CN117597906A - 用于实现传感器和主机系统之间的通信的设备、系统和方法 - Google Patents

Abstract

一种用于激活用于在传感器的患者数据采集设备和主机系统之间通信的通信协议的方法，可以包括：经由通信接口可操作地联接患者数据采集设备和主机系统；执行协议发现操作以确定主机系统所使用的通信协议；在确定主机系统使用通信协议时，激活存储在存储器中的多个通信协议中的一个以与主机系统通信，多个通信协议中的一个是由主机系统实现的通信协议；以及使用多个通信协议中的一个经由患者数据采集设备将患者数据传送到主机系统上；以及执行该方法的设备和系统。

Description

用于实现传感器和主机系统之间的通信的设备、系统和方法

相关申请

本文件要求2021年6月30日提交的序列号为63/216,687的美国专利申请的优先权，其内容如同在本文中逐字阐述一样引入在此，作为用于所有目的的参考，包括要求优先权的权利。

背景技术

技术领域

本公开一般涉及用于实现传感器和主机系统之间的患者数据的通信的设备、系统和方法。

相关技术的描述

本文件的这一部分介绍了本技术的信息和/或来自本技术的信息，这些信息可以提供本文描述的和/或以下要求保护的主题的上下文或与本文描述的和/或以下要求保护的主题相关的上下文。它提供了背景信息以便更好地理解以下要求保护的内容的各个方面。这是对“相关”技术的讨论。这种技术的相关绝不意味着它就是“现有”技术。相关技术可以是现有技术，也可以不是现有技术。本文件的这一部分中的讨论应就此而论地阅读，而不是承认作为现有技术。

通信协议包括了用于允许至少单独的计算设备在这些设备之间传输信息和/或数据并以有意义的方式管理这些信息和数据传输的规则。在医疗环境中，患者可以具有连接到患者身上以监测患者的各种属性(例如，血压、体温、心率等)的多个传感器。传感器通常联接到同一主机系统上，该主机系统可以为患者的照护者(例如，医生、医师助理或护士)显示所监测的属性。不仅每个传感器可以利用其自身的专有通信协议，并且这种协议也可以根据传感器的制造日期而改变，而且主机系统还可以具有其自身的专有通信协议。为了实现传感器和主机系统的通信，它们必须以相同的通信协议来进行。因此，持续需要被配置成能与具有不同通信协议的各种主机系统通信的医疗设备(例如，传感器)。

应当理解，提供背景技术是为了帮助理解本发明，并且背景技术部分中的任何内容都不应当被解释成承认与本文所述的发明相关的现有技术。

发明内容

在本公开的一个实施例中，一种用于将患者数据传输到主机系统上的患者数据采集设备可以包括：传感器接口，其用于将患者数据采集设备连接到用于监测患者数据的传感器上；通信接口，用于将患者数据采集设备连接到主机系统上；控制单元，包括：处理资源；以及，存储器，其与处理资源通信并存储指令，所述指令在由处理资源执行时致使所述处理资源：执行协议发现操作以确定由主机系统实现的通信协议；在确定多个通信协议中的一个是由主机系统实现的通信协议时，实现存储在存储器中的多个通信协议中的一个，以用于与主机系统通信；以及，使用多个通信协议中的一个通信协议将经由传感器接口接收的患者数据经由通信接口传送到主机系统上。

一种系统可被配置成连接到用于监测患者数据的主机系统上。该系统可以包括用于将传感器可操作地联接到患者身上的传感器接口，以及如上所述的患者数据采集设备。

一种用于激活用于传感器的患者数据采集设备与主机系统之间的通信协议的方法，可以包括：经由通信接口可操作地联接患者数据采集设备和主机系统；执行协议发现操作以确定由主机系统使用的通信协议；在确定主机系统使用通信协议时，激活存储在存储器中的多个通信协议中的一个，以便与主机系统通信，多个通信协议中的一个是由主机系统实现的通信协议；以及，使用多个通信协议中的一个通信协议经由患者采集设备将患者数据传送到主机系统上。

下面参考附图更详细地描述本公开的这些和其他方面。

附图说明

现在将公开以下要求保护的主题的说明性实施例。为了清楚起见，在本说明书中没有描述实际实施方式的所有特征。应当理解，在任何这种实际实施例的开发中，必须做出许多专门实现的决定，以实现开发者的特定目标，例如符合系统相关和商业相关的约束，这将从一种实现到另一种实现而变化。此外，应当理解，这种开发工作，即使复杂且耗时，但对于受益于本公开的本领域普通技术人员来说也是常规任务。

图1是根据本公开的一个方面的患者数据采集设备(“PDAD”)的框图。

图2是根据本公开的一个方面的系统的框图。

图3是包括图1的PDAD的另一系统的框图。

图4是示出根据本公开的一个方面的通过包括协议识别硬件特性的可更换电缆将PDAD与不同主机系统联接的示意图。

图5A是示出根据本公开的一个方面的方法的流程图。

图5B是示出根据本公开的一个方面的另一方法的流程图。

虽然本发明包容了各种修改和替代形式，但是附图却是以示例的方式来说明本文详细描述的特定实施例的。然而，应当了解，本文对特定实施例的说明并非意欲将本发明限制在所公开的特定形式下，相反，本发明将涵盖属于如所附权利要求所限定的本发明精神及范围内的所有修改、等同替代物及替代形式。

具体实施方式

将参考附图描述本公开的各个实施例和各个方面。以下描述和附图是本公开的说明，并且不应被解释为对本公开的限制。描述了许多具体细节以提供对本公开的各种实施例的透彻理解。然而，在某些情况下，为了提供对本公开的实施例的简明讨论，没有描述公知或常规的细节。

当结合附图阅读时，可以从以下详细描述中最好地理解本公开。以下详细描述的某些部分是按照包括对存储在计算机存储器内的数据的操作的算法来呈现的。算法通常是导致期望结果的自相容的序列操作。这些操作通常需要或涉及对物理量的物理操纵。通常，尽管不是必须的，但这些量可以采用能够被存储、传送、组合、比较和以其他方式操纵的电或磁信号形式的。这样的信号可以被称为比特、值、元素、符号、字符、项、数字等。除非特别声明，否则如从以下讨论中显而易见的，利用诸如“处理”或“计算”或“运算”或“确定”或“显示”等术语，可以指数据处理系统或类似电子设备的动作和处理，所述数据处理系统或类似电子设备操纵和变换表示为系统的存储器或寄存器或其他这样的信息存储装置、传输或显示设备内的物理(电子)量的数据。

参考图1，PDAD 100可以包括一个控制单元110，其可以包括处理资源112和存储器114。处理资源112可以是一种计算机处理资源，例如微处理器、嵌入式处理器、数字信号处理器(“DSP”)、网络处理器或执行代码的其它基于处理器的设备。在一些实施例中，处理资源可以是EEPROM或专用集成电路(“ASIC”)。另外，其它实施例也可以采用其它种类的处理资源。

存储器114可以是随机存取存储器(“RAM”)、ROM或两者的某种组合。存储器114也可以是安装进来的或可拆除的。存储器114可以包括管理例程116和协议数据结构118，其可以是例如可存储多个通信协议的数据库。控制单元110还可以包括主机系统通信接口120和传感器通信接口122。主机系统通信接口120和传感器通信接口可以各自是通信接口，合适的通信电缆可以联接到该通信接口上，或者可以经由该通信接口建立医疗设备(例如，传感器)与主机系统之间的通信。通信接口120可以是通用串行总线(“USB”)、串行通信总线(例如，包括连接器引出线的RS232连接器)和/或无线通信接口(例如，IEEE 802.11标准、/>等)。

如图2所示，传感器系统124可以包括PDAD 100、传感器126和主机系统128。PDAD100可用于桥接传感器126和主机系统128，从而使经由传感器126接收的数据被中继到主机系统128上。传感器126可被用于诊断、监测和/或治疗医学病状或疾病。传感器126可以是用于测量患者数据的任何类型的医疗传感器，所述患者数据包括例如血压、氧饱和度、心率、温度、脑活动(例如，脑电图(“EEG”))和/或其他患者数据。主机系统128可以是传感器126将数据中继到的任何合适的监测系统。主机系统128可以设有显示器(未示出)以呈现从传感器126接收的患者数据，并且可以具有允许用户(例如，护理人员)查看、操纵、修改在设备(例如，传感器126)和在主机系统128的显示器上显示的患者数据和/或与设备(例如，传感器126)交互的界面。

PDAD 100可以是PDAD套件130的一部分，如图3所示。如图3所示，PDAD套件130可以包括PDAD 100和至少一个可更换的电缆132，该电缆包括协议识别硬件特征132a。如图4所示，PDAD套件130可以包括PDAD 100和第一电缆132-1和第二电缆132-2。第一电缆132-1和第二电缆132-2中的每一个都可以包括对应于与主机系统128-1、128-2中的相应一个相关联的通信协议的不同硬件特征132a。本文使用的硬件特征132a通常是指可由PDAD 100识别的电缆132的特征。

例如，硬件特征132a可以包括电可擦除可编程只读存储器(“EEPROM”)，其被配置成将识别数据发送到PDAD 100或具有可由PDAD 100识别的电缆的特定电阻值的电阻元件，使得当特定电缆132联接到PDAD 100的图1所示的主机系统通信接口120上时，PDAD 100可以选择一个与该特定电缆132相关联的预定通信协议。针对电阻元件来说，电缆132可以包括电阻元件，并且PDAD 100可以测量电阻值。例如，PDAD 100可以包括电压检测元件(未示出)，并且当检测到电压处于特定值或在特定值范围内时，电阻值可由PDAD 100在通过应用欧姆定律而获知通过电缆的电流时确定，欧姆定律将电压定义为两点之间的电流和电阻的乘积。确定电阻值的其它手段对于本领域普通技术人员来说也是显而易见的，并且这样的手段也应当是在本公开范围和精神内的。作为替选或补充，连接端132b可以具有可由PDAD100检测的特定引脚配置，并且该引脚配置是与特定通信协议相关联的。

换句话说，电缆132-1具有与主机系统128所使用的通信协议相关联的可识别物理硬件特征，并且电缆132-2具有与主机系统128-2所使用的通信协议相关联的可识别物理硬件特征。一旦在电缆联接到PDAD 100时确定了电缆132的特征，那么，PDAD 100就可以激活与该特定电缆132相关联的预定通信协议。

而且，如图3所示，主机系统128-1和128-2可以包括电缆132(例如，电缆132-1或132-2)可操作地联接到的相应接口129。PDAD 100还可以包括传感器126可操作地联接到其上的接口122。应当理解，尽管PDAD 100被示出和描述为是与传感器126分离的设备，但是在未示出的其它实施例中，PDAD 100和传感器126也可以设置成一个单个的设备并且具有预定通信协议，通过该预定通信协议可以将从传感器126收集的患者数据传送到PDAD 100上。

传统上讲，由于没有传感器和主机系统所使用的单个标准化的通信协议，因此，将传感器联接到主机系统上是复杂的。这可能是由于较旧的设备可能使用了与较新的设备不同的通信协议，和/或由于不同的制造商可能使用了不同的默认或优选的通信协议。有利地，本公开提供了一种PDAD 100，其被配置成可以电气地且通信地联接到各种设备上(即，传感器126和主机系统128)。

现在参照图5A-5B描述将PDAD 100可操作地联接到主机系统128上的方法150和方法200。方法200可以包括在管理例程116中，用于选择存储在协议数据结构118中的通信协议之一。换句话说，方法200可以包括由控制单元110的处理资源112执行的指令。

参考图5A，在PDAD和主机系统之间建立通信的方法150可以包括：步骤152，通过通信接口可操作地联接患者数据采集设备和主机系统；步骤154，执行协议发现操作以确定主机系统上使用的通信协议；步骤156，激活存储在存储器中的多个通信协议之一，用于与主机系统通信；以及，步骤158，使用多个通信协议之一通过PDAD 100将患者数据传送到主机系统128上。返回参考图4，执行发现协议操作的步骤154可以包括联接包括可由PDAD 100识别的特征的特定通信。

步骤154处的协议发现操作可以包括向主机系统128提供USB类别。在一些实施方式中，向主机系统128提供USB类别可以使主机系统识别USB类别并且选择用于与PDAD 100通信的对应协议。向主机系统提供USB类别以触发来自主机系统的响应；并且，多个通信协议之一的激活可以包括响应于从主机系统接收到响应而从多个通信协议中选择第一通信协议，该响应是在USB已经向主机系统128提供USB类别之后以第一通信协议从主机系统128上进行的通信。在一些实施方式中，通信协议可以是无线的，并且主机系统128可以例如通过向PDAD 100发送通信而尝试去发现PDAD 100，PDAD 100可以利用该通信来选择用于与主机系统128通信的通信协议。

现在共同参考图2和图5B，方法200可以包括将PDAD 100可操作地联接到主机系统128上的步骤202。在步骤204，可以执行关于主机系统128是否已经尝试发起与PDAD 100的通信的查询。如果主机系统128尝试启动与PDAD 100的通信，则方法200就行进到步骤206，以尝试确定主机系统128在其与PDAD 100的初始通信消息中所使用的通信协议。在步骤212，存在关于确定初始通信消息的通信协议的尝试是否成功的查询。换句话说，PDAD 100识别出主机系统128的通信尝试。然而，如果在预定时间内没有做出确定，则可以认为确定通信协议失败。如果通信协议的确定成功，则在步骤214，PDAD 100激活主机系统128所使用的通信协议。

或者，如果确定主机系统128所使用的通信协议的尝试不成功，则PDAD 100可以行进到步骤208。而且，在步骤204，如果主机系统128没有尝试发起与PDAD 100的通信，那么方法200就行进到步骤208，在该步骤中PDAD 100通过PDAD 100发起初始通信协议更换，以发现主机系统128所使用的通信协议。步骤208可以包括发现过程，该发现过程可以包括尝试存储在协议数据结构118中的多个不同的通信协议，直到在PDAD 100和主机系统128之间出现成功通信为止。步骤210是关于PDAD 100是否已经确定主机系统128上所使用的通信协议以使主机系统128和PDAD 100之间的通信得以成功建立的查询。然而，如果主机系统128的通信协议没有被确定，那么PDAD 100就可以在步骤216激活默认的预定通信协议。一旦PDAD100成功接收到来自主机系统128的通信，就可以确定主机系统128的通信协议的确定，一旦PDAD 100激活了与主机系统128的通信协议相同的通信协议，就出现了这种确定。

有利的是，PDAD 100可被配置成响应于来自主机系统的初始通信或经由发现过程确定通信协议而将其自身重新配置成以主机系统128的通信协议进行通信，直到通信建立。因此，PDAD 100可被配置成桥接传感器126和主机系统128之间的通信，否则该通信可能就不能实现。

尽管已经参考本公开的各种实施例示出和描述了本公开，但是本领域普通技术人员应当理解，在不脱离由所附权利要求及其等同替换物限定的本公开精神和范围的情况下，可以在形式和细节上对其进行各种改变。换句话说，在本说明书和附图中公开的各种示例性实施例仅仅是为了便于理解本公开的各个方面的具体实施例，而不是要限制本公开的范围。例如，在不脱离本公开范围和精神的情况下，可以修改或改变步骤的特定顺序。因此，本公开的范围不是由本公开的详细描述来限定的，而是由所附权利要求来限定的，并且该范围内的所有差异都应当被解释为包括在本公开中。

Claims (26)

1.一种用于将患者数据传输到主机系统上的患者数据采集设备，所述患者数据采集设备包括：

传感器接口，所述传感器接口用于将所述患者数据采集设备连接到用于监测患者数据的传感器上；

通信接口，所述通信接口用于将所述患者数据采集设备连接到所述主机系统上；

控制单元，包括：

处理资源；以及

存储器，所述存储器与所述处理资源通信并且存储指令，所述指令在由所述处理资源执行时使所述处理资源：

执行协议发现操作以确定由所述主机系统使用的通信协议；

在确定所述多个通信协议中的一个是所述主机系统所使用的通信协议时，激活存储在所述存储器中的所述多个通信协议中的一个以用于与所述主机系统通信；以及

使用所述多个通信协议中的一个通信协议，经由所述通信接口将经由所述传感器接口接收的患者数据传送到所述主机系统上。

2.根据权利要求1所述的患者数据采集设备，其中：

所述通信接口包括电缆接口；以及

所述执行协议发现操作以确定由所述主机系统使用的所述通信协议包括：

识别与所述电缆接口联接的电缆的硬件特征，所述主机系统和所述患者数据采集设备通过所述电缆接口进行通信。

3.根据权利要求2所述的患者数据采集设备，其中，所述硬件特征包括嵌入在所述电缆中的EEPROM。

4.根据权利要求2或3所述的患者数据采集设备，其中，所述硬件特征包括所述电缆的引脚配置。

5.根据权利要求2、3或4中任一项所述的患者数据采集设备，其中，所述硬件特征包括所述电缆的电阻值。

6.根据前述权利要求中任一项所述的患者数据采集设备，其中：

所述多个通信协议包括默认协议；并且

所述激活多个通信协议中的一个还包括：

在满足条件时使用所述默认通信协议与所述主机系统进行通信。

7.根据权利要求6所述的患者数据采集设备，其中：

所述条件是所述主机系统在预定时间内未能以第一通信协议与所述患者采集设备通信。

8.根据前述权利要求中任一项所述的患者数据采集设备，其中：

所述通信接口包括无线通信接口。

9.一种传感器系统，所述传感器系统被配置成连接到用于监测患者数据的主机系统上，所述传感器系统包括：

传感器；

传感器接口，所述传感器接口用于将所述传感器可操作地联接到患者身上；

患者数据采集设备，包括：

患者数据接口，所述患者数据接口将所述传感器连接到所述患者数据采集设备上；

通信接口，所述通信接口用于将所述患者数据采集设备连接到所述主机系统上；

控制单元，包括：

处理资源；以及

存储器，所述存储器存储多个通信协议；

所述存储器与所述处理资源通信并且存储指令，所述指令在由所述处理资源执行时使所述处理资源：

执行协议发现操作以确定由所述主机系统使用的第一通信协议；

在确定所述第一通信协议被包括在所述多个通信协议中时，激活所述多个通信协议中的一个通信协议，所述多个通信协议中的一个通信协议是所述第一通信协议；以及

使用所述第一通信协议将所述患者数据传送到所述主机系统上。

10.根据权利要求9所述的传感器系统，其中：

所述第一通信协议是无线通信协议。

11.根据权利要求9或10所述的传感器系统，其中：

所述通信接口包括电缆接口；以及

所述执行协议发现操作以确定所述主机系统使用的通信协议包括识别与电缆接口联接的电缆的硬件特征，所述主机系统和所述患者数据采集设备通过所述电缆接口进行通信。

12.根据权利要求11所述的传感器系统，其中，所述硬件特征包括嵌入在所述电缆中的EEPROM。

13.根据权利要求11或12所述的传感器系统，其中，所述硬件特征包括所述电缆的引脚配置。

14.根据权利要求11、12或13中任一项所述的传感器系统，其中，所述硬件特征包括所述电缆的电阻值。

15.根据权利要求10至14中任一项所述的传感器系统，其中：

所述通信接口包括USB；以及

确定所述主机系统使用所述第一通信协议包括：

向所述主机系统提供USB类别以触发来自所述主机系统的响应；以及

所述激活多个通信协议中的一个通信协议包括：

响应于从所述主机系统上接收到所述响应，从所述多个通信协议中选择所述第一通信协议，所述响应是在所述USB已经向所述主机系统提供所述USB类别之后以所述第一通信协议从所述主机系统上进行的通信。

16.根据权利要求15所述的传感器系统，其中：

所述激活多个通信协议中的一个通信协议还包括：

在满足条件时默认为与所述主机系统通信的默认通信协议。

17.根据权利要求16所述的传感器系统，其中：

所述条件是经过了一个所述主机系统未能以第一通信协议与所述患者数据采集设备通信的预定时间量。

18.一种用于激活用于在用于传感器的患者数据采集设备与主机系统之间通信的通信协议的方法，包括：

经由通信接口可操作地联接所述患者数据采集设备和所述主机系统；

执行协议发现操作以确定由所述主机系统使用的通信协议；

在确定所述主机系统使用通信协议时，激活存储在存储器中的多个通信协议中的一个，以便与所述主机系统通信，所述多个通信协议中的一个是由所述主机系统实现的通信协议；以及

使用所述多个通信协议中的一个经由所述患者数据采集设备将患者数据传送到所述主机系统上。

19.根据权利要求18所述的方法，其中：

所述通信接口包括USB；

所述多个通信协议包括默认协议；

所述存储器与所述处理资源通信并存储指令，所述指令在由所述处理资源执行时进一步被配置成使所述处理资源：

向所述主机系统提供USB类别以触发来自所述主机系统的响应；以及

确定由所述主机系统使用的通信协议；以及

所述激活用于与所述主机系统通信的通信协议包括：

响应于从所述主机系统上接收到所述响应，从所述多个通信协议中选择所述第一通信协议，所述响应是在所述USB已经向所述主机系统提供所述USB类别之后以所述第一通信协议从所述主机系统上进行的通信。

20.根据权利要求19所述的方法，其中：

所述第一通信协议是无线通信协议。

21.根据权利要求19或20所述的方法，其中：

所述多个通信协议包括默认协议；以及

实现用于与所述主机系统通信的通信协议还包括：

响应于条件的满足，默认为用于与主机系统通信的默认通信协议。

22.根据权利要求21所述的方法，其中：

所述条件是在预定时间内在所述主机系统和所述患者数据采集设备之间建立通信的失败。

23.根据权利要求18至22中任一项所述的方法，其中：

所述通信接口包括物理接口，用于电联接所述主机系统和所述患者数据采集设备之间的电缆；以及

所述执行协议发现操作以确定由所述主机系统实现的通信协议包括：

识别所述电缆的硬件特征，所述主机系统通过所述电缆与所述患者数据采集设备进行通信。

24.根据权利要求23所述的方法，其中：

所述电缆的硬件特征是EEPROM。

25.根据权利要求23或24所述的方法，其中：

所述硬件特征是所述电缆的引脚布置。

26.根据权利要求23、24或25中任一项所述的方法，其中：

所述硬件特征是所述电缆的电阻值。