JP2004532679A - 患者監視におけるセンサーユニットとモニターユニットとの間の双方向通信 - Google Patents
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Abstract
監視システムは、モニターユニットとの間で双方向無線通信を行うセンサーユニットを持つ遠隔監視ユニットを含む。情報はセンサーユニットとモニターユニットとの間で双方向に送信される。モニターユニットはセンサーユニットに対し、送信データが破損していること、ユニット間距離が遠くなり過ぎていること、送信信号強度を変更してもよいこと、干渉により送信周波数の変更が必要であること、または患者の注意をモニターユニットへ向ける必要があることを通知できる。
Description
【技術分野】
【0001】
本発明は、患者監視システムに関し、より詳細には、センサーユニットとモニターユニットとの間の双方向通信の使用に関する。
【背景技術】
【0002】
センサ技術、電子工学、および通信の進歩により、患者が通院患者であって、病院の監視システムと連続的かつ直接的に接触していなくとも、患者の生理的特性を監視することが可能になってきている。例えば、米国特許第5,959,529号には遠隔監視ユニットを有する監視システムが記載され、それによれば、患者に関連付けられたセンサーユニットのセンサ出力を、モニターユニットが受信する。センサーユニットとモニターユニットとは、無線通信経路で接続されるのが好ましい。遠隔監視ユニットは、心拍および心拍波形等、患者の医療上の問題に応じて患者の一つまたは複数の生理的特性を監視する。選択された状態になると、遠隔監視ユニットは中央ユニットとの間で通信を行って中央ユニットにデータを提供するとともに、中央ユニットからプログラミング、命令、および医療指示を受信する。
【0003】
‘529特許の監視システムおよびその他の監視システムは、動作はできるものの、システム性能の向上および最適化の可能性が残されている。本発明は、遠隔患者監視ユニットのかかる改良および最適化を提供する。
【発明の開示】
【0004】
本発明は、監視システムおよびそれを使用するための方法を提供する。監視システムは、センサーユニットおよびモニターユニットを有し、それにより中央ユニットとの間で通信を行える、遠隔監視ユニットの基本アーキテクチャを保持する。システム性能については、センサーユニットとモニターユニットとの間の通信性能の向上が達成されている。
【0005】
本発明によれば、監視システムは、センサーユニットを有する遠隔監視ユニットを備える。また、センサーユニットは、センサ出力を有するセンサと、センサ出力を受信するセンサ双方向ローカル送受信機と、センサーユニット双方向ローカル送受信機との間で通信を行うセンサーユニットプロセッサとを備える。遠隔監視ユニットは更に、センサ双方向ローカル送受信機との間の双方向無線通信をサポートするモニターユニット双方向ローカル送受信機と、モニターユニット双方向ローカル送受信機との間で通信を行うモニターユニットプロセッサと、モニターユニットプロセッサとの間で通信を行うモニターユニット双方向遠隔送受信機とを有するモニターユニットを備える。監視システムは更に、モニターユニット双方向遠隔送受信機との間の双方向通信をサポートする中央ユニット双方向遠隔送受信機と、中央ユニット双方向遠隔送受信機との間で通信を行う中央ユニットプロセッサとを備えた中央ユニットを含んでもよい。
【0006】
監視システムの主要な特徴は、センサーユニットとモニターユニットとの間で双方向に情報を送信することである。センサーユニットは、従来、モニターユニットに情報を送信する送信機のみを有すると考えられている。しかしながら、センサーユニットとモニターユニットとの間の双方向通信により、ユーザの利便性に加えてシステム性能の大幅な向上が実現される。
【0007】
例えば、センサーユニットからモニターユニットへ送信された情報が、何らかの形で破損することがあり得る。モニターユニットは破損検出技法を使用することもできる。情報が破損している場合、モニターユニットは再送信信号をセンサーユニットに送信し、センサーユニットは、破損していない情報がモニターユニットで受信されるまでモニターユニットに情報を再送信してもよい。
【0008】
別の場合に、モニターユニットは、センサーユニットからモニターユニットへ送信された情報の信号強度を判定する。そして、モニターユニットは、患者がモニターユニットから遠く離れ過ぎていると、センサーユニットに距離警告信号を送信してもよい。モニターユニットはまた、信号強度信号をセンサーユニットに送信し、それにより、センサーユニットのパワー出力がその状況での必要に応じて調節され、バッテリ電力が必要以上に消費されないようにしてもよい。
【0009】
更に別の状況では、センサーユニットがモニターユニットへ第1周波数で情報を送信し、モニターユニットは、その信号が周波数依存干渉により悪影響を受けているかどうかを判定してもよい。情報が周波数依存干渉により悪影響を受けている場合、モニターユニットは周波数変更信号をセンサーユニットへ送信し、それによりセンサーユニットは、モニターユニットへ第2周波数で更なる情報を送信できる。
【0010】
モニターユニットはまた、センサーユニットへ警告信号を送信し、患者にバッテリ交換、メッセージ閲覧、モニターユニットへのアクセス等の行動を取るよう知らせてもよい。
【0011】
このように、本アプローチではセンサーユニットを、単に生理的または他の状態を感知し、その感知値を電気信号に変換し、そしてその電気信号をモニターユニットへ送信するだけの送信専用機器としては考えていない。それだけでなく、モニターユニットが受信する情報の品質およびローカル送受信機システムの能力をセンサーシステムへの通信により制御し、また、その他の情報をセンサーユニットを通じて患者へ通信することもできる。
【0012】
本発明の他の特長および利点は、実施例として本発明の原理を説明する添付図面と連携した、以下の好適な実施の形態のより詳細な説明から明らかとなろう。しかしながら、本発明の範囲はこの好適な実施の形態に制限されるものではない。
【発明を実施するための最良の形態】
【0013】
図1は、監視システム20のブロック図である。監視システム20は、遠隔監視ユニット22および中央ユニット24を備える。遠隔監視ユニット22は、センサーユニット26およびモニターユニット28を含む。センサーユニット26は通常、患者の身体に付けて携行され、患者のまたは患者に関連付けられた何らかの状態を監視する。モニターユニット28は、患者に適度に近い場所に配置される。例えば、モニターユニット28は、ページャのようにベルトクリップに付ける等、患者の身体に付けて携行されてもよいし、患者が家の中で移動する間は、患者宅の一室に配置されてもよい。センサーユニット26およびモニターユニット28は、相互に連続無線通信を行っている。中央ユニット24は、典型的には、専用コンピュータ、ファイルサーバ、またはネットワーク接続を含む。中央ユニット24は通常、異なる患者に割り当てられた複数の遠隔監視ユニット22に対して動作し、無線もしくは地上線通信接続により、またはインターネットを通じて、各遠隔監視ユニット22との間で選択的かつ周期的に通信を行っている。
【0014】
センサーユニット26は、一つの、場合によっては複数のセンサ30を含む。センサ30は感知機能のみを実行し、他の装置の制御機能は実行しない。動作可能なセンサ30の例には、心臓監視センサ、血圧監視センサ、体温監視センサ、呼吸センサ、脳波センサ、血液グルコースセンサまたは血液酸素センサ等の血液化学センサ、患者位置センサ、および患者活動センサが含まれる。多様なセンサが従来技術で周知であり、その構成と動作の詳細は本発明の一部を形成しない。
【0015】
各センサ30のセンサ出力32は、センサーユニットプロセッサ34に提供される。センサーユニットプロセッサ34は、典型的には、マイクロプロセッサを含み、またシグナルコンディショナ、アナログ−デジタル変換器等、センサ30に関連した必要な電子回路を含んでもよい。センサーユニットプロセッサ34はまた、患者警告機器、オーディオ送受信機等のオーディオ通信機器、およびその他の特徴を持つ機器を含んでもよい。センサーユニット26は、センサ双方向ローカル送受信機36の一端末を更に含む。センサ双方向ローカル送受信機36は、センサーユニットプロセッサ34との間で通信を行い、また、直接あるいはセンサーユニットプロセッサ34を通じてセンサ出力32を受信する。センサーユニットプロセッサ34はまた、マイクロホンおよび/またはスピーカを伴う単方向または双方向オーディオ機能を含んでもよく、その場合、センサ双方向ローカル送受信機36がデータ通信に加え音声通信もサポートする。
【0016】
モニターユニット28は、無線通信接続40として示したセンサ双方向ローカル送受信機36との双方向無線通信をサポートするモニターユニット双方向ローカル送受信機38を含む。2つの双方向ローカル送受信機36および38は、比較的低パワーの無線周波数送受信機であることが好ましい。現在利用できる技術を用いた2つの双方向ローカル送受信機36および38の好例は、約902MHzから約928MHzまでのISM周波数帯で、約4mWまでの制御可能なパワーレベルで動作する、Texas Instruments TRF 6900A送受信機である。かかる両送受信機は、典型的には、約10から100mまでの通信範囲を持ち、それゆえに「ローカル送受信機」と称される。通信範囲は利用できる最大電力消費により制限され、電力は、典型的には、センサーユニット26およびモニターユニット28のそれぞれのバッテリ(不図示)により供給される。
【0017】
従来の一慣例では、センサ30が感知機能のみを実行し、他の装置の制御機能は実行しないという点に留意すると、センサーユニット26とモニターユニット28との間の通信は、センサーユニット26からモニターユニット28への方向の単方向であろう。この従来の慣例には、モニターユニット28からセンサーユニット26へ戻る通信を行う根拠がなかったのであろう。本発明は、センサとの双方向通信を用いて、監視システム20の動作を最適化するとともに、従来の単方向通信方法に対して驚くべきそして予想外の利点を生み出す、双方向通信から導き出される重要な特徴とその実施を提供する。双方向通信を通じて利用できるこれらの方法を以下で検討する。
【0018】
モニターユニット28は更に、モニターユニット双方向ローカル送受信機38との間で通信を行うモニターユニットプロセッサ42を含む。モニターユニットプロセッサ42は、典型的には、マイクロプロセッサを含む。モニターユニット双方向遠隔送受信機44は、モニターユニットプロセッサ42との間で通信を行う。
【0019】
中央ユニット24は、モニターユニット双方向遠隔送受信機44との双方向通信をサポートする中央ユニット双方向遠隔送受信機46を含む。遠隔送受信機44および46は、動作可能な任意の種類でよい。好ましい実施の形態では、遠隔送受信機44および46は、2つ(またはそれ以上)の異なる通信接続により選択的に接続される。遠隔送受信機44および46は、利用できる携帯電話システム48を通じて接続されて緊急ベースで無線通信を実施してもよいし、また場合によっては日常的通信のためであってもよい。この通信編成では普通、モニターユニット双方向遠隔送受信機44がダイヤルアップ無線通信接続50を経由して携帯電話システム48に接続され、また中央ユニット双方向遠隔送受信機46が地上線52を経由して携帯電話システム48に接続される。(代替として、中央ユニット双方向遠隔送受信機46と携帯電話システム48との間の接続がダイヤルアップ無線通信接続を経由してもよい。インターネットアクセスが地上線を介してであれ、無線接続であれ、利用できる場合は、インターネットベースの通信を用いてもよい。インターネット接続は、その媒体で利用できる任意の高速通信機能を利用してもよい。)
【0020】
遠隔送受信機44および46の間の第2の通信接続は、従来のハードワイヤ電話システムを通じて日常的通信を実施する地上線54である。モニターユニット28は、通信のためコネクタ60を通じて基地局58と接続するよう構成されるのが好ましい。基地局58は、モニターユニット28を受容するクレードルを含むのが望ましい。コネクタ60は、モニターユニット28がクレードルに置かれた時に、モニターユニット28と接触して電気的に接続される。基地局58は、コネクタ60を通じてモニターユニット28との間の双方向通信を提供するとともに中央ユニット双方向遠隔送受信機46への地上線通信54を提供する、モデム62を含む。基地局58はまた、モニターユニット28が基地局58に接続されている時にモニターユニット28を再充電するバッテリを充電する、充電ユニット64および適切なコネクタを含む。基地局58はオプションとして、モニターユニット28との間でローカル通信を行うための別体のオプションのコンピュータ66への、RS232コネクタまたはユニバーサルシリアルバス等のインターフェース/通信接続65を備えてもよい。コンピュータ66がある場合は、地上線電話ライン等の別の通信経路67により中央ユニット双方向遠隔送受信機46へ接続されてもよい。
【0021】
このアーキテクチャでは、利用できるなら基地局58および地上線54を通じての通信接続を使用することが好ましい。しかしながら、従来の電話システムへのアクセスがない場合、モニターユニット28は携帯電話システム48を介する通信接続を用いる。この携帯電話機能によって、モニターユニット28を携帯できるようになり、患者は携帯電話システムのサービスエリア内で自由に移動できるようになる。本システムは、例えば海上通信接続、衛星通信接続、および現在利用できるまたは将来開発されるであろう他の通信技術等、その他の種類の遠隔通信接続の使用と互換性がある。
【0022】
中央ユニット24は更に、中央ユニット双方向遠隔送受信機46との間で通信を行う中央ユニットプロセッサ56を含む。中央ユニットプロセッサ56は、典型的には、マイクロプロセッサを含むとともに、医療関係者およびデータベースとインターフェースしている。
【0023】
監視システム20の各部の更なる詳細は米国特許第5,959,529号で見ることができ、その全開示を引用して組み込む。
【0024】
図2から図6は、双方向ローカル送受信機36および38の双方向通信能力を利用した実施例を説明するブロック図である。双方向通信能力の利用に際しては他の実施を利用してもよいし、また本発明の使用が図2から図6に関連して検討される実施に限定されることもない。
【0025】
図2を参照すると、センサーユニット26は、双方向ローカル送受信機36および38を経由し、通信接続40を介してモニターユニット28へ情報を送信する(符号70)。この情報は、典型的には、センサ出力32からの患者データであるが、その他の情報であってもよい。かかる情報は通常、データパケットで送信される。送信情報はデータビットの喪失等により、何らかの形で破損する可能性がある。モニターユニット28は、例えばチェックサム、巡回冗長検査、または前方エラー訂正およびチェック等の任意の適切な技法を用いて、情報が破損しているかどうかを判定する(符号72)。モニターユニット28は、ステップ72で判定した際に情報が破損している場合、再送信信号をセンサーユニット26へ送信する(符号74)。その場合、センサーユニット26は、モニターユニット28へ同一の情報を再送信する(符号76)。
【0026】
別の実施を示す図3を参照して、センサーユニット26は、モニターユニット28へ情報を送信する(符号80)。モニターユニット28は、情報の信号強度を判定する(符号82)。この判定は、情報の標準部分をこの目的のため提供して、その振幅をアナログ機器で、またはデジタル的に評価することにより行われるのが好ましい。信号強度が低過ぎる場合、現在の送信条件ではセンサーユニット26とモニターユニット28との間の物理的距離が遠過ぎることを示唆し、モニターユニット28は、センサーユニット26へ距離警告信号を送信する(符号84)。センサーユニット26は、患者がモニターユニット28からそれほど遠く離れないよう、またはバッテリをチェックするよう、患者に通知する。モニターユニット28はオプションとして、患者がセンサーユニット26とモニターユニット28との間の許容距離を超えていると中央ユニット24に通知してもよく、それにより中央ユニット24は別途に患者と接触できる。
【0027】
図3の方法は、センサーユニット26のバッテリがそれ以降の送信への対応もままならないほど低いレベルにまで放電しているかどうかの判定に適用してもよい。この変形では、センサーユニットがステップ80でバッテリ電圧、またはその他のバッテリ充電状態指示を送信する。送信された情報を評価する(符号82)。バッテリが不適切に低いレベルにまで放電している場合、患者に警告し(符号84)、それにより患者はバッテリを交換または再充電できる。
【0028】
バッテリ放電が進んでいない場合でも、バッテリ充電量を節約するために、センサ双方向ローカル送受信機36の動作を調節して必要以上の高パワーレベルで送信しないようにすることが望ましい。この実施を示す図4を参照すると、センサーユニット28は、センサ双方向ローカル送受信機36の第1パワー出力でモニターユニット28へ情報を送信する(符号90)。モニターユニット28は、ステップ82に関して先に検討した同じ方法を用いて、送信情報の信号強度を判定する(符号92)。モニターユニット28は、信号強度信号をセンサーユニット26へ送信する(符号94)。センサーユニット26はその後、センサ双方向ローカル送受信機36のパワー出力を第2パワー出力に調節できる(符号96)。(この実施は反対方向に実行してもよく、その場合は、モニターユニット28が第1パワー出力でセンサーユニット26へ情報を送信し、センサーユニット26が情報の信号強度を判定し、センサーユニット26が信号強度信号をモニターユニット28へ送信し、そしてモニターユニット28がモニターユニット双方向ローカル送受信機38のパワー出力を調節する。)パワー出力の調節は、センサーユニット26およびモニターユニット28のバッテリ電力の節約という観点で見た場合には重要である。これらのユニットは、典型的には、寸法が小さく相対的に小さなバッテリ容量を持ち、パワー出力の調節によりバッテリ寿命を延長できる。パワー出力の調節は、必要な時にパワー出力を増大させてもよいし、また、信号強度が受信ユニットの要件をちょうど満たすレベルにまでパワー出力を低下させてもよい。
【0029】
別の実施を示す図5を参照すると、センサーユニット26は、第1周波数で情報をモニターユニット28へ送信する(符号100)。モニターユニット28は、送信信号が周波数依存干渉により悪影響を受けているかどうかを判定する(符号102)。すなわち、ほとんどの種類の無線周波数干渉は周波数依存であるため、特定周波数の送信に影響を及ぼすが、その他の周波数の送信には影響を及ぼさない。異なる周波数で送信された各データの破損を示す等の既存技術により、および任意の時間にデータを受信することにより、周波数依存干渉の性質をモニターユニット28で判定してもよい。周波数依存干渉の性質および干渉されない周波数の候補が判定された後、モニターユニット28は、センサーユニット26へ周波数変更信号を送信する(符号104)。次いでセンサーユニット26は、センサ双方向ローカル送受信機36の送信周波数を変更し、更なる情報を第2周波数でモニターユニット28へ送信する(符号106)。更なる情報は、第1周波数で干渉を受けた情報の再送信もしくはそれ以降の情報、またはその両方でもよい。第2周波数においても干渉が認められ問題となる場合には、この処理を繰り返してもよい。
【0030】
別の実施を示す図6を参照して、センサーユニット26は、情報をモニターユニット28へ送信する(符号110)。モニターユニット28は、警告信号をセンサーユニット26へ送信する(符号112)。警告信号は、ステップ110で送信された情報に応答して生成されてもよいし、他のソースに応答して生成されてもよい。警告信号は、患者にモニターユニットまで来るよう要求してもよいし、患者に中央ユニット24と連絡するよう要求してもよいし、またはセンサーユニットのバッテリを取り換える等、その他多くの考えられる行動の一つを取るよう患者に要求してもよい。
【0031】
図2から図6の多様な実施は、ローカル送受信機36および38の間の双方向通信能力があって初めて可能となる。これらの実施は、個別にもしくは互いに組み合わせて用いてもよいし、または他の双方向能力と併用してもよい。
【0032】
本発明の特定の実施の形態を説明するために詳細に記載したが、本発明の精神と範囲から逸脱することなく、種々の改変および補強がなされてもよい。従って、本発明は、添付請求項によってのみ制限を受ける。
【図面の簡単な説明】
【0033】
【図1】監視システムのブロック図である。
【図2】監視システムのセンサーユニットとモニターユニットとの間の双方向通信能力を用いる方法のブロックフロー図である。
【図3】監視システムのセンサーユニットとモニターユニットとの間の双方向通信能力を用いる方法のブロックフロー図である。
【図4】監視システムのセンサーユニットとモニターユニットとの間の双方向通信能力を用いる方法のブロックフロー図である。
【図5】監視システムのセンサーユニットとモニターユニットとの間の双方向通信能力を用いる方法のブロックフロー図である。
【図6】監視システムのセンサーユニットとモニターユニットとの間の双方向通信能力を用いる方法のブロックフロー図である。
【0001】
本発明は、患者監視システムに関し、より詳細には、センサーユニットとモニターユニットとの間の双方向通信の使用に関する。
【背景技術】
【0002】
センサ技術、電子工学、および通信の進歩により、患者が通院患者であって、病院の監視システムと連続的かつ直接的に接触していなくとも、患者の生理的特性を監視することが可能になってきている。例えば、米国特許第5,959,529号には遠隔監視ユニットを有する監視システムが記載され、それによれば、患者に関連付けられたセンサーユニットのセンサ出力を、モニターユニットが受信する。センサーユニットとモニターユニットとは、無線通信経路で接続されるのが好ましい。遠隔監視ユニットは、心拍および心拍波形等、患者の医療上の問題に応じて患者の一つまたは複数の生理的特性を監視する。選択された状態になると、遠隔監視ユニットは中央ユニットとの間で通信を行って中央ユニットにデータを提供するとともに、中央ユニットからプログラミング、命令、および医療指示を受信する。
【0003】
‘529特許の監視システムおよびその他の監視システムは、動作はできるものの、システム性能の向上および最適化の可能性が残されている。本発明は、遠隔患者監視ユニットのかかる改良および最適化を提供する。
【発明の開示】
【0004】
本発明は、監視システムおよびそれを使用するための方法を提供する。監視システムは、センサーユニットおよびモニターユニットを有し、それにより中央ユニットとの間で通信を行える、遠隔監視ユニットの基本アーキテクチャを保持する。システム性能については、センサーユニットとモニターユニットとの間の通信性能の向上が達成されている。
【0005】
本発明によれば、監視システムは、センサーユニットを有する遠隔監視ユニットを備える。また、センサーユニットは、センサ出力を有するセンサと、センサ出力を受信するセンサ双方向ローカル送受信機と、センサーユニット双方向ローカル送受信機との間で通信を行うセンサーユニットプロセッサとを備える。遠隔監視ユニットは更に、センサ双方向ローカル送受信機との間の双方向無線通信をサポートするモニターユニット双方向ローカル送受信機と、モニターユニット双方向ローカル送受信機との間で通信を行うモニターユニットプロセッサと、モニターユニットプロセッサとの間で通信を行うモニターユニット双方向遠隔送受信機とを有するモニターユニットを備える。監視システムは更に、モニターユニット双方向遠隔送受信機との間の双方向通信をサポートする中央ユニット双方向遠隔送受信機と、中央ユニット双方向遠隔送受信機との間で通信を行う中央ユニットプロセッサとを備えた中央ユニットを含んでもよい。
【0006】
監視システムの主要な特徴は、センサーユニットとモニターユニットとの間で双方向に情報を送信することである。センサーユニットは、従来、モニターユニットに情報を送信する送信機のみを有すると考えられている。しかしながら、センサーユニットとモニターユニットとの間の双方向通信により、ユーザの利便性に加えてシステム性能の大幅な向上が実現される。
【0007】
例えば、センサーユニットからモニターユニットへ送信された情報が、何らかの形で破損することがあり得る。モニターユニットは破損検出技法を使用することもできる。情報が破損している場合、モニターユニットは再送信信号をセンサーユニットに送信し、センサーユニットは、破損していない情報がモニターユニットで受信されるまでモニターユニットに情報を再送信してもよい。
【0008】
別の場合に、モニターユニットは、センサーユニットからモニターユニットへ送信された情報の信号強度を判定する。そして、モニターユニットは、患者がモニターユニットから遠く離れ過ぎていると、センサーユニットに距離警告信号を送信してもよい。モニターユニットはまた、信号強度信号をセンサーユニットに送信し、それにより、センサーユニットのパワー出力がその状況での必要に応じて調節され、バッテリ電力が必要以上に消費されないようにしてもよい。
【0009】
更に別の状況では、センサーユニットがモニターユニットへ第1周波数で情報を送信し、モニターユニットは、その信号が周波数依存干渉により悪影響を受けているかどうかを判定してもよい。情報が周波数依存干渉により悪影響を受けている場合、モニターユニットは周波数変更信号をセンサーユニットへ送信し、それによりセンサーユニットは、モニターユニットへ第2周波数で更なる情報を送信できる。
【0010】
モニターユニットはまた、センサーユニットへ警告信号を送信し、患者にバッテリ交換、メッセージ閲覧、モニターユニットへのアクセス等の行動を取るよう知らせてもよい。
【0011】
このように、本アプローチではセンサーユニットを、単に生理的または他の状態を感知し、その感知値を電気信号に変換し、そしてその電気信号をモニターユニットへ送信するだけの送信専用機器としては考えていない。それだけでなく、モニターユニットが受信する情報の品質およびローカル送受信機システムの能力をセンサーシステムへの通信により制御し、また、その他の情報をセンサーユニットを通じて患者へ通信することもできる。
【0012】
本発明の他の特長および利点は、実施例として本発明の原理を説明する添付図面と連携した、以下の好適な実施の形態のより詳細な説明から明らかとなろう。しかしながら、本発明の範囲はこの好適な実施の形態に制限されるものではない。
【発明を実施するための最良の形態】
【0013】
図1は、監視システム20のブロック図である。監視システム20は、遠隔監視ユニット22および中央ユニット24を備える。遠隔監視ユニット22は、センサーユニット26およびモニターユニット28を含む。センサーユニット26は通常、患者の身体に付けて携行され、患者のまたは患者に関連付けられた何らかの状態を監視する。モニターユニット28は、患者に適度に近い場所に配置される。例えば、モニターユニット28は、ページャのようにベルトクリップに付ける等、患者の身体に付けて携行されてもよいし、患者が家の中で移動する間は、患者宅の一室に配置されてもよい。センサーユニット26およびモニターユニット28は、相互に連続無線通信を行っている。中央ユニット24は、典型的には、専用コンピュータ、ファイルサーバ、またはネットワーク接続を含む。中央ユニット24は通常、異なる患者に割り当てられた複数の遠隔監視ユニット22に対して動作し、無線もしくは地上線通信接続により、またはインターネットを通じて、各遠隔監視ユニット22との間で選択的かつ周期的に通信を行っている。
【0014】
センサーユニット26は、一つの、場合によっては複数のセンサ30を含む。センサ30は感知機能のみを実行し、他の装置の制御機能は実行しない。動作可能なセンサ30の例には、心臓監視センサ、血圧監視センサ、体温監視センサ、呼吸センサ、脳波センサ、血液グルコースセンサまたは血液酸素センサ等の血液化学センサ、患者位置センサ、および患者活動センサが含まれる。多様なセンサが従来技術で周知であり、その構成と動作の詳細は本発明の一部を形成しない。
【0015】
各センサ30のセンサ出力32は、センサーユニットプロセッサ34に提供される。センサーユニットプロセッサ34は、典型的には、マイクロプロセッサを含み、またシグナルコンディショナ、アナログ−デジタル変換器等、センサ30に関連した必要な電子回路を含んでもよい。センサーユニットプロセッサ34はまた、患者警告機器、オーディオ送受信機等のオーディオ通信機器、およびその他の特徴を持つ機器を含んでもよい。センサーユニット26は、センサ双方向ローカル送受信機36の一端末を更に含む。センサ双方向ローカル送受信機36は、センサーユニットプロセッサ34との間で通信を行い、また、直接あるいはセンサーユニットプロセッサ34を通じてセンサ出力32を受信する。センサーユニットプロセッサ34はまた、マイクロホンおよび/またはスピーカを伴う単方向または双方向オーディオ機能を含んでもよく、その場合、センサ双方向ローカル送受信機36がデータ通信に加え音声通信もサポートする。
【0016】
モニターユニット28は、無線通信接続40として示したセンサ双方向ローカル送受信機36との双方向無線通信をサポートするモニターユニット双方向ローカル送受信機38を含む。2つの双方向ローカル送受信機36および38は、比較的低パワーの無線周波数送受信機であることが好ましい。現在利用できる技術を用いた2つの双方向ローカル送受信機36および38の好例は、約902MHzから約928MHzまでのISM周波数帯で、約4mWまでの制御可能なパワーレベルで動作する、Texas Instruments TRF 6900A送受信機である。かかる両送受信機は、典型的には、約10から100mまでの通信範囲を持ち、それゆえに「ローカル送受信機」と称される。通信範囲は利用できる最大電力消費により制限され、電力は、典型的には、センサーユニット26およびモニターユニット28のそれぞれのバッテリ(不図示)により供給される。
【0017】
従来の一慣例では、センサ30が感知機能のみを実行し、他の装置の制御機能は実行しないという点に留意すると、センサーユニット26とモニターユニット28との間の通信は、センサーユニット26からモニターユニット28への方向の単方向であろう。この従来の慣例には、モニターユニット28からセンサーユニット26へ戻る通信を行う根拠がなかったのであろう。本発明は、センサとの双方向通信を用いて、監視システム20の動作を最適化するとともに、従来の単方向通信方法に対して驚くべきそして予想外の利点を生み出す、双方向通信から導き出される重要な特徴とその実施を提供する。双方向通信を通じて利用できるこれらの方法を以下で検討する。
【0018】
モニターユニット28は更に、モニターユニット双方向ローカル送受信機38との間で通信を行うモニターユニットプロセッサ42を含む。モニターユニットプロセッサ42は、典型的には、マイクロプロセッサを含む。モニターユニット双方向遠隔送受信機44は、モニターユニットプロセッサ42との間で通信を行う。
【0019】
中央ユニット24は、モニターユニット双方向遠隔送受信機44との双方向通信をサポートする中央ユニット双方向遠隔送受信機46を含む。遠隔送受信機44および46は、動作可能な任意の種類でよい。好ましい実施の形態では、遠隔送受信機44および46は、2つ(またはそれ以上)の異なる通信接続により選択的に接続される。遠隔送受信機44および46は、利用できる携帯電話システム48を通じて接続されて緊急ベースで無線通信を実施してもよいし、また場合によっては日常的通信のためであってもよい。この通信編成では普通、モニターユニット双方向遠隔送受信機44がダイヤルアップ無線通信接続50を経由して携帯電話システム48に接続され、また中央ユニット双方向遠隔送受信機46が地上線52を経由して携帯電話システム48に接続される。(代替として、中央ユニット双方向遠隔送受信機46と携帯電話システム48との間の接続がダイヤルアップ無線通信接続を経由してもよい。インターネットアクセスが地上線を介してであれ、無線接続であれ、利用できる場合は、インターネットベースの通信を用いてもよい。インターネット接続は、その媒体で利用できる任意の高速通信機能を利用してもよい。)
【0020】
遠隔送受信機44および46の間の第2の通信接続は、従来のハードワイヤ電話システムを通じて日常的通信を実施する地上線54である。モニターユニット28は、通信のためコネクタ60を通じて基地局58と接続するよう構成されるのが好ましい。基地局58は、モニターユニット28を受容するクレードルを含むのが望ましい。コネクタ60は、モニターユニット28がクレードルに置かれた時に、モニターユニット28と接触して電気的に接続される。基地局58は、コネクタ60を通じてモニターユニット28との間の双方向通信を提供するとともに中央ユニット双方向遠隔送受信機46への地上線通信54を提供する、モデム62を含む。基地局58はまた、モニターユニット28が基地局58に接続されている時にモニターユニット28を再充電するバッテリを充電する、充電ユニット64および適切なコネクタを含む。基地局58はオプションとして、モニターユニット28との間でローカル通信を行うための別体のオプションのコンピュータ66への、RS232コネクタまたはユニバーサルシリアルバス等のインターフェース/通信接続65を備えてもよい。コンピュータ66がある場合は、地上線電話ライン等の別の通信経路67により中央ユニット双方向遠隔送受信機46へ接続されてもよい。
【0021】
このアーキテクチャでは、利用できるなら基地局58および地上線54を通じての通信接続を使用することが好ましい。しかしながら、従来の電話システムへのアクセスがない場合、モニターユニット28は携帯電話システム48を介する通信接続を用いる。この携帯電話機能によって、モニターユニット28を携帯できるようになり、患者は携帯電話システムのサービスエリア内で自由に移動できるようになる。本システムは、例えば海上通信接続、衛星通信接続、および現在利用できるまたは将来開発されるであろう他の通信技術等、その他の種類の遠隔通信接続の使用と互換性がある。
【0022】
中央ユニット24は更に、中央ユニット双方向遠隔送受信機46との間で通信を行う中央ユニットプロセッサ56を含む。中央ユニットプロセッサ56は、典型的には、マイクロプロセッサを含むとともに、医療関係者およびデータベースとインターフェースしている。
【0023】
監視システム20の各部の更なる詳細は米国特許第5,959,529号で見ることができ、その全開示を引用して組み込む。
【0024】
図2から図6は、双方向ローカル送受信機36および38の双方向通信能力を利用した実施例を説明するブロック図である。双方向通信能力の利用に際しては他の実施を利用してもよいし、また本発明の使用が図2から図6に関連して検討される実施に限定されることもない。
【0025】
図2を参照すると、センサーユニット26は、双方向ローカル送受信機36および38を経由し、通信接続40を介してモニターユニット28へ情報を送信する(符号70)。この情報は、典型的には、センサ出力32からの患者データであるが、その他の情報であってもよい。かかる情報は通常、データパケットで送信される。送信情報はデータビットの喪失等により、何らかの形で破損する可能性がある。モニターユニット28は、例えばチェックサム、巡回冗長検査、または前方エラー訂正およびチェック等の任意の適切な技法を用いて、情報が破損しているかどうかを判定する(符号72)。モニターユニット28は、ステップ72で判定した際に情報が破損している場合、再送信信号をセンサーユニット26へ送信する(符号74)。その場合、センサーユニット26は、モニターユニット28へ同一の情報を再送信する(符号76)。
【0026】
別の実施を示す図3を参照して、センサーユニット26は、モニターユニット28へ情報を送信する(符号80)。モニターユニット28は、情報の信号強度を判定する(符号82)。この判定は、情報の標準部分をこの目的のため提供して、その振幅をアナログ機器で、またはデジタル的に評価することにより行われるのが好ましい。信号強度が低過ぎる場合、現在の送信条件ではセンサーユニット26とモニターユニット28との間の物理的距離が遠過ぎることを示唆し、モニターユニット28は、センサーユニット26へ距離警告信号を送信する(符号84)。センサーユニット26は、患者がモニターユニット28からそれほど遠く離れないよう、またはバッテリをチェックするよう、患者に通知する。モニターユニット28はオプションとして、患者がセンサーユニット26とモニターユニット28との間の許容距離を超えていると中央ユニット24に通知してもよく、それにより中央ユニット24は別途に患者と接触できる。
【0027】
図3の方法は、センサーユニット26のバッテリがそれ以降の送信への対応もままならないほど低いレベルにまで放電しているかどうかの判定に適用してもよい。この変形では、センサーユニットがステップ80でバッテリ電圧、またはその他のバッテリ充電状態指示を送信する。送信された情報を評価する(符号82)。バッテリが不適切に低いレベルにまで放電している場合、患者に警告し(符号84)、それにより患者はバッテリを交換または再充電できる。
【0028】
バッテリ放電が進んでいない場合でも、バッテリ充電量を節約するために、センサ双方向ローカル送受信機36の動作を調節して必要以上の高パワーレベルで送信しないようにすることが望ましい。この実施を示す図4を参照すると、センサーユニット28は、センサ双方向ローカル送受信機36の第1パワー出力でモニターユニット28へ情報を送信する(符号90)。モニターユニット28は、ステップ82に関して先に検討した同じ方法を用いて、送信情報の信号強度を判定する(符号92)。モニターユニット28は、信号強度信号をセンサーユニット26へ送信する(符号94)。センサーユニット26はその後、センサ双方向ローカル送受信機36のパワー出力を第2パワー出力に調節できる(符号96)。(この実施は反対方向に実行してもよく、その場合は、モニターユニット28が第1パワー出力でセンサーユニット26へ情報を送信し、センサーユニット26が情報の信号強度を判定し、センサーユニット26が信号強度信号をモニターユニット28へ送信し、そしてモニターユニット28がモニターユニット双方向ローカル送受信機38のパワー出力を調節する。)パワー出力の調節は、センサーユニット26およびモニターユニット28のバッテリ電力の節約という観点で見た場合には重要である。これらのユニットは、典型的には、寸法が小さく相対的に小さなバッテリ容量を持ち、パワー出力の調節によりバッテリ寿命を延長できる。パワー出力の調節は、必要な時にパワー出力を増大させてもよいし、また、信号強度が受信ユニットの要件をちょうど満たすレベルにまでパワー出力を低下させてもよい。
【0029】
別の実施を示す図5を参照すると、センサーユニット26は、第1周波数で情報をモニターユニット28へ送信する(符号100)。モニターユニット28は、送信信号が周波数依存干渉により悪影響を受けているかどうかを判定する(符号102)。すなわち、ほとんどの種類の無線周波数干渉は周波数依存であるため、特定周波数の送信に影響を及ぼすが、その他の周波数の送信には影響を及ぼさない。異なる周波数で送信された各データの破損を示す等の既存技術により、および任意の時間にデータを受信することにより、周波数依存干渉の性質をモニターユニット28で判定してもよい。周波数依存干渉の性質および干渉されない周波数の候補が判定された後、モニターユニット28は、センサーユニット26へ周波数変更信号を送信する(符号104)。次いでセンサーユニット26は、センサ双方向ローカル送受信機36の送信周波数を変更し、更なる情報を第2周波数でモニターユニット28へ送信する(符号106)。更なる情報は、第1周波数で干渉を受けた情報の再送信もしくはそれ以降の情報、またはその両方でもよい。第2周波数においても干渉が認められ問題となる場合には、この処理を繰り返してもよい。
【0030】
別の実施を示す図6を参照して、センサーユニット26は、情報をモニターユニット28へ送信する(符号110)。モニターユニット28は、警告信号をセンサーユニット26へ送信する(符号112)。警告信号は、ステップ110で送信された情報に応答して生成されてもよいし、他のソースに応答して生成されてもよい。警告信号は、患者にモニターユニットまで来るよう要求してもよいし、患者に中央ユニット24と連絡するよう要求してもよいし、またはセンサーユニットのバッテリを取り換える等、その他多くの考えられる行動の一つを取るよう患者に要求してもよい。
【0031】
図2から図6の多様な実施は、ローカル送受信機36および38の間の双方向通信能力があって初めて可能となる。これらの実施は、個別にもしくは互いに組み合わせて用いてもよいし、または他の双方向能力と併用してもよい。
【0032】
本発明の特定の実施の形態を説明するために詳細に記載したが、本発明の精神と範囲から逸脱することなく、種々の改変および補強がなされてもよい。従って、本発明は、添付請求項によってのみ制限を受ける。
【図面の簡単な説明】
【0033】
【図1】監視システムのブロック図である。
【図2】監視システムのセンサーユニットとモニターユニットとの間の双方向通信能力を用いる方法のブロックフロー図である。
【図3】監視システムのセンサーユニットとモニターユニットとの間の双方向通信能力を用いる方法のブロックフロー図である。
【図4】監視システムのセンサーユニットとモニターユニットとの間の双方向通信能力を用いる方法のブロックフロー図である。
【図5】監視システムのセンサーユニットとモニターユニットとの間の双方向通信能力を用いる方法のブロックフロー図である。
【図6】監視システムのセンサーユニットとモニターユニットとの間の双方向通信能力を用いる方法のブロックフロー図である。
Claims (13)
- 患者を監視する方法であって、
センサ出力を有するセンサ、前記センサ出力を受信するセンサ双方向ローカル送受信機、および前記センサーユニット双方向ローカル送受信機との間で通信を行うセンサーユニットプロセッサを含むセンサーユニットと、
前記センサ双方向ローカル送受信機との間の双方向無線通信をサポートするモニターユニット双方向ローカル送受信機、前記モニターユニット双方向ローカル送受信機との間で通信を行うモニターユニットプロセッサ、および前記モニターユニットプロセッサとの間で通信を行うモニターユニット双方向遠隔送受信機を含むモニターユニットと
を備えた遠隔監視ユニットを有する監視システムを提供するステップと、
前記センサーユニットと前記モニターユニットとの間で双方向に情報を送信するステップとを含む方法。 - 前記送信ステップは、
前記センサーユニットが前記モニターユニットに情報を送信するステップと、
前記モニターユニットが前記情報が破損しているかどうかを判定するステップと、
前記情報が破損している場合に、前記モニターユニットが再送信信号を前記センサーユニットに送信するステップとを含む請求項1の方法。 - 前記モニターユニットが送信するステップの後に、前記センサーユニットが前記情報を前記モニターユニットに再送信する追加ステップを含む請求項2の方法。
- 前記送信ステップは、
前記センサーユニットが前記モニターユニットに情報を送信するステップと、
前記モニターユニットが前記情報の信号強度を判定するステップと、
前記モニターユニットが距離警告信号を前記センサーユニットに送信するステップとを含む請求項1の方法。 - 前記送信ステップは、
前記センサーユニットが第1パワー出力で前記モニターユニットに情報を送信するステップと、
前記モニターユニットが前記情報の信号強度を判定するステップと、
前記モニターユニットが信号強度信号を前記センサーユニットに送信するステップとを含む請求項1の方法。 - 前記モニターユニットが送信するステップの後に、前記センサーユニットが前記パワー出力を第2パワー出力へ調節する追加ステップを含む請求項5の方法。
- 前記送信ステップは、
前記センサーユニットが第1周波数で前記モニターユニットに情報を送信するステップと、
前記モニターユニットが前記信号が周波数依存干渉により悪影響を受けるかどうかを判定するステップと、
前記情報が周波数依存干渉により悪影響を受ける場合に、前記モニターユニットが周波数変更信号を前記センサーユニットに送信するステップとを含む請求項1の方法。 - 前記モニターユニットが送信するステップの後に、前記センサーユニットが更なる情報を第2周波数で前記モニターユニットに送信する追加ステップを含む請求項7の方法。
- 前記送信ステップは、
前記センサーユニットが前記モニターユニットに情報を送信するステップと、
前記モニターユニットが警告信号を前記センサーユニットに送信するステップとを含む請求項1の方法。 - 前記監視システムを提供するステップは、
中央ユニットを提供するステップを更に含み、前記中央ユニットは、
前記モニターユニット双方向遠隔送受信機との間の双方向通信をサポートする中央ユニット双方向遠隔送受信機と、
前記中央ユニット双方向遠隔送受信機との間で通信する中央ユニットプロセッサとを備える請求項1の方法。 - 前記患者を監視する方法が、前記モニターユニットと前記センサーユニットとの間で双方向に情報を送信するステップを更に含む請求項10の方法。
- センサ出力を有するセンサ、前記センサ出力を受信するセンサ双方向ローカル送受信機、および前記センサーユニット双方向ローカル送受信機との間で通信を行うセンサーユニットプロセッサを含むセンサーユニットと、
前記センサ双方向ローカル送受信機との間の双方向無線通信をサポートするモニターユニット双方向ローカル送受信機、前記モニターユニット双方向ローカル送受信機との間で通信を行うモニターユニットプロセッサ、および前記モニターユニットプロセッサとの間で通信を行うモニターユニット双方向遠隔送受信機を含むモニターユニットと
を備えた遠隔監視ユニットを有する監視システム。 - 前記モニターユニット双方向遠隔送受信機との間の双方向通信をサポートする中央ユニット双方向遠隔送受信機と、
前記中央ユニット双方向遠隔送受信機との間で通信を行う中央ユニットプロセッサとを備えた中央ユニットを更に含む請求項12の監視システム。
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