JP6235590B2 - メディカル・ボディ・エリア・ネットワークのためのコーディネータ切り替え方法 - Google Patents

Description

本発明は、概して無線通信に関する。特に、メディカル・ボディ・エリア・ネットワーク（MBAN：medical body area network）に関連する用途があり、特にこれを参照して説明する。しかし、他の用途シナリオにも適用があり、必ずしも前述の用途に限定されない。

医療業界において、患者監視のように、ケアサービスを一般病棟に拡大し、更に、物理的な病院の境界を越えて拡大することに対する一般的な傾向が存在する。メディカル・ボディ・エリア・ネットワーク（MBAN）は、偏在する監視サービスについての成功の鍵となる技術の１つである。MBANは、患者の生理データを監視するために使用される患者の周囲のセンサの無線ネットワークである。MBANの臨床上の利点は、現在監視されていないケア領域への監視の拡張、改善したヘルスケアのワークフロー効率、安全及び臨床転帰（clinical outcome）、患者の移動性、快適さ及び感染の制御、監視の柔軟性及びスケーラビリティ、並びに全体監視コストの低減を含む。これは、利点の網羅的なリストであることを意図するものではない。

図１を参照すると、典型的なMBANシステムは、心拍数及び心電図（ECG：electrocardiogram）信号のような患者の生理データを取得するために患者の身体に配置された複数の小さいセンサデバイスを含む。取得されたデータは、短距離及び低電力のMBANを通じてハブデバイス（すなわち、コーディネータ）に転送される。ハブデバイスは、ローカルのベッドわきの監視デバイス、携帯電話、セットトップボックス又は他の無線デバイスでもよく、通常は、バックホールネットワーク（例えば、セルラネットワーク、ローカルエリアネットワーク（LAN：local area network）等）への接続を有する。バックホールネットワークを通じて、収集されたデータは、遠隔患者監視システムに更に伝送される。遠隔患者監視システムは、患者の生理データを分析する役目を行い、リアルタイムで監視、診断又は処置サービスを提供する。

現在、IEEE（Institute of Electrical and Electronics Engineers）は、MBANアプリケーションのための無線通信標準を策定している。一例がIEEE802.15.4j標準であり、MBANアプリケーションにより良くサービス提供するように、広く使用される802.15.4無線機を拡張するための物理（PHY）／媒体アクセス制御（MAC）レイヤ拡張機能が策定中である。他の例は、IEEE802.15.6標準であり、メディカル／非メディカル・ボディ・エリア・ネットワーク・アプリケーションのためのPHY／MAC対策を提供する。

コーディネータの切り替えは、介護者の介入なく又は最小の介護者の介入により、移動中であっても患者に連続監視サービスを提供するための有用な機能になり得る。１つの用途シナリオは、患者の手術が終了し、患者が手術室（OR：operation room）からステップダウン・ユニット（step-down unit）に移動する必要がある場合である。移動中に監視サービスを提供するために、ポータブル監視デバイス（例えば、遠隔測定監視デバイス）が、コーディネータとしてORにおいて使用されるベッドわきの監視デバイスと交替する。ポータブル監視デバイスは、患者に取り付けられたセンサデバイスから患者の生理データを受信し、監視サービスを続ける。他の使用シナリオは、患者が検診／検査の後に自分の部屋に戻る場合である。患者の部屋のベッドわきの監視デバイスは、コーディネータとしてポータブル監視デバイスと交替する。通常では、ベッドわきの監視デバイスは、主電源、大きい表示画面、強力なCPU、及び有線ネットワーク接続を有する。更に、通常では、患者の部屋で監視サービスを提供することが良い選択肢になる。

これらのシナリオ等では、コーディネータの切り替えが課題である。これらのシナリオにおいて、MBAN監視サービスを混乱させることなくコーディネータの役目をベッドわきのモニタとポータブルモニタとの間で移動させるために、コーディネータ切り替え方法が必要になる。現在、介護者（例えば、看護士）は、センサデバイスに取り付けられたケーブルを現在の監視デバイスから手動で切断し、ケーブルを新たな監視デバイスに再接続することにより、コーディネータの切り替えを実行する必要がある。或る場合には、ケーブルのインタフェースの非互換性のため、センサデバイスも交換する必要があることがある。これは、ワークフロー効率を減少させ、監視サービスを混乱させる。MBANは、自動的且つコンテキスト・アウェア（context aware）なコーディネータの切り替えを可能にする。従って、最小の介護者の介入を必要とする又は介護者の介入を必要としない新たなコーディネータ切り替え方法が必要になる。

本発明は、前述の問題等を克服する新たな改善した方法を提供する。

一態様によれば、メディカル・ボディ・エリア・ネットワーク（MBAN）の１つ以上のデバイスに関連付けられるMBANのコーディネータが提供される。コーディネータは、コーディネータと交替する１つ以上の候補コーディネータを識別し、識別された候補コーディネータの１つを、宛先コーディネータとして選択し、宛先コーディネータに対してコーディネータと交替してデバイスのためのリソースを割り当てるように要求し、宛先コーディネータから要求の受領及びデバイスのための割り当てられたリソースを識別するデータを受信し、デバイスに対して、割り当てられたリソースを使用して宛先コーディネータと関連付けるように命令するように構成されたコントローラを含む。

他の態様によれば、コーディネータ切り替え方法が提供される。メディカル・ボディ・エリア・ネットワーク（MBAN）のコーディネータと交替する１つ以上の候補コーディネータが識別される。コーディネータは、MBANの１つ以上のデバイスに関連付けられる。識別された候補コーディネータの１つは、宛先コーディネータとして選択される。宛先コーディネータは、コーディネータと交替してデバイスのためのリソースを割り当てるように要求される。要求の受領及びデバイスのための割り当てられたリソースを識別するデータは、宛先コーディネータから受信される。デバイスは、割り当てられたリソースを使用して宛先コーディネータと関連付けるように命令される。

他の態様によれば、候補コーディネータは、コントローラを含む。コントローラは、メディカル・ボディ・エリア・ネットワーク（MBAN）のコントローラからコーディネータ切り替え問い合わせを受信するように構成される。コーディネータは、MBANの１つ以上のデバイスに関連付けられる。コントローラは、コーディネータをコーディネータに切り替える意志を示すコーディネータ切り替え問い合わせへの応答を送信し、コーディネータと交替する要求を受信し、デバイスのためのリソースを割り当て、要求を受け付ける応答をコーディネータに送信し、割り当てられたリソースを使用してデバイスからデータを受信するように更に構成される。要求はデバイスを識別し、応答はデバイスのための割り当てられたリソースを識別するデータを含む。

１つの利点は、改善したコーディネータの切り替えにある。

他の利点は、介護者の介入がないこと又は最小の介護者の介入にある。

他の利点は、連続監視にある。

本発明の更に別の利点は、以下の詳細な説明を読んで理解することにより、当業者に認識される。

メディカル・ボディ・エリア・ネットワーク（MBAN）システムの図 メディカルシステムのブロック図 コーディネータ切り替え手順の図 コーディネータ切り替え問い合わせコマンドのフォーマットの図 コーディネータ切り替え問い合わせ応答コマンドのフォーマットの図 コーディネータ切り替え要求コマンドのフォーマットの図 コーディネータ切り替え応答コマンドのフォーマットの図 チャネル切り替えコマンドのフォーマットの図

本発明は、様々な構成要素及び構成要素の構成の形式を取ってもよく、様々なステップ及びステップの構成の形式を取ってもよい。図面は、単に好ましい実施例を例示する目的のためのものであり、本発明を限定するものとして解釈されるべきではない。

以下に説明するように、メディカル・ボディ・エリア・ネットワーク（MBAN）のためのコーディネータ切り替え方法が提案される。媒体アクセス制御（MAC）レイヤの手順及びコマンドが、一例としてIEEE（Institute of Electrical and Electronics Engineers）802.15.4jについて定義される。しかし、提案される方式はまた、IEEE802.15.6に基づくシステムのように他のMBANシステムにも実施可能であり、他の高レイヤのプロトコル内でも実施可能である。

図２を参照すると、メディカルシステム10は、メディカル・ボディ・エリア・ネットワーク（MBAN）システム12を含む。MBANシステム12は、患者14に関連付けられ、患者14の患者生理データを取得するように配置される。更に、MBANシステム12は、MBANシステム12のMBAN22で通信する１つ以上のセンサデバイス16、18と、ハブデバイス20（すなわち、元のコーディネータ）とを含む。MBAN22は、以下に説明するコーディネータ切り替え方法を実行するように拡張された通信標準（例えば、IEEE802.15.6及びIEEE802.15.4j）を使用したネットワーク（例えば、短距離無線ネットワーク）である。

センサデバイス16、18は、心拍数、呼吸数、血圧、ECG信号等のような患者14の生理データをリアルタイムで取得し、MBAN22でデータをハブデバイス20に転送する。センサデバイス16、18は、典型的には患者14の外面に配置される。例えば、センサデバイス16、18は、身体上及び／又は装着可能センサデバイスでもよい。しかし、更に又は或いは、センサデバイス16、18は、患者14の中に配置されてもよく、及び／又は患者14の近くに配置されてもよい。

センサデバイス16、18のそれぞれは、コントローラ24、26、通信ユニット28、30、及び患者14の少なくとも１つの生理パラメータを測定する少なくとも１つのセンサ32、34を含む。コントローラは、少なくとも１つのセンサ32、34を使用して生理データを取得し、通信ユニット28、30を使用して取得された生理データをハブデバイス20に送信する。コントローラ24、26は、取得された生理データを、受信したときに直ちに送信してもよい。或いは、コントローラ24、26は、取得された生理データをセンサデバイス16、18のメモリ36、38にバッファリング又は格納し、その量が閾値を超えた場合にのみバッファリングされた生理データを送信してもよい。通信ユニット28、30は、MBAN22でハブデバイス20と通信する。

ハブデバイス20は、1)センサデバイス16、18からの生理データの収集、2)センサデバイス16、18の管理（例えば、パーソナルエリアネットワーク（PAN：personal area network）コーディネータとしての動作）、及び3)第２の通信ネットワーク42（有線Ethernet（登録商標）、Wi-Fi又は3G/4Gセルラネットワーク等）での収集された生理データのメディカルシステム10の患者監視システム40への伝送のうち１つ以上の役目を行う。典型的には、第２の通信ネットワーク42は、MBAN22に比べて長距離である。第２の通信ネットワーク42が無線インタフェースを含む場合、無線通信のための１つ以上のアクセスポイント44、46を含む。典型的には、ハブデバイス20は、患者14の近くに配置される。更に、典型的には、ハブデバイス20は、ローカルのベッドわきの監視ユニット、携帯電話、セットトップボックス又は他の無線デバイスのうち１つである。

ハブデバイス20は、コントローラ48と第１の通信ユニット50とを含む。第１の通信ユニット50は、MBAN22を使用してセンサデバイス16、18と通信する。コントローラ48は、第１の通信ユニット50を使用してMBAN22のPANコーディネータとして動作してもよい。これを行うことで、コントローラ48は、MBAN22の設定、MBAN22とセンサデバイス16、18との関連付け／関連付け解除等を行うように第１の通信ユニット50を制御する。コントローラ48は、第１の通信ユニット50を使用してセンサデバイス16、18から取得された生理データを更に受信してもよい。

コントローラ48はまた、ハブデバイス20の第２の通信ユニット52を使用して、受信した生理データを患者監視システム40に送信してもよい。コントローラ48は、受信した生理データを、受信したときに直ちに患者監視システム40に送信してもよい。或いは、コントローラ48は、受信した生理データをハブデバイス20のメモリ54にバッファリング又は格納し、その量が閾値を超えた場合にのみバッファリングされた生理データを送信してもよい。第２の通信ユニット52は、第２の通信ネットワーク42を使用して患者監視システム40と通信する。

患者監視システム40は、第２の通信ネットワーク42でMBANシステム12（特に、MBAN12のハブデバイス20）から受信した生理データを使用して、退化（degradation）についての患者の監視を容易にする。患者監視システム40は、1)ハブデバイス20により転送された患者データの受信、2)生理データの分析及び患者監視システム40のメモリ56への生理データの格納、3)リアルタイムでの監視、診断又は処置サービスの提供、4)その他のうち１つ以上を行う。典型的には、患者監視システム40は、MBANシステム12から離れている。

患者監視システム40は、コントローラ58と通信ユニット60とを含む。通信ユニット60は、コントローラ58が第２の通信ネットワーク42でデバイスと通信することを可能にする。例えば、通信ユニット60は、コントローラ58が第２の通信ネットワーク42でMBANシステム12（特に、MBANシステム12のハブデバイス20）と通信することを可能にする。

コントローラ58は、ハブデバイス20から生理データを受信してもよい。更に、受信した生理データを使用して、コントローラ58は、患者健康状態を監視及び／又は把握し、これに基づいて警報を発行してもよい。コントローラ58は、受信した生理データと警報基準とを照合することにより、警報を発行するか否かを決定してもよい。例えば、少なくとも１つの生理パラメータが閾値を超えた場合に、警報が発行されてもよい。警報基準は、生理パラメータの現在値と、生理パラメータの傾向とを考慮してもよい。コントローラ58はまた、長期の患者健康状態の予測に基づいて早期警告を生成してもよい。更に、コントローラ58は、受信した生理データを患者監視システム40の表示デバイス62に表示してもよく、及び／又は受信した生理データを患者監視システム40のメモリ56に格納してもよい。

メディカルシステム10は、１つ以上の候補ハブデバイス64（すなわち、候補コーディネータ）を更に含む。候補ハブデバイス64のそれぞれは、MBANシステム12のハブデバイス20と交替する候補である。候補ハブデバイス64は、ハブデバイス20の代わりに使用された場合、ハブデバイス20の役目を行う。すなわち、候補ハブデバイス64は、1)センサデバイス16、18からの生理データの収集、2)センサデバイス16、18の管理（例えば、パーソナルエリアネットワーク（PAN）コーディネータとしての動作）、及び3)第２の通信ネットワーク42での収集された生理データのメディカルシステム10の患者監視システム40への伝送のうち１つ以上の役目を行う。典型的には、候補ハブデバイス64は、患者14の近くに配置され、典型的には、ローカルのベッドわきの監視ユニット、携帯電話、セットトップボックス又は他の無線デバイスのうち１つである。

候補ハブデバイス64は、コントローラ66と第１の通信ユニット68とを含む。第１の通信ユニット68は、MBAN22を使用してセンサデバイス16、18との通信を可能にする。コントローラ66は、第１の通信ユニット68を使用してMBAN22のPANコーディネータとして動作してもよい。コントローラ66はまた、ハブデバイス20と協調し、第１の通信ユニット68を使用してコーディネータとしてハブデバイス20と交替してもよい。コントローラ66は、第１の通信ユニット68を使用してセンサデバイス16、18から取得された生理データを更に受信してもよい。

コントローラ66はまた、候補ハブデバイス64の第２の通信ユニット70（例えば、長距離通信ユニット）を使用して、受信した生理データを患者監視システム40に送信してもよい。コントローラ66は、受信した生理データを、受信したときに直ちに患者監視システム40に送信してもよい。或いは、コントローラ66は、受信した生理データを候補ハブデバイス64のメモリ72にバッファリング又は格納し、その量が閾値を超えた場合にのみバッファリングされた生理データを送信してもよい。第２の通信ユニット70は、第２の通信ネットワーク42を使用して患者監視システム40と通信する。

他の実施例では、センサデバイス16、18は、身体に結合した通信等により、患者により運ばれるユニットと通信し、次に、患者により運ばれるユニットは、センサデバイス16の全てからのデータをハブデバイス20に通信する。

図３を参照すると、ハブデバイス20（すなわち、元のコーディネータ）を候補ハブデバイス64（すなわち、候補コーディネータ）のうち１つに交替するための提案されるコーディネータ切り替え手順100が示されている。センサデバイス16、18、ハブデバイス20、68及び候補ハブデバイス64の通信ユニット28、30、50、68及び／又はコントローラ24、26、48、66は、提案されるコーディネータ切り替え手順を適切に実施する。例えば、通信ユニット28、30、50、68は、提案される切り替え方式をハードウェアで実施してもよい。他の例として、コントローラ24、46、48、66は、提案される切り替え方式を、コントローラ24、26、48、66のプロセッサにより実行される、コントローラ24、26、48、66のメモリに格納されたソフトウェアで実施してもよい。他の例として、ハードウェアとソフトウェアとの組み合わせが使用されてもよい。

コーディネータ切り替え動作は、介護者により、例えば、元のコーディネータ20のボタンを押下することにより、又は現在の機能レベルを維持するための元のコーディネータ20の能力を制限する変化のような状況の変化（例えば、バッテリ低下の警告、ネットワーク接続の問題等）により起動された元のコーディネータ20自体により、開始される。まず、元のコーディネータ20は、その候補チャネルリスト（すなわち、動作することが可能なチャネルのリスト）の各チャネルに切り替え、切り替えることを要求するセンサデバイスの数及び／又は他のアプリケーション特有情報を示すコーディネータ切り替え問い合わせコマンドを使用して、そのチャネルでコーディネータ切り替え問い合わせをブロードキャストする102。

IEEE802.15.4j標準について、コーディネータ切り替え問い合わせコマンドの提案されるMACフレームフォーマットが図４に示されている。MHR（すなわち、MACヘッダ）フィールドは、IEEE802.15.4j構成に従う。MHRフィールド（詳細には図示せず）は、宛先アドレス指定モード（Destination Addressing Mode）フィールドと、宛先PAN識別子（Destination PAN Identifier）フィールドと、宛先アドレス（Destination Address）フィールドと、送信元アドレス指定モード（Source Addressing Mode）フィールドと、送信元PAN ID（Source PAN ID）フィールドと、送信元アドレス（Source Address）フィールドとを含む。宛先アドレス指定モードにショートアドレス指定モードが使用され、宛先PAN識別子フィールド及び宛先アドレスフィールドは、それぞれブロードキャストPAN識別子及びブロードキャストショートアドレスに設定される。ソースアドレス指定モードフィールドは、拡張されたアドレス指定を示すように設定される。送信元PAN IDフィールド及び送信元アドレスは、それぞれ元のコーディネータ20のPAN ID及び拡張されたアドレスを含む。

デバイス数フィールドは、元のコーディネータ20に関連付けられており切り替えられるセンサデバイス16、18の総数を示すために使用される。アプリケーション特有情報フィールドは任意選択であり、患者14の識別子（ID）又は現在のMBAN22で実行する患者監視サービスのサービスIDのような追加情報を提供する。追加情報は、候補コーディネータ64が元のコーディネータ20で実行するサービスをサポートするために十分なリソースを有するか否かを評価するのに役立ち得る。更に、追加情報は、候補コーディネータ64がセキュリティ検査及び／又は認証の実行を行うのに役立ち得る。

図３に戻り、候補コーディネータ64がコーディネータ切り替え問い合わせコマンドを受信すると、例えば、アプリケーション特有情報（例えば、患者ID）と送信元PAN識別子及び／又は送信元アドレスを使用して、問い合わせが本当の問い合わせであるか否かを検査する。有効な問い合わせである場合、候補コーディネータ64は、要求されたコーディネータ切り替え動作をサポートするために十分なリソース及び／又は機能を有するか否かを検査してもよい。候補コーディネータ64がコーディネータ切り替え動作をサポートすることができ、サポートする意志があることを決定すると、このようなコーディネータ切り替えをサポートする意志を示すために、コーディネータ切り替え問い合わせ応答コマンドを元のコーディネータ20に送信する。そうでない場合、候補コーディネータ64は、受信した問い合わせコマンドを破棄し、何も行わない。

IEEE802.15.4j標準について、提案されるコーディネータ切り替え問い合わせ応答コマンドの提案されるMACフレームフォーマットが図５に示されている。MHRフィールドは、IEEE802.15.4j構成に従う。宛先アドレス指定モード及び送信元アドレス指定モードフィールドは、拡張されたアドレス指定を示すようにそれぞれ設定される。宛先PAN IDフィールド及び宛先アドレスフィールドは、それぞれ元のコーディネータ20のPAN ID及び拡張アドレスを含み、送信元PAN IDフィールド及び送信元アドレスは、それぞれ現在の応答コマンドを送信した候補コーディネータのPAN ID及び拡張アドレスを含む。

図３に戻り、コーディネータ切り替え問い合わせを送信した後に、元のコーディネータ20は、受信モードに切り替え、所定の期間の間にいずれかの候補コーディネータ64からの問い合わせ応答を受信するのを待機する。元のコーディネータ20は、受信した応答を記録し、その問い合わせを続けるために次のチャネルに切り替える。全てのチャネルをスキャンした後で、元のコーディネータ20は、いずれかの応答が受信されたか否かを決定する104。応答が候補コーディネータ64の全てから受信されない場合、元のコーディネータ20は、コーディネータ切り替え動作を破棄し106、“動作失敗”メッセージを報告する。そうでない場合、元のコーディネータ20は、応答する候補コーディネータ64の１つを宛先コーディネータとして選択する108。選択を容易にするために、元のコーディネータ20は、応答を送信した候補コーディネータ64を並び替え及び／又はランク付けしてもよい。

元のコーディネータ20が宛先コーディネータ64を選択すると、宛先コーディネータ64のチャネルに切り替え、コーディネータ切り替え動作を実行するように要求するために、１つ以上のコーディネータ切り替え要求コマンドを宛先コーディネータ64に送信する110。コーディネータ切り替えコマンドは、宛先コーディネータ64がセンサデバイス16、18を扱うために十分なリソースを有しているか否かを決定し、十分なリソースが存在する場合にはセンサデバイス16、18のリソース（例えば、アドレス）を割り当てるために必要な情報を含む。

IEEE802.15.4j標準について、コーディネータ切り替え要求コマンドの提案されるMACフレームフォーマットが図６に示されている。MHRフィールドは、IEEE802.15.4j構成に従う。宛先アドレス指定モード及び送信元アドレス指定モードフィールドは、拡張されたアドレス指定を示すようにそれぞれ設定される。送信元PAN IDフィールド及び送信元アドレスフィールドは、それぞれ元のコーディネータ20のPAN ID及び拡張アドレスを含み、宛先PAN IDフィールド及び宛先アドレスは、それぞれ宛先コーディネータ64のPAN ID及び拡張アドレスを含む。デバイス総数（N）フィールドは、元のコーディネータ20が宛先コーディネータ64に切り替えることを予定するセンサデバイス16、18の数を示す。この数は、前のコーディネータ切り替え問い合わせコマンドに示されたものより大きくなるべきではない。

コーディネータ切り替え要求コマンドでは、デバイス拡張アドレス（Device Extended Address）フィールド及び機能情報（Capability Information）フィールドがセンサデバイス16、18毎に含まれる。パケット長の制限のため（例えば、最大の物理レイヤのサービスデータユニット（PSDU：physical layer service data unit）のサイズは127オクテットである）、各コーディネータ切り替え要求コマンドでは、せいぜい9個（M≦9）のセンサデバイスの拡張アドレス及び機能情報が含まれる。従って、元のコーディネータ20により切り替えられるセンサデバイス16、18の総数が9より大きい場合（すなわち、N＞9）、N個のセンサデバイスの全ての情報（すなわち、拡張アドレス及び機能情報）を宛先コーディネータ64に伝えるために、１つより多くのコーディネータ切り替え要求コマンドが必要になる。

要求コマンドシーケンス番号（Request Command Sequence Number）フィールドは、コマンドのシーケンスを把握するために使用される。各コーディネータ切り替え動作の最初の要求コマンドは、フィールドを“1”に設定し、動作における続くコマンドについて順次に増加する。１つより多くの要求コマンドが必要になる場合、最後の要求コマンドを除き、１つ以上の要求コマンドが続いてM=9個のセンサデバイスの情報が含まれることを示すために、MHRフィールドのフレーム保留（Frame Pending）ビットは、最後の要求コマンドを除き、全て“1”に設定される。最後の要求コマンドでは、最後の要求コマンドであり、Mが((N-1)mod9)+1であることを示すために、フレーム保留フィールドは“0”に設定される。ただし、modはモジュロ演算子である。

また、要求コマンドについて、MHRフィールドのACK要求ビットは“1”に設定される。これは、要求コマンドが正確に受信された場合、宛先コーディネータ64が“ACK”で直ちに応答することを促す。ACKは、要求コマンドが宛先コーディネータ64により正確に受信されたことを元のコーディネータ20と確認するものであり、宛先コーディネータ64が切り替え要求を受け付けたことを意味するのではない。

図３に戻り、コーディネータ切り替え動作について全ての要求コマンドを受信した後に、宛先コーディネータ64は、例えば、所定の期間におけるその現在のリソース状態に基づいて、要求を受け付けるか否かを決定する。決定を行った後で、宛先コーディネータ64は、その決定を示すために、所定の期間内に１つ以上のコーディネータ切り替え応答コマンドを元のコーディネータ20に送信する。宛先コーディネータ20が要求を受け付けた場合、センサデバイス16、18のためのリソース（例えば、アドレス）も割り当て、割り当てられたリソースを識別するデータをコーディネータ切り替え応答コマンドに含める。

IEEE802.15.4j標準について、提案されるコーディネータ切り替え応答コマンドの提案されるMACフレームフォーマットが図７に示されている。MHRフィールドは、IEEE802.15.4j構成に従う。切り替え状態（Switch Status）フィールドは、宛先コーディネータ64がコーディネータ切り替え要求を受け付けた否かを示すために使用される。宛先コーディネータ64が要求を受け付け、要求された数（N）のセンサデバイス16、18をそのPANに関連付けることを許容する場合、このフィールドは、受信したコーディネータ切り替え要求コマンドのデバイス数フィールド（N）の値を含む。そうでなく、宛先コーディネータ64が要求された数のデバイスをそのPANに関連付けることができない場合、このフィールドは“0x00”を含む。

宛先コーディネータ64がコーディネータ切り替え要求を受け付けた場合、応答コマンドシーケンス番号（Respond Command Sequence Number）及びショートアドレス（Short Address）フィールドが含まれる。受信したコーディネータ切り替え要求コマンド毎に、対応するコーディネータ切り替え応答コマンドが送信される。応答コマンドシーケンス番号フィールドは、この動作の最初の応答コマンドについて“1”に設定され、続く応答コマンドについて順次に増加する。Sの応答コマンドシーケンス番号を有する応答コマンドは、Sの要求コマンドシーケンス番号を有する要求コマンドに応答するものである。

ショートアドレス（Short Address）フィールドは、要求コマンドで示された対応するセンサデバイス16、18のための割り当てられたショートアドレスを提供する。換言すると、Sのシーケンス番号を有する応答コマンドにおいてデバイスiのショートアドレスフィールドは、第Sの切り替え要求コマンドの第iの拡張アドレスを有するセンサデバイス16、18のための割り当てられたショートアドレス（宛先コーディネータ64により割り当てられる）である。１つより多くの応答コマンドが必要になる場合、最後の要求コマンドを除き、更なる応答コマンドが続いてM=9個のショートデバイスアドレスが含まれることを示すために、MHRフィールドのフレーム制御フィールドのフレーム保留ビットは“1”に設定される。最後の要求コマンドでは、最後の要求コマンドであり、Mが((N-1)mod9)+1であることを示すために、フレーム保留ビットは“0”に設定される。ただし、modはモジュロ演算子である。

また、応答コマンドについて、MHRフィールドのACK要求ビットは“1”に設定される。コーディネータ切り替え応答コマンドが正確に受信されると、元のコーディネータ20は直ちにACKで応答する。

宛先アドレス指定モードフィールドは、拡張されたアドレス指定を示すために設定され、送信元アドレス指定モードフィールドは、ショートアドレス指定を示すために設定される。送信元PAN IDフィールド及び送信元アドレスフィールドは、それぞれ宛先コーディネータ64のPAN ID及びショートアドレスを含み、宛先PAN IDフィールド及び宛先アドレスは、それぞれ元のコーディネータ20のPAN ID及び拡張アドレスを含む。このように、元のコーディネータ20は、宛先コーディネータのショートアドレスを取得することができる。

図３に戻り、元のコーディネータ20が宛先コーディネータ64の確認を受信したか否かについて決定が行われる112。元のコーディネータ20は、要求及び／又は応答コマンド及びACKの全てが正確に受信された場合にのみ確認を受信する。確認が受信されない場合、コーディネータ切り替え動作は破棄され（例えば、割り当てられたショートアドレスのような予約されたリソースを解放する）、失敗として扱われる114。元のコーディネータ20が全てのコーディネータ切り替え応答コマンドを正確に受信した場合、宛先コーディネータ64に切り替えられるそのセンサデバイス16、18のそれぞれにチャネル切り替えコマンドを送信する116ことにより、そのセンサデバイス16、18に対して宛先コーディネータ64に切り替えて関連付けるように命令する。チャネル切り替えコマンドは、センサデバイス16、18に割り当てられたリソースを識別するデータを更に含む。

IEEE802.15.4j標準について、チャネル切り替えコマンドの提案されるMACフレームフォーマットが図８に示されている。MHRフィールドは、IEEE802.15.4j構成に従う。ビーコン可能モードでは、チャネル切り替えコマンドは、間接データ伝送（すなわち、取得すべき保留中のデータが存在することをセンサデバイス16、18に認識させるための指示をビーコンに含める）を介して元のコーディネータのセンサデバイス16、18のそれぞれに送信される。これは、センサデバイス16、18に対してデータ伝送を開始するように促す。非ビーコンモードでは、チャネル切り替えコマンドは、元のコーディネータ20のセンサデバイス16、18のそれぞれに直接送信される。

チャネル切り替えコマンドでは、宛先コーディネータ64のPAN ID、ショート及び拡張アドレス、並びに論理チャネル及びチャネルページは、センサデバイス16、18が宛先コーディネータを見つけるのに役立てるために提供される。任意選択の切り替え時間（Switch Time）フィールドは、センサデバイス16、18が切り替え動作を開始すべきときを示すために含まれてもよい。このようなフィールドが含まれない場合、センサデバイス16、18は、この通信の直後（すなわち、ACK送信が完了した後）に切り替えを開始する。MHRフィールドのACK要求ビットは“1”に設定される。これは、センサデバイス16、18がチャネル切り替えコマンドを正確に受信すると直ちにACKで応答することを促す。

切り替えを実行するときに、センサデバイス16、18は、論理チャネル（Logical Channel）及びチャネルページ（Channel Page）フィールドにより指定されたチャネルに切り替え、新規PAN ID（New PAN ID）、新規PANコーディネータショートアドレス（New PAN Coordinator Short Address）、新規PANコーディネータ拡張アドレス（New PAN Coordinator Extended Address）フィールドにより指定された宛先コーディネータ64とその通信を続ける。センサデバイス16、18は、チャネルスキャン及び宛先コーディネータ64との関連付け手順を行う必要はない。この理由は、宛先コーディネータ64は既にセンサデバイス16、18のためのショートアドレスを割り当てており、センサデバイス16、18をその関連付けられたデバイスの１つとして認識しているからである。これは、オーバーヘッドを低減するのに役立ち得る。

図３に戻り、元のコーディネータ20が、センサデバイス16、18へのチャネル切り替えコマンドの通信を成功（すなわち、ACKの受信）又は失敗で完了した場合、センサデバイス16、18を関連付け解除されたものとして扱い、そのPANから削除する。チャネル切り替えコマンドがセンサデバイス16、18に正確に通信されなかった場合、センサデバイス16、18は、自分を孤児（orphan）デバイスとして識別してもよく、宛先コーディネータ64のPANに参加するために孤児デバイス再調整手順（orphan device realignment procedure）を開始する。元のコーディネータ20がセンサデバイス16、18の全てを関連付け解除すると、コーディネータ切り替えが完了する118。

提案された方式は、IEEE802.15.4j標準について記載されているが、IEEE802.15.6のような他の標準についても実施可能である。更に、提案された方式は、MACプロトコルレイヤの一部として記載されているが、他の高レイヤプロトコル内に使用されてもよい。提案された方式は、802.15.4jに基づく患者監視プロダクトに使用可能である。また、移動中患者監視アプリケーションのための柔軟な患者監視の選択肢をサポートするための、現在のIEEE802.15.4及び／又は802.15.6に基づく患者監視対策を拡張する独自の対策を提供し得る。

ここで使用されるメモリは、過渡的でないコンピュータ読み取り可能媒体、磁気ディスク又は他の磁気記憶媒体、光ディスク又は他の光記憶媒体、ランダムアクセスメモリ（RAM）、読み取り専用メモリ（ROM）又は他の電子メモリデバイス若しくはチップ或いは一式の動作可能に相互接続されたチップ、格納された命令がインターネット／イントラネット又はローカルエリアネットワークを介して取得され得るインターネット／イントラネットサーバ等のうち１つ以上を含む。更に、ここで使用されるプロセッサは、マイクロプロセッサ、マイクロコントローラ、グラフィック処理ユニット（GPU）、特定用途向け集積回路（ASIC）、フィールドプログラマブルゲートアレイ（FPGA）等のうち１つ以上を含む。コントローラは、プロセッサ実行可能命令を有する少なくとも１つのメモリと、プロセッサ実行可能命令を実行する少なくとも１つのプロセッサとを含む。表示デバイスは、LCDディスプレイ、LEDディスプレイ、プラズマディスプレイ、投写型ディスプレイ、タッチスクリーンディスプレイ等のうち１つ以上を含む。

本発明について好ましい実施例を参照して説明した。前述の詳細な説明を読んで理解することにより、変更及び変形が他人に思い浮かぶ。本発明は、特許請求の範囲又はその均等の中に入る限り、全てのこのような変更及び変形を含むものとして解釈されることを意図する。

Claims (18)

1. メディカル・ボディ・エリア・ネットワーク（MBAN）の１つ以上のデバイスに関連付けられるMBANのコーディネータであって、
   前記コーディネータと交替する１つ以上の候補コーディネータを識別し、
   候補コーディネータが前記コーディネータと交替するための１つ以上の切り替え問い合わせ要求を送信し、
   所定の期間に前記候補コーディネータから１つ以上の切り替え問い合わせ応答を受信し、
   前記識別された候補コーディネータの１つを、宛先コーディネータとして選択し、
   前記選択された宛先コーディネータに対して前記コーディネータと交替して前記要求において識別された前記デバイスのためのリソースを割り当てるように要求し、
   前記選択された宛先コーディネータから前記要求の受領及び前記デバイスのための前記割り当てられたリソースを識別するデータを受信し、
   前記デバイスに対して、前記割り当てられたリソースを使用して前記選択された宛先コーディネータと関連付けるように命令し、
   前記コーディネータが動作することを許可された各チャネルで候補コーディネータが前記コーディネータと交替するための切り替え問い合わせ要求を送信することと、所定の期間に前記コーディネータが動作することを許可されたチャネルで前記候補コーディネータから前記切り替え問い合わせ応答を受信することとのうち少なくとも１つを行うように構成されたコントローラを有し、
   前記切り替え問い合わせ要求は、前記コーディネータに関連付けられたデバイスの数を識別するデータと、患者識別子及びサービス識別子のうち少なくとも１つを含む認証データとを含むコーディネータ。
2. 前記コントローラは、
   現在の機能レベルを維持するための前記コーディネータの能力を制限するコーディネータの状態の変化に応じて、前記コーディネータと交替する前記候補コーディネータを識別するように更に構成される、請求項１に記載のコーディネータ。
3. 前記コントローラは、
   前記コーディネータが動作することを許可された各チャネルで候補コーディネータが前記コーディネータと交替するための切り替え問い合わせ要求を送信し、
   所定の期間に前記コーディネータが動作することを許可されたチャネルで前記候補コーディネータから前記切り替え問い合わせ応答を受信するように更に構成される、請求項１又は２に記載のコーディネータ。
4. 前記切り替え問い合わせ要求は、前記コーディネータに関連付けられたデバイスの数を識別するデータと、患者識別子及びサービス識別子のうち少なくとも１つを含む認証データとを含む、請求項１に記載のコーディネータ。
5. 前記割り当てられたリソースは、前記コーディネータと交替する要求で識別された前記デバイスのアドレスである、請求項１ないし４のうちいずれか１項に記載のコーディネータ。
6. 前記MBANは、要求及び応答メッセージのフォーマットにおいてIEEE802.15.4j及びIEEE802.15.6のうち１つを使用し、切り替え応答メッセージは、それぞれ割り当てられたデバイスのショートアドレスを有する１つ以上のメッセージを含む、請求項１ないし５のうちいずれか１項に記載のコーディネータ。
7. 前記宛先コーディネータが前記デバイスと通信するために必要な前記リソースは、前記デバイスが前記宛先コーディネータに関連付ける前に割り当てられ、前記要求は、各デバイスの機能情報を含む、請求項１ないし６のうちいずれか１項に記載のコーディネータ。
8. 前記デバイスは、前記切り替え問い合わせ要求において識別された患者の生理パラメータを測定するセンサデバイスである、請求項１ないし７のうちいずれか１項に記載のコーディネータ。
9. 前記コントローラは、
   前記MBANで前記センサデバイスから測定された生理パラメータの生理データを受信し、
   前記受信した生理データを、前記生理データをリアルタイムで分析する第２の通信ネットワーク上の患者監視システムに中継するように更に構成される、請求項８に記載のコーディネータ。
10. メディカル・ボディ・エリア・ネットワーク（MBAN）のコーディネータと交替する１つ以上の候補コーディネータを識別するステップであり、前記コーディネータは、前記MBANの１つ以上のデバイスに関連付けられるステップと、
    前記コーディネータが動作することを許可された各チャネルで前記識別された候補コーディネータの１つが前記コーディネータと交替するための切り替え問い合わせ要求を送信するステップと、
    所定の期間に前記コーディネータが動作することを許可されたチャネルで前記候補コーディネータのうち少なくとも１つから切り替え問い合わせ応答を受信するステップと、
    前記識別された候補コーディネータの１つを宛先コーディネータとして選択するステップと、
    宛先コーディネータに対して前記コーディネータと交替して前記要求において識別された前記デバイスのためのリソースを割り当てるように要求するステップと、
    前記宛先コーディネータから前記要求の受領及び前記デバイスのための前記割り当てられたリソースを識別するデータを受信するステップと、
    前記デバイスに対して前記割り当てられたリソースを使用して前記宛先コーディネータと関連付けるように命令するステップと
    を有するコーディネータ切り替え方法。
11. 現在の機能レベルを維持するための前記コーディネータの能力を制限するコーディネータの状態の変化に応じて、前記コーディネータと交替する前記候補コーディネータを識別するステップを更に有する、請求項１０に記載のコーディネータ切り替え方法。
12. 前記デバイスは、前記コーディネータと交替する要求で識別された患者の生理パラメータを測定するセンサデバイスである、請求項１０に記載のコーディネータ切り替え方法。
13. 前記MBANで前記センサデバイスから前記測定された生理パラメータの生理データを受信するステップと、
    前記受信した生理データを、前記生理データをリアルタイムで分析する第２の通信ネットワーク上の患者監視システムに中継するステップと
    を更に有する、請求項１２に記載のコーディネータ切り替え方法。
14. メディカル・ボディ・エリア・ネットワーク（MBAN）の１つ以上のデバイスに関連付けられるMBANのコーディネータにおいて用いられるコントローラであって、
    前記コーディネータと交替する１つ以上の候補コーディネータを識別する手段と、
    前記コーディネータが動作することを許可された各チャネルで前記識別された候補コーディネータの１つが前記コーディネータと交替するための切り替え問い合わせ要求を送信する手段と、
    所定の期間に前記コーディネータが動作することを許可されたチャネルで前記候補コーディネータのうち少なくとも１つから切り替え問い合わせ応答を受信する手段と、
    前記識別された候補コーディネータの１つを宛先コーディネータとして選択する手段と、
    宛先コーディネータに対して前記コーディネータと交替して前記要求において識別された前記デバイスのためのリソースを割り当てるように要求する手段と、
    前記宛先コーディネータから前記要求の受領及び前記デバイスのための前記割り当てられたリソースを識別するデータを受信する手段と、
    前記デバイスに対して前記割り当てられたリソースを使用して前記宛先コーディネータと関連付けるように命令する手段と
    を有するコントローラ。
15. コントローラを有する候補コーディネータであって、
    前記コントローラは、
    メディカル・ボディ・エリア・ネットワーク（MBAN）のコントローラからコーディネータ切り替え問い合わせを受信し、ただし、前記コーディネータは、前記MBANの１つ以上のデバイスに関連付けられ、
    前記コーディネータを前記候補コーディネータに切り替える意志を示すコーディネータ切り替え問い合わせへの応答を送信し、
    前記コーディネータと交替する要求を受信し、ただし、前記要求は、前記デバイスを識別し、
    前記識別されたデバイスのためのリソースを割り当て、
    前記要求を受け付ける応答を前記コーディネータに送信し、ただし、前記応答は、前記デバイスのための前記割り当てられたリソースを識別するデータを含み、
    前記割り当てられたリソースを使用して前記デバイスからデータを受信するように構成される候補コーディネータ。
16. 前記デバイスは、患者の生理パラメータを測定するセンサデバイスである、請求項１５に記載の候補コーディネータ。
17. 前記コントローラは、
    前記MBANで前記センサデバイスから前記測定された生理パラメータの生理データを受信し、
    前記受信した生理データを、前記生理データをリアルタイムで分析する第２の通信ネットワーク上の患者監視システムに中継するように更に構成される、請求項１６に記載の候補コーディネータ。
18. 患者の少なくとも１つの生理パラメータを測定するように構成された少なくとも１つのセンサデバイスと、
    患者監視システムと、
    前記少なくとも１つのセンサデバイス及び前記患者監視システムに接続するように構成された通信ネットワークと、
    請求項１５ないし１７のうちいずれか１項に記載の候補コーディネータと
    を有するメディカル・ボディ・エリア・ネットワーク（MBAN）医療システム。

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