DE19958870A1 - Verfahren und Anordnung zur Datenübertragung - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Anordnung zur Übertragung von Daten zwischen Geräten mittels Übertragungsmedien, wie sie zum Beispiel bei Computernetzwerken oder im medizintechnischen Bereich bei der Patientenüberwachung auftritt. DOLLAR A In Abhängigkeit von der Menge oder Relevanz der zwischen den Geräten (1, 2) zu übertragenden Daten wird über eine Steuerung (5, 6) das geeignete Übertragungsmedium (3, 4) festgelegt, beispielsweise Kabelübertragung für große Datenmengen oder bei erhöhter Anforderung an eine fehlerfreie Datenübertragung, Funkübertragung für kleinere Datenmengen, die schnell und ortsunabhängig zur Verfügung stehen sollen. Umgekehrt kann über die Steuerung (5, 6) bei vorgegebenem Übertragungsmedium (3, 4) auch die damit zu übertragende Datenauswahl festgelegt werden, zum Beispiel werden dann über Kabel nur kleine, weniger sicherheitsrelevante Datenmengen übertragen.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Anordnung zur Übertragung von Daten zwischen Geräten mittels Übertragungsmedien.

Datenübertragung zwischen verschiedenen Geräten oder Gerätekomponenten findet auf vielfältigstem Gebiet statt, wie zum Beispiel im Bereich Computernetzwerke, Telekommunikation, messtechnische Überwachung. Dabei häufig auftretende Probleme sind verfälschte Daten aufgrund von Übertragungsfehlern, mangelnde Reichweite des Übertragungsmediums, überlastete Übertragungskanäle, zu hohe Übertragungszeiten, umgebungsbedingte Störanfälligkeit der Übertragung, Übertragung überflüssiger neben notwendigen Daten.

Je nach konkreter Anwendung werden für unterschiedliche Daten unterschiedliche Übertragungsmedien genutzt:
Es kann sich um besonders sicherheitsrelevante Daten, sehr umfangreiches Datenmaterial, sofort abrufbare Daten handeln.

Als Übertragungsmedien bieten sich zum Beispiel Kabel, Funk, Infrarot, Ultraschall oder Lichtleiter an.

Drahtlose elektromagnetische Übertragungen, wie per Funk und im infraroten Wellenlängenbereich, haben den Nachteil, dass die Zuverlässigkeit aufgrund möglicher externer Störungen geringer ist als bei kabelgebundenen Übertragungen und diese Medien deshalb für die Übertragung sicherheitsrelevanter Daten, wie sie zum Beispiel in der Medizintechnik notwendig ist, nicht oder nur unter Inkaufnahme größeren technischen Aufwands in Frage kommen.

Die Übertragung per Kabel erfüllt in der Regel zwar die Anforderungen an Zuverlässigkeit, konstruktionsbedingt sind aber Einschränkungen gegeben durch die Notwendigkeit entsprechender Kabelführung.

Andere Medien, wie Ultraschall, haben den Nachteil, dass die Übertragungsband­ breite nur gering ist. Sie bieten sich für die Übertragung von Daten größeren Umfangs deshalb nicht an.

Ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Datenübertragung, insbesondere für die Patientenüberwachung, sind Gegenstand der US 5,417,222. Dabei ist die Eingabe und Anzeige von Patientendaten auf einem Bildschirm möglich. Messwerte werden computergestützt übertragen und je nach gewünschter Information auf einem Bildschirm angezeigt.

Ein weiteres Verfahren zur Übertragung und Bearbeitung von Prozessdaten in Krankenhäusern wird in der DE 37 09 857 A1 offenbart:
Prozessdaten und Körpersignale werden per Funk übermittelt. Diese Informationen sind an verschiedenen Empfangsstationen abrufbar, und Prozessparameter werden in Abhängigkeit von den gesendeten Informationen selbsttätig geändert.

Beiden genannten Verfahren ist gemein, dass sie zwar eine anwendungsbezogene Bearbeitung und Übertragung von Daten vorsehen, dabei aber jeweils nur auf ein Übertragungsmedium beschränkt sind:

In der US 5,417,222 ist dies die Übertragung durch Kabel, in der DE 37 09 857 A1 die Übertragung per Funk.

Keiner der genannten Schriften entnimmt man einen Hinweis darauf, ob und wie ein Wechsel des Übertragungsmediums erfolgen kann.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, ein Verfahren und eine Anordnung zur Übertragung von Daten bereitzustellen, mit denen Daten, angepasst an die wechselnden Anforderungen sich ändernder Situationen, jeweils auf bestmögliche Weise übertragen werden.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und eine Anordnung mit den Merkmalen des Anspruchs 7 gelöst.

Der Vorteil nach der Erfindung besteht darin, dass die zwischen den Geräten zu übertragenden Daten mit den Übertragungsmedien über eine Steuerung in der Weise gekoppelt sind, dass mit einer vorgegebenen Auswahl von Daten eine Auswahl von Übertragungsmedien festgelegt ist oder mit einer vorgegebenen Auswahl von Übertragungsmedien eine Auswahl zu übertragender Daten festgelegt ist, jeweils in der für die konkrete Anwendung zweckmäßigen Weise. Die Auswahl der Daten kann aufgrund einer zuvor erfolgten Klassifizierung vorgenommen werden, zum Beispiel nach besonderer Sicherheitsrelevanz der Daten, ihrem Umfang oder ihrer Eilbedürftigkeit.

Dementsprechend können auch die Übertragungsmedien klassifiziert werden, etwa nach ihrer Übertragungsrate, Störanfälligkeit, Sicherheit hinsichtlich Datenschutz. Kabelgebundene Übertragung empfiehlt sich in der Regel bei ortsfester Geräteanordnung und wenn die Störanfälligkeit möglichst gering gehalten werden soll.

Ein Beispiel aus der Medizintechnik stellt der Transport eines Patienten mitsamt der Messgeräteanordnung zu seiner Überwachung dar. Beim Transport können Kabelverbindungen hinderlich sein. In einem solchen Fall erweist es sich als vorteilhaft, nach erfindungsgemässer Klassifizierung ausgewählte Daten zwischen Patient und Geräteanordnung über Funk zu übertragen.

Sinnvoll ist es dann, eine Klassifizierung der Daten derart vorzunehmen, dass nur die wichtigsten Messwerte, die auch während des Transportes gespeichert werden sollen und später abrufbar sein müssen, wie z. B. Blutdruck, Puls, Sauerstoffsättigung, übertragen werden. Steuerinformationen für medizintechnische Geräte hingegen, die zur Behandlung des Patienten beitragen, werden nicht übertragen, da eine mögliche fehlerhafte oder aussetzende Übertragung ein zu hohes Risiko für den Patienten bedeuten würde. Sie werden erst wieder bei ortsfester Anordnung benötigt.

Ein weiteres Beispiel ist die Kopplung von verschiedenen Computern. Klassifiziert man die zu übertragenden Daten nach ihrem Umfang, so kann man erfindungsgemäß Vorteil daraus ziehen, dass man große Datenmengen zwischen den Computern über Kabel, kleinere Datenmengen aber bequemer und weitgehend ortsunabhängig über Funk überträgt. Große Datenmengen sind beispielweise Benutzerprogramme und Stammdatensätze, während es sich bei kleinen Datenmengen um Programmmodule handeln kann, die temporär benötigt werden.

Je nach Anwendungsfall lassen sich von vornherein Aussagen darüber treffen, welche Klassen von Übertragungsmedien sich für welche Klassen von Daten eignen beziehungsweise nicht eignen. Passen Datenklasse und Klasse des Übertragungsmediums zusammen, wird diese Koinzidenz in einer sogenannten Auswahlmatrix vermerkt. Mit Hilfe der Auswahlmatrix werden Daten und Übertragungsmedium über eine Steuerung automatisch geeignet zueinander gewählt.

Die Erfindung soll im folgenden anhand von in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert werden.

Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Anordnung,

Fig. 2 und 3 zwei Ausführungsformen erfindungsgemäßer Auswahlmatrizen.

Zwischen Gerät 1 und Gerät 2 in Fig. 1 befinden sich als Übertragungsmedien Kanal 3 und Kanal 4. Kanal 3 ist eine Kabelverbindung, Kanal 4 ist eine Funkverbindung. Nicht immer stehen Kanal 3 und Kanal 4 gleichzeitig zur Verfügung, zum Beispiel können Störeinwirkungen von außen eintreten, die die fehlerfreie Datenübertragung per Funk über Kanal 4 beeinträchtigen, oder die Kabelverbindung des Kanals 3 kann, beabsichtigt oder unbeabsichtigt, getrennt sein.

Jeder Kanal 3, 4 verfügt über jeweils einen Datenwandler 13, 14, 15, 16 für jedes Gerät 1, 2.

Die Umwandlung der Daten zwischen den Geräten 1, 2 und den Kanälen 3, 4 kann sowohl uni- als auch bidirektional vorgesehen sein.

Der Datenwandler 13, 14, 15, 16 setzt jeweils die vom Gerät 1, 2 kommenden Daten für die Übertragung durch den Kanal 3, 4 um. Über eine Statusanzeige 9, 10, 11, 12 gibt der Datenwandler 13, 14, 15, 16 jeweils Auskunft über die Verfügbarkeit des Kanals 3, 4 an das Gerät 1, 2. Dementsprechend wird von der Steuerung 5, 6 der Schalter 7, 8 aus der in der Fig. 1 gezeigten Mittelstellung so umgelegt, dass der Ausgang des Gerätes 1, 2 wahlweise mit Kanal 3 oder Kanal 4 verbunden ist und die Datenübertragung entweder über Kanal 3 (Kabel) oder Kanal 4 (Funk) erfolgt.

Der Auswahlmatrix nach Fig. 2 liegt eine Anordnung zugrunde, bei der die Geräte unterschiedliche Datenklassen D1, D2, D3, D4 übertragen. Eine Klassifizierung kann beispielsweise erfolgen nach dem Datenumfang, den Sicherheitsanforderungen an die Übertragung hinsichtlich Datenschutz oder lebenswichtiger Bedeutung für einen Patienten, der Eilbedürftigkeit der Datenübertragung.

Das Problem besteht nun darin, dass nicht alle Klassen von Daten mit allen Übertragungsmedien übermittelt werden können und dass nicht zu jeder Zeit alle Übertragungsmedien zur Verfügung stehen. Ob ein Übertragungsmedium verfügbar ist, darüber gibt zum Beispiel eine Statusanzeige 9, 10, 11, 12 wie in Fig. 1 Auskunft.

Die der Auswahlmatrix nach Fig. 2 zugrundeliegende Anordnung ist hier nicht bildlich dargestellt. Nach dieser Anordnung werden die Datenklassen D1, D2, D3, D4 über die durch die Kanäle K1, K2, K3 repräsentierten Klassen von Übertragungsmedien übertragen. Bei den Kanälen K1, K2, K3 kann es sich beispielsweise um eine Funkverbindung, eine Kabelverbindung und einen Kanal zur Übertragung von Infrarotwellen handeln.

Anhand der vorliegenden Datenklassen D1, D2, D3, D4 sowie der verfügbaren Klassen der Übertragungsmedien, repräsentiert durch die Kanäle K1, K2, K3, wählt das sendende Gerät den am besten geeigneten Kanal unter K1, K2, K3 aus.

Die Zahlen in den Schnittfeldern zwischen einer Datenklasse D1, D2, D3, D4 und einem Kanal K1, K2, K3 in der Auswahlmatrix geben eine Rangfolge wieder, nach der die Auswahl eines entsprechenden Kanals für eine Datenklasse erfolgt:
Ein zahlenmäßig niedrigerer Rang bedeutet dabei für einen Kanal, dass er gegenüber einem Kanal von höherem Rang für die Übertragung der entsprechenden Datenklasse vorzuziehen ist.

Stehen zum Beispiel Daten der Klasse D3 zur Übertragung an, so wird zunächst die Verfügbarkeit des Kanals K2 (Rang 1) abgeprüft. Ist dieser verfügbar, so erfolgt die Übertragung von D3 über K2. Anderenfalls wird die Verfügbarkeit von K1 (Rang 2) und schließlich die von K3 (Rang 3) geprüft. Ein Strich (-) im Schnittfeld bedeutet, dass die Übertragung von Daten einer bestimmten Klasse über einen bestimmten Kanal nicht zulässig ist, zum Beispiel wegen zu geringer Übertragungsgeschwindigkeit oder Störanfälligkeit.

Sollen Daten der Klasse D2 übertragen werden, kommt hierfür nur K1 in Frage. Steht dieser Kanal nicht zur Verfügung, so kann gegebenenfalls ein entsprechender Hinweis an den Benutzer erfolgen. K2 soll als "Notkanal", symbolisiert durch Rang (2), zur Verfügung stehen; allerdings soll er erst genutzt werden, wenn K1 über eine gewisse Zeit nicht zur Verfügung steht und der Anwender auf einen entsprechenden Hinweis nicht reagiert hat, zum Beispiel durch Stecken eines Kabels.

Ein Ausführungsbeispiel für eine Auswahlmatrix gemäß Fig. 3 ergibt sich aus einer Anwendung in der Medizintechnik. Gerät 1 nach Fig. 1 ist dann ein Mess-, Steuer- und Anzeigegerät, Gerät 2 ist ein Aktuator, zum Beispiel ein Beatmungsgerät. Von Gerät 1 werden Steuerinformationen (Datenklasse S) zum Gerät 2 übertragen, Gerät 2 übermittelt Messwerte und Statusinformationen (Datenklasse M) zum Gerät 1 zurück, die dort zum Beispiel in Form von Kurven und numerischen Werten angezeigt und gespeichert werden können. Als Übertragungskanäle sollen eine Kabelverbindung 3 wie in Fig. 1 (Kanal K) sowie eine Funkverbindung 4 wie in Fig. 1 (Kanal F) vorhanden sein. Die Steuerinformationen sind sicherheitsrelevante Daten, welche nur über Kabelverbindung übertragen werden.

Die Verfügbarkeit der Übertragungskanäle ergibt sich im vorliegenden Fall aus der Anwendung:
Befindet sich das Mess-, Steuer- und Anzeigegerät in unmittelbarer Nähe des Aktuators, so werden beide über ein Kabel verbunden. Steuerinformationen (Datenklasse S) und Messwerte und Statusinformationen (Datenklasse M) werden über Kabelverbindung (Kanal K) übertragen. Die betreffenden Schnittfelder der Auswahlmatrix erhalten jeweils Rang 1. Trennt man die Kabelverbindung, zum Beispiel, um den Patienten zusammen mit dem Aktuator zu transportieren, so schaltet sich automatisch die Funkverbindung (Kanal F) ein.

Messwerte und Statusinformationen (Datenklasse M) werden nun über die Funkverbindung (Kanal F) übertragen, so dass sie auf dem Anzeigegerät dargestellt und gespeichert werden können. Das betreffende Schnittfeld der Auswahlmatrix erhält den Rang 2. Auf diese Weise ergibt sich der Vorteil, dass ein durchgängiges Datenprotokoll auch während des Transports gewährleistet und gleichzeitig die praktische Durchführung des Transports durch die gelösten Kabelverbindungen erleichtert wird.

Steuerinformationen (Datenklasse S) können nicht über die Funkverbindung (Kanal F) übertragen werden, das entsprechende Schnittfeld der Auswahlmatrix bleibt deshalb leer (-). Am Zielort des Transports wird die Kabelverbindung wieder hergestellt, es können dann auch wieder Steuerinformationen übertragen werden. Benötigt der Aktuator während der Funkverbindung neue Steuerinformationen, so kann gegebenenfalls ein Signal auf dem Anzeigegerät erscheinen, damit der Anwender kurzzeitig die Kabelverbindung herstellt.

Als weiterer medizintechnischer Anwendungsfall für eine Auswahlmatrix gemäß Fig. 3 ist auch ein Arbeitsplatz zur total intravenösen Anästhesie denkbar. Gerät 1 ist dann ein Mess- und Steuergerät, Gerät 2 sind eine oder mehrere Infusionspumpen. Sind beide Geräte 1 und 2 über Kabel (Kanal K) verbunden, zum Beispiel innerhalb des Operationssaals, so ist eine Fernsteuerung der Infusionspumpen durch Übertragung sicherheitsrelevanter Daten (Datenklasse S) möglich. Entfernt man das Kabel (Kanal K), zum Beispiel für den Transport vom Einleitungsraum in den Operationssaal, so ist keine Datenübertragung über Kanal K mehr möglich. Über den dann wirksamen zweiten Übertragungskanal (Kanal F), beispielsweise eine Funkverbindung, werden nur noch nicht sicherheitsrelevante Mess- und Statusinformationen (Datenklasse M) der Infusionspumpen an das Mess- und Steuergerät übertragen. Eine Fernsteuerung, das heißt Übertragung sicherheitsrelevanter Daten (Datenklasse S), über Kanal F ist nicht möglich.

Ein nicht medizinisches Ausführungsbeispiel für eine erfindungsgemäße Auswahl­ matrix ergibt sich aus der Kopplung von zwei Computern, die Bestandteile eines umfangreicheren Computernetzwerkes sein können. Gerät 1 nach Fig. 1 ist dann beispielsweise ein Laptop, Gerät 2 ist ein stationärer Computer, zum Beispiel ein Server. Große Datenmengen zwischen Gerät 1 und Gerät 2 werden zweck­ mäßigerweise über Kabel übertragen. Die Funkverbindung zwischen Gerät 1 und Gerät 2 unterscheidet sich von der Kabelverbindung durch eine erheblich geringere Datenübertragungsrate. Dafür erfolgt die Datenübertragung zwischen den Geräten per Funk aber bequemer und weitgehend ortsunabhängig. Stehen nun große Datenmengen zur Übertragung an und ist keine Kabelverbindung vorhanden, so kann der Anwender automatisch aufgefordert werden, die Kabelverbindung herzustellen.

Claims (14)

1. Verfahren zur Übertragung von Daten zwischen Geräten mittels Übertragungsmedien, dadurch gekennzeichnet, dass die zwischen den Geräten (1, 2) zu übertragenden Daten mit den Übertragungsmedien (3, 4) über eine Steuerung (5, 6) in der Weise gekoppelt sind, dass mit einer vorgegebenen Auswahl von Daten eine Auswahl von Übertragungsmedien (3, 4) festgelegt ist oder mit einer vorgegebenen Auswahl von Übertragungsmedien (3, 4) eine Auswahl zu übertragender Daten festgelegt ist.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswahl der Daten anhand einer Klassifizierung und die Auswahl der Übertragungsmedien (3, 4) anhand einer Klassifizierung vorgenommen werden.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Klassifizierung der Daten nach Statusinformationen und Steuerinformationen erfolgt.

4. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Klassi­ fizierung der Daten nach großen Datenmengen und kleinen Datenmengen erfolgt.

5. Verfahren nach Anspruch 2, 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Klassifizierung der Übertragungsmedien (3, 4) nach Kabelübertragung (3) und drahtloser Übertragung (4) erfolgt.

6. Verfahren nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswahl der Daten mit der Auswahl der Übertragungsmedien (3, 4) über die Steuerung (5, 6) in einer Weise gekoppelt ist, die sich anhand einer Auswahlmatrix darstellen lässt, deren Spalten jeweils Klassen von Daten darstellen und deren Zeilen jeweils Klassen von Übertragungsmedien (3, 4) darstellen.

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswahlmatrix durch die Eintragungen in den Schnittfeldern von Spalten, die jeweils Klassen von Daten darstellen, und Zeilen, die jeweils Klassen von Übertragungsmedien (3, 4) darstellen, eine Rangfolge festlegt, nach der die Auswahl der zwischen den Geräten (1, 2) zu übertragenden Daten mit der Auswahl der Übertragungsmedien (3, 4) über die Steuerung (5, 6) gekoppelt ist.

8. Anordnung zur Übertragung von Daten zwischen Geräten mittels Übertragungsmedien, dadurch gekennzeichnet, dass die zwischen den Geräten (1, 2) zu übertragenden Daten mit den Übertragungsmedien (3, 4) über eine Steuerung (5, 6) in der Weise gekoppelt sind, dass mit einer vorgegebenen Auswahl von Daten eine Auswahl von Übertragungsmedien (3, 4) festgelegt ist oder mit einer vorgegebenen Auswahl von Übertragungsmedien (3, 4) eine Auswahl zu übertragender Daten festgelegt ist.

9. Anordnung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei Gerät 1 um ein Mess- und Steuergerät und bei Gerät 2 um mindestens eine Infusionspumpe handelt.

10. Anordnung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei Gerät 1 um ein Mess- und Steuergerät und bei Gerät 2 um ein Beatmungsgerät handelt.

11. Anordnung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei Gerät 1 um ein Mess- und Steuergerät und bei Gerät 2 um ein Anästhesiegerät handelt.

12. Anordnung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei Gerät 1 um ein Laptop und bei Gerät 2 um einen stationären Computer handelt.

13. Anordnung nach einem der Ansprüche 8 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass ein Signal an den Benutzer abgegeben wird, wenn eine Auswahl der zwischen den Geräten (1, 2) zu übertragenden Daten mit einer Auswahl der Übertragungsmedien (3, 4) über die Steuerung (5, 6) nicht in der zulässigen Weise gekoppelt ist.

14. Verwendung einer Anordnung zur Übertragung von Daten zwischen medizintechnischen Geräten mittels Übertragungsmedien, dadurch gekennzeichnet, dass die zwischen den Geräten (1, 2) zu übertragenden Daten mit den Übertragungsmedien (3, 4) über eine Steuerung (5, 6) in der Weise gekoppelt sind, dass mit einer vorgegebenen Auswahl von Daten eine Auswahl von Übertragungsmedien (3, 4) festgelegt ist oder mit einer vorgegebenen Auswahl von Übertragungsmedien (3, 4) eine Auswahl zu übertragender Daten festgelegt ist.