JP2010509869A - ワイヤレス医療デバイス通信システム - Google Patents

Abstract

本発明は、予め設定された基準に従って、データ捕捉時における使用者の相互作用を要求しないで、医療デバイスによって捕捉された処理され、別の位置に移されるべきデータを転送することを可能にするシステムおよび方法に関する。一実施形態において、医療データは、予め設定されたガイドラインに従って遠隔医療情報端末に転送される。一実施形態において、医療デバイスは、データが遠隔情報受信器で受信されたか否かを決定し、送信電力、受信感度およびアンテナの利得／方向のような通信パラメーターを徐々に増加させて調整する。

Description

（関連出願）
本出願は、３５Ｕ．Ｓ．Ｃ．１１９（ｅ）の下で、２００６年１１月７日に出願された米国仮特許出願第６０／８６４，７７８号からの優先権を主張し、上記仮出願の内容は、本明細書で参照により援用される。

（本発明の分野）
本発明は、概してワイヤレス医療デバイスに関し、より具体的には信号の質が広範に変化する環境において作動する医療デバイスに関する。

（本発明の背景）
医療デバイスおよび他のタイプの電子デバイスは、無数の異なるタイプのケーブルおよびコネクターを用いて、互いに、および周辺デバイスと、共通にリンクされている。これらのデバイスが数および変化において増すと、それらのケーブルおよびコネクターは、しばしば扱うのが相当に面倒になり得る。そのため、ハードウェア接続がワイヤレス接続で置き換えられることを可能にする技術を開発するための努力が行われている。

一つのそのような技術が、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ技術である。Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈは、デバイスを互いに接続する多くの専用のケーブルが短距離の無線リンクで置き換えられることを可能にする、短距離の無線リンク用の技術仕様をいう。

Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ技術は、高性能であるが、低コストな、一体化された無線トランシーバーをベースにしている。例えば、セルラー電話およびラップトップコンピューターシステムの両方の中に組み込まれたＢｌｕｅｔｏｏｔｈトランシーバーは、ラップトップをセルラー電話に接続するために今日用いられているケーブルに置き換わり得る。プリンター、パーソナルデジタルアシスタント（パームトップコンピューターシステム、ハンドヘルドデバイスおよび同様のもの）、デスクトップコンピューターシステム、ファックス機械、キーボード、ジョイスティックおよび実質的に任意の他のデジタルデバイスは、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈシステムの一部分であり得る。Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ無線技術はまた、固定されたネットワークインフラストラクチャーから離れた接続されたデバイスの小さく、既存のデータネットワークおよびメカニズムへの統括的なブリッジを提供することにより、個人的な、アドホック（ａｄ ｈｏｃ）なグルーピングを形成し得る。

Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ技術は、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈデバイスが、距離範囲内にあって、自動的にか、または使用者の判断でのいずれかで、それらのデバイスと接続する他のＢｌｕｅｔｏｏｔｈデバイスを「発見する」ことを可能にする。Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ仕様のＧｅｎｅｒｉｃ Ａｃｃｅｓｓ Ｐｒｏｆｉｌｅ（ＧＡＰ）（本明細書で参照により背景として援用される１９９９年１２月１日付の「Ｓｐｅｃｉｆｉｃａｔｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅ Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ Ｓｙｓｔｅｍ，Ｃｏｒｅ」のＳｅｃｔｉｏｎ ６、ｖｅｒｓｉｏｎ １．０Ｂ）は、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈデバイスが互いを発見するプロセスを説明する。デバイスの発見プロセスは、（Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ仕様のＳｅｃｔｉｏｎ ６．１およびＳｅｃｔｉｏｎ６．２で説明される）探求ステップ、および（Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ仕様のＳｅｃｔｉｏｎ ６．３で説明される）名前発見ステップという二つの主要なステップを有する。探求ステップにおいて、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈデバイスは、互いにそれらの存在を知らしめ、接続プロセスをさらに進めるために必要な属性（例えば、アドレス）を交換する。

（本発明の概要）
一部の実施形態において、構成可能なワイヤレスデバイスは、それらがワイヤレスコンピューター通信において生成される無線周波数エネルギーを低減することを容易にし得るので、構成不可能な大電力のワイヤレスデバイスよりも好ましくあり得る。構成可能なワイヤレスデバイスは、可能であれば信号強度をより小さい電力に合わせることを容易にすることによって、健康リスク、混信、および安全性リスクを最小化することを容易にし得、それによってエネルギーを保存しデバイスのバッテリー寿命を改善し得る。

一例において、ワイヤレス医療デバイスは、その出力信号強度を動的に再構成され得る。他の例において、受信器の感度および／またはアンテナの利得／方向は、再構成され得る。一例において、信号強度は、少なくとも部分的には、ワイヤレス医療デバイスが通信しているワイヤレスモニターデバイスへの決定された近接に基づいて減衰され得る。

本発明の一実施形態において、受信された信号電力は、モニターされ、制御信号が、出力電力、受信器の感度およびアンテナの利得／指向性のような送信器パラメーターを調整するために生成される。低減された電力レベルで送信することの利点は多い。

本発明の一実施形態において、ワイヤレス医療デバイスまたはフィットネスデバイス（例えば、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈが使用可能なＰｕｌｓｅ Ｏｘｉｍｅｔｅｒ、Ｚｉｇｂｅｅが使用可能なＷｅｉｇｈｔ Ｓｃａｌｅ等）は、ワイヤレス通信リンクの質を決定し、デバイスの電力要求を最適化するために、送信電力、受信感度およびアンテナの利得／方向のうちの一つ以上を修正することによって、送信範囲を自動的に構成することが可能である。

ワイヤレス医療デバイスは、典型的には、信号を生成する回路またはシステム、トランシーバー回路またはトランシーバーシステム、および信号を送信および受信するためのアンテナシステムを含む。信号強度は、例えば送信電力、アンテナの指向性、および多重通路フェージングに依存して、異なる位置および／または異なる時刻の間で変化する。信号強度を改善するための一つのアプローチは、単に送信電力を増加させることである。バッテリー動力によるデバイスについて、有用なバッテリー寿命を延ばすためには全体の負荷を最小化することが望ましいので、そのようなアプローチは、実行不可能である。

本発明の一つの実装は、制御ユニット、モニター、または同様なもののワイヤレストランシーバーと通信するように適合したワイヤレス医療デバイスである。安定し、かつ能力のあるコミュニケーションリンクを最小の可能な電力レベルで提供するために、デバイスは、利用可能な通信信号の質を決定することによって、通信範囲を低減または増加させるように構成され得る。一実施形態において、ワイヤレス医療デバイスの送信電力は、低い方の電力レベル（例えば、電力レベルＡ）と高い方の電力レベル（例えば、電力レベルＢ）との間で自動的に構成され、単一のワイヤレスデバイスは、多様な通信の範囲を要求するいくつかの用途において用いられ得る。

本発明の無線周波数通信システムにおける送信器の出力電力は、システムについて示される送信目的に基づいている。これらは、主観的および客観的テストの結果のサービス程度分析に由来し得る。

本発明の一つの局面は、必要な通信の範囲に基づいて、送信電力を再構成することによるワイヤレス医療デバイスの改善されたバッテリー寿命の提供である。

上記は、以下に続く本発明の詳細な説明がよりよく理解され得るように、本発明の特徴と技術的利点の概略をいくぶん広範に示してきた。本発明の付加的な特徴と利点は、以下で説明され、本発明の特許請求の範囲の主題を形成している。開示された概念および特定の実施形態が本発明と同一の目的を実行するために他の構造物を修正または設計するためのベースとして容易に利用され得ることは、当業者によって認識されるべきである。また、そのような均等な構築物が添付された特許請求の範囲に示された本発明の精神および範囲から逸脱しないことも、当業者によって認められべきである。本発明の特徴であると信じられる新規な特徴は、本発明の構造および方法の両方に関して、付随する図と結び付けて考慮される場合には、さらなる目的および利点とともに、以下の説明からよりよく理解される。しかしながら、図の各々は、図示および説明の目的のみのために提供され、本発明の限界の規定としては意図されていないことは、明らかに理解されるべきである。

図１は、本発明によるワイヤレス医療デバイスの例示的な実装である。 図２は、本発明の一実施形態の機能を描くフローチャートである。 図３は、本発明の別の実施形態の機能を描くフローチャートである。 図４は、本発明の別の実施形態での使用に適した二つのクラスからなるワイヤレス通信モジュールのブロック図である。 図５は、本発明の別の局面を図示するセンサーおよび遠隔受信器の別のブロック図である。 図６は、遠隔デバイスによるワイヤレス通信において複数のセンサーを利用する多重センサー環境を図示する。

（本発明の詳細な説明）
本発明の実施形態は、効果的な通信に必要な通信の範囲に基づいて送信電力を再構成し、最適化することによって、ワイヤレス医療デバイスの改善されたバッテリー寿命を可能にする。

図１は、自動的な送信範囲の再構成能力を有し、かつ遠隔受信器１３との通信に適合したワイヤレス医療デバイスの例示的な実装を図示する。医療デバイス１０は、酸素計、血圧センサーまたは温度センサーのようなセンサーを含むが、これらに限定されない。デバイス１０は、ライン１１を介してトランシーバーデバイス１２に接続される。トランシーバーデバイス１２は、デバイス１０から物理的に分離され得るか、またはデバイス１０とともに単一のユニットの中に統合され得る。トランシーバー１２は、ワイヤレス受信器（トランシーバー）１４を有する遠隔受信器１３とワイヤレス通信している。

一実施形態の作動中、トランシーバー１２は、一つ以上の通信パラメーターを用いてトランシーバー１２と遠隔受信器１３との間の通信リンクの質を決定する。そのようなパラメーターは、受信された信号強度、送信電力情報およびビット誤り率を含み得るが、これらに限定されない。いったんトランシーバー１２が受信器１３との通信リンクの質を決定すると、トランシーバー１２または医療デバイス１０は、トランシーバー１２のバッテリー寿命を延ばしながら通信の安定性を維持するために、通信リンクを改善または最適化するためのトランシーバー回路の一つ以上のパラメーターを構成し得る。例えば、トランシーバー１２または医療デバイス１０は、データを受信器１３へ信頼できるように送信するために必要な送信電力レベルを見積もるために、内部のアルゴリズムを利用し得る。一実施形態において、トランシーバー１２は、外部の電力増幅器をイネーブルまたはディセーブルにしてその電力増幅器のバイアス電圧を制御するスイッチ等を含むが、これに限定されない一つのスキームまたはいくつかのスキームの組み合わせを用いて、送信器の出力電力を制御する。

図２は、本発明の一実施形態の機能を描くフローチャートを図示している。この例において、データ転送は、一時的な（ｅｐｉｓｏｄｉｃ）ものとして特徴づけられる。一時的なデータ転送においては、単一の測定が、セッション中に送信される。

ワイヤレストランシーバーの動作は、スタート状態２０から始まる。医療デバイス１０は、ステップ２１でワイヤレストランシーバー１２に読みを伝える。ステップ２２で、ワイヤレストランシーバーは、最低電力モード、例えば電力レベルＡを開始し、信号を受信器１３に送信する。受信器１３が信号を首尾よく受信する場合には、受信器１３は、医療デバイス１０／トランシーバー１２に信号を返す。次いで、最低電力モードでの信号の通信が開始され、その後にワイヤレストランシーバー１２は、スタート状態に戻る。受信器１３が信号をトランシーバー１２から受信しない場合には、トランシーバー１２は、通信パラメーターを予め決定されたレベルによって再構成する。この例において、トランシーバー１２は、ステップ２３において、予め設定された増分で送信電力を徐々に増加させ、通信が成功したかどうか再テストする。通信が成功した場合には、トランシーバー１２は、スタート状態に戻る。受信器１３がステップ２４で最高の送信電力に再構成した後でも、受信器１３がトランシーバー１２と通信できない場合には、通信がその特定の時刻にできないことが、ステップ２５で決定される。

図２の例において、トランシーバー１２は、低いレベルからより高い使用可能な送信レベルまで徐々に送信電力を増加させる。別の実施形態において、トランシーバーは、図２のアプローチと同様なアプローチを使用して、高いレベルからより低い使用可能な送信レベルまで徐々に送信電力を減少させる。

図３は、本発明の別の実施形態の機能を描くフローチャートを図示する。この例において、データ転送は、連続的または「ストリーミング」である。

ワイヤレストランシーバー１２の作動は、スタート状態３０において始まる。医療デバイス１０は、ステップ３１でデータのパケットをワイヤレストランシーバー１２に伝える。データのパケットは、最低電力モードでトランシーバー１２を備えた受信器１３に送信され、そしてステップ３２で送信が最低電力モードで成功したかどうかの決定が行われる。送信が成功した場合には、ワイヤレストランシーバー１２は、スタート状態に戻り、後続のデータパケットを最低電力モードで送信する。送信が成功しなかったことがステップ３２で決定される場合には、トランシーバー１２は、３４において、予め決定された増分によって送信電力を増加させる。各送信レベルの増加の後で、通信が成功したかどうかの決定が行われる。トランシーバー１２が送信電力を最大まで増加させた後で、通信がステップ３５およびステップ３６でまだ成功していないという決定が行われる場合には、そのとき、受信器１３とトランシーバー１２との間の通信は、その特定の時刻に利用できない。この実施形態において、より低い電力レベルで十分かどうか決定するために、周期的なチェックがステップ３７で行われ得る。

本発明の別の実施形態において、センサーは、温度センサー、ブドウ糖センサー、ＣＯ２センサー、血圧センサー、脈拍センサー、およびＳｐＯ２センサーを含み得るが、これらに限定されない。一実施形態において、センサーは、指先が配置される生理的センサーである。センサーは、室内モニター、ケアプロバイダーサーバー（ｃａｒｅ−ｐｒｏｖｉｄｅｒ ｓｅｒｖｅｒ）またはセントラルデータリポジトリのような遠隔デバイスと通信する。センサーは、一実施形態において、ＢＬＵＥＴＯＯＴＨプロトコルを介して遠隔デバイスと通信する。

使用の際に、患者の指は、患者の生理的状態をモニターするために指先センサーに挿入される。センサーは、指が挿入されると、自動的にオンになり得、温度、血糖、ＣＯ２レベル、ＳｐＯ２、脈拍数、血圧等のうちの一つ以上を測定する。同時に、センサーは、受信された信号強度、送信電力、ビット誤りレートのような通信パラメーターを用いてリンクの質を決定し得る。次いで、デバイスは、最適の電力要求によって遠隔デバイスと通信するために（例えば、最低の電力レートでのセンサーとデバイスとの有効な双方向の通信）、デバイスのトランシーバーの最適な構成を決定するように進み得る。図２および図３を参照して上記に説明された決定が、利用され得る。

図４および図５は、本発明の別の実施形態のブロック図を図示する。図４は、ポータブル生理センサーの変形の範囲内で実装可能な二つのクラスからなるセンサーモジュール４０を図示する。モジュール４０は、クラス１のモジュール４１およびクラス２のモジュール４２、ならびにモジュール４２と機能的に接続している電力増幅器４３を含む。モジュール４０は、ハードウェアまたはソフトウェアまたは両方の中に実装され得る。モジュール４０の最大送信電力は、（電力増幅器４３が作動した状態で）４ｄＢｍおよび２０ｄＢｍである。

図５を参照すると、二つのクラスからなるセンサーモジュール４０は、遠隔デバイス４４とワイヤレス通信が可能である。遠隔デバイス４７は、ディスプレイ４５、マイクロプロセッサー４６、ＲＳ２３２交換モジュールを含む。遠隔デバイス４４は、ＢＬＵＥＴＯＯＴＨが使用可能なＰＣのような別の遠隔デバイス４８と通信し得る。

図６は、複数のセンサー６０、６１、６２が独立にＯＥＭディスプレイユニット６３と通信することが可能な本発明の別の実施形態のブロック図を図示する。センサー６０〜６２は、図４のモジュールのような二つのクラスからなるモジュールを組み込んでいる患者が装着するデバイスを含み得る。各センサー６０〜６２は、センサーと遠隔ユニット６３との間で効果的な通信を維持しながら、電力要求を最小化する等のために、信号強度を独立にかつ周期的に評価し得る。遠隔ユニット６３は、ＢＬＵＥＴＯＯＴＨが使用可能なＰＤＡ／ＰＣ等を含むが、これらに限定されない、異なる構成の変形を仮定し得る。

本発明およびその利点が、詳細に説明されてきたが、添付された特許請求の範囲によって規定される本発明の精神および範囲から逸脱することなく、多様な変化、代替および変更が、本明細書において行われ得ることは、理解されるべきである。さらに、本出願の範囲は、本明細書で説明されたプロセス、機械、製造、物質の組成、手段、方法およびステップの特定の実施形態に限定されるようには意図されていない。当業者が本発明の開示から容易に認識するように、本明細書において説明される対応する実施形態と実質的に同一の機能を実行するか、または、実質的に同一の結果を達成する、現に存在しているか、または、後に開発される予定のプロセス、機械、製造、物質の組成、手段、方法、またはステップは、本発明に従って利用され得る。したがって、添付された特許請求の範囲は、そのようなプロセス、機械、製造、物質の組成、手段、方法、またはステップをその範囲内に含むように意図されている。

Claims (8)

1. 医療デバイスと遠隔医療情報受信器との間の通信を最適化する方法であって、
   医療デバイスにおける生理的測定を表す信号を識別することと、
   該医療デバイスのトランシーバーからのテスト信号を該医療デバイスから離れた位置にある遠隔医療情報受信器に送信することであって、該送信することは、予め決定された通信パラメーターによって生じる、ことと、
   該テスト信号が該遠隔医療情報受信器によって受信されるかどうかを決定することと、
   該テスト信号が該遠隔医療情報受信器によって受信されない場合には、該テスト信号が該遠隔医療受信器において受信される可能性を増加させるために該通信パラメーターを調整することと、
   該テスト信号が該遠隔医療情報受信器によって受信されるまで、該送信すること、決定すること、および調整することを繰り返し、次いで、生理的測定を表す該信号を該調整された通信パラメーターで該遠隔医療受信器に送信することと
   を含む、方法。
2. 前記通信パラメーターは、送信電力、受信感度およびアンテナの利得／方向のうちの一つ以上である、請求項１に記載の方法。
3. 前記調整することの結果として、送信電力レベルの予め決定された増加が生じる、請求項１に記載の方法。
4. 前記変化することの結果として、送信電力レベルの予め決定された減少が生じる、請求項１に記載の方法。
5. 前記生理的測定は、血中酸素飽和度測定、体温、または血圧である、請求項１に記載の方法。
6. 医療デバイスと遠隔医療情報受信器との間の通信を最適化する方法であって、
   予め決定された電力レベルで医療デバイスからの信号を遠隔医療情報受信器へ送信することと、
   該信号が該遠隔医療情報受信器によって受信されるか否かを決定することと、
   該信号を新たな電力レベルまで徐々に増加させるように変化させ、該医療デバイスからの該新たな電力レベルの該信号を該遠隔受信器へ送信し、該信号が該遠隔受信器によって受信されるか否かを決定し、該増加させること、送信することおよび決定することを該信号が該遠隔受信器によって受信されるまで続けることと、
   該信号が該遠隔受信器によって受信された該新たな電力レベルでデータ転送を開始することと
   を含む、方法。
7. 前記徐々に増加させるように変化させた信号レベルが、送信の成功なしに、最大または最小の信号レベルに到達した後で、前記センサーと前記遠隔受信器との間の通信が不成功だったことを使用者に知らせること
   をさらに含む、請求項６に記載の方法。
8. より低い信号レベルが前記センサーと前記遠隔受信器との間で通信するために利用され得るか否かを決定するために、信号レベルを周期的に評価すること
   をさらに含む、請求項６に記載の方法。

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