本申請大體涉及無線通信。本申請具體結(jié)合醫(yī)學(xué)體域網(wǎng)(MBAN)應(yīng)用，并且將具體參考其進行描述。然而，應(yīng)當理解，本申請也適用于其他使用場景并且不一定限于前述應(yīng)用。

背景技術(shù)：

在健康護理產(chǎn)業(yè)中存在向無處不在的患者監(jiān)測發(fā)展的一般趨勢。無處不在的患者監(jiān)測在整個護理周期期間提供連續(xù)并且以患者為中心的監(jiān)測服務(wù)并且能夠顯著地改進護理質(zhì)量。例如，可以在早期檢測到患者惡化并且早期介入能夠有效地防止嚴重的不利事件。MBAN是用于無處不在的監(jiān)測服務(wù)的關(guān)鍵使能技術(shù)之一。MBAN利用無線連接替換將患者束縛到其床側(cè)監(jiān)測單元的線纜的纏結(jié)。MBAN是患者周圍和/或身上被用于監(jiān)測患者的生理參數(shù)的傳感器的低功率無線網(wǎng)絡(luò)。

參考圖1，典型的MBAN系統(tǒng)包括放置在患者的身體周圍和/或身上以捕獲患者的生理數(shù)據(jù)(諸如心率和心電圖(ECG)信號)的若干微型傳感器設(shè)備。通過短程和低功率MBAN將所捕獲的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)到集線器設(shè)備。集線器設(shè)備可以是本地床側(cè)監(jiān)測設(shè)備、手機、機頂盒或其他無線設(shè)備并且通常具有到回程通信網(wǎng)絡(luò)(例如，蜂窩網(wǎng)絡(luò)，諸如第三代(3G)或第四代(4G)蜂窩網(wǎng)絡(luò)，局域網(wǎng)(LAN)等)的連接?；爻掏ㄐ啪W(wǎng)絡(luò)被用于將所收集的數(shù)據(jù)傳送到遠程患者監(jiān)測系統(tǒng)。遠程患者監(jiān)測系統(tǒng)負責分析患者的生理數(shù)據(jù)并且實時提供監(jiān)測、診斷和處置服務(wù)中的一個或多個。

MBAN提供將患者監(jiān)測服務(wù)延伸到當前未監(jiān)測的區(qū)域(例如，普通病房、患者家庭等)并且允許患者在中斷監(jiān)測服務(wù)的情況下散步的低成本解決方案。這使將患者從重癥監(jiān)護室(ICU)或甚至醫(yī)院更早地釋放同時仍然提供高質(zhì)量護理監(jiān)測服務(wù)成為可能。這能夠顯著地降低健康護理成本。

為了促進MBAN部署，美國聯(lián)邦通信委員會(FCC)最近已經(jīng)分配針對MBAN服務(wù)的從2360兆赫茲(MHz)到2400MHz范圍的專用MBAN頻帶。在歐洲，歐洲郵政和電信管理會議(CEPT)和電子通信委員會(ECC)正在考慮分配針對MBAN服務(wù)的從2483.5MHz到2500MHz范圍的專用MBAN頻帶。MBAN頻帶比當前由大多數(shù)無線患者監(jiān)測設(shè)備所使用的2.4吉赫茲(GHz)產(chǎn)業(yè)、科學(xué)和醫(yī)學(xué)(ISM)頻帶更干凈。因此，MBAN頻帶對于增強鏈路魯棒性并且提供MBAN中的醫(yī)學(xué)級別服務(wù)質(zhì)量(QoS)是有用的。此外，MBAN頻帶接近2.4GHz ISM頻帶，其使得重新使用針對MBAN服務(wù)的低成本的成熟的2.4GHz ISM頻帶無線電是可能的。這樣的無線電包括根據(jù)電氣與電子工程師協(xié)會(IEEE)802.15.4標準設(shè)計的無線電。

關(guān)于MBAN頻帶的挑戰(zhàn)在于，分配不是排他性的。因此，在許多情況下，MBAN服務(wù)必須與其他帶內(nèi)用戶共享MBAN頻帶。此外，在一些區(qū)域(諸如歐洲)中的分配包括對實現(xiàn)和諧共存的MBAN操作的最大占空比的限制。例如，在歐洲所提出的MBAN規(guī)則要求在醫(yī)院中操作的MBAN的占空比不大于10％。對于其他應(yīng)用，諸如在醫(yī)學(xué)植入式通信服務(wù)(MICS)和低功率有效醫(yī)學(xué)植入(LP-AMI)頻帶操作的植入式設(shè)備，同樣存在這樣的占空比限制。

隨著針對MBAN服務(wù)的所要求的數(shù)據(jù)速率增長，占空比限制可以變?yōu)獒槍μ囟∕BAN服務(wù)的問題。這樣的限制可以限制MBAN頻帶用于高數(shù)據(jù)速率MBAN服務(wù)。例如，假定具有16位精度的500赫茲(Hz)采樣率，12導(dǎo)線實時ECG監(jiān)測服務(wù)可能要求96千比特每秒(Kbps)的應(yīng)用層數(shù)據(jù)速率。利用具有250千比特每秒(Kbps)物理層(PHY)數(shù)據(jù)速率的IEEE802.15.4無線電，滿足10％占空比限制是不可能的。此外，甚至對于具有更高的物理層數(shù)據(jù)速率的其他無線電(例如，IEEE 802.15.6無線電具有近似1兆比特每秒(Mbps)PHY數(shù)據(jù)速率)，由于通信協(xié)議開銷(即，PHY、媒體訪問控制(MAC)和應(yīng)用層的開銷)，滿足這樣的限制仍然是具挑戰(zhàn)性的。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本申請?zhí)峁┝丝朔陨咸岬降膯栴}和其他問題的新的并且經(jīng)改進的系統(tǒng)和方法。

根據(jù)一個方面，提供了一種用于維持醫(yī)學(xué)體域網(wǎng)(MBAN)的系統(tǒng)。所述系統(tǒng)包括至少一個控制器，其被配置為在所述MBAN的一個或多個信道上與所述MBAN的設(shè)備通信。所述一個或多個信道包括主信道，并且所述設(shè)備中的每個設(shè)備被分配到所述一個或多個信道中的一個信道。至少一個處理器還被配置為連續(xù)地監(jiān)測所述一個或多個信道中的每個信道的占空比，并且響應(yīng)于所述主信道的占空比滿足或超過占空比限制，將所述設(shè)備中的設(shè)備移動到次級信道。

根據(jù)另一方面，提供了一種用于維持MBAN的方法。所述方法包括在所述MBAN的一個或多個信道上與MBAN的設(shè)備通信。所述一個或多個信道包括主信道，并且所述設(shè)備中的每個設(shè)備被分配到所述一個或多個信道中的一個信道。所述方法還包括連續(xù)地監(jiān)測所述一個或多個信道中的每個信道的占空比，并且響應(yīng)于所述主信道的占空比滿足或超過占空比限制，將所述設(shè)備中的設(shè)備移動到次級信道。

根據(jù)另一方面，提供了一種用于維持網(wǎng)絡(luò)的系統(tǒng)中的協(xié)調(diào)器設(shè)備。所述協(xié)調(diào)器設(shè)備被配置為在所述網(wǎng)絡(luò)的一個或多個信道上與所述網(wǎng)絡(luò)的設(shè)備通信。所述一個或多個信道包括主信道，并且所述設(shè)備中的每個設(shè)備被分配到所述一個或多個信道中的一個信道。所述協(xié)調(diào)器設(shè)備還被配置為連續(xù)地監(jiān)測所述一個或多個信道中的每個信道的占空比，并且響應(yīng)于所述主信道的占空比超過占空比限制，將所述設(shè)備中的設(shè)備移動到次級信道。

一個優(yōu)點存在于符合占空比限制。

另一優(yōu)點存在于在占空比限制內(nèi)操作的高數(shù)據(jù)速率MBAN。

本領(lǐng)域技術(shù)人員在閱讀和理解了以下詳細說明之后，將領(lǐng)會到本發(fā)明的更進一步的優(yōu)點。

附圖說明

本發(fā)明可以采取各種部件和部件布置以及各種步驟和步驟安排的形式。附圖僅出于圖示說明優(yōu)選實施例的目的并且不應(yīng)當被解釋為對本發(fā)明的限制。

圖1圖示了醫(yī)學(xué)體域網(wǎng)(MBAN)。

圖2圖示了基于信標的超幀結(jié)構(gòu)。

圖3圖示了第一信道和第二信道的基于信標的超幀結(jié)構(gòu)以及多信道通信方案的組合超幀結(jié)構(gòu)。

圖4圖示了K>2個信道的基于信標的超幀結(jié)構(gòu)以及多信道通信方案的組合超幀結(jié)構(gòu)。

圖5圖示了根據(jù)多信道通信方案的MBAN的維護。

圖6圖示了裝備有多信道通信方案的醫(yī)學(xué)機構(gòu)。

圖7圖示了根據(jù)多信道通信方案的用于維持MBAN的方法。

具體實施方式

滿足施加在醫(yī)學(xué)體域網(wǎng)(MBAN)上的占空比限制的解決方案是對MBAN的傳感器設(shè)備處的源數(shù)據(jù)進行數(shù)據(jù)壓縮以降低待發(fā)射的數(shù)據(jù)量。然而，該解決方案具有一些缺點。該方法迫使對傳感器設(shè)備的計算和存儲能力的額外要求，其然后可能增加傳感器設(shè)備的成本。此外，該解決方案可以影響傳感器設(shè)備的電池壽命，其依賴于壓縮算法。甚至更進一步的，簡單無損壓縮算法可能不能夠?qū)崿F(xiàn)足夠高的壓縮比來滿足占空比限制。此外，壓縮算法可以增加醫(yī)學(xué)數(shù)據(jù)傳輸?shù)难訒r，其對于延時靈敏服務(wù)可能不是可接受的。

現(xiàn)今，大多數(shù)射頻(RF)無線電能夠在可以覆蓋若干頻帶的寬頻范圍上工作。例如，電氣與電子工程師協(xié)會(IEEE)802.15.4和未來IEEE 802.15.6無線電通常在2300-2500兆赫茲(MHz)頻率范圍內(nèi)工作，其覆蓋美國MBAN頻帶(即，2360-2400MHz)、2.4吉赫茲(GHz)工業(yè)、科學(xué)和醫(yī)學(xué)(ISM)頻帶(即，2400-2483.5MHz)和提出的歐洲MBAN頻帶(即，2483.5-2400MHz)。即使與MBAN頻帶相比較2.4GHz ISM頻帶是“臟的”(即，更可能具有干擾)，2.4GHz ISM頻帶也總是可用于MBAN操作。因此，2.4GHz ISM頻帶開放以同時地在不同的頻帶中操作MBAN，從而將來自MBAN頻帶中的信道的一些流量卸載到MBAN頻帶外部的(一個或多個)其他信道，使得能夠滿足占空比限制。

根據(jù)本申請，提供了多信道通信方案以使能具有占空比限制的專用MBAN頻帶中的高數(shù)據(jù)速率醫(yī)學(xué)服務(wù)。MBAN頻帶中的至少一個信道和MBAN頻帶外部的至少一個信道由MBAN被用于通信。MBAN的集線器設(shè)備在所有信道上進行操作，同時傳感器設(shè)備可以僅在一個信道上進行操作。當傳感器設(shè)備與集線器設(shè)備建立連接時，其提供關(guān)于其應(yīng)用和要求的數(shù)據(jù)(例如，數(shù)據(jù)速率、優(yōu)先級等)?；谒峁┑臄?shù)據(jù)，集線器設(shè)備將信道和/或時間表分配到傳感器設(shè)備以確保符合占空比限制。在操作期間，集線器設(shè)備可以調(diào)節(jié)其傳感器設(shè)備的信道和/或時間表分配以適于MBAN中的改變并優(yōu)化MBAN的設(shè)備的電池壽命。

參考圖2-4，更詳細地描述了多信道通信方案。為了便于討論，在IEEE802.15.4無線電的背景下進行描述。然而，多信道通信方案已經(jīng)與其他類型的無線電(諸如IEEE 802.15.6無線電)的使用。同樣地，為了便于討論，描述僅限于兩個信道。然而，多信道通信方案能夠擴展到超過兩個信道。

具體參考圖2，當MBAN被發(fā)起為在具有占空比限制的MBAN頻帶中操作時，MBAN的集線器設(shè)備挑選MBAN頻帶中的信道(在下文中為“主信道”)并且開始信標傳輸以在主信道上建立基于信標的超幀結(jié)構(gòu)。如所示的，超幀結(jié)構(gòu)包括跟隨有活動時段和不活動時段的信標。最受歡迎的MBAN無線解決方案，諸如IEEE 802.15.6和IEEE 802.15.4，支持基于信標的超幀結(jié)構(gòu)。例如，IEEE 802.15.4允許使用具有競爭訪問時段和無競爭時段的超幀結(jié)構(gòu)。

一旦集線器設(shè)備開始信標傳輸，則集線器設(shè)備能夠處理主信道上的傳感器設(shè)備關(guān)聯(lián)請求以建立集線器與傳感器設(shè)備之間的MBAN通信，如在IEEE 802.15.4協(xié)議中所描述的。在主信道的信標中，集線器設(shè)備包括最小允許優(yōu)先級，其定義MBAN設(shè)備針對其必須具有以與主信道上的集線器設(shè)備相關(guān)聯(lián)的最小優(yōu)先級。基于其測量的數(shù)據(jù)的重要性，每個傳感器設(shè)備具有預(yù)分配的優(yōu)先級。如果集線器設(shè)備僅在一個信道上操作，則主信道的優(yōu)先級被設(shè)定為“0”以允許所有傳感器設(shè)備發(fā)起設(shè)備關(guān)聯(lián)流程。

如果MBAN傳感器設(shè)備被配置為加入MBAN，則其首先掃描MBAN信道來定位主信道的信標。一旦其從主信道接收信標，則其將信標中的最小允許優(yōu)先級與其優(yōu)先級相比較以確定其是否被允許與主信道上的MBAN相關(guān)聯(lián)。如果其優(yōu)先級比信標的最小允許優(yōu)先級更低，則所述傳感器設(shè)備不與主信道上的MBAN相關(guān)聯(lián)。替代地，其掃描次級頻帶(諸如ISM頻帶)中的信道以查看MBAN是否具有次級信道。如果未找到次級信道，則傳感器設(shè)備報告關(guān)聯(lián)錯誤。

除了處理關(guān)聯(lián)請求之外，集線器設(shè)備連續(xù)地監(jiān)測主信道上的其MBAN的占空比。例如，集線器設(shè)備能夠監(jiān)測競爭訪問時段和無競爭時段中的傳輸時間(即，占空比)。競爭訪問時段是其中MBAN設(shè)備使用隨機訪問機制(諸如載波監(jiān)聽多址接入/沖突避免(CSMA/CA))來獲得信道訪問的時段。無競爭時段是其中MBAN設(shè)備使用由集線器設(shè)備分配的保障時間槽。競爭訪問時段通常用于非周期事件驅(qū)動的數(shù)據(jù)傳送，而無競爭時段通常用于周期性生命體征測量。

利用連續(xù)監(jiān)測的占空比，集線器設(shè)備能夠評價其MBAN是否能夠滿足占空比限制。如果集線器設(shè)備確定其MBAN超過占空比限制(例如，由于由非預(yù)期的醫(yī)學(xué)事件所觸發(fā)的突發(fā)數(shù)據(jù)傳送)，則其選擇諸如2.4GHz ISM頻帶的次級頻帶中的次級信道，并且開始信標傳輸以在次級信道上建立基于信標的超幀結(jié)構(gòu)。如在圖3中所示，對主信道和次級信道(相應(yīng)地被圖示為信道1和信道2)的活動時段進行控制，因此其彼此不重疊。這允許集線器設(shè)備以與時分多址(TDMA)類似的方式在兩個信道上工作。

參考圖3，主信道和次級信道的兩個超幀具有相同時段但是能夠在競爭訪問時段的長度和無競爭時段的長度方面具有不同的結(jié)構(gòu)。MBAN頻帶中的主信道針對“重要的”數(shù)據(jù)傳輸被保留并且能夠僅由高優(yōu)先級MBAN設(shè)備訪問。通常在ISM頻帶中的次級信道被用于所有其他通信并且能夠僅由MBAN的所有設(shè)備訪問。兩個超幀屬于相同MBAN并且共享相同網(wǎng)絡(luò)識別符(ID)和設(shè)備短地址。一旦MBAN設(shè)備與MBAN相關(guān)聯(lián)，則其在由集線器設(shè)備允許的情況下能夠在這兩個信道上操作。這將與獨立于彼此的兩個分離的信道中操作的兩個分離的MBAN形成對比。

在主信道上(即，在MBAN頻帶中)發(fā)射的信標中，發(fā)射關(guān)于次級信道的超幀結(jié)構(gòu)的數(shù)據(jù)。在圖3中，信標被縮寫為“BP”(針對信標包)。關(guān)于次級信道的數(shù)據(jù)能夠包括識別次級信道所處的位置數(shù)據(jù)(例如，中心頻率或信道數(shù)目)和識別次級信道的超幀結(jié)構(gòu)的定時的定時數(shù)據(jù)(例如，次級信道上的下一超幀信標傳輸相對于主信道上的當前信標傳輸?shù)拈_始的定時偏移、競爭訪問時段和無競爭時段結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)等)。關(guān)于次級信道的數(shù)據(jù)輔助被分配到次級信道上通信的主信道的MBAN傳感器設(shè)備(即，具有超過主信道的最小允許優(yōu)先級的優(yōu)先級的傳感器設(shè)備)。在主信道上發(fā)射的信標還包括針對僅被分配到主信道的那些MBAN設(shè)備的超幀結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)和其他相關(guān)數(shù)據(jù)(例如，GTS分配、待決地址等)。

分配到主信道的設(shè)備被允許訪問次級信道(即，通常在ISM頻帶中的信道)。例如，分配到主信道的設(shè)備能夠在次級信道的競爭訪問時段中進行基于競爭的信道訪問。一旦集線器設(shè)備開始在次級信道上的操作，則其可以改變主信道的最小允許優(yōu)先級，以防止低優(yōu)先級未連接的MBAN設(shè)備在主信道上進行關(guān)聯(lián)。

在次級信道上發(fā)射的信標具有與由IEEE 802.15.4定義的信標相同的結(jié)構(gòu)。此外，在次級信道上發(fā)射的信標包括針對僅被分配到次級信道的MBAN設(shè)備(即，具有小于主信道的最小允許優(yōu)先級的優(yōu)先級的設(shè)備)的超幀結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)和其他相關(guān)數(shù)據(jù)(例如，GTS分配、待決地址等)。分配到次級信道(即，ISM頻帶中的信道)的設(shè)備不被允許訪問主信道(即，MBAN頻帶中的信道)。這保證主信道的占空比是可管理的。

在集線器設(shè)備確定主信道上的其MBAN操作將超過占空比限制的情況下，其使從MBAN頻帶中的主信道到通常地在ISM頻帶中的次級信道的一些通信偏移，使得主信道的占空比降低并且滿足占空比限制。在該方面中，集線器設(shè)備選擇當前分配到主信道的一個或多個MBAN設(shè)備并且將這些設(shè)備移動到次級信道。對選擇準則進行設(shè)計以便進行如下各項中的一項或多項：1)盡可能多地保持主信道上的高優(yōu)先級設(shè)備以維持服務(wù)質(zhì)量，因為MBAN頻帶中的信道通常比ISM頻帶中的信道更干凈；并且2)允許盡可能多的傳感器設(shè)備僅在一個信道上操作，使得信道開關(guān)操作被最小化以節(jié)省傳感器設(shè)備電力。

一旦選擇了待移動的設(shè)備，集線器設(shè)備分配針對具有主信道上的GTS分配的所選擇的設(shè)備的次級信道上的GTS時間槽。然后，在次級信道的信標中發(fā)射新的GTS分配數(shù)據(jù)。此外，集線器設(shè)備利用包括所選擇的設(shè)備的地址的信道開關(guān)命令(或一系列信道重新排列命令)來通知所選擇的設(shè)備，并且一旦確認所有所選擇的設(shè)備切換到次級信道或者預(yù)定義等待時間段期滿，則釋放主信道上的所選擇的設(shè)備的GTS分配。

當主信道上的傳感器設(shè)備從其集線器設(shè)備接收信道開關(guān)命令時，其切換到次級信道并且使用其從主信道的信標接收的次級信道的數(shù)據(jù)來輔助在次級信道上的定時同步。在次級信道上，所移動的設(shè)備不需要執(zhí)行重新關(guān)聯(lián)。其接收次級信道的信標以得到必要的數(shù)據(jù)(例如，其新GTS分配，如果有的話)并且然后恢復(fù)其次級信道上的通信。如果信道開關(guān)操作失敗，則所移動的設(shè)備變?yōu)楣聝涸O(shè)備并且執(zhí)行重新關(guān)聯(lián)。對于那些所移動的設(shè)備而言，所分配的信道變?yōu)榇渭壭诺馈Ｒ虼?，所移動的設(shè)備能夠僅訪問次級信道并且不能夠回到主信道。相反，被分配到主信道的設(shè)備可以從主信道的信標獲得關(guān)于次級信道的數(shù)據(jù)并且被允許訪問次級信道(例如，在次級信道上的競爭訪問時段中進行基于競爭的信道訪問)。

當集線器設(shè)備在兩個信道上操作時，如果集線器設(shè)備允許，則新傳感器設(shè)備能夠在任一信道上關(guān)聯(lián)。如果這樣的關(guān)聯(lián)被集線器設(shè)備接受，則集線器設(shè)備將挑選信道作為經(jīng)分配的信道，并且如果所分配的信道不是當前信道，則可以將信道開關(guān)命令發(fā)送到新關(guān)聯(lián)的設(shè)備切換到其所分配的信道的請求。通過這種方式，每個設(shè)備具有分配的信道。

在集線器設(shè)備在兩個信道上操作的情況下，如果集線器設(shè)備檢測到其MBAN的總占空比(即，主信道和次級信道兩者的占空比的和)下降到占空比限制以下，則集線器設(shè)備可以決定切換回到單信道操作。如果這樣的話，集線器設(shè)備分配在主信道上的GTS時間槽以替換在次級信道上的GTS分配。然后，在主信道的信標中發(fā)射新的GTS分配數(shù)據(jù)，并且從主信道的信標移除關(guān)于次級信道的數(shù)據(jù)。此外，集線器設(shè)備利用信道開關(guān)命令通知次級信道上的設(shè)備。在該信道開關(guān)命令中，能夠包括信標定時數(shù)據(jù)，以幫助次級信道的設(shè)備采集主信道上的同步。

當次級信道上的設(shè)備從其集線器設(shè)備接收信道開關(guān)命令時，其切換到主信道。在主信道上，所移動的設(shè)備不需要執(zhí)行重新關(guān)聯(lián)。其接收主信道的信標以得到必要的數(shù)據(jù)(例如，其新的GTS分配)并且恢復(fù)其在主信道上的通信。如果信道開關(guān)操作失敗，則設(shè)備變?yōu)楣聝涸O(shè)備并且執(zhí)行重新關(guān)聯(lián)。在次級信道的所有設(shè)備切換到主信道或者預(yù)定義等待時間段期滿之后，集線器設(shè)備停止在次級信道上的操作并且僅在主信道上操作。此外，集線器設(shè)備可以將最小允許優(yōu)先級重置為“0”。

總而言之，MBAN能夠以與TDMA類似的方式同時地操作多個信道。信道可以定位在多個頻帶上：通常具有規(guī)則占空比限制的MBAN頻帶(例如，2360-2400MHz)和沒有占空比限制的次級頻帶(例如，2.4GHz ISM頻帶)。集線器設(shè)備具有MBAN頻帶中的主信道并且可以具有次級頻帶中的次級信道。

MBAN集線器設(shè)備負責MBAN的建立。其維持在其操作信道中的每個操作信道上的基于信標的超幀結(jié)構(gòu)以促進MBAN傳感器設(shè)備介質(zhì)訪問。對所有信道的活動時段進行定時，因此其彼此不重疊，從而允許集線器設(shè)備以與TDMA類似的方式在這些信道上操作。為了建立MBAN，集線器設(shè)備選擇MBAN頻帶中的主信道并且開始主信道上的信標傳輸。在主信道的信標中，發(fā)射最小允許優(yōu)先級P。每個傳感器設(shè)備具有預(yù)分配的優(yōu)先級，并且加入MBAN的未連接的傳感器設(shè)備檢查信標中所接收的最低允許優(yōu)先級，以決定其是否具有足夠高的優(yōu)先級來與主信道上的MBAN相關(guān)聯(lián)。當集線器僅操作單個信道時，最低允許優(yōu)先級可以設(shè)定為“0”，以允許具有任何優(yōu)先級的MBAN傳感器設(shè)備與主信道上的MBAN相關(guān)聯(lián)。

參考圖4，集線器設(shè)備連續(xù)地監(jiān)測12主信道(被圖示為信道1)的占空比，以確定14占空比是否超過占空比限制。如果確定14占空比超過占空比限制，則集線器設(shè)備確定16MBAN頻帶外部的次級信道(被圖示為信道2)是否存在。如果不是的話，集線器設(shè)備選擇18MBAN頻帶外部的次級信道并且發(fā)起18在次級信道上的操作。在發(fā)起在次級信道上的操作時，集線器設(shè)備在主信道的信標中廣播關(guān)于次級信道的數(shù)據(jù)。被分配到主信道的設(shè)備能夠使用這樣的數(shù)據(jù)來訪問次級信道，但是被分配到次級的設(shè)備不能夠訪問主信道。

如果次級信道存在，或者一旦發(fā)起次級信道，則集線器設(shè)備選擇20主信道上的設(shè)備以移動到次級信道，從而將一些流量從主信道卸載到次級信道。集線器設(shè)備基于對應(yīng)的優(yōu)先級和時間表來選擇設(shè)備。在選擇20設(shè)備之后，在針對所選擇的設(shè)備的次級信道上分配22GTS，以替換主信道上的對應(yīng)的GTS分配。此外，所選擇的設(shè)備被命令24切換到次級信道。一旦所選擇的設(shè)備完成所述切換，則在主信道上釋放26對應(yīng)的GTS分配，并且集線器設(shè)備恢復(fù)對主信道的占空比的監(jiān)測12。

如果主信道的占空比不超過占空比限制，則做出關(guān)于次級信道是否存在以及總占空比(即，主信道和次級信道的占空比的和)是否小于占空比限制的確定28。如果不是的話，集線器設(shè)備繼續(xù)監(jiān)測12主信道的占空比。如果是這樣的話，集線器設(shè)備分配30主信道上的GTS，以替換次級信道上的那些GTS。此外，次級信道的設(shè)備被命令32切換到主信道。一旦次級信道的設(shè)備完成所述切換，則次級信道上的操作停止34并且集線器設(shè)備繼續(xù)監(jiān)測12主信道的占空比。所述停止包括移除關(guān)于次級信道在主信道的信標中的數(shù)據(jù)。

盡管前述討論限于兩個信道，但是應(yīng)當理解，能夠采用額外的信道。在該方面中，MBAN頻帶中的信道(通常包括占空比限制)被用作主信道，并且一個或多個其他頻帶中的一個或多個信道可以用作次級信道。如上文，主信道的信標包括允許向次級信道的傳輸?shù)臄?shù)據(jù)，并且主信道和次級信道中的活動時段是非重疊的，以允許集線器設(shè)備以與TDMA類似的方式操作。圖5圖示了K>2個信道的基于信標的超幀結(jié)構(gòu)以及組合的超幀結(jié)構(gòu)。在圖5中，主信道對應(yīng)于信道1，并且次級信道對應(yīng)于信號2-K。此外，信標被縮寫為“BP”。

多信道方案通常是MBAN無線電的媒體訪問控制(MAC)和應(yīng)用層協(xié)議的部分。其遵從IEEE 802.15.4和802.15.6協(xié)議并且能夠被實施為MBAN無線電的固件或軟件。此外，多信道通信方案能夠被用于基于MBAN的患者監(jiān)測系統(tǒng)，其中，MBAN可以在專用MBAN頻帶、2.4GHz ISM頻帶和/或甚至其他RF頻帶中工作。其還能夠被用于需要在具有占空比限制的專用頻帶中操作的其他無線應(yīng)用(例如，無線植入式設(shè)備)。

參考圖6，醫(yī)學(xué)機構(gòu)50包括實施多信道通信方案的一個或多個MBAN系統(tǒng)52。MBAN系統(tǒng)52各自與患者54相關(guān)聯(lián)并且各自被部署為捕獲患者54的生理數(shù)據(jù)。此外，MBAN系統(tǒng)52中的每個包括一個或多個傳感器設(shè)備56、58和集線器設(shè)備60，其充當在MBAN系統(tǒng)52的MBAN 62上通信的協(xié)調(diào)器設(shè)備。

MBAN 62是在專用MBAN頻帶(諸如在美國的2360兆赫茲(MHz)到2400MHz頻帶和在歐洲提出的2483.5MHz到2500MHz頻帶)中操作的低功率、短程無線網(wǎng)絡(luò)。MBAN頻帶包括占空比限制，諸如在歐洲提出的10％占空比限制。當接近MBAN頻帶的占空比限制時，MBAN 62還在一個或多個其他頻帶(諸如2.4GHz ISM頻帶)中操作。MBAN頻帶和其他頻帶被劃分為由集線器設(shè)備60管理的信道。MBAN 62具有任何類型，但通常是電氣與電子工程師協(xié)會(IEEE)802.15.6和IEEE 802.15.4j MBAN中的一個。

傳感器設(shè)備56、58實時捕獲患者54的生理數(shù)據(jù)，諸如心率、呼吸率、血壓、心電圖(ECG)信號等，并且將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)到MBAN 62上的集線器設(shè)備60。傳感器設(shè)備56、58通常被布置在患者54的外部。例如，傳感器設(shè)備56、58能夠是身體上和/或可穿戴傳感器設(shè)備。然而，在一些實施例中，傳感器設(shè)備56、58額外地或備選地被布置在患者54中和/或患者54附近。

傳感器設(shè)備56、58中的每個包括控制器64、66、通信單元68、70和用于測量患者54的至少一個生理參數(shù)的至少一個傳感器72、74?？刂破?4、66使用傳感器72、74捕獲生理數(shù)據(jù)并且使用通信單元68、70將所捕獲的生理數(shù)據(jù)發(fā)射到集線器設(shè)備60。一旦接收到所捕獲的生理數(shù)據(jù)，則控制器64、66通常發(fā)射所捕獲的生理數(shù)據(jù)。然而，在一些實施例中，控制器64、66將所捕獲的生理數(shù)據(jù)緩存或以其他方式存儲在傳感器設(shè)備56、58的至少一個存儲存儲器76、78中，并且僅在量超過閾值時發(fā)射所緩存的生理數(shù)據(jù)?？刂破?4、66還通過被包括的模塊80、82來實施多信道通信方案。模塊80、82通常是存儲在控制器64、66的程序存儲器上并且由控制器64、66的處理器運行的軟件模塊。通信單元68、70使用由集線器設(shè)備60管理的信道與MBAN 62上的集線器設(shè)備60通信。信道是基于存儲在對應(yīng)的存儲存儲器76、78中的傳感器設(shè)備56、58的對應(yīng)的優(yōu)先級84、86來管理的。

通常，使用通信單元68、70將所捕獲的生理數(shù)據(jù)直接發(fā)射到集線器設(shè)備60。然而，在一些實施例中，所捕獲的生理數(shù)據(jù)被間接地發(fā)射到集線器設(shè)備60。例如，傳感器設(shè)備56、58能夠?qū)⑸頂?shù)據(jù)發(fā)射到具有例如身體耦合通信的患者攜帶的單元?；颊邤y帶的單元然后能夠?qū)碜运袀鞲衅髟O(shè)備56、58的生理數(shù)據(jù)發(fā)射到集線器設(shè)備60。

集線器設(shè)備60進行如下各項中的一項或多項：1)收集來自傳感器設(shè)備56、58的生理數(shù)據(jù)；2)根據(jù)多信道通信方案來管理傳感器56、58(例如，充當個人局域網(wǎng)(PAN)協(xié)調(diào)器)和信道；3)通常實時本地處理所收集的生理數(shù)據(jù)；并且4)將所收集的生理數(shù)據(jù)傳送到醫(yī)學(xué)機構(gòu)50的患者監(jiān)測系統(tǒng)88。集線器設(shè)備60通常被布置在患者54附近。此外，集線器設(shè)備60通常是如下各項之一：本地床側(cè)監(jiān)測單元、手機、機頂盒和其他無線設(shè)備。

集線器設(shè)備60的控制器90控制集線器設(shè)備60的MBAN通信單元92以設(shè)立MBAN 62、將傳感器設(shè)備56、58和其他設(shè)備與MBAN 62關(guān)聯(lián)/解關(guān)聯(lián)、管理MBAN頻帶和其他頻帶的信道等。控制器90通過被包括的模塊94根據(jù)多信道通信方案來執(zhí)行前述內(nèi)容。模塊80、82通常是存儲在控制器64、66的程序存儲器上并且由控制器64、66的處理器運行的軟件模塊。此外，控制器90使用MBAN通信單元92采集來自傳感器設(shè)備56、58的所捕獲的生理數(shù)據(jù)。MBAN通信單元92使用MBAN 62與傳感器設(shè)備56、58通信并且為控制器90提供對MBAN 62的接口。

在一些實施例中，通過控制器90將由控制器90收集的生理數(shù)據(jù)傳送給患者監(jiān)測系統(tǒng)88。通常，一旦接收到所收集的生理數(shù)據(jù)，則控制器90立即將所收集的生理數(shù)據(jù)傳送到患者監(jiān)測系統(tǒng)88。備選地，在一些實施例中，控制器90將所收集的生理數(shù)據(jù)緩存或以其他方式存儲在集線器設(shè)備60的存儲存儲器96中并且僅在量超過閾值時傳送所緩存的生理數(shù)據(jù)。

控制器90使用回程通信單元100通過通信網(wǎng)絡(luò)98(諸如有線以太網(wǎng)、Wi-Fi或第三代(3G)或第四代(4G)蜂窩網(wǎng)絡(luò))將所收集的生理數(shù)據(jù)傳送到患者監(jiān)測系統(tǒng)88。與MBAN 62相比，回程通信網(wǎng)絡(luò)98通常是遠程的。當回程通信網(wǎng)絡(luò)98包括無線接口時，其包括針對無線通信的一個或多個回程接入點102?；爻掏ㄐ艈卧?00使用回程通信網(wǎng)絡(luò)98與患者監(jiān)測系統(tǒng)88通信并且為控制器90提供對回程通信網(wǎng)絡(luò)98的接口。

在一些實施例中，控制器90使用臨床決策支持(CDS)引擎104本地處理所收集的生理數(shù)據(jù)。CDS引擎104通常是由控制器90的處理器運行的軟件。CDS引擎104基于所收集的生理數(shù)據(jù)提供以患者為中心的個性化監(jiān)測服務(wù)。在一些實施例中，CDS引擎104還基于在回程通信網(wǎng)絡(luò)98的一個或多個患者數(shù)據(jù)儲存庫106中可用的其他患者相關(guān)醫(yī)學(xué)數(shù)據(jù)(例如，電子病歷(EMR)、實驗室報告等)來提供以患者為中心的個性化監(jiān)測服務(wù)。CDS引擎104使用患者數(shù)據(jù)(即，所收集的生理數(shù)據(jù)和/或其他患者相關(guān)醫(yī)學(xué)數(shù)據(jù))來評價和預(yù)測患者狀況和/或根據(jù)需要生成智能警報。

響應(yīng)于檢測到警報狀況，CDS引擎104使用例如集線器設(shè)備60的用戶輸出設(shè)備108(例如，顯示設(shè)備)來生成報警消息，諸如音頻和/或視覺報警消息。額外地或者備選地，CDS引擎104使用MBAN或回程通信單元92、100將警報消息發(fā)射到遠程系統(tǒng)或設(shè)備，諸如患者監(jiān)測系統(tǒng)88，以便允許遠程系統(tǒng)或設(shè)備處理警報和/或警告臨床醫(yī)師。

患者數(shù)據(jù)儲存庫106將針對醫(yī)學(xué)機構(gòu)50的患者54的患者醫(yī)學(xué)患者數(shù)據(jù)存儲在患者數(shù)據(jù)儲存庫106的一個或多個存儲存儲器110中?；颊邤?shù)據(jù)的范例包括電子病歷(EMR)、醫(yī)學(xué)歷史數(shù)據(jù)、實驗室報告、生理數(shù)據(jù)和其他相關(guān)患者數(shù)據(jù)。在一些實施例中，患者數(shù)據(jù)儲存庫106還將對于CDS引擎(諸如CDS引擎104)的臨床決策支持算法有用的其他醫(yī)學(xué)數(shù)據(jù)存儲在存儲存儲器110中。這樣的其他醫(yī)學(xué)數(shù)據(jù)的范例包括醫(yī)學(xué)知識、人口統(tǒng)計和/或地理醫(yī)學(xué)數(shù)據(jù)等。

患者數(shù)據(jù)儲存庫106中的每個包括通信單元112和控制器114。通信單元112允許控制器114與回程通信網(wǎng)絡(luò)98通信，并且控制器114使存儲存儲器110中的數(shù)據(jù)可用于回程通信網(wǎng)絡(luò)98上的外部設(shè)備和/或系統(tǒng)。

患者監(jiān)測系統(tǒng)88進行如下各項中的一項或多項：通過回程通信網(wǎng)絡(luò)98上的MBAN系統(tǒng)52的集線器設(shè)備60接收傳送到其的生理數(shù)據(jù)；2)分析所接收的生理數(shù)據(jù)；3)將所接收的生理數(shù)據(jù)存儲在患者監(jiān)測系統(tǒng)88的存儲存儲器116中或外部存儲器中；并且4)基于所接收的生理數(shù)據(jù)來實時提供監(jiān)測、診斷和治療服務(wù)中的一個或多個?；颊弑O(jiān)測系統(tǒng)88通常具有對患者數(shù)據(jù)儲存庫106的訪問權(quán)，以促進前述任務(wù)的性能。此外，患者監(jiān)測系統(tǒng)88遠離MBAN系統(tǒng)52并且通常為MBAN系統(tǒng)的中心。

患者監(jiān)測系統(tǒng)80的控制器118控制患者監(jiān)測系統(tǒng)88的通信單元120以從MBAN系統(tǒng)52接收生理數(shù)據(jù)。通信單元120與回程通信網(wǎng)絡(luò)98通信并且為控制器118提供對回程通信網(wǎng)絡(luò)98的接口。所接收的生理數(shù)據(jù)通常被存儲在患者監(jiān)測系統(tǒng)88的存儲存儲器116中。

在一些實施例中，控制器118使用CDS引擎122本地處理所接收的生理數(shù)據(jù)。CDS引擎122通常是由控制器118的處理器運行的軟件。CDS引擎122基于所收集的生理數(shù)據(jù)來提供以患者為中心的個性化監(jiān)測服務(wù)。在一些實施例中，CDS引擎122還基于患者數(shù)據(jù)儲存庫106中可用的其他患者相關(guān)醫(yī)學(xué)數(shù)據(jù)(例如，EMR、實驗室報告等)來提供以患者為中心的個性化監(jiān)測服務(wù)。對于針對其接收生理數(shù)據(jù)的患者的全部或子集而言，CDS引擎122使用患者數(shù)據(jù)(即，所收集的生理數(shù)據(jù)和/或其他患者相關(guān)醫(yī)學(xué)數(shù)據(jù))來評價和預(yù)測患者狀況和/或根據(jù)需要生成智能警報。

響應(yīng)于檢測到警報狀況，CDS引擎122使用例如患者監(jiān)測系統(tǒng)88的用戶輸出設(shè)備124(例如，顯示設(shè)備)生成報警消息，諸如音頻和/或視覺報警消息。額外地或者備選地，CDS引擎122使用通信單元120將警報消息發(fā)射到遠程系統(tǒng)或設(shè)備，以便允許遠程系統(tǒng)或設(shè)備處理警報和/或警告臨床醫(yī)師。

簡而言之，僅描述單個患者監(jiān)測系統(tǒng)88。然而，在一些實施例中，采用多個患者監(jiān)測系統(tǒng)。在這樣的實施例中，醫(yī)學(xué)機構(gòu)50的MBAN系統(tǒng)52被分配到使用被設(shè)計為跨患者監(jiān)測系統(tǒng)分布MBAN系統(tǒng)52的任何方案的可用患者監(jiān)測系統(tǒng)。例如，患者監(jiān)測系統(tǒng)中的每個能夠被分配醫(yī)學(xué)機構(gòu)50的服務(wù)區(qū)域，并且MBAN系統(tǒng)52中的每個能夠被分配到對應(yīng)于該MBAN系統(tǒng)52內(nèi)的服務(wù)區(qū)域的患者監(jiān)測系統(tǒng)。

參考圖7，提供了一種用于維持MBAN 62的方法150。MBAN 62包括通過執(zhí)行方法150來管理MBAN 62的設(shè)備56、58(通常為傳感器設(shè)備)的集線器或協(xié)調(diào)器設(shè)備60。根據(jù)方法150，集線器或協(xié)調(diào)器設(shè)備60在一個或多個通信信道上與管理的設(shè)備56、58通信152。一個或多個通信信道包括通常在專用MBAN頻帶中的具有占空比限制的主信道，并且可以包括通常在ISM頻帶中的一個或多個次級信道。

基于優(yōu)先級，將所管理的設(shè)備56、58中的每個設(shè)備分配154到一個或多個信道中的一個信道。在該方面中，所管理的設(shè)備56、58各自包括預(yù)分配的優(yōu)先級，并且主信道包括基于主信道的占空比由集線器或協(xié)調(diào)器設(shè)備60管理的最小允許優(yōu)先級。在最小允許優(yōu)先級為零的情況下，所管理的設(shè)備56、58全部被分配到主信道。在最小允許優(yōu)先級為非零的情況下，高優(yōu)先級設(shè)備被分配到主信道，并且低優(yōu)先級設(shè)備被分配到一個或多個次級信道。具有小于最小允許閾值的對應(yīng)的優(yōu)先級的所管理的設(shè)備56、58是低優(yōu)先級設(shè)備，并且具有高于最小允許閾值的對應(yīng)的優(yōu)先級的所管理的設(shè)備56、58是高優(yōu)先級設(shè)備。高優(yōu)先級設(shè)備能夠在次級信道上通信，然而低優(yōu)先級設(shè)備僅能夠在次級信道上通信。

連續(xù)地監(jiān)測156集線器或協(xié)調(diào)器設(shè)備60操作基于的所有信道的占空比。響應(yīng)于主信道的占空比超過占空比限制，被分配到主信道的設(shè)備中的一些設(shè)備被移動158到次級信道。在集線器或協(xié)調(diào)器設(shè)備60不在次級信道上操作的情況下，首先發(fā)起在次級信道上的操作。響應(yīng)于一個或多個信道的總占空比下降到占空比限制以下，被分配到次級信道的所有設(shè)備56、58被移動160到主信道。此外，次級信道上的操作停止。

如在本文中所使用的，存儲器包括如下中的一項或多項：非瞬態(tài)計算機可讀介質(zhì)；磁盤或其他磁存儲介質(zhì)；光盤或其他光學(xué)存儲介質(zhì)；隨機存取存儲器(RAM)、只讀存儲器(ROM)、或其他電子存儲器設(shè)備或芯片或操作性地互連的芯片的集合；可以經(jīng)由互聯(lián)網(wǎng)/內(nèi)聯(lián)網(wǎng)或局域網(wǎng)從其檢索所存儲的指令的互聯(lián)網(wǎng)/內(nèi)聯(lián)網(wǎng)服務(wù)器；等等。此外，如在本文中所使用的，處理器包括如下中的一個或多個：微處理器、微控制器、圖形處理單元(GPU)、專用集成電路(ASIC)、現(xiàn)場可編程門陣列(FPGA)等；控制器包括至少一個存儲器和至少一個處理器，處理器執(zhí)行存儲器上的處理器可執(zhí)行指令，或者包括實施方法的專用硬件；通信單元包括收發(fā)器；用戶輸入設(shè)備包括如下中的一個或多個：鼠標、鍵盤、觸摸屏顯示器、一個或多個按鈕、一個或多個開關(guān)、一個或多個切換等；并且顯示器包括如下中的一個或多個：LCD顯示器、LED顯示器、等離子顯示器、投影顯示器、觸摸屏顯示器等。

已參考優(yōu)選實施例描述了本發(fā)明。他人在閱讀并理解前述詳細說明之后可以進行修改和變型。本發(fā)明旨在被理解為包括所有這樣的修改和變型，只要其落入權(quán)利要求或其等價方案的范圍之內(nèi)。