CN101626721B - 医学数据传输系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种具有第一设备(1)的医学数据传输系统，所述第一设备(1)预期地被病人携带在身上并且在工作中产生医学相关的数据，所述数据被无线地传输到第二设备(2)，其中第一设备(1)包含用于与第二设备(2)无线通信的的通信单元(7)、在工作中产生医学相关的数据的电路(3，5)和用于中间存储应从所述电路(3，5)传送到通信单元(7)或从通信单元(7)传送到所述电路(3，5)的数据的转交存储器(6)，并且其中所述的数据产生电路(3，5)经由第一数据线(10)被连接到转交存储器(6)而所述的通信单元(7)经由第二数据线(12)被连接到转交存储器(6)。依照本发明规定，第一设备(1)包含转换开关(11)，所述转换开关(11)在第一开关状态中闭合第一数据线(10)而断开第二数据线(12)，并且在第二开关状态中断开第一数据线(10)而闭合第二数据线(12)，其中转换开关(11)在不与数据产生电路(3，5)通信的情况下在第一和第二开关状态之间变换。

Description

医学数据传输系统

本发明始于一种具有在权利要求1的前序部分中说明的特征的医学数据传输系统，如由WO 2006/133851 A2已知的。

至少两个设备属于此类数据传输系统。第一设备预期地(bestimmungsgemaess)被病人携带在身上并且在工作中产生医学相关的数据，所述数据被无线地传输给第二设备。第一设备典型地是测量设备，所述测量设备利用病人体内或身上的传感器进行测量并产生测量数据作为医学相关的数据，所述数据被传输到第二设备。但第一设备也可以是治疗设备，例如输注设备，所述输注设备注入药剂，特别是胰岛素。由这样的治疗设备产生的医学相关的数据典型地是治疗数据，例如输注速率等。

此类医学数据传输系统的第二设备典型地用于指示、分析由第一设备产生的医学相关的数据和/或用于控制第一设备。

在第一设备中，医学相关的数据由一电路产生并从内部的通信单元无线地传输到第二设备，所述电路例如包含用于在活的有机体内测量被分析物浓度的传感器。在此，由所述电路产生的数据首先被存储在转交存储器中，从所述转交存储器它们可以被通信单元读取。因而必然地，不仅数据产生电路而且通信单元都可以访问转交存储器。因此，为了避免冲突，在已知的带有对数据的直接存取(随机存取randomaccess)的数据传输系统中存取规则和控制机制被定义。

WO 2006/133851 A2教导在医学数据传输系统中应用转交存储器，所述转交存储器不仅针对所述电路而且针对通信单元各具有自身的数据输入端和数据输出端。所述电路和通信单元对转交存储器的同时访问虽然几乎不可能，但是特别地在将预定协议(例如蓝牙)用于与第二设备通信的情况下可能导致很大的问题。

因此，对于不同系统组件对共有的存储器进行访问的异步通信进程，一般地考虑提高的数据损坏概率。这要求用于数据保护的高的花费，例如将缓冲存储器用于短期缓冲存储数据，并且附加地要求高程度的在参与的系统组件之间的协商与控制。

根据US 6,571,128 B2已知，在医学数据传输系统中，通过以下方式避免在数据产生电路和通信单元之间对共有存储器的访问冲突，即数据产生电路包含一微处理器作为主处理器而通信单元包含另一微处理器作为从处理器。以这种方式虽然可以防止访问冲突，然而只是通信单元对转交存储器的访问还可能受限。作为另一缺点出现，在主处理器故障时通信单元的微处理器通常完全不再能够访问转交存储器，并因此所有存储在转交存储器上的数据丢失。当数据只是相当少有地(例如大约以周的间隔)从第一设备被传输到第二设备时，这是特别严重的。

因此，本发明的任务是，说明一条途径，如何在医学数据传输系统中可以在不提高参与的系统组件之间的协调花费和控制花费的情况下改善通信单元对转交存储器的访问可能性。

依照本发明，该任务通过具有在权利要求1中说明的特征的医学数据传输系统来解决。本发明的有利的改进方案是从属权利要求的主题。

在依照本发明的数据传输系统中，不要求在数据产生电路与通信单元之间的同步或协调。因为于是也不必在数据产生电路与通信单元之间交换控制信号，所以能够以在硬件、协议软件、项目组织和评估方面的有利的小的花费实现本发明系统。

在依照本发明的数据传输系统中，数据产生电路经由第一数据线与转交存储器相连接，而通信单元经由第二数据线与转交存储器相连接。转换开关在第一开关状态中闭合第一数据线并断开第二数据线，从而在第一开关状态中唯独所述的数据产生电路能够访问转交存储器。在转换开关的第二开关状态中，第一数据线是断开的而第二数据线是闭合的，从而唯独通信单元能够访问转交存储器。在此，转换开关在不与数据产生电路通信的情况下在第一和第二开关状态之间变换。以这种方式可以排除数据产生电路对通信单元的每种影响，并因此创造一种真正的对已知主-从结构的替代。特别地，在依照本发明的数据传输系统中通信单元对转交存储器的访问及因此对医学相关的数据(所述数据应被传输到第二设备)的访问不受所述的数据产生电路限制。

转换开关优选地由通信单元操作，特别优选地唯独由通信单元操作。如果通信单元需要访问转交存储器，例如以便响应第二设备的请求而提供由数据产生电路所采集的医学相关的数据，那么通信单元操作所述转换开关，并由此将它从它的第一开关状态置为第二开关状态。在通信单元从转交存储器读出了所需的数据并因此暂时不需要继续访问转交存储器之后，通信单元再度操作转换开关并由此将它置回到第一开关状态，在所述第一开关状态中仅仅所述的数据产生电路具有对存储器的访问权。也可能的是，如此实施转交开关，使得它当通信单元不再访问转交存储器预定数量的时钟周期时自动回到第一开关状态。

为了避免数据产生电路对通信单元的影响，所述开关也可以自动地在它的开关状态之间变换，例如其方式是它由独立的随机存取处理器操作并因此使得所述的数据产生电路和通信单元能够分别交替地访问转交存储器。

因为转换开关在不与数据产生电路通信的情况下在第一和第二开关状态之间变换，所以数据产生电路的写过程和读过程可能被中断并因此被干扰。由数据产生电路写入到转交存储器中的数据因此可能是受损的、不完整的或有错误的。与此相关联的问题例如可以通过以下方式被对待，即数据产生电路包含微处理器，所述微处理器重复由转换过程中断的写过程或读过程，并且拥有自身的存储器，在所述存储器中数据可以在传输到转交存储器之前被中间存储(zwischenspeichern)。在写过程被中断的情况下，数据产生电路的存储器可以按这种方式再度被读出，并且其内容可以被传输到转交存储器中。

另一种特别适合于测量设备(所述测量设备在所谓的“连续监视”范围内以例如一分钟的短的时间间隔提供测量数据)的可能性在于，忽略失败的写过程，因为单个的测量值或者甚至在几分钟上的测量值系列(其由于被中断的写过程而丢失)可以在稍后的分析中被内插(interpoliert)。

本发明的其他细节和优点根据实施例参考附图加以阐明。在此描述的特征可以单个地及组合地成为权利要求的主题。相同的和相互对应的组件在此以一致的附图标记来标明。

图1示出了在采集医学相关的数据时的医学数据传输系统的实施例的示意图；

图2示出了在无线传输医学相关数据时的在第二开关状态中的图1中示出的实施例；

图3示出了在无线传输配置数据时的所描述的实施例；

图4示出了在依照图3传输配置数据之后的在另一开关状态中的所描述的实施例；

图5示出了所描述的数据传输系统的数据总线结构的实施例的示意实施；

图6示出了所描述的数据传输系统的数据总线结构的另一实施例；

图7示出了医学数据传输系统的另一实例；并且

图8示出了医学数据传输系统的又一实例。

图1中示出的医学传输系统包括第一设备1，所述第一设备1预期地由病人携带在身上并且在工作中产生医学相关的数据，所述数据被无线地传输到第二设备2。在所描述的实施例中，第一设备1是具有在病人体内的用于在活的有机体内测量被分析物浓度(例如葡萄糖浓度)的可植入传感器的测量设备。第二设备2是指示设备，所述指示设备具有用于输出所测量的被分析物浓度值的输出装置，例如显示器。

第一设备1包含通信单元7，所述通信单元7包含发送器、接收器和用于控制与第二设备2的通信的微处理器。同样地，第二设备2包含通信单元8，所述通信单元8包含发送器、接收器和用于控制与第一设备1的通信的微处理器。

医学相关的数据在第一设备中作为测量数据借助于电路被产生，所述电路除了传感器3之外包含微处理器5。该微处理器5控制第一设备的基本功能，所述基本功能在所描述的实施例中是产生测量数据，但是例如也可以是治疗病人，例如通过注入药剂。数据产生电路的微处理器5因此在本申请的范围内也被视为系统处理器。数据产生电路3，5和通信单元7各自经由分离的供电线路15，16连接到能量源14，例如电池。该能量源14既不可以被数据产生电路3，5关断，也不可以被通信单元7关断。

在所描述的实施例中，模拟的传感器信号(例如与所寻找的测量量相关的电流强度)利用微处理器5的模数转换器被数字化并经受预分析。在该预分析中，传感器3的数字化的原始数据(所述原始数据以例如1秒的第一时间间隔被获得)被压缩，并且由此产生针对例如1分钟的第二时间间隔的测量数据。该数据压缩例如可以通过取平均值来实现，或者也可以使用复杂的用于数据处理或压缩的方法，诸如在EP 1702559 A2或DE 102004020160 A1中所说明的。

由微处理器5产生的测量数据被存储在转交存储器6中，微处理器5经由第一数据线10被连接到所述转交存储器6。转换开关11位于该第一数据线10中，所述转换开关11在图1中以其第一开关状态被示出，在所述第一开关状态中它闭合第一数据线10，从而产生数据的微处理器5可以将作为医学相关的数据的测量数据写入转交存储器6。

转交存储器6经由第二数据线12被连接到第一设备2的通信单元7。在图1所示出的转换开关11的第一开关状态中，该第二数据线12被断开，从而通信单元7不能够访问转交存储器6。转换开关11在所描述的实施例中仅被通信单元7(确切地说在通信单元7中所包含的微处理器)操作。为此目的，通信单元7经由控制线路13与转换开关相连接。需要时，通信单元7设法取得对转交存储器6的访问可能性，其方式是它借助一信号经由控制线路13操作该转换开关并且将其从图1中所描述的第一开关状态置为图2中所描述的第二开关状态。

在第二开关状态中，转换开关11断开第一数据线10并闭合第二数据线12，从而此时唯独通信单元7能够访问转交存储器6并读取被存储在其中的测量数据。该测量数据随后被通信单元7作为信号序列20无线传输到第二设备2。在读取转交存储器6之后，通信单元7再度操作转换开关11，以将它置回到它的第一开关状态，从而转交存储器11又可以被数据产生电路(在所描述的实施例中也即连接到传感器3的处理器5)写入测量数据。所读取的数据被通信单元7在转交存储器6中标记为已读或被删除，从而转交存储器6的有关的存储空间又可以被写入。

转交存储器6也可以被数据产生电路或者说系统处理器5用作主存储器。但可能的是，数据产生电路或者说系统处理器可以访问分离的存储器，并且在转交存储器中唯独存储数据产生电路与通信单元7之间交换的数据。

在所描述的实施例中，测量数据的传输通过由第二设备2的通信单元8所发送的请求信号21来触发。在接收这样的请求信号21时，第一设备1的通信单元7操作转换开关11，以便能够读取转交存储器11，并且随后发送所读取的测量数据。由第一设备1以及由第二设备2所发送的信号序列通常始终包含独特的标志，所述标志排除系统陌生的设备的影响。例如面向分组的协议(如蓝牙、Zigbee、HomeRF、Wibree、NFC、IEEE 802.11)或者其他协议可以被用于传输。

因为转换开关11在不与第一设备1的数据产生电路3，5通信的情况下在其开关状态之间变换，所以所述电路或者说其中包含的微处理器5的写入过程可能被中断并因此被干扰。作为中断写入过程的结果，可能在转交存储器6中形成错误的数据。为了这在稍后的对测量数据的分析中不导致结果的歪曲，测量数据被数据产生电路的微处理器5组合成数据块，并且分别对数据块计算数据校验和(Datensicherungssumme)。在无错误的未被中断的写入过程中，这些数据块与它们各自的数据校验和一起被存储在转交存储器6中。通过检验这些数据校验和，稍后可以确定，在转交存储器6中所存储的数据块是有错误的或是没有错误的。数据校验和可以由通信单元7的微处理器检验，从而有错误的数据块已被提早识别并且根本不会首先被发送给第二设备2。但也可能的是，在第二设备2的分析单元中检验所述的数据校验和，并且在第二设备2中才分拣有错误的数据记录或者只要可能就纠正。优选地，数据校验和既由通信单元7也由第二设备2进行检验。在传输过程中，添加特定于相应协议的校验和。

在所描述的数据传输系统中，数据也可以从第二设备2被传输到第一设备1，所述数据在那里为数据产生电路、特别是其中所包含的微处理器5所需。此类数据例如可以是配置数据，例如对于传感器3最佳的电极电压的值或者控制命令，所述控制命令涉及医学相关的数据的产生。此类配置数据从第二设备2到第一设备1的传输被称为下载(Download)，以将该工作模式区别于被称为上载(Upload)的医学相关数据从第一设备1到第二设备2的传输。在图5和图6中所描述的转交存储器6具有报头(Header)6a、为上载数据预留的存储区域6b和为下载数据预留的存储区域6c。

在图3中示意地被示出的下载模式中，第二设备2的通信单元8首先发送请求信号22，并且在它被第一设备的通信单元7获得之后发送由附图标记23表示的数据，例如为数据产生电路(在所描述的实施例中也即连接到传感器3的微处理器5)所确定的配置数据。通信单元7随后将转换开关11置为第二开关状态，从而通信单元7能够访问转交存储器6并且将所接收的数据存储在那里。随后，通信单元再度操作转换开关11，以将它又置回到它的第一开关状态，在所述第一开关状态中它被连接到数据产生电路，也即其中所包含的微处理器5。也可能的是，布置所述转换开关11，使得它当通信单元变得不活动时自动回到它的第一开关状态。

因为在数据产生电路3，5与通信单元7之间仅仅经由转交存储器6交换数据，所以数据产生电路的微处理器5不知道，是否在转交存储器6中已提供了对它而言新的下载数据。数据产生电路的微处理器5因而以确定的时间间隔读出转交存储器6的为配置数据或类似者所预留的存储区域6c。为了防止下载数据仅仅不完全地被系统处理器5读取，在所描述的实施例中规定，在完成下载后，通信单元7最早在一时间段过去之后又将转换开关11置为第二开关状态，所述时间段如此大，使得系统处理器5在此期间不依赖何时完成下载在任何情况下都已读出了转交存储器6的下载区域。等待时间例如可以被选择为在系统处理器5读出转交存储器6下载区域的尝试之间的时间间隔的两倍，在所述等待时间内通信单元7的微处理器在一次结束的下载之后不再操作转换开关11。

在转交存储器6与通信单元7之间或者在转交存储器6与系统处理器5之间的数据线10，12可以依照图5被构建为并行总线，也即包括多个单根线，例如约30根数据线。在所描述的实施例中设置有8位数据线、16位地址线和3位控制线。优选地，转换开关11在这样的情况下转换这样的并行数据线的所有单个的线。但也可能的是，在转交存储器6与通信单元7之间或者在转交存储器6与系统处理器5之间的数据线10，12被构建为串行的。适合的串行总线系统例如有SPI或ICC。在数据线10，12的此类串行构成中，转交存储器6例如可以被构建为EEPROM，这在供电电压的可能的中止时具有持续的中间存储的优点。但是，特别是在数据线10，12的并行方案中转交存储器例如也可以被构建为RAM存储器，所述RAM存储器对于带有快速存取的系统是特别有利的。

转换开关11原则上可以被实现为机械开关或电子开关，例如晶体管开关。特别是在作为并行总线的数据线10，12的实施方案中，转换开关例如可以被构建为ASIC或者甚至被构建为微处理器，或者包含上述的转换开关。除此之外也存在以下可能性，即利用逻辑元件(AND，NAND，OR，NOR，EXOR，锁存器等)或者借助于可自由编程逻辑器件(PLD)来实现转换开关。

图7示出了医学数据传输系统的另一实施例，所述实施例主要通过以下方式区别于根据前面的图所说明的数据传输系统，即转换开关11由随机存取处理器17操作，从而数据产生电路的系统处理器5和通信单元7可以分别交替地访问所述转交存储器11。在此，转换时刻可以由随机存取处理器17随意选择，例如可以通过内部随机发生器预先给定。

系统处理器5和通信单元11分别具有对中间存储器17，18的访问，在所述中间存储器17，18中可以中间存储为转交存储器6所确定的数据。

图8示出了医学数据传输系统的又一实施例，第一设备30属于所述医学数据传输系统，所述第一设备30预期地由病人携带在身上并且在工作中产生医学相关的数据，所述数据被无线传输到第二设备31的接收器37。第一设备30包含微处理器32，所述微处理器32控制医学相关数据的产生，并借助于电子开关33将该数据调制到由频率发生器34提供的载波频率上以便发射，而且经由天线35发射。该数据被第二设备31接收。因为原则上每个接收器都可以接收该数据，所以所述数据优选地被第一设备30的处理器32加密并且在由第二设备31的处理器36接收之后被解密。

所述数据的发射单向地进行，也即没有在第一设备与第二设备之间交换控制脉冲。数据保护(Datensicherung)可以通过数据保护码来实现，所述数据保护码针对数据分组被计算并且使得能够检验，数据分组是否已被损坏。数据保护的另一可能性在于，多次发送数据分组，从而提高不受扰的接收的概率。

以根据图8所描述的方式，首先只能够上载数据。对于下载，可以实现相应的反向信道(例如在另一频率上)，所述反向信道以完全反过来的方式被驱动。

根据图8所说明的用于数据传输的方法也可以被用在根据图1至7所阐述的数据传输系统中。例如所述的产生数据的电路可以被配备发射器，经由所述发射器在特别工作模式中(例如用于测试或评估目的)单向发送。

所说明的用于数据传输的方法可以被用于有线的以及无线的数据传输，例如也被用于光学的数据传输。转换开关11也可以按相应的方式在设备2中被用在通信单元8与输出单元4之间。可以在第一设备中以及在第二设备中分别装入转换开关11。

附图标记列表

1    第一设备

2    第二设备

3    传感器

4    输出装置

5    微处理器

6    转交存储器

6a   报头

6b    存储区域

6c    存储区域

7     通信单元

8     通信单元

10    第一数据线

11    转换开关

12    第二数据线

13    控制线路

14    能量源

15    供电线路

16    供电线路

20    信号序列

21    请求信号

22    请求信号

30    第一设备

31    第二设备

32    微处理器

33    开关

34    频率发生器

35    天线

36    处理器

37    接收器

Claims (12)

1.一种具有第一设备(1)的医学数据传输系统，所述第一设备(1)预期地由病人携带在身上并且在工作中产生医学相关的数据，所述数据被无线传输到第二设备(2)，其中

所述第一设备(1)包含用于与所述第二设备(2)无线通信的通信单元(7)、在工作中产生所述医学相关的数据的数据产生电路(3，5)、和用于中间存储数据的转交存储器(6)，所述数据应从所述数据产生电路(3，5)被传送到所述通信单元(7)或者从所述通信单元(7)被传送到所述数据产生电路(3，5)，以及其中所述数据产生电路(3，5)经由第一数据线(10)与转交存储器(6)相连接而所述通信单元(7)经由第二数据线(12)与转交存储器(6)相连接，

其特征在于，

所述第一设备(1)包含转换开关(11)，所述转换开关在第一开关状态中闭合第一数据线(10)并断开第二数据线(12)，而在第二开关状态中断开第一数据线(10)并闭合第二数据线(12)，其中所述转换开关(11)在不与所述数据产生电路(3，5)通信的情况下在第一开关状态与第二开关状态之间变换。

2.如权利要求1所述的数据传输系统，其特征在于，

在所述数据产生电路(3，5)与通信单元(7，8)之间仅仅经由转交存储器(6)交换数据。

3.如上述权利要求之一所述的数据传输系统，其特征在于，

所述转换开关(11)由通信单元(7，8)操作。

4.如权利要求1或2所述的数据传输系统，其特征在于，所述转换开关(11)只由通信单元(7，8)操作。

5.如权利要求1或2所述的数据传输系统，其特征在于，

所述通信单元(7，8)包含用于控制与第二设备(2)的无线通信的微处理器。

6.如权利要求1或2所述的数据传输系统，其特征在于，

所述数据产生电路(3，5)包含用于对数据产生进行控制的微处理器(5)。

7.如权利要求1或2所述的数据传输系统，其特征在于，

所述数据产生电路(3，5)包含传感器(3)，所述传感器(3)在工作中在病人身上或者在病人体内测量医学相关的参数，并且在所述转交存储器(6)中存储所述传感器(3)的测量数据。

8.如权利要求7所述的数据传输系统，其特征在于，

所述医学相关的参数是被分析物浓度。

9.如权利要求7所述的数据传输系统，其特征在于，

第二设备(2)具有用于指示所述传感器(3)的测量结果的指示装置。

10.如权利要求1或2所述的数据传输系统，其特征在于，

所述数据产生电路(3，5)将由它产生的数据组合成数据块，针对所述数据块分别计算数据校验和，以便将数据块与所属的数据校验和一起存储在所述转交存储器(6)中。

11.如权利要求10所述的数据传输系统，其特征在于，

所述通信单元(7，8)检验从所述转交存储器(6)读取的数据块的数据校验和，并且只发送带有正确的数据校验和的数据块。

12.如权利要求1或2所述的数据传输系统，其特征在于，所述第一设备(30)包含微处理器(32)，所述微处理器(32)控制所述医学相关的数据的产生并且将该数据调制到载波频率上以便发送。

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