JP4834218B2 - 二重帯域遠隔測定システム - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、医療施設における患者を監視するためのシステムおよび装置に関し、詳細には、施設の介護ユニットを介して患者の移動を可能にする患者モニタ・システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
介護ユニットを介して患者の移動を可能にする患者モニタ・システムのほとんどは、遠隔測定をベースにした通信スキームを使用している。一共通形態においては、患者は、ＥＣＧ（心電図）電極を使用して患者に装着される遠隔測定送信機を身に付けている。遠隔測定送信機はＥＣＧ信号を収集し、ＥＣＧ信号の公称フィルタリング量を導き、通常、介護ユニットの天井に配置されているアンテナアレーに測定データ信号を伝送する。この測定信号は、アンテナアレーを介して遠隔測定受信機に受信される。この遠隔測定受信機は、ＥＣＧ情報を分析し、表示するための中央局に接続されており、臨床医スタッフによって複数の介護ユニットの遠隔測定信号が検分され、評価される。
【０００３】
既存の医療用遠隔測定システムは、米国連邦通信委員会（「ＦＣＣ」）の規制を受けており、その無線データリンクには、ＶＨＦ（超短波）およびＵＨＦ（極超短波）無線周波数（「ＲＦ」）帯域の使用が義務付けられている。現在では、２つの個別遠隔測定インフラストラクチャまたはシステムを設置し、この２つの帯域を利用しなければならない。当然、２つのシステムの設置は、患者モニタの費用を増加させている。ＦＣＣの規則を変える本発明による提案は、医療用遠隔測定用ＲＦスペクトルにおける新しい帯域（Ｌ帯域）を提供する。該新帯域の追加が、遠隔測定システムに新しい能力を付与し、他のＲＦ信号への干渉の低減に役立つ一方、現在の技法を使用してこの新帯域を操作することにより、個別の遠隔測定インフラストラクチャを追加しなければならない。しかし、Ｌ帯域遠隔測定システムを、インフラストラクチャを追加することなく実施できれば、著しい費用削減が実現される。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
したがって、本発明の目的は、ＵＨＦ信号およびＬ帯域信号の両方を受信することができる二重帯域遠隔測定システムを提供することである。該システムの構造によれば、共通の受信機およびアンテナ・システムを使用してＬ帯域信号およびＵＨＦ信号の検出、処理が可能であり、それにより、費用負担の大きい、インフラストラクチャの重複が排除される。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
二重帯域遠隔測定システムは、第１の周波数帯域内の周波数を有する信号を受信するように同調された第１のアンテナと、第２の周波数帯域内の周波数を有する信号を受信するように同調された第２のアンテナを備えたアンテナ・システムと、周波数変換信号発生用ダウン・コンバータと、第２のアンテナおよびダウン・コンバータに結合されたミキサとを含んでいる。ミキサは、第２のアンテナによって受信された信号と周波数変換信号とを結合して、第１の周波数帯域内の周波数を有する信号を発生する。つまり、ミキサは、第２のアンテナによって受信された信号を第１の周波数帯域の信号に変換している。ミキサおよび第１のアンテナに結合された結合器が、ミキサが発生する信号と、第１のアンテナによって受信された信号とを結合する。結合された信号は、次に、受信機局または第１の周波数帯域の信号を受信するようになされたサブシステムに供給される。
【０００６】
本発明の利点の１つは、本発明が、第２の周波数帯域の信号を処理することができる受信機サブシステムを設ける必要性を排除していることである。第２のアンテナが受信した信号は、第１の周波数帯域の信号に変換され、したがって、第１のアンテナからの信号を処理する同一受信機サブシステムで処理することができる。
【０００７】
本発明の二重帯域遠隔測定システムは、ＲＦ信号で動作するように設計することが好ましい。特に、第１のアンテナはＵＨＦ信号を受信するように設計されており、第２のアンテナはＬ帯域信号を受信するように設計されている。第１のアンテナは、ＵＨＦ帯域内の特定チャネルの信号を受信するように設計されており、第２のアンテナからの信号は、受信機局で検出される前に、ＵＨＦ帯域の第２のチャネルに変換される。
【０００８】
ダウン・コンバータは、ミキサによって作り出されたコンバートされた信号が、第１の周波数の第２のチャネル内に入るように変換信号の周波数を選択することができるように設計されている。第２のチャネルの周波数は、第１のアンテナからの信号およびテレビジョン放送からのローカルＵＨＦ信号を含む他のＲＦ信号への干渉を避けるための要因によって決まる。適切な周波数を変換信号に設定するために、ダウン・コンバータは発信器、シンセサイザおよび直列ループ（すなわち、位相同期ループを形成する）に結合されたフィルタを使用している。シンセサイザは、周波数を調整するために技術者、管理者、または同様の人員からの入力を受け取ることができるマイクロプロセッサによってプログラムされる。シンセサイザは、温度管理された発信器からその周波数基準を引き出し、温度による変動を補償している。
【０００９】
アンテナ・システムは、介護ユニット内の患者が身に付ける遠隔測定送信機、受信機サブシステムおよび中央局と共に動作するように設計されている。遠隔測定送信機は患者のデータを収集し、該データを所定の周波数で伝送する。遠隔測定システムの最も簡単な形態においては、システムは、第１の周波数帯域で動作する１つの遠隔測定送信機、および第２の周波数帯域で動作する第２の送信機で動作している。遠隔測定送信機が発信する信号は、第１および第２のアンテナによって受信され、既に記述したように、第２のアンテナによって受信された信号が変換される。第１のアンテナが受信した信号および変換された信号は、次に、受信機サブシステムに中継され、続いて中央局に供給される。患者データは中央局に収集され、分析される。
【００１０】
上記から明らかなように、１つの受信機サブシステムと中央局しか必要としない多重帯域遠隔測定システムを提供することが、本発明の利点である。本発明のその他の特徴および利点は、詳細説明および添付の図面を考察することにより明らかになるであろう。
【００１１】
本発明の一実施形態の詳細説明に先立ち、本発明が、以下の記述または図面例示の中で十分に説明される部品の構造および配列の詳細に限定されるものではないことを理解されなければならない。本発明は他の実施形態が可能であり、また、様々な方法での実践あるいは実行が可能である。さらに、本明細書で使用されている術語および用語は説明目的のためのものであり、それに限定されるものではないことを理解されなければならない。
【００１２】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明を具体化した二重帯域遠隔測定システム１０を示す。当分野において一般的に知られているように、二重帯域遠隔測定システム１０は中央局１２を含んでいる。該中央局１２は、処理ユニットまたはプロセッサ１４を含んでいる。プロセッサ１４の最も一般的な形態はコンピュータである。プロセッサ１４は表示装置１６およびスピーカ１８に結合されており、また、キーボード２０、マイクロホン２２またはマウス２４からの入力を受け取ることができる。中央局１２は、通信リンク３２を介して受信機サブシステム３０に接続されている。該受信機サブシステム３０は一連のＩ／Ｏポート３４を含んでおり、該Ｉ／Ｏポート３４は、アンテナアレーを形成するよう介護ユニット毎に配置された複数のアンテナ４０（図には１つだけ示されている）を有している。アンテナ４０の数は個々のアプリケーションによって異なるが、通常、各アンテナ４０は同一構成である。
【００１３】
アンテナ４０はコンバータ／制御回路４２を含んでいる。コンバータ／制御回路４２は、第１の周波数帯域内の周波数を有する信号を受信するように同調された第１のＲＦアンテナ４４、および、第２の周波数帯域内の周波数を有する信号を受信するように同調された第２のアンテナ４６に結合されている。また、アンテナ・ユニット４０は、送信機アンテナ５２に接続された送信機回路５０を含んでいる。該送信機回路５０はＲＦ信号を発生し、中央局１２から次に考察する遠隔測定送信機へコマンドおよび情報を伝送するために使用される。
【００１４】
二重帯域遠隔測定システム１０は、複数の遠隔測定送信機６０を含んでいる。遠隔測定送信機６０には２種類のタイプのうち１種類が可能である。第１のタイプ６２は、第１の周波数帯域（ＵＨＦ帯域など）で動作するように設計されており、第２のタイプ６４は、第２の周波数帯域（Ｌ帯域など）で動作するように設計されている。当分野の技術者には分かるように、ＵＨＦ遠隔測定帯域は、一般的に約４７０ＭＨｚないし約６６８ＭＨｚの周波数をカバーしている。Ｌ帯域は、一般的に約１ＧＨｚないし約２ＧＨｚの周波数を有する信号をカバーしており、具体的には１．４ＧＨｚである。
【００１５】
使用に際しては、各遠隔測定送信機６０は、患者パラメータの測定に適した電極または接続（例えばＥＣＧ電極など）を介して患者に接続される（図示せず）。遠隔測定送信機６０が一度患者に接続されると、患者の状態モニタが可能になる。遠隔測定送信機が無線であるため、介護ユニットを介しての患者の移動が、送信機によって妨げられることがない。各遠隔測定送信機６０（タイプに関係なく）は、伝送アンテナ６８に接続された送信機回路６６を含んでいる。該送信機回路６６は、患者データおよびその他のデータをアンテナ・ユニット４０に伝送するためのＲＦ搬送波信号を発生する。既に指摘したように、搬送波信号の周波数は、使用する遠隔測定送信機のタイプ、すなわち、タイプ６２（ＵＨＦ）あるいはタイプ６４（Ｌ帯域）によって決まる。
【００１６】
さらに、各遠隔測定送信機６０は、受信アンテナ７２、スピーカ７４およびマイクロホン７６に接続された受信機回路７０を含んでいる。当分野の技術者には理解できるように、該受信機回路７０は支援回路、電源入力および共通接続を含んでいる。受信機回路７０はさらに、遠隔測定送信機のマイクロプロセッサ（図示せず）に接続されたマイクロプロセッサ入力（図示せず）を有している。該マイクロプロセッサは、あらゆる生理学上のデータを受信し、そのデータを送信機回路６６に伝送する。さらに該マイクロプロセッサは、受信機回路７０がアンテナ４０の送信機回路５０から受信したコマンドを処理している。
【００１７】
二重帯域遠隔測定システム１０の重要な特徴の１つは、アンテナ４０のコンバータ／制御回路４２である。図２から最も良く分かるように、該コンバータ／制御回路４２は、受信機サブシステム３０および中央局１２によって、Ｌ帯域信号およびＵＨＦ信号の両方の信号が処理可能なように設計されている。制御回路４２はＵＨＦアンテナ４４からの信号を受信し、該ＵＨＦアンテナ４４は、利用可能なＵＨＦチャネルのＵＨＦ遠隔測定送信機６２からの信号を受信している。一例として、ＵＨＦチャネルの１つがチャネル３７であり、このチャネルが、６０８ＭＨｚから６１４ＭＨｚの６ＭＨｚの周波数帯域内にある。
【００１８】
さらに、制御回路４２はＬ帯域アンテナ４６からの信号を受信する。該Ｌ帯域アンテナ４６は、利用可能なＬ帯域チャネルのＬ帯域遠隔測定送信機６４からの信号を受信する。Ｌ帯域アンテナ４６からの信号は、Ｌ帯域周波数範囲外の信号を除去するＬ帯域通過フィルタ８０によってフィルタリングされる。該帯域通過フィルタ８０はさらに、電圧制御発振器（以下で考察する）からの信号を減衰し、アンテナ４６での電圧制御発振器の放射を最小にしている。Ｌ帯域信号は、Ｍｉｎｉ Ｃｉｒｃｕｉｔｓ社製ＪＭＳ−５ミキサなどのミキサ８２に供給される。ミキサ８２はＬ帯域信号と、局部発振器８５からの周波数変換信号を結合し、ＵＨＦ帯域信号を作り出している。該周波数変換信号は、ミキサ８２の出力ＵＨＦ帯域信号が、ＵＨＦアンテナ４４が受信するＵＨＦ信号とは異なるチャネル内の信号となるようにするものである。したがって、ＵＨＦアンテナがチャネル３７内で動作する場合、ミキサ８２が発生する信号は、異なるチャネル、例えばチャネル４０に存在することになる。
【００１９】
局部発振器８５は、Ｎａｔｉｏｎａｌ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ社製ＬＭＸ２３１６などのシンセサイザ９０を含んでいる。該シンセサイザは、ループ・フィルタ９２および電圧制御発振器９４を有する直列ループに結合されている。本発明での使用に適したループ・フィルタの一例を図３に示す。電圧制御発振器９４には、Ｖａｒｉ−Ｌ社製を始めとして市販の複数の発振器の中から選択することができる。
【００２０】
シンセサイザ９０は、マイクロプロセッサ９６を使用してプログラムすることができ、マイクロプロセッサには、Ｍｉｃｒｏｃｈｉｐ社製ＰＩＣ１６Ｃ６２０など市販のプロセッサを利用することができる。該マイクロプロセッサ９６には、シリアル・ポートなどのポート９８を介して信号を入力することができる。シリアル・ポート９８を介して供給される情報およびコマンドにより、シンセサイザの周波数を調整することができる。さらに、シンセサイザ９０は、温度制御発振器１００からの入力を受信する。発振器１００は、シンセサイザ９０の周波数基準となる。温度制御発振器１００は、Ｏｓｃｉｌｌａｔｅｋ社製ＯＳＣ−１Ｂ２ＴＣＸＯなど市販の発振器を使用して実施することができる。
【００２１】
シンセサイザ９０の出力は、ループ・フィルタ９２に供給される。ループ・フィルタは、シンセサイザ９０が発生するあらゆる基準スパー(spur)を減衰し、ループ内の雑音を除去し、フェイズロックループの安定性を制御している。電圧制御発振器９４は、Ｌ帯域信号の所望の変換周波数を生成し、ダウンコンバートするための適切な周波数で発振する。電圧制御発振器９４の発振周波数は、ループ・フィルタ９２から受け取る直流電圧によって設定される。電圧制御発振器が周波数変換信号を作り出し、それがミキサ８２に供給される。該周波数変換信号およびアンテナ４６からのＬ帯域信号が、ミキサ８２で結合され、その結果生じるＵＨＦ信号が帯域通過フィルタ１２０に供給される。該帯域通過フィルタは、ＵＨＦ周波数帯域以外の信号を除去する。フィルタされたＵＨＦ信号は、次に、結合器１２２に供給される。結合器１２２には、Ｍｉｎｉ Ｃｉｒｃｕｉｔｓ社製ＪＰＳ−２−９００など市販の結合器を利用することができる。
【００２２】
結合器１２２はさらに、帯域通過フィルタ１２４でフィルタされたＵＨＦアンテナ４４からのＵＨＦ信号を受信する。該帯域通過フィルタは、アンテナ４４が同調されているチャネル以外の信号を除去している。結合器１２２は、アンテナ４４およびミキサ８２からのＵＨＦ信号を結合し、増幅器１２６に供給する。増幅された後、結合信号は、低域通過フィルタ１２８によってフィルタリングされる。該低域通過フィルタは、２つの信号の高調波を除去している。結合信号が、伝送線路１２９に沿ってＲＦ出力ノード１３０（ＤＣ入力ノードとしても機能する）に出力され、既に記述したように、受信機サブシステムに供給される。
【００２３】
以上から明らかなように、本発明は、患者が身に着けた遠隔測定送信機から情報を収集するための二重帯域遠隔測定システムを提供する。
【００２４】
本発明の様々な特徴および利点は、本明細書の特許請求の範囲に詳述する通りである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を具体化した二重帯域遠隔測定システムの構成図である。
【図２】図１の遠隔測定システムに使用することができるコンバータ／制御ユニットの構成図である。
【図３】本発明のシンセサイザ局部発振器での使用に適したフィルタの回路図である。
【符号の説明】
ＥＣＧ 心電図
ＲＦ 無線周波数
ＵＨＦ 極超短波
ＶＨＦ 超短波
１０ 二重帯域遠隔測定システム
１２ 中央局
１４ プロセッサ
１６ 表示装置
１８、７４ スピーカ
２０ キーボード
２２、７６ マイクロホン
２４ マウス
３０ 受信機サブシステム
３２ 通信リンク
３４ Ｉ／Ｏポート
３７ ＵＨＦチャネル
４０ アンテナアレー
４２ コンバータ／制御回路
４４ 第１のＲＦアンテナ（ＵＨＦアンテナ）
４６ 第２のアンテナ（Ｌ帯域アンテナ）
５０ アンテナ送信機回路
５２ 送信機アンテナ
６０ 遠隔測定送信機
６２ 遠隔測定送信機の第１のタイプ
６４ 遠隔測定送信機の第２のタイプ
６６ 送信機回路
６８ 伝送アンテナ
７０ 受信機回路
７２ 受信アンテナ
８０ Ｌ帯域帯域通過フィルタ
８２ ミキサ
８５ 局部発振器
９０ シンセサイザ
９２ ループ・フィルタ
９４ 電圧制御発振器
９６ マイクロプロセッサ
９８ ポート
１００ 温度制御発振器
１２０ 帯域通過フィルタ
１２２ 結合器
１２４ 帯域通過フィルタ
１２６ 増幅器
１２８ 低域通過フィルタ
１２９ 伝送線路
１３０ ＲＦ出力結節点

Claims (8)

1. 第１のＲＦ帯域内の周波数を有する信号を受信するように同調された第１のアンテナ（４４）と、
   第２のＲＦ帯域内の周波数を有する信号を受信するように同調された第２のアンテナ（４６）と、
   周波数変換信号を作り出すためのダウン・コンバータ（８５）と、
   前記第２のアンテナ（４６）および前記ダウン・コンバータ（８５）に接続され、前記第２のアンテナによって受信された信号および前記周波数変換信号を使用して前記第１のＲＦ帯域内の周波数を有する信号を作り出すミキサ（８２）と、
   前記第１のＲＦ帯域内の周波数を有する前記信号と、前記第１のアンテナによって受信された信号とを結合する結合器（１２２）と
   を備え、
   前記ミキサ（８２）により作り出された信号が前記第１のアンテナ（４４）により受信された信号とは異なるチャネルに属するように、前記周波数変換信号が構成されている二重帯域遠隔測定システム。
2. 患者データを収集し、第１のＲＦ帯域内の周波数を有する第１の信号中で前記患者データを送信する第１の遠隔測定送信機（６２）と、
   患者データを収集し、第２のＲＦ帯域内の周波数を有する第２の信号中で前記患者データを送信する第２の遠隔測定送信機（６４）と、
   前記第１および第２の信号を、前記第１および第２の遠隔測定送信機から受信するアンテナアレー（４０）とを備え、
   前記アンテナアレーが、第１のアンテナ（４４）と、第２のアンテナ（４６）と、ダウン・コンバータ（８５）と、結合器（１２２）とを備える
   請求項１に記載の二重帯域遠隔測定システム。
3. 前記第１のＲＦ帯域がＵＨＦ帯域であり、前記第２のＲＦ帯域がＬ帯域である請求項１または２に記載の二重帯域遠隔測定システム。
4. 前記ダウン・コンバータがさらに、発振器（９４）と、シンセサイザ（９０）と、フィルタ（９２）とを備え、
   前記発振器、前記シンセサイザ、および前記フィルタが直列ループに結合され、
   前記シンセサイザが、温度制御発振器（１００）および入力部を有するマイクロプロセッサ（９６）に結合された請求項１または２に記載の二重帯域遠隔測定システム。
5. 前記第１のアンテナと前記結合器の間に結合され、前記第１のＲＦ帯域の所定のチャネル外の周波数を有する信号を阻止する第１の帯域通過フィルタ（１２４）と、
   前記第２のアンテナと前記ミキサの間に結合され、前記第２のＲＦ帯域外の周波数を有する信号を阻止する第２の帯域通過フィルタ（８０）と、
   前記ミキサと前記結合器の間に結合され、前記第１のＲＦ帯域外の信号を阻止する第３の帯域通過フィルタ（１２０）と
   を備える請求項１または２に記載の二重帯域遠隔測定システム。
6. 結合器に結合され、前記第１の帯域の信号を伝送する伝送線路（１２９）を備える請求項５に記載の二重帯域遠隔測定システム。
7. 前記結合器に結合された増幅器（１２６）と、前記増幅器に結合された低域通過フィルタ（１２８）とを備える請求項５に記載の二重帯域遠隔測定システム。
8. 第１の周波数帯域で動作する第１の送信機（６２）からの患者データ信号を収集するステップと、
   第２の周波数帯域で動作する第２の送信機（６４）からの患者データ信号を収集するステップと、
   前記第２の送信機からの前記患者データ信号を、前記第１の周波数帯域の第３の信号に変換するステップと、
   前記第１の信号と第３の信号を結合するステップと、
   結合された前記第１の信号と第３の信号を受信機（３０）に供給するステップと
   を含み、
   前記第１の周波数帯の前記患者データ信号とは異なるチャネルに属するように、前記第３の信号が構成されている
   介護ユニット内の患者を監視する方法。

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