CN113242714A - 医疗系统的体域网络通信防冲突概念 - Google Patents

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Abstract

本公开涉及一种医疗系统(1)，包括形成网络的节点的多个装置(10，20，30)，其中多个装置中的每个装置(10，20，30)配置为通过从网络中的另一装置接收消息或向网络中的另一装置发送信息来以无线方式与另一装置通信，且其中向每个装置(10，20，30)分配优先级，其中只要在网络中没有进行其他消息的发送，则每个装置(10，20，30)配置为通过发送启动信号(S1，S2，S3)来发起消息的发送，其中相应的装置(10，20，30)的优先级越高，分配给相应的装置(10，20，30)的启动信号(S1，S2，S3)的持续时间(D1，D2，D3)越长，且其中在网络中的若干装置通过发送启动信号而同时发起消息的发送的情况下，发送消息的许可被自动授予网络中具有最高优先级的装置。另外，本公开涉及医疗系统/网络中的通信方法。

Description

医疗系统的体域网络通信防冲突概念
技术领域
本发明涉及利用网络的医疗系统，特别是体域网络(BAN)。
背景技术
在本发明的框架内，体域网络(BAN)是能够在患者的体域内进行无线通信的装置的网络。相应的装置可以是位于患者体内的可植入式装置或位于患者体外的装置。位于人体外的装置可以配置为由患者佩戴且可以布置在人体上。BAN的装置可以利用适当的通信方法来进行无线通信(特别是短距离)，例如基于无线电波(无线电通信)、振荡电场和/或磁场、或者超声波的方法。特别地，IEEE 802.15正式将BAN定义为针对低功率装置和在人体(但不限于人体)上、内或周围的操作而优化的通信标准，以服务于包括医疗、消费电子/个人娱乐等在内的各种应用。
在以半双工模式工作的网络或BAN中，两方(例如装置)可以彼此通信，但不能同时通信(即，通信是一次一个方向)。如果这样的网络/BAN将用于医疗装置(例如可植入式)之间的通信，它需要以可靠且及时的方式促进信息交换。
通过实施发送/响应方案，可以使装置之间的通信变得可靠，在该方案中，发送方重复发送，直到它从被寻址方接收到确认响应为止。
现有的解决方案不能以可靠、及时的方式处理时间关键的通信。例如被设想用于可植入式医疗装置之间的通信的半双工体域网络会需要能够防止来自不同装置的发送在同时意外启动时发生冲突的能力。信息发送的冲突可能是关键的，也可能不是关键的。
如果要发送的信息不是时间关键的，则可以通过实施发送/响应方案使发送变得可靠，在该方案中，发送方重复发送，直到它从被寻址方接收到确认响应为止。如果从一个装置发送的信息对于另一装置是时间关键的，例如在植入不同心腔的心内起搏器活动的同步中，重复发送直到观察到确认响应可能是不够的。时间关键信息需要一种通信概念，其防止潜在的发送冲突。
因此，目的是提供一种医疗系统，其包括防止网络中的发送冲突的通信概念，特别是在网络(例如，BAN)以半双工模式操作的情况下。
发明内容
提供了具有权利要求1的特征的医疗系统和具有权利要求13的特征的方法。在从属权利要求中陈述了另外的实施例。
在一个方面，公开了一种医疗系统，其包括多个装置，其形成由医疗系统提供的网络的节点，其中所述多个装置中的每个装置配置为通过从网络中的所述多个装置中的另一装置接收消息或向网络中的另一装置发送消息来以无线方式经由网络与另一装置通信，且其中向每个装置分配优先级，其中只要在网络中没有进行其他消息的发送，则每个装置配置为通过发送启动信号来发起消息的发送，其中相应的装置的优先级越高，分配给相应的装置的启动信号的持续时间越长，且其中在网络中的若干装置通过发送启动信号而同时发起消息的发送的情况下，发送消息的许可被自动授予网络中具有最高优先级的装置。
在另一方面，提供了一种用于医疗系统的装置之间的无线通信的方法，其中装置形成网络的节点，且其中该方法包括以下步骤：
-向每个装置分配优先级，
-只要在网络中没有进行其他消息的发送，则允许网络中的每个装置通过发送启动信号来发起消息的发送，其中相应的装置的优先级越高，分配给相应的装置的启动信号的持续时间越长，以及
-在网络中的若干装置通过发送启动信号而同时发起发送的情况下，将发送消息的许可授予网络中具有最高优先级的装置。
因此，本公开提供了一种新颖的概念来防止诸如体域网络的网络中的通信冲突，特别是在网络/BAN包括半双工通信的情况下。
根据实施例，网络是体域网络(BAN)(例如，如上所限定的)。
另外，根据系统的实施例，其中装置配置为以半双工模式经由网络彼此通信。
另外，根据实施例，每个装置配置为处于接收模式，在接收模式中，相应的装置能够从另一装置接收消息且能够发送其自身的消息，并且不因网络的另一装置的进行的或发起的消息而被禁止。开始发送启动信号可能会被来自另一装置的已经进行的启动信号或信息禁止。
另外，根据系统的实施例，相应的装置配置为在发送启动信号之后返回接收模式续预定的时间段，其中在相应的装置在该时间段期间接收到来自另一装置的启动信号的情况下，相应的装置配置为推迟其自身的消息的发送，直到来自另一装置的启动信号的进行的发送结束，且其中相应的装置配置为，在相应的装置在自身的启动信号结束之后没有看到来自不同的装置的启动信号的进行的发送，则发送其自身的消息。
另外，根据系统的实施例，没有网络的两个装置包括相同的启动信号持续时间。
另外，在实施例中，每两个启动信号的持续时间之间的差大于多个装置中的包括最长转换时间的装置从发送到接收模式的转换时间。
另外，根据系统的实施例，多个装置至少包括第一和第二医疗装置，其中特别地，第一装置是可植入式医疗装置，且其中特别地，第二医疗装置是可植入式医疗装置。
另外，根据实施例，第一装置是配置为植入患者的心脏的可植入式心内起搏器。另外，根据实施例，第二装置是配置为植入患者的心脏的可植入式心内起搏器。替代地，第二装置可以是传感器。传感器可以被配置为测量患者的血压，或者传感器可以是配置为测量ECG的循环记录器。
特别地，第一装置是配置为植入患者的右心室的心内起搏器。另外，特别地，在第二装置是心内起搏器的情况下，后者优选地配置为植入患者的右心房、左心房或左心室中。
根据另一实施例，多个装置还包括第三医疗装置，其中特别地，第三医疗装置是可植入式医疗装置。第三医疗装置可以是心内起搏器，后者可以配置为植入患者的右心房、左心房或左心室中。另外，第三医疗装置可以是传感器(例如，配置为测量患者的血压)或循环记录器。
多个装置还可以包括多于三个医疗装置。
另外，在该方法的实施例中，该方法包括以下另外的步骤：在半双工模式中，从具有最高优先级的装置发送消息，并通过网络中的另一装置接收该消息。
另外，根据该方法的实施例，该方法包括将网络中的每个装置保持在接收模式中的另外的步骤，在接收模式中，相应的装置能够从另一装置接收消息的发送且能够发送其自身的消息，并且不因网络的另一装置的进行的或发起的消息而被禁止。
另外，根据该方法的实施例，该方法包括以下另外的步骤：促使相应的装置在发送启动信号之后返回接收模式持续预定的时间段，并且当相应的装置在该时间段期间看到来自另一装置的启动信号时，推迟相应的装置的消息的发送，并且在相应的装置在自身的启动信号结束之后没有看到来自不同的装置的启动信号的进行的发送的情况下，允许相应的装置发送其自身的消息。
另外，根据该方法的实施例，没有网络的两个装置包括相同的启动信号持续时间。特别地，在实施例中，每两个启动信号的持续时间之间的差大于多个装置中的包括最长转换时间的装置从发送到接收模式的转换时间。
特别地，根据本公开的方法可以与上述第一装置、第二装置，特别地第三装置一起进行。在此公开的关于系统的所有特征都可以应用于该方法，反之亦然。
附图说明
下面结合附图对本发明的实施例、特征和优点进行说明，其中
图1示出了医疗系统的实施例的示意图，该医疗系统包括形成网络(特别是BAN)的节点的医疗装置；以及
图2示出了在图1所示的医疗系统中发送消息的示意图。
具体实施方式
图1结合图2示出了医疗系统1的实施例，其至少包括第一装置10和第二装置20。
特别地，在实施例中，第一装置10可以是植入患者的右心室的心内起搏器，其中第二装置可以是植入患者的右心房的心内起搏器。根据另一示例，第一装置10可以是植入右心室的心内起搏器，且第二装置可以是植入左心室的心内起搏器。另外，根据替代示例，第一装置可以是植入右心室的心内起搏器，而第二装置20可以是例如配置为测量患者的血压的传感器。
在下文中，为了描述医疗系统1中的装置之间的通信，第三装置30也被认为形成网络的节点。
特别地，为了实现通信，例如在图1所示的医疗系统1/网络中，优选地，限定物理层以确定数据发送的开始，例如以启动信号S1、S2、S3的形式以及在此表示为消息的限定实际数字数据发送的逻辑位值的信号模式。特别地，通信基于启动信号S1、S2、S3的持续时间D1、D2、D3，该持续时间取决于分配给在相同的网络(特别是BAN)内通信的所有装置10、20、30的优先级方案。
在相同的网络/BAN内参与信息交换的任何装置10、20、30都需要始终处于消息接收模式R1、R2、R3中，除非它被授予发送其自身的消息的许可。在发送之后，装置10、20、30优选地需要尽快返回接收模式R1、R2、R3。
只要没有其他发送正在进行，任何装置10、20、30可以通过发送启动信号S1、S2、S3来发起发送。每个装置10、20、30的启动信号S1、S2、S3的持续时间D1、D2、D3取决于分配给装置10、20、30的优先级。通过开始发送启动信号S1、S2、S3，装置10、20、30表明了发送信息(即，消息)的意图。
在发送启动信号S1、S2、S3之后，发送装置10、20、30需要首先返回接收模式R1、R2、R3持续有限量的时间。如果此时装置10、20、30看到传入发送(从不同的装置接收到进行的启动信号)，则装置10、20、30需要推迟其自身的消息发送，直到进行的消息/启动信号发送停止。如果装置10、20、30在其其自身的启动信号S1、S2、S3结束之后没有看到来自不同的装置10、20、30的启动信号S1、S2、S3的进行的发送，则允许装置10、20、30发送其信息。
如果若干装置10、20、30同时发起启动信号S1、S2、S3的发送，如图2所示的情况，则通过启动信号S1、S2、S3的建议的实现方式，将发送许可自动授予具有较高优先级的装置。分配给相同的网络(例如，BAN)内的每个装置10、20、30的优先级方案限定了允许的启动信号S1、S2、S3的发送的持续时间D1、D2、D3。具有最高优先级的装置30被分配启动信号的最长持续时间D3，且具有最低优先级的装置10被分配启动信号S1的最短持续时间D1。优选地，如果在相同的网络(例如，BAN)中工作，则两个装置10、20、30必须不能分配有相同的启动信号持续时间D1、D2、D3。启动信号持续时间D1、D2、D3的增量差需要大于具有最长转换时间的装置10、20、30从发送到接收的转换时间，以确保每个装置10、20、30将能够看到更高优先级装置的进行的启动信号。
特别地，如图2所示，作为示例，第一装置10包括最低优先级(因此最短的启动信号持续时间D1)，且第三装置30具有最高优先级(最长的启动信号持续时间D3)，其中第二装置20包括最低和最高优先级之间的优先级(D2和D3之间的持续时间D1)。所有三个装置10、20、30同时发起其相应的启动信号S1、S2、S3的发送以分别请求消息的发送。
第一装置10包括最低的优先级，因此在时刻t首先返回到接收模式R1，其中第一装置10然后看到来自更高优先级的第二装置20和第三装置30的传入启动信号S2、S3，从而推迟其消息的发送以等待传入消息。
另外，在时刻t’，第二装置20在第一装置10之后返回接收模式R1，然后看到来自更高优先级的第三装置30的传入启动信号S3。因此，第二装置20推迟其消息的发送，并等待第三装置30的传入消息。
最后，在时刻t”，在其他两个装置10、20之后，最高优先级的第三装置30在发送其启动信号S3之后返回接收模式R3，因此没有看到传入启动信号S1、S2。因此，自动地允许第三装置30开始发送其消息。
特别地，本公开的一个优点可以是能够避免冗长的仲裁方案，以防止由于网络中的信息发射冲突而导致的信息丢失，特别是在例如以半双工模式操作的体网络域(BAN)中。

Claims (17)

1.一种医疗系统(1)，包括形成网络的节点的多个装置(10，20，30)，其中，所述多个装置中的每个装置(10，20，30)配置为通过从所述网络中的另一装置接收消息或向所述网络中的另一装置发送信息来以无线方式与网络中的另一装置通信，并且其中，向每个装置(10，20，30)分配优先级，其中，只要在网络中没有进行其他消息的发送，每个装置(10，20，30)配置为通过发送启动信号(S1，S2，S3)来发起消息的发送，其中，相应的装置(10，20，30)的优先级越高，分配给相应的装置(10，20，30)的启动信号(S1，S2，S3)的持续时间(D1，D2，D3)越长，且其中，在网络中的若干装置通过发送启动信号而同时发起消息的发送的情况下，发送消息的许可被自动授予网络中具有最高优先级的装置。
2.如权利要求1所述的医疗系统，其中，所述网络是体域网络。
3.如权利要求1或2所述的医疗系统，其中，所述装置(10，20，30)配置为以半双工模式彼此通信。
4.如前述权利要求中任一项所述的医疗系统，其中，每个装置(10，20，30)配置为处于接收模式(R1，R2，R3)，在所述接收模式中，相应的装置(10，20，30)能够从另一装置接收消息且能够发送其自身的消息，并且不因网络的另一装置的进行的或发起的消息而被禁止。
5.如权利要求4所述的医疗系统，其中，相应的装置(10，20，30)配置为在发送启动信号(S1，S2，S3)之后返回接收模式(R1，R2，R3)持续预定的时间段，其中，在相应的装置(10，20，30)在该时间段期间看到来自另一装置的启动信号(S1，S2，S3)的情况下，相应的装置(10，20，30)配置为推迟其自身的消息的发送，直到来自所述另一装置的启动信号的进行的发送结束，并且其中，相应的装置(10，20，30)配置为，在相应的装置(10，20，30)在自身的启动信号结束之后没有看到来自不同的装置的启动信号的进行的发送的情况下，发送其自身的消息。
6.如前述权利要求中任一项所述的医疗系统，其中，没有所述网络的两个装置(10，20，30)包括相同的启动信号持续时间(D1，D2，D3)。
7.如前述权利要求中任一项所述的医疗系统，其中，每两个启动信号(S1，S2，S3)的持续时间(D1，D2，D3)之间的差大于所述多个装置(10，20，30)中的包括最长转换时间的装置从发送到接收模式(R1，R2，R3)的转换时间。
8.如前述权利要求中任一项所述的医疗系统，其中，所述多个装置至少包括第一医疗装置(10)和第二医疗装置(20)。
9.如权利要求8所述的医疗系统，其中，所述第一装置(10)是心内起搏器，和/或其中，所述第二装置(20)是心内起搏器或配置为测量患者的血压的传感器。
10.如权利要求9所述的医疗系统，其中，所述第一装置(10)是配置为植入所述患者的右心室的心内起搏器。
11.如权利要求9或10所述的医疗系统，其中，所述第二装置(20)是配置为植入所述患者的右心房或左心室的心内起搏器。
12.如权利要求8至11中任一项所述的医疗系统，其中，所述多个装置还包括第三医疗装置(30)。
13.一种用于医疗系统(1)的装置(10，20，30)之间间的无线通信的方法，其中，所述装置(10，20，30)形成网络的节点，并且其中，所述方法包括以下步骤：
-向每个装置(10，20，30)分配优先级，
-只要在网络中没有进行其他消息的发送，则允许网络中的每个装置(10，20，30)通过发送启动信号(S1，S2，S3)来发起消息的发送，其中，相应的装置(10，20，30)的优先级越高，分配给相应的装置(10，20，30)的启动信号(S1，S2，S3)的持续时间(D1，D2，D3)越长，以及
-在网络中的若干装置(10，20，30)通过发送启动信号(S1，S2，S3)而同时发起发送的情况下，将发送消息的许可授予网络中具有最高优先级的装置(10，20，30)。
14.如权利要求13所述的方法，其中，所述方法包括将网络中的每个装置(10，20，30)保持在接收模式(R1，R2，R3)中的另外的步骤，在所述接收模式中，相应的装置(10，20，30)能够从另一装置接收消息的发送且能够发送其自身的消息，并且不因网络的另一装置的进行的或发起的消息而被禁止。
15.如权利要求14所述的方法，其中，所述方法包括以下另外的步骤：促使相应的装置(10，20，30)在发送启动信号(S1，S2，S3)之后返回接收模式(R1，R2，R3)持续预定的时间段，并且当相应的装置(10，20，30)在该时间段期间看到来自另一装置的启动信号(S1，S2，S3)时，推迟相应的装置(10，20，30)的消息的发送，并且在相应的装置(10，20，30)在自身的启动信号结束之后没有看到来自不同的装置的启动信号的进行的发送的情况下，允许相应的装置(10，20，30)发送其自身的消息。
16.如权利要求13或15中任一项所述的方法，其中，没有所述网络的两个装置(10，20，30)包括相同的启动信号持续时间(D1，D2，D3)。
17.如权利要求13或16中任一项所述的方法，其中，每两个启动信号(S1，S2，S3)的持续时间(D1，D2，D3)之间的差大于所述多个装置中的包括最长转换时间的装置从发送到接收模式(R1，R2，R3)的转换时间。
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