用於健康護理設備的認知監測無線裝置的製作方法

2023-05-29 09:15:11

專利名稱：用於健康護理設備的認知監測無線裝置的製作方法
技術領域：
本申請涉及用於健康護理設備的無線監測裝置。本申請尤其適用於監 測諸如無線醫學傳感器、診斷成像系統等健康護理設備。但是，應當認識 到，本申請還適用於監測其它設備，包括工業設備、製造設備、運輸設備、 住宅和商業建築設備、軍事設備等。
背景技術：
健康護理設備一般具有很多可能發生故障的機械和電學系統。這些系 統的故障會使設備在修復之前無法工作，這樣會使健康護理專業人員出乎
意料地失去重要的診斷或治療工具。作為一個例子，CT掃描儀通常包括在 需要維護的軸承上旋轉的旋轉臺架，並且具有為x射線管、計算機和其它 電子設備、冷卻系統、可移動患者支架等提供的電源，所有的上述部件都 需要維護或更換。CT掃描儀可以具有監測諸如x射線管的電弧放電之類的 各種狀況的自動診斷系統。在電弧放電變得過於頻繁時，可以通過專用電 話線將這一信息傳送到中央設施。其它狀況，例如軸承過熱、處理器故障 等也可以得到類似的報告。
並非所有的診斷設備都可容易地適用於專用電話線。例如，移動超聲 系統可以在不同的位置間移動。可以通過各種方式(例如，通過專用射頻信 號)將監測到的信息從行動裝置發送到中央站。但是，這樣的行動裝置可能 在各種環境下工作，例如，在溫度受控的醫院內工作，在所述醫院中，數 以千計的電子裝置，例如，蜂窩電話、PDA、計算機、健康護理監測器等都 進行無線通信。而在其它情況下，可攜式超聲系統可能位於其它環境中， 例如，處於燥熱沙漠內的戰地醫院中，或者處於陰冷潮溼的山地診所中等 等。
一些健康護理設備，例如患者佩戴的生理狀況監測器自由地在不同的 場所之間移動，這些不同的場所位於不同的環境內並且具有不同的無線通信接入。而且，射頻頻帶通常是基於國家或地區標準分配的。這要求具體 針對每一個國家製造所述監測器。在患者到其它國家旅行時，所述通信頻 率可能被分配成用於不同的用途，例如，電視或廣播，這會嚴重地幹擾患 者佩戴的傳感器的信號。
在諸如製造設施的機器等其它類型的大型固定設備中以及諸如汽車、 機車等其它類型的行動裝置等當中，也出現了類似的問題。
本申請提出了一種能夠克服上述和其它問題的認知監測無線裝置。

發明內容
根據一個方面，提供了一種認知監測無線設備。 一種認知監測器用於 從多個傳感器接收輸入，生成用於指示從所述傳感器接收的所述輸入中的 至少一些輸入的消息，並基於所感測到的輸入來決定應當轉發哪些消息。 所述設備還包括認知無線電設備，其從所述認知監測器接收消息，在可用 的通信參數當中進行選擇，並且無線傳送所述消息。
根據另一方面，提供了一種認知監測方法。從多個傳感器接收輸入。 生成用於指示從所述傳感器接收的所述輸入中的至少一些輸入的消息。基 於所感測的輸入來決定應當轉發所述消息中的哪些消息。在可用的通信參 數當中進行選擇，並且無線傳送所述消息。
一個優點在於，它能夠容易地適用於不同類型的健康護理設備和其它 設備。
另一個優點在於，它能夠容易地適用於不同的環境。 另一個優點在於降低了出乎意料的停機時間。
在閱讀並理解了具體實施方式
之後，本領域普通技術人員將認識到本 發明的其它優點。


本發明可以採取各種部件和部件排列的方式，並且本發明可以採取各 種步驟和步驟排列的方式。附圖的作用僅在於舉例說明優選實施例，而不 應將附圖理解成是對本發明的限制。
圖l是認知監測系統的示意圖；圖2是圖1的認知監測器的決策支持系統的示意圖3是圖1的認知無線電設備的決策支持系統的簡化實現方式；
圖4是圖2和圖3的推理器的部件的示意性表示；以及
圖5示出了將所述認知監測器包括在生理狀況監測器內的備選實施例。
具體實施例方式
機器和系統狀況監測對於尋求高可靠性、高質量和高效率的現代工業 具有極度的重要性。維護當今的複雜尖端設備的高成本產生了增強現代維 護管理系統的必要性。基於狀況的維護(CM)根據設備狀況所指示的需求 來降低維護的不確定性。例如，在線連續監測能夠實現工廠健康狀況的連 續更新。如果嚴重缺陷會造成即將發生災難性事故的危險，那麼可以對機 器停機。否則，可以對不是太緊急的缺陷進行監測，並計劃在下一個維護 停機期間對它進行修理。計劃性維護允許預先定購備件，並確保所有定期 維護所需的人力和資源到位，從而將停機時間降至最低。
在過去的數年中無線服務的增長彰顯了商業、客戶和政府對基於頻譜 的通信鏈路的不斷增長的巨大需求。頻譜接入、效率和可靠性都是關鍵的 公共策略問題。技術的進步為無線電系統能夠比以往任何時候都更加密集、 有效地使用頻譜創造了可能性。在這些技術當中，尤為值得一提的是認知 無線電技術，其使得許可證持有者能夠在他們自己的網絡之內更加密集、 有效地使用頻譜成為可能，也使得在協商或機會主義的基礎上共享頻譜接 入的頻譜用戶更加密集、有效地使用頻譜成為可能。這些技術尤其包括裝 置確定其自身位置的能力，感測相鄰裝置使用的頻譜的能力，改變頻率的 能力，調整功率的能力，甚至改變發送參數和特性的能力。這些無線電技 術開拓了以前無法使用的頻譜，以供在空間、時間和頻率維度內使用。
參考圖1，認知裝置IO採集來自各種受監測的裝置中的任何一個的輸 入，選擇應當傳送哪些受監測的數據，並選擇採用哪種無線通信模式。認 知裝置10包括認知監測器12和認知無線電設備14。認知監測器是一種智 能系統，其決定應當傳送哪些受監測的信息。這涉及理解監測參數、設備 的狀況和環境。認知無線電設備14是一種能夠基於與它工作的環境進行交 互來改變它的發送器參數的無線電設備。這一交互可能涉及與其他頻譜用戶的主動協商或通信和/或涉及認知無線電設備內的被動感測和決策。
在圖1的示例性實施例中，認知監測器與CT掃描儀20連接在一起。 所述掃描儀包括固定臺架22和旋轉臺架24。將x射線管26、檢測器28和 各種其它計算機、冷卻系統、冷卻劑泵等也安裝在所述旋轉臺架上。所述 旋轉臺架在所述固定臺架上由一個或多個軸承支撐。患者支架30包括馬達 和齒輪，它們用於調整患者支架30的高度以及將頂端運送到CT掃描儀的 膛內或從膛內運出。具有多個傳感器，例如，感測x射線管26的電弧放電 或其它間歇性問題的傳感器32、用於監測x射線檢測器的故障的監測器34 以及其它的傳感器36，這些其它的傳感器36用於感測電子設備的工作、電 源、冷卻劑的循環、冷卻劑溫度等。固定臺架上的額外傳感器38監測軸承 溫度、固定臺架上的電子設備的工作等。患者支架上的額外監測器40監測 馬達和齒輪的工作。固定臺架和患者支架上的監測器38和40通過線路將 所感測到的信息傳送到認知監測器。利用RF通信、光通信等，旋轉臺架上 的傳感器32、 34、 36能夠將它們所感測到的信息經由集電環傳送到認知監 測器。當然，僅通過舉例的方式示出了所述CT掃描儀。還可以為很多種其 它類型的健康護理和非健康護理設備配備一種或多種傳感器。還應當將設 備理解為包括小件的設備，例如，患者佩戴的可攜式生理狀況監測器。
在採集數據之後，認知監測器12採用各種技術中的任意一種來分析全 體信號，例如採用邏輯警報歸約算法(logical alarm reduction algorithm, LARA)，從而識別錯誤信號或偽像信號和真實信息信號。也就是說，認知監 測器根據這些信號的品質對這些信號進行分類，其中，與無偽像的信號相 比，偽像信號在品質上等級低。認知無線電設備14根據可用的頻譜機會來 選擇傳輸協議。它可以向個人區域網(PAN)的接收器42、區域網(LAN) 的接收器44、城域網(MAN)的接收器46等進行發送。
參考圖2，認知監測器12包括推理器或邏輯處理器50。該推理器與多 個傳感器或監測器相連接，例如，與上文論述的傳感器32-40相連接，所 述傳感器輸入從所述受監測的裝置採集的數據。監測和感測到的數據的精 確特性將根據傳感器或監測器而變化，有利地，可以採用根據W3C推薦標 準的綜合能力/偏好界面(CC/PP)結構和詞彙對該精確特性進行描述。就 適於接收不同類型的輸入的通用認知監測器而言，操作人員在初始設置過
9程中輸入監測能力52。
所述推理器還接收應用要求54，該應用要求54描述了不同的受監測或 感測數據之間的關係。所述要求可以包括一組有關在哪些情況下將哪些數 據傳送到中央位置的規則。例如，在感測軸承的溫度時，所述應用要求將 包括一組有關軸承能夠熱到何種程度以及應當在什麼樣的溫度上發送信息 的規則。例如，如果軸承的運轉超過了正常10%，那麼所述規則要求採集這 一信息，對其進行匯總，並且僅僅每天或每周對其進行發送。但是，如果 軸承溫度迅速上升從而接近臨界的潛在故障溫度，那麼所述規則可以要求 更為頻繁地傳送感測到的溫度。精確的頻率可能取決於溫度上升速率。在 軸承達到臨界的即將發生故障的溫度時，所述規則可以要求立即發送該信 息。還可以設想各種其它規則，例如，那些用於描述應當發送的各種感測 數據的特性以及發送優先權的規則。分級部件(ranking component) 56識 別錯誤信號或偽像，並且該分級部件56有助於將偽像與無偽像的信號區分 開，並對其相應地分級。無偽像的信號處於最高等級，而具有嚴重偽像的 信號處於最低等級。來自認知無線電設備14的帶寬機會輸入58向推理器 50建議可用的帶寬量。例如，可以利用XML來表示帶寬機會信息。典型地， 所述規則規定在可用帶寬非常有限時，將只發送優先權最高的信息。作 為區分，在可用帶寬的量很大時，可以發送優先權較低的信息。在一個實 施例中，利用本體web語言(0WL)來表示所述各種要求。
當所述設備在不同的環境狀況下工作時，所述規則可以規定不同的優 先權。環境特性輸入60輸入有關當前使用環境的信息。它俘獲與位置、時 間、溫度、溼度、其它環境因素、位置屬性(例如家、辦公室、工廠、戰場) 等有關的信息。還可以輸入有關鄉村還是城市的信息。可以將適合於重要 環境特性的適當環境狀況傳感器和輸入與一個或多個環境特性輸入60相連 接。可以發送來自所定義的來源的輸入，或者可以採用監測設備對輸入定 位。
推理器50利用分級部件提供的分級、認知無線電設備提供的可用帶寬、 應用要求和其它輸入，從而在邏輯分析中應用所述規則，以生成有關發送 哪些輸入數據或消息的建議62。基於來自其它來源的信息或參數，所述推 理器採用的規則可以是動態的。認知無線電設備14選擇認知監測器能夠使用的帶寬機會。參考圖3， 用於認知無線電設備的示例性決策支持系統包括策略描述輸入70，它描述 了對發送參數的限制，以在接近輔助無線電系統的區域內對從主無線電系 統接收的幹擾的水平進行限制。在美國，美國聯邦通信委員會(FCC)規定 了所述策略，並且通過採用本體的0WL語言來對其進行表述。裝置能力輸 入72接收對裝置的特性和限制的描述，例如，它的電能來源、CPU、存儲 器、頻率範圍、信道化、調製編碼方案和通信協議。可以採用CC/PP推薦 標準來對其加以描述。
當前發送/接收狀況輸入74提供了與當前傳輸環境的狀況(例如，噪 聲、低振動等)有關的反饋。各種公認標準，例如，IEEE 802. llh、 IEEE 802. Ilk等對測量結果進行定義，並且可以採用OWL語言將測量結果描述為 本體。無線電領域知識輸入76連結到與無線電通信領域有關的知識存儲庫。 這包括頻譜機會管理算法可能需要的與發送參數有關的信息。例如，發送 功率、頻率、通信裝置之間的最大距離、調製編碼方案等彼此相關。例如， 推理器50可能想要知道如果裝置增大了發送功率，那麼探測範圍將增大， 同時其它無線電裝置將面臨的幹擾水平也將提高。在不同的無線電發送參 數之間還存在更多其它的相互依存關係。這一信息庫便於針對可用的信息、 環境、必要的無線電發送距離等來生成適當的規則。
採用所述規則和這些參數，推理器50做出邏輯決策，並生成另一建議 78，其描述了諸如頻率、最大允許功率、代碼、具體協議等發送參數。例 如，可以將所述建議表達為XML文件或字符串。
參考圖4，可以將推理器部件50實現為推理機，以便基於從前述輸入 的推理來導出參數建議。所述推理器能夠基於來自策略的信息、當前發送/ 接收狀況反饋和裝置能力來識別若干頻譜機會。
所述認知無線電設備優選是頻譜機敏(spectrum agile)裝置。推理 器50採用的規則是這樣的頻譜機敏裝置採用的算法的表達。例如，可以採 用Prot6g6來對這些規則建模。在Java環境內，將諸如JESS等規則引擎 作為推理機或外殼(shell) 80。
所述裝置提供了這樣一個平臺，用戶能夠通過向規則存儲器82內適當 加載規則和其它輸入來對所述平臺進行調整或編程，以適應多種設備類型中的任意一種。所述規則是動態的，而不是靜態的。也就是說，隨著傳感 器、行業和政府標準、技術等的變化或更新，所述規則也隨之更新和改變。 可以在包括具有不同的可用頻譜的不同市場的世界上的任何地方採用這些 裝置，並且這些裝置仍然能夠傳送警報。可以創造具有一直與主管部門保 持通信的智能警報裝置的定製調整安全或環境監測系統。這樣的裝置將通 過檢測頻譜機會並建立無線通信鏈路而隨時隨地報告與任何子系統、系統、 主要部件等的狀況有關的有用信息。
參考圖5，將認知監測器12裝入生理狀況監測器20'內。傳感器90 (例 如EKG、脈搏率、血氧)和其它傳感器將感測到的信息輸入到可攜式監測器 20'和認知裝置10內。監測器20'內的用於感測電池電平的附加傳感器92 以及潛在故障指示器或維護指示器與認知監測器12連接，以輸入用於指示 所感測的狀況的信號。如上所述，認知監測器基於各種規則和輸入來決定 應當以什麼樣的優先權將所接收到的傳感器輸入中的哪些輸入發送到中央 位置。
已經參考優選實施例描述了本發明。在閱讀並理解了具體實施方式
的 情況下，本領域技術人員可以想到各種修改和變化。這意味著應當將本 發明解釋為包括所有這些落入所附權利要求或其等同要件的範圍內的修改 和變化。
權利要求
1、一種認知監測無線設備(10，10』)，包括認知監測器(12)，其用於從多個傳感器接收輸入，生成用於指示從所述傳感器接收的所述輸入中的至少一些輸入的消息，並基於所感測到的輸入來決定應當轉發所述消息中的哪些消息；認知無線電設備(14)，其從所述認知監測器接收所述消息，在可用的通信參數當中進行選擇，並無線傳送所述消息。
2、 根據權利要求1所述的設備，還包括多個與健康護理設備(20， 20') 連接的用於感測工作狀況的傳感器(32-40， 92)，所述傳感器被連接到所 述認知監測器(12)。
3、 根據權利要求1所述的設備，其中，所述認知監測器包括 推理器(50)，其基於規則和其它可用信息來對來自所述傳感器的所述輸入進行邏輯分析。
4、 根據權利要求3所述的設備，其中，所述認知監測器(12)還包括 下述中的至少一種監測能力輸入(52)，其接收來自所述傳感器的所述輸入的特性和所述 傳感器的特性，以供邏輯分析之用；應用要求輸入(54)，其接收對不同的可能輸入之間的關係的描述，以 供邏輯分析之用；分級部件輸入，其提供數據來對從所述傳感器接收的所述輸入的偽像 程度進行確定並對所述輸入進行相應地分級；帶寬機會輸入(58)，其從所述認知無線電設備(14)接收可用帶寬的 特性，以供邏輯分析之用；以及環境特性輸入(60)，其接收用於描述當前使用環境的數據，以供邏輯 分析之用。
5、 根據權利要求4所述的設備，其中，所述推理器(50)進行的所述 邏輯分析採用所述分級部件輸入(56)提供的分級、所述帶寬機會輸入(58) 提供的來自所述認知無線電設備的可用帶寬、所述應用要求輸入(58)提 供的應用要求以及其它輸入來確定應當發送哪些消息。
6、 根據權利要求3所述的設備，其中，所述推理器(50)做出與所述認知無線電設備(14)的發送特性有關的邏輯決策，所述推理器還包括下 述中的至少一種-策略描述輸入(70)，其接收針對發送參數的規制，以供做出邏輯決策 之用；裝置能力輸入(72)，其接收描述所述認知無線電設備的特性和限制的 輸入，以供做出邏輯決策之用；當前發送/接收狀況輸入(74)，其接收描述所述認知無線電設備所經 受的當前傳送環境的數據；無線電領域知識輸入(76)，其接收用於進行頻譜機會管理的算法。
7、 根據權利要求6所述的設備，其中，由所述推理器(50)進行的所 述邏輯決策生成了建議(78)，所述建議(78)描述了所述認知無線電設備(14)將要採用的射頻發送參數。
8、 根據權利要求7所述的設備，其中，所述發送參數包括頻率、最大 允許功率、代碼和協議。
9、 根據權利要求2所述的設備，其中，所述健康護理裝置是成像儀(20) 和患者攜帶的可攜式生理狀況監測器(20')之一。
10、 根據權利要求1所述的設備，還包括多個傳感器(90)，所述多個 傳感器(90)被固定在患者身上，以測量生理狀況，所述傳感器與所述認 知監測器(12)連接。
11、 根據權利要求1所述的設備，其中，所述認知監測器(12)包括 推理機(80)和存儲器(82)，所述存儲器(82)存儲從規則輸入接收的多 個規則，所述推理機根據所述規則來分析從所述傳感器接收的輸入，從而 決定應當將哪些信息發送到遠程監測站。
12、 一種認知監測方法，包括 從多個傳感器接收輸入；生成一個或多個用於指示從所述傳感器接收的所述輸入中的至少一些 輸入的消息，基於所感測的輸入來決定應當轉發所述消息中的哪些消息； 在可用的通信參數當中進行選擇；以及 無線傳送所要轉發的消息。
13、 根據權利要求12所述的方法，其中，在可用的通信參數當中進行 選擇的步驟包括在頻率、最大允許功率、代碼和協議當中進行選擇。
14、 根據權利要求12所述的方法，還包括-利用所述傳感器感測健康護理設備的工作狀況。
15、 根據權利要求12所述的方法，還包括-基於下述內容中的至少一個來對來自所述傳感器的所述輸入進行邏輯 分析；監測能力，其描述了來自所述傳感器的所述輸入的特性和所述傳感器 的特性；應用要求，其描述了不同的可能輸入之間的關係； 分級數據，根據所述分級數據，能夠對從所述傳感器接收的所述輸入 中的偽像程度進行確定，並對所述輸入進行分級；帶寬機會，其描述了用於無線傳送所述消息的可用帶寬的特性；以及 環境特性，其描述了當前的使用環境。
16、 根據權利要求12所述的方法，還包括基於下述內容中的至少一個來做出與通信參數有關的邏輯決策 策略描述，其描述了對發送參數的規制；裝置能力，其描述了選擇所述通信格式並無線傳送所述消息的認知無線電設備的特性和限制；當前發送/接收狀況，其描述了所述認知無線電設備所經受的當前傳輸 環境；無線電領域知識，其包括用於頻譜機會管理的算法。
17、 根據權利要求12所述的方法，其中，決定應當轉發哪些消息以及 在可用的通信格式當中進行選擇的步驟包括採用推理機基於在輸入多個 規則時接收的規則進行工作，從而根據所述規則輸入來分析從所述傳感器 接收的輸入。
18、 一種監測裝置(10， 10，)，包括用於基於一個或多個輸入參數來確定一個或多個要被發送的消息的設備(12);用於基於所述監測裝置(10， 10')的位置來確定一個或多個發送參數的設備(50);以及用於發送所確定的消息的設備(14)。
19、 根據權利要求18所述的監測裝置，其中，基於一組規則來發送所 述消息。
20、 根據權利要求19所述的監測裝置，其中，所述規則是動態的。
全文摘要
一種認知監測無線設備(10，10』)包括認知監測器(12)和認知無線電設備(14)。所述認知監測器從多個傳感器(32-40，90，92)接收輸入，並基於所感測的輸入來決定應當轉發哪些消息。所述認知無線電設備接收從所述認知監測器轉發的消息，在可用的通信格式當中進行選擇，並無線傳送所述消息。所述通信參數包括頻率、最大允許功率、代碼和協議。所述設備監測健康護理設備的硬體和軟體，並傳送與所述設備的狀況有關的智能信息。
文檔編號A61B5/00GK101460087SQ200780020463
公開日2009年6月17日 申請日期2007年5月24日 優先權日2006年6月2日
發明者Y·H·阿薩發蒂 申請人:皇家飛利浦電子股份有限公司