CN101460087B - 用于健康护理设备的认知监测无线装置 - Google Patents
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Abstract
一种认知监测无线设备(10，10’)包括认知监测器(12)和认知无线电设备(14)。所述认知监测器从多个传感器(32-40，90，92)接收输入，并基于所感测的输入来决定应当转发哪些消息。所述认知无线电设备接收从所述认知监测器转发的消息，在可用的通信格式当中进行选择，并无线传送所述消息。所述通信参数包括频率、最大允许功率、代码和协议。所述设备监测健康护理设备的硬件和软件，并传送与所述设备的状况有关的智能信息。
Description
技术领域
本中请涉及用于健康护理设备的无线监测装置。本申请尤其适用于监测诸如无线医学传感器、诊断成像系统等健康护理设备。但是，应当认识到，本申请还适用于监测其它设备，包括工业设备、制造设备、运输设备、住宅和商业建筑设备、军事设备等。
背景技术
健康护理设备一般具有很多可能发生故障的机械和电学系统。这些系统的故障会使设备在修复之前无法工作，这样会使健康护理专业人员出乎意料地失去重要的诊断或治疗工具。作为一个例子，CT扫描仪通常包括在需要维护的轴承上旋转的旋转台架，并且具有为x射线管、计算机和其它电子设备、冷却系统、可移动患者支架等提供的电源，所有的上述部件都需要维护或更换。CT扫描仪可以具有监测诸如x射线管的电弧放电之类的各种状况的自动诊断系统。在电弧放电变得过于频繁时，可以通过专用电话线将这一信息传送到中央设施。其它状况，例如轴承过热、处理器故障等也可以得到类似的报告。
并非所有的诊断设备都可容易地适用于专用电话线。例如，移动超声系统可以在不同的位置间移动。可以通过各种方式(例如，通过专用射频信号)将监测到的信息从移动设备发送到中央站。但是，这样的移动设备可能在各种环境下工作，例如，在温度受控的医院内工作，在所述医院中，数以千计的电子装置，例如，蜂窝电话、PDA、计算机、健康护理监测器等都进行无线通信。而在其它情况下，便携式超声系统可能位于其它环境中，例如，处于燥热沙漠内的战地医院中，或者处于阴冷潮湿的山地诊所中等等。
一些健康护理设备，例如患者佩戴的生理状况监测器自由地在不同的场所之间移动，这些不同的场所位于不同的环境内并且具有不同的无线通信接入。而且，射频频带通常是基于国家或地区标准分配的。这要求具体针对每一个国家制造所述监测器。在患者到其它国家旅行时，所述通信频率可能被分配成用于不同的用途，例如，电视或广播，这会严重地干扰患者佩戴的传感器的信号。
在诸如制造设施的机器等其它类型的大型固定设备中以及诸如汽车、机车等其它类型的移动设备等当中，也出现了类似的问题。
本申请提出了一种能够克服上述和其它问题的认知监测无线装置。
发明内容
根据一个方面，提供了一种认知监测无线设备。一种认知监测器用于从多个传感器接收输入，生成用于指示从所述传感器接收的所述输入中的至少一些输入的消息，并基于所感测到的输入来决定应当转发哪些消息。所述设备还包括认知无线电设备，其从所述认知监测器接收消息，在可用的通信参数当中进行选择，并且无线传送所述消息。
根据另一方面，提供了一种认知监测方法。从多个传感器接收输入。生成用于指示从所述传感器接收的所述输入中的至少一些输入的消息。基于所感测的输入来决定应当转发所述消息中的哪些消息。在可用的通信参数当中进行选择，并且无线传送所述消息。
一个优点在于，它能够容易地适用于不同类型的健康护理设备和其它设备。
另一个优点在于，它能够容易地适用于不同的环境。
另一个优点在于降低了出乎意料的停机时间。
在阅读并理解了具体实施方式之后，本领域普通技术人员将认识到本发明的其它优点。
附图说明
本发明可以采取各种部件和部件排列的方式，并且本发明可以采取各种步骤和步骤排列的方式。附图的作用仅在于举例说明优选实施例，而不应将附图理解成是对本发明的限制。
图1是认知监测系统的示意图；
图2是图1的认知监测器的决策支持系统的示意图；
图3是图1的认知无线电设备的决策支持系统的简化实现方式；
图4是图2和图3的推理器的部件的示意性表示；以及
图5示出了将所述认知监测器包括在生理状况监测器内的备选实施例。
具体实施方式
机器和系统状况监测对于寻求高可靠性、高质量和高效率的现代工业具有极度的重要性。维护当今的复杂尖端设备的高成本产生了增强现代维护管理系统的必要性。基于状况的维护(CBM)根据设备状况所指示的需求来降低维护的不确定性。例如，在线连续监测能够实现工厂健康状况的连续更新。如果严重缺陷会造成即将发生灾难性事故的危险，那么可以对机器停机。否则，可以对不是太紧急的缺陷进行监测，并计划在下一个维护停机期间对它进行修理。计划性维护允许预先定购备件，并确保所有定期维护所需的人力和资源到位，从而将停机时间降至最低。
在过去的数年中无线服务的增长彰显了商业、客户和政府对基于频谱的通信链路的不断增长的巨大需求。频谱接入、效率和可靠性都是关键的公共策略问题。技术的进步为无线电系统能够比以往任何时候都更加密集、有效地使用频谱创造了可能性。在这些技术当中，尤为值得一提的是认知无线电技术，其使得许可证持有者能够在他们自己的网络之内更加密集、有效地使用频谱成为可能，也使得在协商或机会主义的基础上共享频谱接入的频谱用户更加密集、有效地使用频谱成为可能。这些技术尤其包括装置确定其自身位置的能力，感测相邻装置使用的频谱的能力，改变频率的能力，调整功率的能力，甚至改变发送参数和特性的能力。这些无线电技术开拓了以前无法使用的频谱，以供在空间、时间和频率维度内使用。
参考图1，认知装置10采集来自各种受监测的装置中的任何一个的输入，选择应当传送哪些受监测的数据，并选择采用哪种无线通信模式。认知装置10包括认知监测器12和认知无线电设备14。认知监测器是一种智能系统，其决定应当传送哪些受监测的信息。这涉及理解监测参数、设备的状况和环境。认知无线电设备14是一种能够基于与它工作的环境进行交互来改变它的发送器参数的无线电设备。这一交互可能涉及与其他频谱用户的主动协商或通信和/或涉及认知无线电设备内的被动感测和决策。
在图1的示例性实施例中，认知监测器与CT扫描仪20连接在一起。所述扫描仪包括固定台架22和旋转台架24。将x射线管26、检测器28和各种其它计算机、冷却系统、冷却剂泵等也安装在所述旋转台架上。所述旋转台架在所述固定台架上由一个或多个轴承支撑。患者支架30包括马达和齿轮，它们用于调整患者支架30的高度以及将顶端运送到CT扫描仪的膛内或从膛内运出。具有多个传感器，例如，感测x射线管26的电弧放电或其它间歇性问题的传感器32、用于监测x射线检测器的故障的监测器34以及其它的传感器36，这些其它的传感器36用于感测电子设备的工作、电源、冷却剂的循环、冷却剂温度等。固定台架上的额外传感器38监测轴承温度、固定台架上的电子设备的工作等。患者支架上的额外监测器40监测马达和齿轮的工作。固定台架和患者支架上的监测器38和40通过线路将所感测到的信息传送到认知监测器。利用RF通信、光通信等，旋转台架上的传感器32、34、36能够将它们所感测到的信息经由集电环传送到认知监测器。当然，仅通过举例的方式示出了所述CT扫描仪。还可以为很多种其它类型的健康护理和非健康护理设备配备一种或多种传感器。还应当将设备理解为包括小件的设备，例如，患者佩戴的便携式生理状况监测器。
在采集数据之后，认知监测器12采用各种技术中的任意一种来分析全体信号，例如采用逻辑警报归约算法(logical alarm reduction algorithm，LARA)，从而识别错误信号或伪像信号和真实信息信号。也就是说，认知监测器根据这些信号的品质对这些信号进行分类，其中，与无伪像的信号相比，伪像信号在品质上等级低。认知无线电设备14根据可用的频谱机会来选择传输协议。它可以向个人区域网(PAN)的接收器42、局域网(LAN)的接收器44、城域网(MAN)的接收器46等进行发送。
参考图2，认知监测器12包括推理器或逻辑处理器50。该推理器与多个传感器或监测器相连接，例如，与上文论述的传感器32-40相连接，所述传感器输入从所述受监测的装置采集的数据。监测和感测到的数据的精确特性将根据传感器或监测器而变化，有利地，可以采用根据W3C推荐标准的综合能力/偏好界面(CC/PP)结构和词汇对该精确特性进行描述。就适于接收不同类型的输入的通用认知监测器而言，操作人员在初始设置过程中输入监测能力52。
所述推理器还接收应用要求54，该应用要求54描述了不同的受监测或感测数据之间的关系。所述要求可以包括一组有关在哪些情况下将哪些数据传送到中央位置的规则。例如，在感测轴承的温度时，所述应用要求将包括一组有关轴承能够热到何种程度以及应当在什么样的温度上发送信息的规则。例如，如果轴承的运转超过了正常10％，那么所述规则要求采集这一信息，对其进行汇总，并且仅仅每天或每周对其进行发送。但是，如果轴承温度迅速上升从而接近临界的潜在故障温度，那么所述规则可以要求更为频繁地传送感测到的温度。精确的频率可能取决于温度上升速率。在轴承达到临界的即将发生故障的温度时，所述规则可以要求立即发送该信息。还可以设想各种其它规则，例如，那些用于描述应当发送的各种感测数据的特性以及发送优先权的规则。分级部件(ranking component)56识别错误信号或伪像，并且该分级部件56有助于将伪像与无伪像的信号区分开，并对其相应地分级。无伪像的信号处于最高等级，而具有严重伪像的信号处于最低等级。来自认知无线电设备14的带宽机会输入58向推理器50建议可用的带宽量。例如，可以利用XML来表示带宽机会信息。典型地，所述规则规定：在可用带宽非常有限时，将只发送优先权最高的信息。作为区分，在可用带宽的量很大时，可以发送优先权较低的信息。在一个实施例中，利用本体web语言(OWL)来表示所述各种要求。
当所述设备在不同的环境状况下工作时，所述规则可以规定不同的优先权。环境特性输入60输入有关当前使用环境的信息。它俘获与位置、时间、温度、湿度、其它环境因素、位置属性(例如家、办公室、工厂、战场)等有关的信息。还可以输入有关乡村还是城市的信息。可以将适合于重要环境特性的适当环境状况传感器和输入与一个或多个环境特性输入60相连接。可以发送来自所定义的来源的输入，或者可以采用监测设备对输入定位。
推理器50利用分级部件提供的分级、认知无线电设备提供的可用带宽、应用要求和其它输入，从而在逻辑分析中应用所述规则，以生成有关发送哪些输入数据或消息的建议62。基于来自其它来源的信息或参数，所述推理器采用的规则可以是动态的。
认知无线电设备14选择认知监测器能够使用的带宽机会。参考图3，用于认知无线电设备的示例性决策支持系统包括策略描述输入70，它描述了对发送参数的限制，以在接近辅助无线电系统的区域内对从主无线电系统接收的干扰的水平进行限制。在美国，美国联邦通信委员会(FCC)规定了所述策略，并且通过采用本体的OWL语言来对其进行表述。装置能力输入72接收对装置的特性和限制的描述，例如，它的电能来源、CPU、存储器、频率范围、信道化、调制编码方案和通信协议。可以采用CC/PP推荐标准来对其加以描述。
当前发送/接收状况输入74提供了与当前传输环境的状况(例如，噪声、低振动等)有关的反馈。各种公认标准，例如，IEEE 802.11h、IEEE802.11k等对测量结果进行定义，并且可以采用OWL语言将测量结果描述为本体。无线电领域知识输入76链接到与无线电通信领域有关的知识存储库。这包括频谱机会管理算法可能需要的与发送参数有关的信息。例如，发送功率、频率、通信装置之间的最大距离、调制编码方案等彼此相关。例如，推理器50可能想要知道：如果装置增大了发送功率，那么探测范围将增大，同时其它无线电装置将面临的干扰水平也将提高。在不同的无线电发送参数之间还存在更多其它的相互依存关系。这一信息库便于针对可用的信息、环境、必要的无线电发送距离等来生成适当的规则。
采用所述规则和这些参数，推理器50做出逻辑决策，并生成另一建议78，其描述了诸如频率、最大允许功率、代码、具体协议等发送参数。例如，可以将所述建议表达为XML文件或字符串。
参考图4，可以将推理器部件50实现为推理机，以便基于从前述输入的推理来导出参数建议。所述推理器能够基于来自策略的信息、当前发送/接收状况反馈和装置能力来识别若干频谱机会。
所述认知无线电设备优选是频谱机敏(spectrum agile)装置。推理器50采用的规则是这样的频谱机敏装置采用的算法的表达。例如，可以采用Protégé来对这些规则建模。在Java环境内，将诸如JESS等规则引擎作为推理机或外壳(shell)80。
所述装置提供了这样一个平台，用户能够通过向规则存储器82内适当加载规则和其它输入来对所述平台进行调整或编程，以适应多种设备类型中的任意一种。所述规则是动态的，而不是静态的。也就是说，随着传感器、行业和政府标准、技术等的变化或更新，所述规则也随之更新和改变。可以在包括具有不同的可用频谱的不同市场的世界上的任何地方采用这些装置，并且这些装置仍然能够传送警报。可以创造具有一直与主管部门保持通信的智能警报装置的定制调整安全或环境监测系统。这样的装置将通过检测频谱机会并建立无线通信链路而随时随地报告与任何子系统、系统、主要部件等的状况有关的有用信息。
参考图5，将认知监测器12装入生理状况监测器20’内。传感器90(例如EKG、脉搏率、血氧)和其它传感器将感测到的信息输入到便携式监测器20’和认知装置10内。监测器20’内的用于感测电池电平的附加传感器92以及潜在故障指示器或维护指示器与认知监测器12连接，以输入用于指示所感测的状况的信号。如上所述，认知监测器基于各种规则和输入来决定应当以什么样的优先权将所接收到的传感器输入中的哪些输入发送到中央位置。
已经参考优选实施例描述了本发明。在阅读并理解了具体实施方式的情况下，本领域技术人员可以想到各种修改和变化。这意味着：应当将本发明解释为包括所有这些落入所附权利要求或其等同要件的范围内的修改和变化。
Claims (20)
1.一种认知监测无线设备(10，10’)，包括：
认知监测器(12)，其用于从多个第一传感器接收输入，生成用于指示从所述第一传感器接收的所述输入中的至少一些输入的消息，并基于从所述第一传感器接收的所述输入来决定应当转发所述消息中的哪些消息；
认知无线电设备(14)，其从所述认知监测器接收所转发的消息，在可用的通信参数当中进行选择，并无线传送所转发的消息；其中该认知无线电设备基于与它工作的环境的交互来改变所述通信参数。
2.根据权利要求1所述的认知监测无线设备，还包括多个与健康护理设备(20，20’)连接的用于感测工作状况的第二传感器(32-40，92)，所述多个第二传感器被连接到所述认知监测器(12)。
3.根据权利要求1所述的认知监测无线设备，其中，所述认知监测器包括：
推理器(50)，其基于规则和当前使用环境的信息来对来自所述第一传感器的所述输入进行逻辑分析。
4.根据权利要求3所述的认知监测无线设备，其中，所述认知监测器(12)还包括下述中的至少一种：
监测能力输入(52)，其接收来自所述第一传感器的所述输入的特性和所述第一传感器的特性，以供逻辑分析之用；
应用要求输入(54)，其接收对不同的可能输入之间的关系的描述，以供逻辑分析之用；
分级部件输入，其提供数据来对从所述第一传感器接收的所述输入的伪像程度进行确定并对所述输入进行相应地分级；
带宽机会输入(58)，其从所述认知无线电设备(14)接收可用带宽的特性，以供逻辑分析之用；以及
环境特性输入(60)，其接收用于描述当前使用环境的数据，以供逻辑分析之用。
5.根据权利要求4所述的认知监测无线设备，其中，所述推理器(50)进行的所述逻辑分析采用所述分级部件输入(56)提供的分级、所述带宽机会输入(58)提供的来自所述认知无线电设备的可用带宽、所述应用要求输入(58)提供的应用要求以及监测能力输入和环境特性输入来确定应当发送哪些消息。
6.根据权利要求3所述的认知监测无线设备，其中，所述推理器(50)做出与所述认知无线电设备(14)的发送特性有关的逻辑决策，所述推理器还包括下述中的至少一种：
策略描述输入(70)，其接收针对发送参数的规制，以供做出逻辑决策之用；
装置能力输入(72)，其接收描述所述认知无线电设备的特性和限制的输入，以供做出逻辑决策之用；
当前发送/接收状况输入(74)，其接收描述所述认知无线电设备所经受的当前传送环境的数据；
无线电领域知识输入(76)，其接收用于进行频谱机会管理的算法。
7.根据权利要求6所述的认知监测无线设备，其中，由所述推理器(50)进行的所述逻辑决策生成了建议(78)，所述建议(78)描述了所述认知无线电设备(14)将要采用的射频发送参数。
8.根据权利要求7所述的认知监测无线设备，其中，所述发送参数包括频率、最大允许功率、代码和协议。
9.根据权利要求2所述的认知监测无线设备，其中，所述健康护理设备是成像仪(20)和患者携带的便携式生理状况监测器(20’)之一。
10.根据权利要求1所述的认知监测无线设备，还包括多个第三传感器(90)，所述多个第三传感器(90)被固定在患者身上，以测量生理状况，所述多个第三传感器与所述认知监测器(12)连接。
11.根据权利要求1所述的认知监测无线设备，其中，所述认知监测器(12)包括推理机(80)和存储器(82)，所述存储器(82)存储从规则输入接收的多个规则，所述推理机根据所述规则来分析从所述第一传感器接收的输入，从而决定应当将哪些信息发送到远程监测站。
12.一种认知监测方法，包括：
从多个第一传感器接收输入；
生成一个或多个用于指示从所述第一传感器接收的所述输入中的至少一些输入的消息，基于从所述第一传感器接收的所述输入来决定应当转发所述消息中的哪些消息；
在可用的通信参数当中进行选择；以及
无线传送所要转发的消息；
其中基于与工作环境的交互来改变所述通信参数。
13.根据权利要求12所述的方法，其中，在可用的通信参数当中进行选择的步骤包括：在频率、最大允许功率、代码和协议当中进行选择。
14.根据权利要求12所述的方法，还包括：
利用第二传感器感测健康护理设备的工作状况。
15.根据权利要求12所述的方法，还包括：
基于下述内容中的至少一个来对来自所述第一传感器的所述输入进行逻辑分析；
监测能力，其描述了来自所述第一传感器的所述输入的特性和所述第一传感器的特性；
获取应用要求，其描述了不同的可能输入之间的关系；
分级数据，根据所述分级数据，能够对从所述第一传感器接收的所述输入中的伪像程度进行确定，并对所述输入进行分级；
获取带宽机会，其描述了用于无线传送所转发的消息的可用带宽的特性；以及
获取环境特性，其描述了当前的使用环境。
16.根据权利要求12所述的方法，还包括：
基于下述内容中的至少一个来做出与通信参数有关的逻辑决策：
策略描述，其描述了对发送参数的规制；
装置能力，其描述了选择所述通信参数并无线传送所转发的消息的认知无线电设备的特性和限制；
当前发送/接收状况，其描述了所述认知无线电设备所经受的当前传输环境；
无线电领域知识，其包括用于频谱机会管理的算法。
17.根据权利要求12所述的方法，其中，决定应当转发哪些消息以及在可用的通信参数当中进行选择的步骤包括：采用推理机基于在输入多个规则时接收的规则进行工作，从而根据所述规则输入来分析从所述第一传感器接收的输入。
18.一种监测装置(10，10’)，包括：
用于基于一个或多个输入参数来确定一个或多个要被发送的消息的设备(12)；
用于基于所述监测装置(10，10’)的位置来确定一个或多个发送参数的设备(50)；以及
用于利用所确定的一个或多个发送参数发送所确定的消息的设备(14)。
19.根据权利要求18所述的监测装置，其中，基于一组规则来发送所述消息。
20.根据权利要求19所述的监测装置，其中，所述规则是动态的。
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