接收来自于所述通信管理器(38)的所述网络配置参数，所述通信控制器(261、262、...26n)和所述通信管理器(38)经由患者身体来互相通信。
10.一种用于无线互连对等设备(221、222、...22n)的适配器(12)，所述对等设备每一个都包括短距离无线接口单元(301、302、...30n)，所述适配器(12)包括：
第一部分(16)，耦合到个人(14)，且包括个人BCC接口(36)，用于经由人体发送个人标识和网络配置参数；以及
第二部分(18)，与每一个独立的对等设备(221、222、...22n)及相应的短距离无线接口单元(301、302、...30n)相关联，所述第二部分(18)包括对等BCC接口(241、242、...24n)，用于在所述个人(14)与选定的对等设备(221、222、...22n)暂时耦合时，经由所述人体发送设备标识。
11.如权利要求10所述的适配器，其中，所述第二部分(18)还包括：
通信控制器(261、262、...26n)，其将所述选定的对等设备(221、222、...22n)的设备标识经由各自的对等BCC接口(241、242、...24n)发送至所述第一部分(16)。
12.如权利要求11所述的适配器，其中，所述第一部分(16)还包括：
通信管理器(38)，其自动地将所述发送的设备标识与所述个人标识相关联，并向所述选定的对等设备(221、222、...22n)的通信控制器(261、262、...26n)发送所述网络配置参数，以互连每一个选定的对等设备(221、222、...22n)的短距离无线接口单元(301、302、...30n)，从而使所述选定的对等设备(221、222、...22n)形成所述网络(40)。
13.如权利要求12所述的适配器，其中，所述短距离接口单元包括以下至少一种：
蓝牙接口；
Zig-Bee接口；以及
WLAN接口。
14.一种方法，包括以下步骤：
把与患者相连的BCC接口暂时链接到BCC接口模块，所述BCC接口模块连接到第一和第二对等设备；以及
如果所述第一和第二对等设备与所述患者BCC接口相链接，就自动地将所述第一和第二对等设备连接到无线网络。
15.如权利要求14所述的方法，其中，所述连接的步骤包括：
在所述第一设备上经由患者身体接收患者标识；
在所述患者BCC接口上经由所述患者身体接收所述第一对等设备的设备标识；以及
关联所述第一对等设备标识与所述患者标识。
16.如权利要求15所述的方法，其中，所述连接的步骤还包括：
向所述第一对等设备发送网络配置参数；以及
激活在所述第一对等设备上的第一短距离网络接口模块。
17.如权利要求16所述的方法，还包括：
在所述第二设备上经由所述患者身体接收患者标识；
在所述患者BCC接口上经由所述患者身体接收所述第二对等设备的设备标识；
关联所述第二对等设备与所述患者标识；
向所述第二对等设备发送网络配置参数；以及
激活在所述第二对等设备上的第二短距离网络接口模块。
18.如权利要求17所述的方法，还包括：
通过以下方式之一，将第n个对等设备接入所述无线网络：
(a)把所述患者BCC接口暂时链接到与所述第n个对等设备相连的BCC接口模块，以及
(b)把所述患者BCC接口暂时链接到与所述第n个对等设备相连的BCC接口模块以及被接入所述无线网络中的所述第一和第二设备之一。
19.如权利要求17所述的方法，其中，所述链接的步骤包括以下之一：
同时把所述患者BCC接口链接到与所述第一和第二对等设备相连的所述BCC接口模块，以及
在把所述患者BCC接口链接到与所述第一对等设备相连的所述BCC接口模块之后，把所述患者BCC接口链接到与所述第二对等设备相连的所述BCC接口模块。
20.一种用于如权利要求16中所述的自动将所述第一和第二对等设备接入所述无线网络的有效标识设备(28)。
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