JP2003525652A - 携帯式信号転送ユニット - Google Patents

携帯式信号転送ユニット

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JP2003525652A JP2000611803A JP2000611803A JP2003525652A JP 2003525652 A JP2003525652 A JP 2003525652A JP 2000611803 A JP2000611803 A JP 2000611803A JP 2000611803 A JP2000611803 A JP 2000611803A JP 2003525652 A JP2003525652 A JP 2003525652A
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プレイス，ジヨン・デイ
ゴイ，ニコラス・エム
ジヨンソン，ポール
ジヨーンズ，スチーブン
クマー，ハーパル・エス
マラーキー，ウイリアム・ジエイ
ニユー，ウイリアム，ジユニア
ニコルソン，ローレンス・ジエイ
レルフ，ピーター・エム
ワツツ，スチーブン・ジエイ
Original Assignee
ネキサン・リミテツド
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Abstract

(57)【要約】 本発明は、哺乳類被験体の生理学的データの信号表現を、遠隔の生理学的センサー（１０）から遠隔の受信器ユニット（１６）に中継するための信号転送ユニット（１２）である。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の分野】
本発明は、生理学的監視システムにおいて使用する信号転送ユニットに関する
。特に、本発明は、使用時に哺乳類被験体に取り付けられた生理学的センサーか
ら遠隔の基地ステーションに生理学的データを転送し得る携帯式信号転送ユニッ
トに関する。
【０００２】
【従来技術の説明】
患者から生理学的データを集めるためにセンサーを設け、次いで、センサーか
らのデータを処理し記憶するために遠隔の基地ステーションに無線で送信するこ
とが知られている。しかし、かかるシステムは、センサーに隣接して信号送信器
を置き、従ってシステム全体として、特に送信ユニットにおいて、強すぎる信号
の送信又はいかなるデータ蓄積能力も排除して軽量にし、これによりシステムが
軽量であって患者に装着し得ることを保証すことが要求される。
【０００３】 従来技術の例は、心電計データを検出するためのセンサーのストリップを備え
た前胸部用システムを提供するＷＯ９４／０１０３９号を含む。このシステムは
、医師が患者の心拍を監視できるように、データを、受信器モジュール及び適切
な信号処理装置を備えた基地ステーションに中継するために信号増幅器、エンコ
ーダー変調器、及びＲＦ送信器を備える。しかし、この前胸部システムは、妥当
な距離のＲＦ信号を受信器ユニットに送信できる送信器の作動中、連続使用する
ためにそれ自体の電源を持ち運びする必要がある。かかるシステムは、遠隔ユニ
ットを有する前胸部用システムからの信号の通信の中断のため、患者からのデー
タを失う真の危険を与える。
【０００４】
【発明の概要】
本発明の目的は、従来技術の問題点の幾つか又は全部を無くし又は少なくも緩
和することである。本発明の一目的は、例えば、ベルトのような患者の着衣の外
部の品物に取り付けることにより、患者のごく近くで操作可能な、又は生理学的
センサーから離れているが近接して患者に装着可能な携帯式信号転送ユニットを
提供することである。別の目的は、かかるユニットであって、例えば、腕、胸、
及び脚のような患者の身体の異なった部分に置かれた複数のセンサーと共に使用
するに適したユニットを提供することである。
【０００５】 本発明の第１の態様により、遠隔の生理学的センサーから遠隔の受信器ユニッ
トに哺乳類被験体の生理学的データを表す信号を中継するための携帯式信号転送
ユニットであって、信号を操作可能に受信する入力装置、信号を緩衝するための
メモリ、及び遠隔の受信器ユニットに信号を無線で送信する出力装置を備える携
帯式信号転送ユニットが提供される。信号転送ユニットは、生理学的センサー自
体より幾分か大きくすることができ、かつ信号転送ユニット上のクリップを使用
して腰ベルトに取り付けられるような被験者の便利な位置に支持することができ
る。その結果、信号転送ユニット内に十分な電力とメモリとを設けて、比較的長
時間の、例えば数分間以上又は３０分間以上の主信号の緩衝及び又は記憶が可能
である。
【０００６】 好ましくは、信号入力装置は無線送信を受信するようにされ、かつ信号を受け
るために２個以上のアンテナを備えることができ、更に好ましくは３個のアンテ
ナが設けられる。好ましくは、３個のコイルが信号転送ユニット内で実質的に直
交して配列される。この構成の結果、信号転送ユニットと遠隔の生理学的センサ
ーとの間の満足な受信が達成される。
【０００７】 一実施例においては、信号入力は、生理学的センサー装置の送信コイルと誘導
結合するコイルを備える。好ましくは、遠隔の信号転送ユニット内に３個の直交
して配置されたコイルが設けられ、かつコイルの少なくも２個と信号転送ユニッ
ト内の電気構成要素との間、及び好ましくはコイルの各と信号転送ユニット内の
電気構成要素との間に導電性遮蔽が設けられる。
【０００８】 出力装置は、例えば、スタブアンテナ又はプレートアンテナを備えることがで
きる。プレートアンテナが使用される場合は、これは明らかに大きくすることが
でき、このため、信号転送ユニットのケーシングの最大面の表面積と実質的に等
しい表面積とすることができる。プレートアンテナは、例えば印刷回路板上の銅
トラックのような非導電性基板上の導電性トラックより構成することができる。
好ましくは、プレートアンテナは、使用時に被験者に隣接するようにされたケー
シングの壁に隣接して位置決めされ、この壁は、例えばベルトに取り付け得るク
リップを備えることができる。
【０００９】 信号転送ユニットは、好ましくは、信号入力と出力装置との間に信号増幅段階
及びデジタル信号処理段階を備える。また、好ましくは、基地ステーションのよ
うな遠隔のユニットからコントローラーと通信し得る第２の入力装置が設けられ
得る。第２の入力装置は、データ及び／又は命令の入力と出力の双方が可能なト
ランシーバーを備えることができる。例えば、第２の入力装置は、ＲＦ受信器を
備えることができる。
【００１０】 好ましくは、次の１個又はそれ以上をいずれかを含んだ被験者インターフェー
スを備えることができる。ユニットへの電力供給を遮断し又は可能とするように
された少なくも１個のオン／オフスイッチ、ユニットへの電力供給の状態を示す
光のような表示器、生理学的センサー装置から信号を受信しているか否かを示す
光のような表示器、ユニットが信号を転送できるように遠隔ユニットの範囲内に
あるか否かの表示を提供する光のような表示器、遠隔ユニットから指令されたと
きに作動し得る音響警告装置のような使用者出力、及び使用者が認識したときに
使用者が出力を非作動にできるスイッチ。
【００１１】 信号転送ユニットは、特定された信号搬送周波数を扱うために１個又は複数個
の受信器を有する信号プロセッサー段階を備えることができる。
【００１２】 本発明の態様により、遠隔の受信器ユニットから哺乳類被験体の生理学的デー
タを表す信号を中継するための携帯式信号転送ユニットであって、遠隔の生理学
的センサーから信号を受信するための信号入力、遠隔のユニットに信号を送信す
るための出力装置、及び信号入力から出力装置に信号を中継する信号プロセッサ
ーを備え、信号プロセッサーは、各がある特定の信号搬送周波数を扱うようにさ
れた１個又は複数個の受信器を備える携帯式信号転送ユニットが提供される。
【００１３】 好ましくは、信号プロセッサー内に第１及び第２の受信器が設けられ、この第
１及び第２の受信器が異なった搬送周波数を扱うように操作できる。或いは、第
１及び第２の受信器が同じ搬送周波数を扱うように操作可能である。
【００１４】 信号転送ユニットは、第１及び第２のアンテナを有する信号入力、及び信号プ
ロセッサーは、第１及び第２のアンテナの一方からのより有用な信号が信号プロ
セッサーにより処理され、そしてこれから出力装置に出力することを保証するス
イッチを備える。
【００１５】 好ましくは、信号入力は３個以上のアンテナを備え、信号プロセッサーは、ど
のアンテナが最も有用な信号を受信しているかを判定するために３個以上のアン
テナの各の間をハンティングするための装置を備える。
【００１６】 好ましくは、信号プロセッサーは、信号に対して１個又は複数個の仮想受信器
を作動させるようにプログラムされたデジタル信号プロセッサーを備える。
【００１７】 本発明の別の態様により、遠隔の受信器ユニットから哺乳類被験体の生理学的
データを表す信号を中継するための携帯式信号転送ユニットであって、遠隔の生
理学的センサーから信号を受信するための信号入力を備え、信号はデジタル変調
された搬送周波数の形式であり、更に遠隔のユニットに信号を送信するための出
力装置、及び出力装置にデジタル信号を転送するためのデジタル信号プロセッサ
ーを備え、更に、デジタル信号プロセッサー用の記憶された実行プログラムを有
しかつ携帯式信号転送ユニットが始動時に初期化されるときデジタル信号プロセ
ッサーに実行プログラムを転送するように作動するコントローラーを備えた携帯
式信号転送ユニットが提供される。
【００１８】 本発明のなお別の態様により、遠隔の受信器ユニットから哺乳類被験体の生理
学的データを表す信号を中継するための携帯式信号転送ユニットであって、遠隔
の生理学的センサーから信号を受信するための信号入力、遠隔のユニットに信号
を送信するための出力、信号入力と出力装置との間で信号を操作可能に通信する
ためのコントローラー、及び使用時に被験者の生理学的パラメーターのデータ表
現をコントローラーに操作可能に提供する生理学的センサーを備え、これにより
コントローラーは、一方では、続いて出力装置により送信するためにデータを信
号に組み入れる携帯式信号転送ユニットが提供される。
【００１９】 一実施例においては、信号転送ユニットは、コントローラーと生理学的センサ
ーとの間の通信を可能とするためにＲＳ２３２ポートのようなインターフェース
を備える。
【００２０】 また、生理学的センサーを信号転送ユニット内に組み込むことができる。生理
学的センサーは、加速度計のような運動センサー、例えば被験者が立っているか
又は寝ているかを判定できる水銀スイッチのような姿勢センサー、及び／又は被
験者の呼吸音を監視するためのマイクロフォンの１個又は複数個を備えることが
できる。
【００２１】 本発明の更に別の態様は、遠隔の受信器ユニットに哺乳類被験体の生理学的デ
ータを表す信号を中継するための携帯式信号転送ユニットであって、遠隔の生理
学的センサーから信号を受信するための信号入力、遠隔のユニットに信号を送信
するための出力装置、及び信号転送ユニットから遠隔ユニットに信号を効果的に
送信し得るように信号転送ユニットが遠隔ユニットの範囲内にあるか否かを被験
者に示すための表示器を備えた携帯式信号転送ユニットを提供する。好ましくは
、信号転送ユニットは、遠隔のユニットと通信するために通信ポートを備える。
通信ポートは、遠隔のユニットから信号を受けるようにされた出力装置を備える
ことができる。遠隔のユニットは、主電源を使用し電力を供給でき、このため、
信号転送ユニットより強力な信号を作ることができる。従って、遠隔ユニットは
、遠隔のユニットにより転送ユニットから受信されている信号が満足な信号であ
るか否かを示すために信号転送ユニットに信号を送るように構成することができ
る。
【００２２】
【現在の好ましい実施例の詳細な説明】
さて、本発明の好ましい実施例の説明が、付属図面を参照し例示の方法で説明
されるであろう。
【００２３】 図１は、被験者又は患者Ｓの胸部に取り付けられた本発明による生理学的セン
サー装置又はアレイ１０を示す。装置１０は、被験者の生理学的状態に関するデ
ータを発生する（後で説明される）センサーのアレイ１０ａを備える。このデー
タは携帯式信号転送ユニット１２に送られる。一方、信号転送ユニット１２は、
測定された生理学的諸要因の信号表示を、遠隔の監視ステーション１６と操作可
能に通信する基地ステーション１４に送る。監視ステーションは、モデム１４ｃ
及び１６ｃを使用して、例えば陸上電話システムのような電信又は電話回路網Ｔ
を介して、例えば適切にプログラムされたコンピューター１６ｂを備える。
【００２４】 システムの種々の構成要素の基本的な構造が、図２における図式的なブロック
図で示される。見られるように、装置１０は、生理学的データを処理しかつ信号
転送ユニット１２と通信するためのコントローラーを形成する適切な電子回路と
通信するセンサーのアレイ１０ａを備える。この例においては、装置１０は、用
途特定集積回路（ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｓｐｅｃｉｆｉｃ ｉｎｔｅｇｒａ
ｔｅｄ ｃｉｒｃｕｉｔ，ＡＳＩＣ）１０ｂ、及び少なくも１個のマイクロコン
トロラー１０ｃを備える。電子回路の好ましい形式の更なる詳細及びセンサーの
詳細は以下説明される。ただし、装置１０の構造及び製造方法の更なる詳細は、
参考文献として内容全体がここに取り入れられた出願人の同時係属出願の米国出
願０９／２９２１５９号「生理学的センサーアレイ」及び米国出願０９／２９２
１５７号「生理学的センサー装置」において与えられる。
【００２５】 ここに詳細に説明されるであろうように、このシステムは、更にプロセッサー
１２ｂと通信する受信器１２ａを有する携帯式信号転送ユニット１２を備え、一
方、このプロセッサーはラジオモジュール１２ｃを介して基地ステーション１４
とデータ及び指令の双方向転送ができる。
【００２６】 基地ステーションユニット１４は、信号転送ユニット１２からデータ信号を受
け取るためのラジオモジュール１４ａ、生理学的信号を操作しかつモデム１４ｃ
と回路網Ｔとを介して基地ステーション１４から遠隔の監視ステーション１６に
転送できるように適切にプログラムされたプロセッサー１４ｂを備える。遠隔の
監視ステーション１６は、モデム１６ａ、及び、例えばプログラム可能なコンピ
ューター１６ｂを備えることができる。基地ステーション１４及び遠隔監視ステ
ーション１６並びに全体としてのシステムの装置１０と信号転送ユニット１２と
の間の送信データのフォーマット及び送信プロトコールを含んだ更なる詳細は、
参考文献として内容全体がここに取り入れられた出願人の米国同時係属出願０９
／２９２４０５号「携帯式遠隔患者用遠隔監視システム」に与えられる。
【００２７】 信号転送ユニット１２は、哺乳類被験体の胸部又はその他の部分に置き得る生
理学的センサー装置１０の付近に置かれるように設計される。従って、適切な位
置は患者の腰を囲むベルト上である。信号転送ユニット１２は、センサー装置１
０から単方向性の方法で生理学的データを受け取るように作用することが好まし
く、これにより送信の能力又は必要のない受信器を使用す。信号転送ユニット１
２の構成要素が図３に更に詳細に示される。好ましい実施例においては、フロン
トエンド受信器は、３個の直交コイル２０、２２及び２４を有するコイル組立体
を備える。図５に示されるように、各コイルは、コイルにほぼ垂直方向の軸Ａと
平行な磁場に対して感度最大であり、更に各コイル２０、２２及び２４は、軸Ａ
の各が他の各軸に関して実質的に９０゜に向けられるように直交して配列される
ことが好ましい。
【００２８】 コイルは、１次コイルとして作用するセンサー１０の発信コイルと変圧器配列
にゆるく結合された２次コイルとして作用する。コイルは、受信器２６に連結さ
れ、到来信号を濾波し増幅し、同時に信号がデジタルプロセッサーＤＳＰ２８に
通過するより前にアナログ信号をデジタル信号に変える。ＤＳＰは、例えばモト
ローラ５６３０３とすることができる。一方では、ＤＳＰ２８からの信号は、図
３に３０で示された日立マイクロコントローラーＨ８／３０４８のようなコント
ローラーに供給される。
【００２９】 コントローラー３０は、ユーザーインターフェース３２及び緩衝記憶メモリー
３４と操作可能に通信する。コントローラー３０は、生理学的データを基地ステ
ーション１４に送信するためのＵＨＦラジオ３６とラジオアンテナ３８及びＤＳ
Ｐ２８をインターフェースするように作用する。ＵＨＦラジオ３６は、基地ステ
ーション１４からの指令を含んだ信号を受信するようにも作用する。信号転送ユ
ニット１２は、ＲＳ２３２インターフェースのようなユーザー入力３３も備え、
これによりコントローラー３０と更なるデータ通信ができることが便利である。
入力３３は、例えばシステム内にパルスオキシメーターのような更なるセンサー
を組み込むために使用でき、これからのデータは、認められるようにアンテナ３
８から送られる信号内にコントローラー３０により組み入れることができる。
【００３０】 実際、信号送信ユニット１２内に生理学的センサーを組み込むことができる。
適切なセンサー３５がコントローラー３０と操作可能に通信し、そして例えばセ
ンサー３５は信号送信ユニット内に姿勢センサーを備えることができる。姿勢セ
ンサーは、被験者が立っているか又は寝ているかを示すために水銀スイッチを備
えることができる。また、例えば、加速度計を備えた運動センサーを備えること
もできる。また、センサー３５は、被験者からの胸部の音を検知できるマイクロ
フォンを備えることもできる。更に、１個又は複数個のセンサー３５からのデー
タは、コントローラー３０に操作可能に通信され、認められるようにアンテナ３
８により送信するために信号内に組み入れることができる。
【００３１】 図４を参照すれば、図３に示されたシステムの部分の図式的表現が与えられ、
これにおいては、各コイル２０、２２及び２４は、それぞれ受信器２６内に組み
合わせられたコイルインターフェース４０、４４及び４２を持つ。コイルインタ
ーフェース４０、４２及び４４は、図３に特定された受信器２６の構成要素より
なることが分かる。従って、組み合わせられたコイルに前置増幅器５６が接続さ
れ、これからの信号はエリアシング防止フィルター５８を通過して可変利得増幅
器６０に至る。Ａ／Ｄ変換器６２により、デジタルからアナログへの変換が実行
される。これら装置の全ては、信号転送ユニット１２内に適切に置かれた印刷回
路板におけるハードワイヤー回路の形式で提供することができる。ＡＤ変換器６
２の出力と可変利得増幅器６０との間に自動利得制御装置６４が設けられること
が好ましい。ＡＧＣ６４は、ＤＳＰ２８内のソフトウエア内に組み込むことがで
きる。
【００３２】 受信器２６は、信号転送ユニット１２から約１メートル内のセンサー装置１０
に置かれた誘導コイル送信器から適切に駆動し得る１４マイクロボルトｒｍｓの
信号で良く作動することが期待されるであろう。増幅装置５６は、例えば適切な
低入力ノイズを有するＬＭ６１３４の一部分とすることができる。更に、コイル
の自己共振周波数を対象範囲外に限定するために受信コイルの各に適切な大きな
巻数を使用することにより受信器２６への入力信号を改善することが重要である
。信号を改善する更なる要因は、例えば構成要素を遮蔽することにより回路ノイ
ズを減らすことであり、特に後で説明されるようにコイル２０、２２、及び２４
を他の構成要素から遮蔽すべきである。
【００３３】 コイルインターフェースは、各がスイッチマトリックス４６を導いて、適切な
コイル２０、２２及び２４をパケットプロセッサー５０と通信する仮想受信器４
８の一つに接続させる。仮想受信器４８は、以下説明されるように適宜の数のも
のとすることができる。
【００３４】 パケットプロセッサー５０における信号を監視するため、及び適宜なときにい
つでも２個の使用されないコイル間をハンチングするために、ハンチングアルゴ
ニズム５２がＤＳＰ２８にプログラムされる。このハンチングは、他の２個のコ
イルのどちらが関連の生理学的センサー装置１０からエラーのない生理学的デー
タを通信するかを決定するためのものである。即ち、被験者が就眠中の横になっ
ている状態或いは座った姿勢で体を丸くしている状態のように一日を通して異な
った姿勢を取るために、被験者の身体のどこかに置かれた適宜の与えられた生理
学的センサー装置１０からの信号の強度がコイル２０、２２及び２４で違う可能
性がある。センサー装置１０から選ばれたコイルを介して信号を受け入れるため
の１個の仮想受信器４８は、一形式においては、ソフトウエアに組み込むことが
できる。コイルの選択は、どのコイルがより良い信号を提供するかを決定するた
めに他の２個のコイルからの信号を見るようにプログラムされた第２の仮想受信
器４８を使って行うことができる。別の形式においては、与えられた搬送周波数
について、３個の仮想受信器４８であって、その各が、組み合わせられたコイル
アンテナからの信号の質に従って使用すべき適切な仮想受信器４８のソフトウエ
ア選択を可能とするコイルアンテナの一つと組み合わせられた前記３個の仮想受
信器４８を使うことができる。パケットプロセッサー５０が信号を復調し、信号
処理ユニット、即ちコントローラー３０に直列連結を提供する。
【００３５】 複数の入力搬送周波数が使用されるとき、これらは、チャンネル間の干渉を減
らすために搬送帯域幅より大きい適切な周波数間隔で分離される。好ましい形式
においては、４ｋＨｚの帯域幅のチャンネルに対して、約６ｋＨｚのチャンネル
間隔が使用される。好ましい形式においては、搬送周波数５４ｋＨｚから１４４
ｋＨｚの間に数個、好ましくは１６個のチャンネルのオプションが提供される。
しかし、大量のデータが信号転送ユニット１２により搬送される場合は、データ
圧縮が使用され及び／又はより大きい帯域幅が要求される。例えば、３リード型
心電図モニターは、帯域幅８ｋＨｚの圧縮データを使用することがが好ましい。
従って、チャンネル分離は１０ｋＨｚとすることができる。即ち、干渉を減らす
ために、帯域幅よりわずかに広いチャンネル間隔が使用される。事実、チャンネ
ル間で一定の分離を使う必要はなく、分離は、要求されるデータ転送の速度又は
量に応じて変更することができる。
【００３６】 ＤＳＰ２８は、特定のチャンネルにおける信号を期待するように予めプログラ
ムすることができることが便利であり、例えば、５４ｋＨｚのような所定の周波
数で放射するように特定形式センサー装置１０を製造し、携帯式信号転送ユニッ
ト１２を、組み合わせられたチャンネルにおける信号、この場合は５４ｋＨｚを
期待するようにプログラムすることができる。従って、２個以上のセンサー装置
が使用される場合は、ＤＳＰ２８は、関連チャンネルにおける信号を期待するよ
うにプログラムすることができる。
【００３７】 従って、上の構成の場合、所定周波数、例えば５４ｋＨｚで放射する１個のセ
ンサー装置１０が使用されるならば、ＤＳＰ２８は、選定されたコイルから信号
を受けるための５４ｋＨｚの第１の仮想受信器チャンネル、及び最も有用な信号
を決定できるように他の２個のコイル間をハンチングするための少なくも第２の
プログラムされた仮想受信器４８を持つようにプログラムされる。１６チャンネ
ル全部が使用される場合は、ＤＳＰ２８は３２個の仮想受信器チャンネルを有し
、各周波数につき２個であり１個は使用のためもう１個はハンチングのためとし
、或いは別の形式では各周波数につき３個とし上述のような使用されないコイル
間のハンチング処理５２の使用を避けるようにプログラムすることができる。
【００３８】 受信アルゴリズムの種々の態様、例えばチャンネル選択を統括するために制御
回路５４を使うことができる。制御回路５４は、コントローラー３０からの指令
の際に作動させることができる。
【００３９】 仮想受信器４８の特徴の更なる詳細が図４に示され、これにより、この仮想受
信器が、例えば８ビットの精度で毎秒３３６キロサンプル（ｋｓｐｓ）のデジタ
ル信号を搬送することが分かる。ここに説明された特別形式のデータ取扱いは、
生理学的センサー装置１０から送られるデータが、π／２だけ位相のずらされた
搬送周波数の形式であるとした。
【００４０】 入力信号は、１対の実数乗算器を通過し、その一方の入力はサイン／コサイン
発信器６６から駆動される。実数乗算器からの出力は低域濾波器及びデシメータ
ー（ｄｅｃｉｍａｔｏｒ）６８及び７０に通過し、その出力は各が２４ビットの
精度を有する２個の６ｋｓｐｓ信号である。濾波器及びデシメーター６８及び７
０から出された信号の各は実数乗算器の第２の対を通過し、その他方の入力はベ
ースバンド自動利得制御器（ＡＧＣ）７２から駆動される。続いて、信号は複素
数乗算器に供給され、その他方の入力は搬送波エラーサイン／コサイン発信器７
４から駆動され、この発信器はビット同期（ｂｉｔ ｓｙｎｃｈｒｏｎｉｚａｔ
ｉｏｎ）及び符号量子化（ｓｉｍｂｏｌ ｑｕａｎｔｉｚａｔｉｏｎ）決定フィ
ードバック装置７６により制御され、これらの入力は複素数乗算器の出力により
駆動される。続いて、２ビットの精度を有する２ｋｓｐｓの形式でパケットプロ
セッサー５０に出力される。仮想受信器４８は、ＤＳＰ２８のソフトウエアで実
行される。コントローラー３０へのＤＳＰ２８のインターフェースは次の３種の
信号よりなる。第１は、パケット内の第１ビットを示すためのフレーム指示パル
ス、第２は、クロック信号、そして第３は、最下位ビット（ＬＳＢ）第１による
直列データ信号である。通信用の適切なプロトコールは、１２８ビットのデータ
フィールドと１４ビットのタイムスタンピングフィールド（ｔｉｍｅ ｓｔａｍ
ｐｉｎｇ ｆｉｅｌｄ）とを有する１６０ビットよりなるデータフレームを含む
。（各生理学的センサー装置１０についての）各チャンネルは、約４ｋｂｐｓの
データ速度を有し、従って毎秒毎チャンネル当たり２５フレームを許すことがで
きる。これは毎秒２５×１２８ビットを許し、これは毎秒毎チャンネル当たり３
２００データビットに等しい。
【００４１】 最終結果における、この回路網により搬送されるチャンネル数は、１２ｋｂｐ
ｓのビット速度と９．６ｋｂｐｓのデータ速度を生ずる３より大きくないことが
好ましい。チャンネル数を１個に限定し得ることは勿論であり、この場合は１個
のセンサー装置１０が使用される。
【００４２】 インターフェースは、物理的に、中断体制（ｉｎｔｅｒｒｕｐｔ ｒｅｇｉｍ
ｅ）及びＤＭＡコントローラーを使用して作動する。フレーム整列信号（ｆｒａ
ｍｅ ａｌｉｇｎｍｅｎｔ ｓｉｇｎａｌ）は、Ｈ８／３０８４において中断さ
れるであろう。この中断は、マイクロプロセッサー３０が電力節減状態にあるソ
フトウエア待機状態からこれを作動させることができるであろう。
【００４３】 別の応用においては、ＤＳＰ２８からのデータの流れを連続状態ではなくする
ことができ、従ってコントローラー３０は、電力を節約しかつ電池寿命を長くす
るために、ソフトウエアを待機状態にさせるに十分に長い非作動時間を持つこと
ができる。或いは、フレームパケットの多くが潜在的に空である状態で、流れを
続けることができる。
【００４４】 到着データフレームは調査されたＣＲＣ状況ビットを持ち、かつこれらがデー
タの妥当であることを示すならば、データは抽出され、かつ基地ステーション１
４ラジオ回路網への信号転送ユニット１２の状態に依存し、この情報は基地ステ
ーションに送信するためにパケット内に直接組み込まれ、又はその準備にバッフ
ァー内に置かれ、或いは記憶メモリ３４の次の利用可能区画に送られるであろう
。従って、一時記憶のためのオンチップバッファーを設けることができ、そして
大量のデータを基地ステーション１４に転送するために、ＤＲＡＭ、ＦＬＡＳＨ
、又はその他のメモリ装置を使うことができる。
【００４５】 ＵＨＦラジオ３６を形成しているトランシーバーは、ＲＦ２９０５トランシー
バーチップに基づくことができる。次のインターフェースラインがベースバンド
に与えられることが好ましい。
【００４６】 データイン（基地ステーション１４から受信したデータ） データアウト（基地ステーション１４の送信されたデータ） Ｔ／Ｒ（送信／受信）スイッチ パワーアップフラッグ（ＲＦ２９０５を休眠モードから起こすため） ＲＦ２９０５チップ３６へのその他のインターフェースは、少量の論理回路を
使ってこれらから誘導することができ、これが、処理装置３０に要求されるＩ／
Ｏポートの数を減らす。
【００４７】 信号転送ユニット１２とスイッチ１４との間の連結は、好ましくは４０ｋｂｐ
ｓボーの速度で走る。パケットは、典型的に、序文、同期符号語、種々のパケッ
ト定義符号、パケットＩＤ、データ、及びＣＲＣエラー検出符号より構成される
。ＣＲＣ符号は１６ビット幅とすることができ、パケット内のデータ内容は３２
ビットとすることができる。これが、ＣＲＣアルゴリズムにおいて４８ビットパ
ケットにまさる機能をもたらす。
【００４８】 ＴｘＲｘから受けたデータは非同期であることが好ましい。このため、クロッ
ク抽出は、信号転送ユニット１２により行わねばならない機能である。これは、
同期符号語（１０１０１０…パターン）のオーバーサンプリングを含む。更に、
フレーム整列を行わねばならない。ＣＲＣは、送信データ及び受信データの両者
について信号転送ユニット１２において行われるべきである。ラジオからの到来
データは、好ましくは、コントローラー３０におけるハードウエア中断に接続さ
れる。ＣＲＣアルゴリズムは、３２ビットレジスター及びプロセッサー３０の命
令セットの種々の回転及びシフト命令を利用してリアルタイムで実行することが
できる。ＣＲＣがリアルタイムで実行されない場合は、データをバッファーする
ことができ、そしてカレントの受信が完了すると直ちにＣＲＣを実行することが
できる。基地ステーションチャンネルは逆トラフィック（基地ステーションへの
データ）に対して優先するため、この到来データの手続きは、順方向（基地ステ
ーションからのデータ）と比較してアクティビティが小さい。しかし、これは、
データが再送信を必要としたとき及び基地ステーションからエラーコードが規則
正しく送られたときの受信の少ない期間中の場合ではない。
【００４９】 コントローラー３０を始動させる際、初期化しかつＤＳＰ２８に横切る実行プ
ログラムを転送するようにプログラムすることができ。
【００５０】 携帯式信号転送ユニット１２は、物理的には非常に小さくかつ軽量であること
が好ましい。例えば、１１５×６５×２５ｍｍ台の寸法が適切である。更に、シ
ステムに電力を供給するために、４個のＡＡ電池のような軽量電池が好ましく使
用される。信号の受入れを最大にするために、直交コイル２０、２２及び２４は
、非常に大きくかつ携帯式信号転送ユニット１２用のケーシングの内部空洞を最
適に使用することが好ましい。適切な配列が図５に示され、これにおいては、第
１のコイル２０はユーザーインターフェース表示パネルの近くで頂部カバーの下
に置くことができる。第２のコイル２２は、装置の側方パネルに隣接して置かれ
ることが好ましく、同様に第３のコイル２４は、端部パネルに面して置くことが
できる。コイルは、図６に示されるように中央支持部材７８のまわりに配列され
、この部材には印刷回路板８０及び８２が取り付けられる。印刷回路板８０は、
前述の電気構成要素の大部分を担持でき、一方、印刷回路板８２は、幾つかの電
気構成要素及び後述されるようにＬＥＤ、スイッチ及ブザーのようなユーザーイ
ンターフェース構成要素を担持する。
【００５１】 印刷回路板８２はコイル２０用の遮蔽を提供する。加えて、更なる遮蔽部材が
使用されることが好ましい。好ましい形式においては、錫板のような適切な導電
材料の遮蔽板８４が使用される。板８４は、コイル２２の外側寸法と実質的に同
じ寸法を持った中央部分８６を備える。中央部分８６の縁は２個の側方部分８８
及び９０に連結され、これら側方部分は中央部分８６の縁に沿って９０゜曲げら
れ、中央部分８６がコイル２２の内側に置かれたとき、側方部分９０をコイル２
４の内側に置くことを可能とする。図７に見られるように、受信器印刷回路板及
び印刷回路板８０に対して板８４を置き得るようにスロット９２が設けられる。
電池は、信号転送ユニット１２内でコイル２２の下方に置くことができる。
【００５２】 更に、信号転送ユニット１２内にラジオ周波数アンテナ３８を置くことができ
る。アンテナは、例えば、印刷回路板の導電トラックよりなる導電板アンテナよ
りなることが好ましい。導電板の寸法は、（９０から１１０）×（４０から６０
）ｍｍ台とすることができる。好ましくは、アンテナは、ユニット１２の内面に
対して置くことができる。より好ましくは、アンテナは、使用時に被験者に接近
して、例えば被験者のベルト又は衣服に取り付けるためのクリップを持った表面
に接近して置くことができる。或いは、アンテナは、外側に置くことができ、更
に例えばスタブアンテナよりなる。
【００５３】 さて、図８に示されたユーザーインターフェース９４を参照すれば、使用者は
、オン／オフスイッチ９６を提供されることが好ましい。加えて、好ましくは２
個のイベントボタン９８が提供されることが好ましい。例えば、被験者がある特
定の痛みを感じていることを示すために医師及びその他がとった特定のイベント
を確認するように、イベントボタンの一方を使用することができる。事実、イベ
ントボタンの各についてのイベントの特徴は、医師と個々の患者との間で一致さ
せることができる。言うまでもなく、いずれのボタンの作動もコントローラー３
０により注意され、どのボタンが押されたかを示すために関連のときに適切なフ
ラグをデータに置く。
【００５４】 好ましくは、基地ステーション１４に表示されたメッセージを受け取るために
、或いは予め決められ又は患者と同意したある特定の作用を実行するために、基
地ステーション１４に行くことを使用者に示すための装置が提供される。かかる
表示装置はＬＥＤ１００を備えることができ、更にブザーから音を出すことがで
きる。ＬＥＤ１００が点灯したときに患者により行われるイベントの性質は、例
えば、体重測定、患者の血圧測定又はその他の適切な活動のような副次的なセン
サー測定を行うこととすることができる。
【００５５】 更に、好ましくは、一連の警告表示器が設けられる。ＬＥＤ１０２は、携帯式
信号転送ユニット１２が基地ステーション１４の範囲外にあるときを示すために
使用することができる。好ましくは、このＬＥＤは信号転送ユニット１２が範囲
外にあるときに発光する。更に、ＬＥＤ１１２は、メモリ３４が９０％のような
所定のレベルに満たされたときに連続点灯され、これにより基地ステーション１
４の範囲内に動く必要があることを被験者に示す。
【００５６】 信号転送ユニット１２が予期されたセンサー装置１０からの信号を検知できな
いことを示すためにＬＥＤ１０４が設けられることが好ましい。これに従って、
患者は、信号転送ユニット１２が装置１０から遠く離れ過ぎていないかを調べる
ことを要求される。信号転送ユニット１２を装置１０に近づけることにより、患
者は、エラーが、恐らくは装置１０用の電力が消耗したことであり、この場合、
センサー装置１０を交換する必要があると判定することができる。
【００５７】 更に、信号転送ユニット１２用の電池電源の電力状態を示すためにＬＥＤ１０
６を設けることが好ましい。好ましくは、Ｄ１０６は、正常な使用状態では点滅
するが、電池が低電圧で使用されているとき連続して発光する。
【００５８】 ブザーは、ＬＥＤ１００、１０２、１０４、及び１０６のどれかの状態が変化
したときに作動することが好ましい。従って、警告ＬＥＤが作動したことを使用
者が確認したら、ブザーを鳴らないようにするためにスイッチ１０８が設けられ
ることが好ましい。
【００５９】 優先空間内に適合しかつ携帯式信号転送ユニットを小型にできかつエネルギー
効率が良く、従って与えられた電池セットによる使用の出力及び有効寿命を大き
くするユーザーインターフェース装置の単純だが十分なアレイを設けることが便
利である。エネルギー効率は、基地ステーション１４用のデータを受信し、処理
しかつ記憶する電子式制御の好ましい形式の以上の説明から誘導される。例えば
、４個のＡＡ電池からの３Ｖにおける最大電力消費６０ｍＡが好ましい。
【００６０】 本発明の例示実施例が以上詳細に説明されたが、本技術熟練者は、本発明の新
規な教示及び長所から離れることなく例示実施例について多くも追加的変更が可
能であることを容易に認めるであろう。かかる変更の全ては特許請求の範囲に定
められた本発明の範囲内に含まれることが意図される。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明による信号転送ユニットを組み込んだ生理学的監視システムの図式的な
図である。
【図２】 図１に示されたシステムの種々の部分の構成要素の図式的なブロック図である
。
【図３】 本発明のよる信号転送ユニットの構成要素形成部分の図式的なブロック図であ
る。
【図４】 図３に示されたユニットの部分の図式的なブロック図である。
【図５及び６】 本発明による信号転送ユニット用の直交コイル配列とユーザーインターフェー
スの図式的な斜視図である。
【図７】 図５及び６に示されたユニットに使用するための印の付けられた折り線のある
遮蔽板の図式的な図である。
【図８】 本発明により信号転送ユニットのユーザーインターフェースの図式的な図であ
る。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ジヨンソン，ポール イギリス・オツクスフオード オーエツク ス５ ２アールゼット・アイリツプ・キン グスヘツドレーン・レーンサイドハウス (72)発明者 ジヨーンズ，スチーブン イギリス・バツクス エムケイ13 ０デイ ビー・ケインズ・ミルトン・ニユーブラド ウエル・スクールストリート15 (72)発明者 クマー，ハーパル・エス イギリス・ケンブリツジ シービー４ １ エイゼツト・オークツリーアベニユー45 (72)発明者 マラーキー，ウイリアム・ジエイ イギリス・ウイガン ダブリユーエヌ２ ３エイチエル・ヒンドレイ・ハーパースト リート７ (72)発明者 ニユー，ウイリアム，ジユニア アメリカ合衆国カリフオルニア州94062− 4839ウツドサイド・スカイウツドウエイ95 (72)発明者 ニコルソン，ローレンス・ジエイ イギリス・リバプール エル15 ７エルエ ス・ヘイウツドロード・ヘイウツドコー ト・フラツト10 (72)発明者 レルフ，ピーター・エム イギリス・エセツクス シーエム19 ５イ ーワイ・ロイドン・チヤーチミード15 (72)発明者 ワツツ，スチーブン・ジエイ イギリス・ケンブリツジ シービー４ ６ イーイー・ミルトン・マンスフイールドク ローズ８

Claims (33)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 遠隔の生理学的センサーから遠隔の受信器ユニットに哺乳類
    被験体の生理学的データを表す信号を中継するための携帯式信号転送ユニットで
    あって、信号を操作可能に受信する入力装置、信号を緩衝するためのメモリ、及
    び遠隔の受信器ユニットに信号を無線で送信する出力装置を備える携帯式信号転
    送ユニット。
  2. 【請求項２】 入力装置が、信号を無線送信により受信するようにもされた
    請求項１による携帯式信号転送ユニット。
  3. 【請求項３】 入力装置が、信号を受けるために２個以上のアンテナを備え
    る請求項２による携帯式信号転送ユニット。
  4. 【請求項４】 ３個のアンテナを備える請求項２による携帯式信号転送ユニ
    ット。
  5. 【請求項５】 ３個のアンテナの各が主受信面を有し、３個のコイルの受信
    面がユニット内で実質的に直交して配列される請求項４による携帯式信号転送ユ
    ニット。
  6. 【請求項６】 入力装置が、遠隔の生理学的センサー装置の送信コイルと誘
    導結合するコイルを備える請求項１による携帯式信号転送ユニット。
  7. 【請求項７】 出力装置がスタブアンテナを備える請求項１による携帯式信
    号転送ユニット。
  8. 【請求項８】 出力装置がプレートアンテナを備える請求項１による携帯式
    信号転送ユニット。
  9. 【請求項９】 外側ケーシングを有し、更にプレートアンテナが、ケーシン
    グの最大面の表面積と実質的に等しい表面積を有する請求項８による携帯式信号
    転送ユニット。
  10. 【請求項１０】 プレートアンテナが、非導電性基板上の導電性トラックを
    備える請求項８による携帯式信号転送ユニット。
  11. 【請求項１１】 プレートアンテナが、使用時に被験者に隣接するようにさ
    れたケーシングの壁に隣接して位置決めされる請求項８による携帯式信号転送ユ
    ニット。
  12. 【請求項１２】 患者に隣接して位置決めされるようにされた壁が、被験者
    のベルトに取り付け得るクリップを備える請求項１１による携帯式信号転送ユニ
    ット。
  13. 【請求項１３】 遠隔の受信器ユニットのコントローラーと通信し得る第２
    の入力装置を備える請求項１による携帯式信号転送ユニット。
  14. 【請求項１４】 第２の入力装置が、信号の入力及び出力の双方が可能なト
    ランシーバーを備える請求項１３による携帯式信号転送ユニット。
  15. 【請求項１５】 第２の入力装置がＲＦ受信器を備える請求項１３による携
    帯式信号転送ユニット。
  16. 【請求項１６】 ユニットへの電力供給を遮断し又は可能とするようにされ
    た少なくも１個のオン／オフスイッチ、ユニットへの電力供給の状態を示す表示
    器、生理学的センサー装置から信号を受信しているか否かを示す表示器、ユニッ
    トが遠隔ユニットの範囲内にあるか否かの表示を提供する表示器、遠隔ユニット
    から指令されたときに作動し得る音響警告装置、及び使用者が認識したときに使
    用者が出力を非作動にできるスイッチを有する請求項１による携帯式信号転送ユ
    ニット。
  17. 【請求項１７】 特定の信号搬送周波数を扱うために少なくも２個の受信器
    を有する信号プロセッサー段階を備える請求項１による携帯式信号転送ユニット
    。
  18. 【請求項１８】 メモリが、数分間、信号を緩衝できるようにされた請求項
    １による携帯式信号転送ユニット。
  19. 【請求項１９】 遠隔の受信器ユニットに哺乳類被験体の生理学的データを
    表す信号を中継するための携帯式信号転送ユニットであって、遠隔の生理学的セ
    ンサーから前記信号を受信するための信号入力、遠隔の受信器ユニットに前記信
    号を送信するための出力装置、及び信号入力から出力装置に前記信号を中継する
    信号プロセッサーを備え、信号プロセッサーは、各がある特定の信号搬送周波数
    を扱うようにされた少なくも２個の受信器を備える携帯式信号転送ユニット。
  20. 【請求項２０】 信号プロセッサー内に第１及び第２の受信器が設けられ、
    この第１及び第２の受信器が異なった搬送周波数を扱うように操作し得る請求項
    １９による携帯式信号転送ユニット。
  21. 【請求項２１】 信号プロセッサー内に第１及び第２の受信器が設けられ、
    この第１及び第２の受信器が同じ搬送周波数を扱うように操作し得る請求項１９
    による携帯式信号転送ユニット。
  22. 【請求項２２】 信号入力が第１及び第２のアンテナを備え、信号プロセッ
    サーは、第１及び第２のアンテナの一方からのより有用な信号が信号プロセッサ
    ーにより処理され、そしてこれから出力装置に出力することを保証するスイッチ
    を備える請求項１９による携帯式信号転送ユニット。
  23. 【請求項２３】 信号入力が３個以上のアンテナを備え、信号プロセッサー
    は、どれが最も有用な信号を受信しているか判定するために３個以上のアンテナ
    の各の間をハンティングするための装置を備える請求項１９による携帯式信号転
    送ユニット。
  24. 【請求項２４】 遠隔の受信器ユニットに哺乳類被験体の生理学的データを
    表す信号を中継するための携帯式信号転送ユニットであって、遠隔の生理学的セ
    ンサーから信号を受信するための信号入力を備え、信号はデジタル変調された搬
    送周波数の形式であり、更に遠隔のユニットに信号を送信するための出力装置、
    及び出力装置にデジタル信号を転送するためのデジタル信号プロセッサーを備え
    、更に、デジタル信号プロセッサー用の記憶された実行プログラムを有しかつ携
    帯式信号転送ユニットが始動時に初期化されるときデジタル信号プロセッサーに
    実行プログラムを転送するように作動するコントローラーを備える携帯式信号転
    送ユニット。
  25. 【請求項２５】 遠隔の受信器ユニットに哺乳類被験体の生理学的データを
    表す信号を中継するための携帯式信号転送ユニットであって、遠隔の生理学的セ
    ンサーから信号を受信するための信号入力、遠隔のユニットに信号を送信するた
    めの出力、信号入力と出力装置との間で信号を操作可能に通信するためのコント
    ローラー、及び使用時に被験者の生理学的パラメーターのデータ表現をコントロ
    ーラーに操作可能に提供する生理学的センサーを備え、これによりコントローラ
    ーは、一方では、続いて出力装置により送信するためにデータを信号に組み入れ
    る携帯式信号転送ユニット。
  26. 【請求項２６】 生理学的センサーをコントローラーに接続できるインター
    フェースを備える請求項２５による携帯式信号転送ユニット。
  27. 【請求項２７】 生理学的センサーが信号転送ユニット内に組み込まれる請
    求項２５による携帯式信号転送ユニット。
  28. 【請求項２８】 前記生理学的センサーが運動センサーよりなる請求項２５
    による携帯式信号転送ユニット。
  29. 【請求項２９】 前記生理学的センサーが加速度計よりなる請求項２８によ
    る携帯式信号転送ユニット。
  30. 【請求項３０】 前記生理学的センサーが姿勢センサーよりなる請求項２７
    による携帯式信号転送ユニット。
  31. 【請求項３１】 使用時に、ユニット、従って被験者の相対方向を検出する
    ための水銀スイッチを備える請求項３０による携帯式信号転送ユニット。
  32. 【請求項３２】 被験者の付近の音響を監視するためのマイクロフォンを備
    える請求項２７による携帯式信号転送ユニット。
  33. 【請求項３３】 遠隔の受信器ユニットに哺乳類被験体の生理学的データを
    表す信号を中継するための携帯式信号転送ユニットであって、遠隔の生理学的セ
    ンサーから信号を受信するための信号入力、信号を緩衝するためのメモリ、遠隔
    のユニットに信号を送信するための出力、及び信号転送ユニットから遠隔ユニッ
    トに信号を効果的に送信し得るように信号転送ユニットが遠隔ユニットの範囲内
    にあるか否かを被験者に示すための表示器を備える携帯式信号転送ユニット。
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