[发明专利]在无线网络中使用辅助信道实现快速且高功效的关联的系统和方法

说明书

技术领域

本申请涉及用于监测患者的生理状态的医疗监测和临床数据设备。本申请具体应用于使用辅助信道实现与无线网络的快速且高功效的关联。

背景技术

生理传感器、低功率集成电路和无线通信的快速发展已经使新一代医疗体域网（MBAN）能够用于监测患者。MBAN提供低成本的无线患者监测（PM），而不存在由有线连接（其能够阻绊医务人员或者能够脱落以致丢失医疗数据）引起的不便以及安全危害。在MBAN方案中，在患者身上或患者周围的不同位置上附接多个低成本传感器，并且这些传感器获取诸如患者体温、脉搏、血糖水平、心电图（ECG）数据等的患者生理信息的读数。通过至少一个近端集线器或网关设备协调传感器，以形成MBAN。集线器或网关设备使用例如符合IEEE802.15.4（Zigbee）短程无线通信协议的嵌入式短程无线通信无线电与传感器通信。由传感器收集的信息通过MBAN的短程无线通信被发送到集线器或网关设备，因此消除了对线缆的需要。集线器或网关设备将收集的患者数据经由有线或无线更远程链路传送到中心患者监测（PM）站，以进行集中处理、显示和存储。更远程网络可以例如包括有线以太网和/或诸如Wi-Fi或某些专有无线网络协议的无线协议。PM站可以例如包括电子患者记录数据库、位于护士站或医疗设施中其他地方的显示设备等。

MBAN监测采集患者生理参数。依赖于参数的类型和患者的状态，采集的数据范围可以从重要的（例如，在监测进行健康养生的健康患者的情况下）到性命攸关的（例如，在重症加护病房的危重症患者的情况下）。正因如此，由于数据的医疗内容，对MBAN无线链路有严格的可靠性要求。然而，由于有限带宽或不受控制的干扰，用于医疗无线连接的当前频谱分配和管制不能满足MBAN的严格要求，包括医用级链路鲁棒性、超低功率 消耗和低成本。

诸如MBAN系统的短程无线通信网络往往易受干扰。短程网络的空间分布本性和通常自组织（ad hoc）形成能够导致不同短程网络的大量空间交叠。为短程通信系统分配的短程通信信道的数量通常也受到政府管制、网络类型或其他因素限制。交叠的短程网络和有限的频谱空间（或信道的数量）的组合能够造成不同短程网络的发送之间的碰撞。这些网络也能够易受来自其他源（包括与短程网络系统不相类似的源）的射频干扰。

已知采用频谱管制政策来增加频谱使用效率。一个趋势是将特别针对MBAN应用和服务的MBAN频谱分配为在初级基础上已经预先分配给其他服务的频谱的次级用户。例如，在美国，已经提议向作为次级用户的MBAN服务开放当前分配给其他服务的2360-2400MHz频带（MBAN频谱）。在其他国家，已经做出或期望做出类似的提议。MBAN频谱的宽带宽、抗干扰及良好的传播特性将满足针对医疗级连接的严格要求。为了实现在初级用户和次级用户之间的共存，将对次级用户的频谱使用提出一些限制（或频谱管制法规）。一个可能的限制能够是禁止次级用户发射，除非次级用户由分配的频谱协调器通过一些电子方式授权。例如，已经将电子密匙（E-Key）机制提议为针对正在施行中的FCC医疗体域网（MBAN）频谱管制的技术性法规的一部分。

为了实现这点，分配的MBAN频谱将在次级基础上使用，这意味着MBAN系统将必须在该频谱中保护所有初级用户并且接受来自那些用户的可能干扰。为了保护初级用户，需要在MBAN频谱的使用上设置限制。例如，MBAN频谱仅能够由医疗保健设施内的MBAN设备在预定保护区域外使用。如果MBAN设备在保护区域外或不具有来自E-key的授权，MBAN设备只能在MBAN频谱外发送。这意味着只有当MBAN设备成功地从分配的MBAN协调器得到授权时，MBAN设备才能够在MBAN频谱内发送。