СИСТЕМЫ И СПОСОБЫ БЕСПРОВОДНОЙ РЕТРАНСЛЯЦИИ ПОТОКОВ ДАННЫХ Российский патент 2020 года по МПК A61B5/00 

Настоящее изобретение относится к области медицинской визуализации, области магнитно-резонансной томографии, области передачи данных и связанным областям.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

Беспроводную передачу данных на радиочастотах в больничной среде выполняют датчики, обеспечивая удаленный мониторинг физиологических параметров, таких как сатурация крови кислородом (SpO2), электрокардиограммы, температура, кровяное давление и т.п. Например, такие беспроводные датчики показателей жизненно важных функций все чаще используют для мониторинга пациентов, которым проводят процедуры магнитно-резонансной томографии (МРТ). Беспроводные датчики обладают особым преимуществом в условиях МРТ, поскольку проводной датчик, соединенный с пациентом в туннеле для МРТ, может захватывать меняющиеся во времени магнитные поля из радиочастотных (РЧ) передач и/или градиентов магнитного поля, применяемых во время визуализации с помощью МРТ. Такие приемы сигнала могут вносить шум и в серьезных случаях могут нагреваться и приводить к потенциальной последующей травме пациента.

Во время МРТ-сканирования датчики присоединены к пациенту. Монитор, расположенный в технической комнате, может отображать информацию о пациенте. В некоторых традиционных вариантах применения для передачи данных о показателях жизненно важных функций от блока датчика используют радиоприбор на частоте 2,4 ГГц с относительно небольшой дальностью действия (т.е. 50-100 футов (15-30 м)). Передаваемые беспроводным способом данные датчика принимаются и отображаются радиоприбором монитора пациента, расположенного в технической комнате. Однако на практике рентгенотехник или другой медицинский специалист, проводящий исследование МРТ, может не находиться в технической комнате во время визуализации, а вместо этого может находиться в соседней комнате управления МРТ. МРТ-томографом управляют из комнаты управления, так что монитор находится в комнате управления из соображений удобства. Кроме того, шум, вырабатываемый МРТ-томографом во время сканирования, может быть сильным, так что технический специалист предпочитает иметь монитор в более тихой комнате управления. Было бы полезно иметь возможность перекатывать монитор пациента из технической комнаты в комнату управления для обеспечения техническому специалисту возможности продолжать проводить наблюдение за показателями жизненно важных функций пациента в режиме реального времени в комнате управления во время процедуры МРТ. Однако техническая комната заключена в экране Фарадея размером с комнату для ограничения пагубных выбросов от устройства МРТ и для ограничения случайного влияния внешних РЧ-помех на визуализацию с помощью МРТ. РЧ-экранирование технической комнаты препятствует беспроводной передаче данных датчика на монитор пациента в комнате управления или полностью прерывает ее.

Соответствующая задача заключается в том, что может быть желательно отправлять данные о пациенте в больничную информационную систему (БИС). Экранирование технической комнаты усложняет данную задачу.

Далее представлены новые и улучшенные устройства и способы, которые преодолевают вышеуказанные и другие проблемы.

РАСКРЫТИЕ СУЩНОСТИ ИЗОБРЕТЕНИЯ

В соответствии с одним аспектом, представлено устройство для обработки потоков физиологических данных, передаваемых по меньшей мере одним соответствующим физиологическим датчиком. Устройство содержит:

первый концентратор, содержащий первый радиоприбор, выполненный с возможностью приема отдельного потока данных медицинской информации, передаваемого по меньшей мере одним соответствующим датчиком на несущей частоте потока данных, и с возможностью передачи неэлектрического сигнала, несущего отдельный поток данных медицинской информации;

второй концентратор, содержащий второй радиоприбор; и

неэлектрическую линию связи между первым концентратором и вторым концентратором, по которой происходит передача неэлектрического сигнала, несущего отдельный поток данных медицинской информации, от первого радиоприбора на второй радиоприбор.

Второй радиоприбор выполнен с возможностью приема неэлектрического сигнала, несущего поток данных медицинской информации, от первого радиоприбора и повторной передачи потока данных медицинской информации на несущей частоте потока данных с заданной временной задержкой относительно передачи по меньшей мере одним соответствующим датчиком.

В соответствии с еще одним аспектом, представлен способ обработки потоков физиологических данных, передаваемых по меньшей мере одним соответствующим физиологическим датчиком. Способ включает:

прием первым радиоприбором в первом концентраторе отдельного потока физиологических данных, передаваемого по меньшей мере одним соответствующим датчиком на несущей частоте потока данных;

передачу первым радиоприбором неэлектрического сигнала, несущего отдельный поток данных медицинской информации, на второй радиоприбор по неэлектрической линии связи между первым радиоприбором и вторым радиоприбором;

прием вторым радиоприбором неэлектрического сигнала, несущего поток физиологических данных, от первого радиоприбора и

повторную передачу вторым радиоприбором потока физиологических данных на несущей частоте потока данных с заданной временной задержкой относительно передачи по меньшей мере одним соответствующим датчиком.

В соответствии с еще одним аспектом, представлено устройство для ретрансляции потоков данных. Устройство содержит по меньшей мере один первый физический электрический порт данных, выполненный с возможностью приема отдельного выходного потока данных о пациенте на физическом электрическом порте данных по меньшей мере одного соответствующего медицинского устройства и с возможностью передачи неэлектрического сигнала, несущего отдельный поток данных о пациенте. По меньшей мере один второй физический электрический порт данных физически воспроизводит физический электрический порт данных по меньшей мере одного соответствующего медицинского устройства. Оптоволоконный кабель соединяет первый и второй физические электрические порты данных вместе для передачи неэлектрического сигнала по меньшей мере от одного первого физического электрического порта данных по меньшей мере на один второй физический электрический порт данных. Кроме того, по меньшей мере один второй физический электрический порт данных выполнен с возможностью приема неэлектрического сигнала, несущего поток данных о пациенте, по меньшей мере от одного первого физического электрического порта данных и выдачи потока данных о пациенте, причем физический электрический порт данных по меньшей мере одного соответствующего медицинского устройства воспроизводится по меньшей мере одним вторым физическим электрическим портом данных.

Одно преимущество заключается в беспрепятственной передаче переданного сигнала и повторно переданного сигнала между множеством комнат.

Еще одно преимущество заключается в перемещении монитора пациента между множеством комнат без прерывания передачи данных на монитор пациента.

Еще одно преимущество заключается в комбинировании множества потоков данных в единый поток данных и передачи одного потока данных между множеством комнат.

Еще одно преимущество заключается в использовании оптоволоконного кабеля для передачи данных между множеством комнат.

Дополнительные преимущества настоящего изобретения станут поняты специалисту в данной области техники после прочтения и понимания следующего подробного описания. Следует понимать, что в любом представленном варианте реализации может быть достигнуто одно, больше или все вышеуказанные преимущества и/или могут быть достигнуты другие преимущества, или же ни одно из них может быть не достигнуто.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

Настоящее изобретение может принимать форму различных компонентов и схем размещения компонентов, а также различных этапов и порядков выполнения этапов. Чертежи предназначены лишь для иллюстрации предпочтительных вариантов реализации и их не следует рассматривать в качестве ограничения настоящего изобретения.

На фиг. 1 изображен вариант реализации устройства для ретрансляции потоков данных, в соответствии с одним аспектом настоящего изобретения.

На фиг. 2 изображен пример работы устройства, изображенного на фиг. 1.

На фиг. 3 изображена блок-схема, на которой показан пример способа использования устройства, изображенного на фиг. 1.

ОСУЩЕСТВЛЕНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Варианты реализации, описанные в настоящем документе, позволяют увеличить дальность связи для беспроводного датчика за пределы технической комнаты, экранированной с помощью клетки Фарадея, до соседних участков (например, комнаты управления МРТ), при этом сводя к минимуму модификации монитора пациента и сохраняя целостность РЧ-экранирования технической комнаты. С этой целью может быть предусмотрено два радиоприбора - один в технической комнате, а другой - за пределами технической комнаты (например, в соседней комнате управления), которые соединены оптоволоконной линией, проходящей через РЧ-экранирование. Внутренний (или «первый») радиоприбор захватывает передаваемые датчиком данные и передает их на внешний (или «второй») радиоприбор по оптоволоконной линии, при этом внешний радиоприбор повторно передает те же передаваемые данные на их исходных несущих частотах, но с заданной временной задержкой.

Благодаря данному подходу, для монитора пациента необходимы модификации лишь программного обеспечения, например, регулировка прошивки для проверки слотов времени внешнего радиотранслятора, если первичный сигнал датчика становится ненадежным. Повторную передачу предпочтительно осуществляют на той же несущей частоте и используют ту же модуляцию и кодирование данных, так что необходимость в модификации аппаратного обеспечения радиоприбора отсутствует. Заданная временная задержка обеспечивает возможность отличить исходную передачу датчика и повторную передачу, если передача и повторная передача находятся в пределах дальности связи (например, что может иметь место в случае, если дверь между комнатой управления и технической комнатой открыта). Для выбора сигнала (переданного или повторно переданного) для использования в мониторе пациента могут быть использованы различные подходы. Согласно одному подходу, передачу используют до тех пор, пока мощность ее сигнала не станет слишком малой (или сигнал станет слабым за счет какого-либо иного показателя, например части недопустимых пакетов), при этом в данной точке происходит переключение монитора на повторную передачу. Еще в одном подходе выбирают наиболее мощный сигнал.

Для одновременной эксплуатации множества источников данных, от беспроводных датчиков или медицинских устройств, прикрепленных к физическим портам, во внутреннем радиоприборе предусмотрен мультиплексор для мультиплексирования сигналов датчика на оптоволоконную линию. Как правило, каждый датчик осуществляет передачу по разному каналу (т.е. на разной несущей частоте), и во внутреннем радиоприборе может быть воспроизведено то же решение для дифференциации сигналов, что используют в настоящее время в мониторе пациента для захвата этих сигналов датчика на разных частотах. Один пригодный подход включает новое использование сигнала ЭКГ, который обладает большим запасом (передает 3000 точек/с, ЭКГ-запись может быть реконструирована с 200 точек/с), и использование двух антенн для разнесения антенн с целью компенсации РЧ-отражений в технической комнате. Еще один подход, пусть даже являющийся более затратным с точки зрения аппаратного обеспечения, заключается в обеспечении набора приемников в мониторе пациента для различных каналов датчика. Во внешнем радиоприборе мультиплексированный сигнал демультиплексируется и для повторной передачи исходных сигналов датчика используют подобный подход на подходящих радиочастотах. Следует также понимать, что для повторной передачи сигнала, исходящего из комнаты управления, в технической комнате может быть использовано аналоговое аппаратное обеспечение.

Еще в одном варианте реализации внешний радиоприбор замещен или дополнен одним или более физическими электрическими портами данных (Ethernet, серийными и т.д.), которые воспроизводят физические электрические порты данных медицинских устройств, находящихся в технической комнате. Внутренний радиоприбор подобным образом заменен или дополнен сопряженными электрическими портами данных, выполненными с возможностью соединения с физическими электрическими портами данных медицинских устройств. Таким образом, медицинские устройства могут быть подключены к сопряженным портам, находящимся в технической комнате, сигналы с портов объединяются вместе и передаются по неэлектрической оптоволоконной линии, а также разъединяются за пределами технической комнаты, а составные сигналы распространяются на соответствующие физические электрические порты данных, воспроизводящие электрические порты данных инструмента. Таким образом, пользователь может удаленно «подключить» медицинское устройство, например, в технической комнате, путем подключения к выходному физическому электрическому порту данных внешнего радиоприбора, соответствующему физическому порту медицинского устройства, находящегося в технической комнате. Кроме того, предполагается привлечение порта больничной информационной системы (БИС) извне, так что сигналы с инструментов в технической комнате могут быть записаны в БИС. Следует отметить, что в данном варианте реализации необходимость в заданной временной задержке отсутствует.

Использование оптоволоконной линии представляет преимущество для соединения внутренних и внешних радиоприборов вследствие ее высокой скорости и полосы пропускания (например, легко обеспечивается 5 мегабит/с), что упрощает сохранение расчетной временной задержки между передачей исходным датчиком и повторной передачей, хотя также предполагаются другие неэлектрические линии, устойчивые к РЧ-экранированию, такие как лазерная/оконная/фотодиодная оптическая линия.

Один вариант реализации содержит цифровой повторитель, содержащий РЧ-приемопередатчик, находящийся в технической комнате, оптоволоконную линию через волновод в техническую комнату и РЧ-приемопередатчик, находящийся в комнате управления. Передача данных в комнату управления синхронизирована по времени для обеспечения приемному устройству, такому как монитор, возможности беспрепятственного приема данных в технической комнате, комнате управления или в любом другом месте между ними. Кроме того, в радиоприборе в комнате управления предусмотрен порт данных для обеспечения возможности отправки принятых данных в БИС.

Термин «передача» (и его варианты), используемый в настоящем документе, относится к ненаправленной беспроводной передаче (по сравнению с двухточечной направленной беспроводной передаче, например, с использованием антенны с направленным лучом или лазерного луча), которая может быть принята любым настроенным радиоприбором в пределах дальности связи для передатчика. Например, термин «передача» может относиться к передаче сигнала от физиологического датчика на первый радиоприбор.

Термин «повторная передача» (и его варианты), используемый в настоящем документе, относится к ненаправленной беспроводной передаче, которая может быть принята любым настроенным радиоприбором в пределах заданной дальности связи для (повторной) передачи. Например, термин «повторная передача» может относиться к передаче сигнала от второго радиоприбора на монитор пациента.

Ссылаясь на фиг. 1, изображен вариант реализации устройства 10 для обработки потоков физиологических данных. Как изображено на фиг. 1, устройство 10 содержит первый концентратор 6 с первым радиоприбором 12, второй концентратор 8 со вторым радиоприбором 14 и неэлектрическую линию 16 связи между первым и вторым концентратором. Ниже более подробно описан каждый из этих компонентов.

Первый радиоприбор 12 выполнен с возможностью приема отдельного потока данных медицинской информации, переданного по меньшей мере одним соответствующим физиологическим датчиком 18 на частоте потока данных, и с возможностью передачи неэлектрического сигнала, несущего отдельный поток физиологических данных. Например, медицинская информация может содержать информацию о пациенте, в том числе физиологические данные, полученные датчиком 18, информацию в отношении состояния батареи, версии программного обеспечения, версии библиотеки препаратов, предупреждения о неисправностях, общие предупреждения, высокоскоростные данные и тому подобное. Пациент 20 может находиться в первой комнате 22 с устройством 24 для визуализации (например, устройством для визуализации магнитно-резонансной (МР) томографией, устройством для визуализации позитронно-эмиссионной томографией (ПЭТ), устройством для визуализации однопозитронной эмиссионной компьютерной томографией и т.п.). Следует отметить, что устройство 24 для визуализации схематически изображено на фиг. 1 и может, например, представлять собой МРТ с горизонтальным туннелем, причем пациент 20 введен в туннель МРТ (и, таким образом, по существу находится за пределами видимости), открытый МРТ или подобное. Первая комната 22 содержит радиочастотный (РЧ) экран 26, который окружает первую комнату (например, заделан в стены комнаты). Такой радиочастотный экран широко используют вместе с МРТ и, в результате, первая комната 22 может называться «технической комнатой», а РЧ-экран 26 образует клетку 26 Фарадея, окружающую техническую комнату 26. Однако другие типы системы для визуализации могут иметь выгоду от экранирования клеткой Фарадея, например, ПЭТ-сканер может быть чувствителен к внешним РЧ-помехам. Физиологические датчики 18 (например, датчик SpO2, датчик ЭКГ, датчик температуры, датчик кровяного давления и подобные) могут быть функционально соединены с пациентом 20. В случае датчиков 18, используемых для мониторинга пациента 20, находящегося в области исследования МРТ и, следовательно, подверженного действию сильных магнитных полей, градиентов магнитного поля и РЧ-импульсов, датчик должен быть совместим с МРТ. Использование беспроводного датчика является одним способом улучшения совместимости с МРТ, поскольку он исключает электрически проводимые провода, которые в противном случае могут сопрягаться с градиентами магнитного поля и нагреваться вследствие индуцированных вихревых токов. Кроме того, датчик 18 для совместимости с МРТ, предпочтительно, свободен от ферромагнитного материала и может иметь другие особенности, такие как перфорированное РЧ-экранирование (если такое экранирование необходимо), для подавления вихревых токов.

Первый радиоприбор 12 выполнен с возможностью приема потоков физиологических данных от каждого физиологического датчика 18 и передачи потоков данных на второй радиоприбор 14. Для этой цели первый концентратор 6 содержит мультиплексор или объединитель 28. Мультиплексор 28 запрограммирован на прием множества отдельных потоков физиологических данных от физиологических датчиков 18. Например, мультиплексор 28 запрограммирован на прием сигнала SpO2 от датчика SpO2, сигнала ЭКГ от датчика ЭКГ и так далее. Мультиплексор 28 запрограммирован на последующее объединение каждого из этих потоков физиологических данных в единый поток данных. Например, мультиплексор 28 объединяет отдельные потоки данных в неэлектрический сигнал. Мультиплексор 28 запрограммирован на последующую передачу неэлектрического сигнала, несущего единый поток данных, сразу после генерирования единого потока данных по неэлектрической линии 16 связи на второй радиоприбор 14.

Второй концентратор 8 выполнен с возможностью приема неэлектрического сигнала, несущего поток физиологических данных, от первого радиоприбора 12 и повторной передачи, с использованием второго радиоприбора 14, потока физиологических данных на несущей частоте потока данных с заданной временной задержкой относительно передачи физиологическими датчиками 18. Второй радиоприбор 14 находится во второй комнате 30, которая является комнатой, отдельной от первой комнаты 22. Вторая комната 30 не содержит РЧ-экранирование. Таким образом, вторая комната 30 может называться «комнатой управления».

Второй радиоприбор 14 выполнен с возможностью приема единого, объединенного потока данных от первого радиоприбора 12 и передачи потока данных на монитор 32 пациента (более подробно описан ниже). Для этой цели второй концентратор 8 содержит демультиплексор или разъединитель 34. Демультиплексор запрограммирован на прием объединенного, единого потока данных от неэлектрической линии 16 связи посредством мультиплексора 28 в первом радиоприборе 12. Например, демультиплексор 34 запрограммирован на разъединение единого потока данных на отдельные потоки данных. Например, демультиплексор 34 разъединяет единый поток данных обратно на отдельные потоки данных, изначально переданные физиологическими датчиками 18 на первый радиоприбор 12. Демультиплексор 34 запрограммирован на последующую ретрансляцию отдельных потоков данных на монитор 32 пациента сразу после разъединения единого потока данных, как более подробно описано ниже.

Неэлектрическая линия 16 связи выполнена с возможностью соединения первого концентратора 6 и второго концентратора 8. Например, неэлектрическая линия 16 связи выполнена с возможностью функционального соединения с первым радиоприбором 12 в технической комнате 22 и вторым радиоприбором в комнате управления 30 путем прохождения через РЧ-экран 26 (т.е. через стенку, разделяющую техническую комнату 22 и комнату управления 30). В результате, происходит передача неэлектрического сигнала, несущего отдельный поток физиологических данных, от первого радиоприбора 12 на второй радиоприбор 14. В некоторых вариантах реализации неэлектрическая линия 16 связи может быть выполнена в виде оптоволоконного кабеля. Преимущественно, использование оптоволоконной линии является предпочтительным вследствие ее высокой скорости и полосы пропускания (например, легко обеспечивается 5 мегабит/с), что упрощает сохранение расчетной временной задержки между исходным датчиком и повторной передачей, как описано более подробно ниже.

Следует отметить, что внутренний и внешний радиоприборы 12, 14 изображены на фиг. 1 схематически. В предпочтительном варианте реализации каждый радиоприбор представляет собой компактный приемопередатчик, являющийся достаточно малым для помещения в небольшое пространство, например, размером с сотовый телефон (мобильный телефон) в некоторых вариантах реализации, расположенный в углу соответствующей технической комнаты 22 или комнаты 30 управления, или установленный на ее стене, для того, чтобы не находиться вне доступа рентгенотехника или другого сотрудника. Предпочтительно (хотя не обязательно), два радиоприбора 12, 14 расположены близко друг к другу на противоположных сторонах стены между граничащими между собой технической комнатой 22 и комнатой 30 управления, так что оптическое волокно 16 может иметь небольшую длину.

В некоторых вариантах реализации устройство 10 может содержать монитор 32 пациента. Монитор 32 пациента выполнен с возможностью приема отдельных потоков физиологических данных, переданных физиологическими датчиками 18 на частоте потока данных, на которой датчики передают потоки данных на первый радиоприбор 12. Для этой цели монитор 32 пациента содержит радиоприбор 36 монитора пациента, выполненный с возможностью приема потоков данных от датчиков 18. Кроме того, радиоприбор 36 монитора пациента выполнен с возможностью приема повторной передачи потока физиологических данных от второго радиоприбора 14 на несущей частоте потока данных с заданной временной задержкой. Как правило, монитор 32 пациента расположен в технической комнате 22 таким образом, что медицинские специалисты в комнате 30 управления могут просматривать данные датчика на мониторе пациента. Преимущественно, монитор 32 пациента может быть выполнен портативным (например, запитан от батареи и установлен на опорной раме на колесах или опорной консоли на колесах), так что он может быть перемещен туда и обратно из технической комнаты 22 и комнаты 30 управления через дверь 37 (вновь следует понимать, что фиг. 1 является схематической, и размеры монитора 32 пациента и двери 37 являются такими, чтобы обеспечить возможность перемещения монитора пациента на колесах через дверь), тем самым обеспечивая непрерывную передачу потоков данных от датчиков 18 и их отображение на мониторе пациента. Еще в одном примере монитор 32 пациента может быть выполнен в виде переносного устройства, тем самым обеспечивая специалисту возможность ходить туда и обратно между технической комнатой 22 и комнатой 30 управления, нося с собой или держа монитор пациента.

Иначе говоря, монитор 32 пациента выполнен с возможностью приема: (1) исходных переданных потоков данных от датчиков 18 и (2) повторной передачи тех же потоков данных от второго радиоприбора 14. Монитор 32 пациента выполнен с возможностью выбора одного из передачи и повторной передачи, и с возможностью считывания потока физиологических данных от выбранного одного из передачи и повторной передачи. В одном примере монитор 32 пациента выполнен с возможностью выбора одного из передачи и повторной передачи исходя из критерия мощности сигнала по меньшей мере при передаче. В одном таком подходе передачу используют до тех пор, пока мощность ее сигнала является слишком малой (или сигнал является слабым за счет какого-либо иного показателя, например части недопустимых пакетов), при этом в данной точке происходит переключение монитора на повторную передачу. Еще в одном подходе, основанном на мощности сигнала, выбирают наиболее мощный сигнал. Следует понимать, что за счет экрана 26 Фарадея, наиболее мощный сигнал, вероятно, будет прямой передачей от датчика 18, когда монитор 32 пациента находится в технической комнате 22; тогда как наиболее мощный сигнал, вероятно, будет повторной передачей от второго радиоприбора 14, когда монитор 32 пациента находится в комнате 30 управления. Если монитор 32 пациента находится в дверном проеме двери 37, то как передача, так и повторная передача, могут быть приняты с относительно мощными сигналами, и один сигнал выбирают, предпочтительно, исходя из мощности сигнала. Следует отметить, что даже если дверь 37 просто открыта, этого может быть достаточно для уменьшения эффективности клетки 26 Фарадея до степени, обеспечивающей возможность приема монитором 32 пациента как передачи, так и повторной передачи.

Несмотря на то, что мощность сигнала в целом является предпочтительным основанием для выбора между передачей и повторной передачей, также предполагается использование других критериев при выборе. Например, если передача изначально выбрана и обработана, но произошел сбой проверки контрольной суммы для проверки данных, то вместо этого может быть обработана повторная передача. В некоторых вариантах реализации, как показано на фиг. 1, первый концентратор 6 содержит по меньшей мере один первый физический электрический порт 38 данных, соответствующий одному или более соответствующим медицинским устройствам (например, инфузионному насосу, устройству для введения анестезии и подобным). Например, первые физические электрические порты 38 данных, как правило, содержат данные о пациенте для соответствующего медицинского устройства (например, данные для инфузионного насоса, которые могут содержать тип препарата, концентрацию, время начала, предупреждение и т.д.). Каждый первый электрический порт 38 данных выполнен с возможностью приема физиологических данных от медицинского устройства в технической комнате 22 (не показано, например, инфузионного насоса, устройства для введения анестезии или подобного). Подобным образом, второй концентратор 8 содержит по меньшей мере один второй физический электрический порт 40 данных, соответствующий каждому из первых портов 38, и, в результате, они связаны с медицинскими устройствами (такими как инфузионный насос, устройство для введения анестезии или подобное). Каждый второй физический электрический порт 40 данных выполнен с возможностью приема физиологических данных от соответствующего первого физического электрического порта 38 данных по неэлектрический линии 16 связи. Каждый второй физический электрический порт 40 данных выполнен с возможностью воспроизведения выходного порта медицинского устройства, для которого он служит в роли «удаленного суррогатного» выхода. Таким образом, например, второй физический электрический порт 40 данных имеет такой же тип соединителя и выдает данные с использованием такого же формата, что и выходной порт медицинского устройства. Таким образом, пользователь может выполнить подключение ко второму физическому электрическому порту 40 данных в комнате 30 управления и принять данные идентично тому, как если бы пользователь выполнил подключение к выходному порту медицинского устройства, находящегося в технической комнате 22.

Еще в одних вариантах реализации, ссылаясь вновь на фиг. 1, устройство 10 также может содержать линию 42 связи больничной информационной системы, выполненную с возможностью передачи данных от второго концентратора 8 соответствующей больничной информационной системе 44. Например, потоки данных, отправленные датчиками 18, могут быть переданы на линию 42 связи больничной информационной системы, так что больничная информационная система 44 может, преимущественно, непрерывно обновляться информацией, относящейся к пациенту 20. Иными словами, данные, отправленные больничной информационной системе 44, могут содержать идентификатор пациента и время. Еще в одном примере, когда идентификационная информация пациента неизвестна, может быть использован машинный идентификационный номер (ID) датчиков 18 или медицинских устройств (не показаны). Больничная информационная система 44 может выявить идентификационную информацию пациента, поскольку больничной информационной системе известно, за каким пациентом был закреплен какой датчик 18 или медицинское устройство в выбранный момент времени. Линия 42 связи больничной информационной системы может быть выполнена в виде серийного порта. В некоторых вариантах реализации линия 42 связи больничной информационной системы находится на части второго радиоприбора 14; однако следует понимать, что линия 42 связи больничной информационной системы может быть расположена в любом подходящем месте (например, на мониторе 32 пациента, отдельно от компонентов устройства 10 и т.п.).

Следует также понимать, что различные сигналы и значения, описанные в настоящем документе, могут быть переданы на различные компоненты 12, 14, 18, 32 и компоненты 28, 34для обработки данных по сети передачи данных (например, сети беспроводной связи, локальной вычислительной сети, глобальной вычислительной сети, персональной сети, сети BLUETOOTH® и т.п.). Еще в одном представленном варианте реализации выходные данные датчиков 18 подходящим образом отображаются на мониторе 32 пациента.

ПРИМЕР

На фиг. 2 изображен пример временного отрезка 46 во время работы устройства 10. В данном примере единственным физиологическим датчиком 18, соединенным с пациентом 20, является датчик SpO2. Датчик 18 выполнен с возможностью передачи множества пакетов данных по прямому каналу с частотой 125 Гц. На этой частоте передача одного пакета происходит каждые 8 миллисекунд (т.е. 8000 микросекунд, что является длительностью временного отрезка 46) на определенной несущей частоте F_SPO2. (Следует понимать, что несущая частота отличается от пакетной частоты. Например, при использовании радиоприбора с частотой 2,4 ГГц, несущая частота будет составлять около 2,4 ГГц; тогда как пакетная частота в данном примере составляет 125 Гц). Датчик 18 выполнен с возможностью передачи пакетов данных первому радиоприбору 12 по прямому каналу во время временного периода 48 прямого канала, который длится приблизительно 584 микросекунды, и содержит передвигающееся окошко из трех последовательных выборок. По прошествии времени простоя, составляющего приблизительно 250 микросекунд, датчик 18 принимает данные по обратному каналу во время временного периода 50 обратного канала, который длится приблизительно 128 микросекунд. . Скорость волоконной передачи данных выбирают так, чтобы она находилась на достаточной частоте для обеспечения возможности временной синхронизации между пакетным протоколом в первом радиоприборе 12 и пакетным протоколом во втором радиоприборе 14; таком как высокоскоростной серийный 5 Мбит/с или пакетный протокол Ethernet 100 Мбит/с.

Пакеты данных SpO2 (иллюстративные) принимаются первым радиоприбором 12 в технической комнате 22 и передаются второму радиоприбору 14 в комнате 30 управления по оптоволоконному кабелю 16. Однако несущая частота F_SPO2 может содержать трафик с других устройств (например, других датчиков 18, монитора 32 пациента, устройства 24 для визуализации и подобных), находящихся в технической комнате 22. Когда дверь 37 между технической комнатой 22 и комнатой 30 управления открыта, датчики 18, второй радиоприбор 14 и радиоприбор 36 в мониторе пациента могут находиться на дальности связи друг друга. Таким образом, важно, чтобы второй радиоприбор 14, находящийся в комнате 30 управления, был выполнен с возможностью осуществления передачи в конкретный момент времени так, чтобы не препятствовать другому пакетному трафику. Временная синхронизация между двумя радиоприборами может быть достигнута с использованием протокола Ethernet, пакетов прикладного уровня или другого протокола пакетной синхронизации.

После еще одного периода простоя, составляющего приблизительно 1038 миллисекунд, происходит передача потока данных с другого оборудования (например, других датчиков 18, монитора 32 пациента, инфузионного насоса, устройства для искусственной вентиляции легких, устройства для введения анестезии и подобного) в техническую комнату 22. Данная передача происходит во время первого временного периода 52 другого канала, который длится приблизительно 224 микросекунды. Кроме того, по прошествии еще одного периода времени простоя, составляющего приблизительно 1776 миллисекунд, второй радиоприбор 14 может отправить пакет данных непосредственно радиоприбору 36 в мониторе пациента во время временного периода 54 повторителя, который длится приблизительно 584 микросекунды. Таким образом, второй радиоприбор 14 принимает тот же поток данных от других источников (т.е. первого радиоприбора 12 и датчика 18) в разные моменты времени для предотвращения другого трафика.

По прошествии еще одного времени простоя, составляющего приблизительно 1416 миллисекунд, другое оборудование выполнено с возможностью отправки пакетов данных на монитор 32 пациента во время второго временного периода 56 другого канала, который длится приблизительно 224 микросекунды. Вновь, период простоя обеспечивает второму радиоприбору 14 возможность передачи данных на монитор 32 пациента для предотвращения трафика от другой передачи данных. В некоторых примерах, когда монитор 32 пациента находится в комнате 30 управления, пакеты обратного канала могут быть отправлены в техническую комнату 22 или ретранслированы датчику 18 в соответствующий момент времени. Наконец, по прошествии еще одного периода простоя, который длится приблизительно 1776 миллисекунд, происходит повтор процесса, при этом датчик 18 передает еще один пакет данных первому радиоприбору 12 по прямому каналу во время временного периода 48 прямого канала.

Таким образом, монитор 32 пациента может непосредственно принимать исходные данные датчика с датчика 18 в технической комнате 22. Когда монитор 32 пациента перемещают в другое место, такое как дверной проем между технической комнатой 22 и комнатой управления, монитор 32 пациента может принимать как исходные, так и повторенные пакеты прямого канала. В комнате 30 управления при закрытой двери 37 монитор 32 пациента может принимать только повторенные пакеты. Это обеспечивает возможность перемещения монитора 32 пациента туда и обратно между комнатами 22, 30 и непрерывного отображения информации о пациенте.

На фиг. 3 изображен способ 100 обработки потоков физиологических данных, передаваемых по меньшей мере одним соответствующим физиологическим датчиком 18. Способ 100 включает прием (102) отдельного потока физиологических данных, передаваемого по меньшей мере одним соответствующим датчиком 18 на несущей частоте потока данных, первым концентратором 6, содержащим первый радиоприбор 12. В то же время, передаваемые данные также принимает (103) монитор 32 пациента, если монитор пациента находится в пределах дальности связи (например, в технической комнате 22). Посредством первого радиоприбора 12, неэлектрический сигнал, несущий отдельный поток физиологических данных, передают (104) второму концентратору 8, содержащему второй радиоприбор 14, по неэлектрической линии 16 связи между первым радиоприбором 12 и вторым радиоприбором 14. Второй радиоприбор 14 принимает (106) неэлектрический сигнал, несущий отдельный поток физиологических данных, от первого радиоприбора 12. Второй радиоприбор 14 повторно передает (108) поток физиологических данных на несущей частоте потока данных с заданной временной задержкой относительно передачи по меньшей мере одним соответствующим физиологическим датчиком 18. Повторно переданные данные принимает (109) монитор 32 пациента, если монитор пациента находится в пределах дальности связи (например, в комнате 22 управления). Затем, монитор пациента выбирает и обрабатывает (111) (например, отображает данные, направленные от) переданные или повторно переданные данные, в зависимости от того, что имеет наилучшую мощность сигнала или в зависимости от некоторого другого критерия выбора.

Различные компоненты 6, 8, 12, 14, 18, 32 устройства 10 могут содержать по меньшей мере один микропроцессор 28, 34, запрограммированный прошивкой или программным обеспечением на выполнение описанных операций. В некоторых вариантах реализации микропроцессор 28, 34 выполнен за единое целое с различными компонентами 12, 14, 18, 32, так что обработка данных выполняется непосредственно различными компонентами 12, 14, 18, 32. Еще в одних вариантах реализации микропроцессор 28, 34 предусмотрен отдельно от различных компонентов 12, 14, 18, 32. Компоненты 28, 34 для обработки данных устройства 10 также могут быть реализованы в виде некратковременного носителя, хранящего инструкции, выполненные с возможностью считывания и исполнения микропроцессором (например, как описано выше) для реализации описанных операций. Некратковременный носитель может содержать, например, оперативное запоминающее устройство (ОЗУ), программируемое постоянное запоминающее устройство (ППЗУ), флеш-накопитель или другой репозиторий прошивки для различных компонентов 12, 14, 18, 32 и компонентов 28, 34 для обработки данных. В дополнение или в качестве альтернативы, некратковременный носитель может содержать жесткий диск компьютера (подходящий для реализуемых на компьютере вариантов реализации), оптический диск (например, для установки на таком компьютере), хранилище данных на сетевом сервере (например, RAID-массив), с которого различные компоненты 12, 14, 18, 32, компоненты 28, 34 для обработки данных или компьютер могут загружать программное обеспечения или прошивка для аппарата через сеть Интернет или другую электронную сеть передачи данных, или т.п.

Настоящее изобретение было описано со ссылкой на предпочтительные варианты реализации. Специалистам в данной области техники могут быть ясны модификации и изменения после прочтения и понимания представленного выше подробного описания. Предполагается, что настоящее изобретение выполняют так, чтобы включить все такие модификации и изменения в такой мере, в какой они находятся в пределах объема прилагаемой формулы изобретения или ее эквивалентов.

Группа изобретений относится к обработке потоков физиологических данных, передаваемых датчиком медицинской информации. Представлено устройство, которое содержит: первый концентратор, содержащий первый радиоприбор, выполненный с возможностью приема отдельного потока данных медицинской информации, передаваемого соответствующим датчиком на несущей частоте потока данных, и с возможностью передачи неэлектрического сигнала, несущего отдельный поток данных медицинской информации; второй концентратор, содержащий второй радиоприбор; и неэлектрическую линию связи между первым радиоприбором и вторым радиоприбором, по которой происходит передача неэлектрического сигнала, несущего отдельный поток данных медицинской информации, от первого радиоприбора на второй радиоприбор. Второй радиоприбор выполнен с возможностью приема неэлектрического сигнала, несущего поток данных медицинской информации, от первого радиоприбора и повторной передачи потока данных медицинской информации на несущей частоте потока данных с заданной временной задержкой относительно передачи по меньшей мере одним соответствующим датчиком. Группа изобретений обеспечивает повышение эффективности обработки потоков физиологических данных. 3 н. и 12 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Устройство (10) для обработки потоков данных медицинской информации, передаваемых по меньшей мере одним соответствующим физиологическим датчиком (18), содержащее:

первый концентратор (6), содержащий первый радиоприбор (12), выполненный с возможностью приема отдельного потока данных медицинской информации, передаваемого по меньшей мере одним соответствующим датчиком (18) на несущей частоте потока данных, и с возможностью передачи неэлектрического сигнала, несущего отдельный поток данных медицинской информации;

второй концентратор (8), содержащий второй радиоприбор (14); и

оптоволоконный кабель (16) между первым концентратором (6) и вторым концентратором (8), по которому происходит передача неэлектрического сигнала, несущего отдельный поток данных медицинской информации, от первого радиоприбора (12) второму радиоприбору (14);

причем второй радиоприбор (14) выполнен с возможностью приема неэлектрического сигнала, несущего поток данных медицинской информации, от первого радиоприбора (12) и повторной передачи потока данных медицинской информации на несущей частоте потока данных с заданной временной задержкой относительно передачи по меньшей мере одним соответствующим датчиком (18).

2. Устройство (10) по п. 1, также содержащее:

монитор (32) пациента, содержащий радиоприбор (36), выполненный с возможностью:

приема отдельного потока данных медицинской информации, передаваемого по меньшей мере одним датчиком (18) на несущей частоте потока данных; и

приема повторной передачи потока данных медицинской информации от второго радиоприбора (14) на несущей частоте потока данных с заданной временной задержкой.

3. Устройство (10) по п. 2, в котором:

первый концентратор (6) содержит мультиплексор (28), запрограммированный на:

прием множества отдельных потоков данных медицинской информации от одного или более датчиков (18);

объединение множества отдельных потоков данных медицинской информации в единый поток данных и

передачу неэлектрического сигнала, несущего единый поток данных, по оптоволоконному кабелю (16) второму радиоприбору (14); а

второй концентратор (8) содержит демультиплексор (34), запрограммированный на:

прием единого потока данных от оптоволоконного кабеля (16);

разъединение единого потока данных на отдельные потоки данных и

ретрансляцию отдельных потоков данных на монитор (32) пациента.

4. Устройство (10) по п. 2, в котором монитор (32) пациента дополнительно выполнен с возможностью выбора одного из передачи и повторной передачи и с возможностью считывания потока данных медицинской информации от выбранного одного из передачи и повторной передачи.

5. Устройство (10) по п. 4, в котором монитор (32) пациента выполнен с возможностью выбора одного из передачи и повторной передачи исходя из показателя мощности сигнала по меньшей мере при передаче.

6. Устройство (10) по любому из пп. 1-5, в котором:

первый концентратор (6) содержит по меньшей мере один первый физический порт (38), соответствующий каждому из соответствующих датчиков (18), при этом каждый первый порт (38) выполнен с возможностью приема данных медицинской информации от соответствующего датчика; а

второй концентратор (8) содержит по меньшей мере один второй физический порт (40), соответствующий каждому из первых портов (38), при этом каждый второй порт (40) выполнен с возможностью приема данных медицинской информации от соответствующего первого порта (38) по оптоволоконному кабелю (16).

7. Устройство (10) по любому из пп. 1-6, в котором второй концентратор (8) содержит линию (42) связи больничной информационной системы, выполненную с возможностью передачи данных от второго радиоприбора (14) соответствующей больничной информационной системе (44).

8. Система для магнитно-резонансной томографии (МРТ), содержащая:

устройство (24) для визуализации посредством МРТ, находящееся в технической комнате (22);

клетку (26) Фарадея, окружающую техническую комнату; и

устройство (10) по любому из пп. 1-7 для обработки потоков данных медицинской информации, передаваемых по меньшей мере одним соответствующим датчиком (18), находящимся на пациенте, в устройстве для визуализации посредством МРТ, причем первый концентратор (6) находится внутри клетки Фарадея, второй концентратор (8) находится за пределами клетки Фарадея, а оптоволоконный кабель (16) проходит через клетку Фарадея.

9. Способ (100) обработки потоков физиологических данных, передаваемых по меньшей мере одним соответствующим физиологическим датчиком (18), включающий:

прием первым концентратором (6), содержащим первый радиоприбор (12), отдельного потока физиологических данных, передаваемого по меньшей мере одним соответствующим физиологическим датчиком (18) на несущей частоте потока данных;

передачу первым радиоприбором (12) неэлектрического сигнала, несущего отдельный поток физиологических данных, второму концентратору (8), содержащему второй радиоприбор (14), по оптоволоконному кабелю (16) между первым радиоприбором (12) и вторым радиоприбором (14);

прием вторым радиоприбором (14) неэлектрического сигнала, несущего отдельный поток физиологических данных, от первого радиоприбора (12) и

повторную передачу вторым радиоприбором (14) потока физиологических данных на несущей частоте потока данных с заданной временной задержкой относительно передачи по меньшей мере одним соответствующим физиологическим датчиком (18).

10. Способ (100) по п. 9, также включающий:

посредством монитора (32) пациента, содержащего радиоприбор (36):

прием отдельного потока физиологических данных, передаваемого по меньшей мере одним физиологическим датчиком (18) на несущей частоте потока данных; и

прием повторной передачи потока физиологических данных от второго радиоприбора (14) на несущей частоте потока данных с заданной временной задержкой.

11. Способ (100) по п. 10, который дополнительно включает:

посредством первого концентратора (6):

прием множества отдельных потоков физиологических данных по меньшей мере от одного соответствующего физиологического датчика (18);

объединение каждого потока физиологических данных в единый поток данных и

передачу неэлектрического сигнала, несущего единый поток данных, по оптоволоконному кабелю (16) второму радиоприбору (14); и

посредством второго концентратора (8):

прием единого потока данных от оптоволоконного кабеля (16);

разъединение единого потока данных на отдельные потоки данных и

ретрансляцию отдельных потоков данных на монитор (32) пациента.

12. Способ (100) по п. 11, также включающий:

посредством монитора (32) пациента, выбор одного из передачи и повторной передачи и считывание потока физиологических данных от выбранного одного из передачи и повторной передачи.

13. Способ (100) по п. 12, также включающий:

посредством монитора (32) пациента, выбор одного из передачи и повторной передачи исходя из показателя мощности сигнала по меньшей мере при передаче.

14. Способ (100) по любому из пп. 10-13, в котором:

принимают физиологические данные от соответствующего физиологического датчика (18) посредством по меньшей мере одного первого физического порта (38) первого концентратора (6), соответствующего каждому из соответствующих физиологических датчиков (18); и

принимают физиологические данные от соответствующего первого порта (38) по оптоволоконному кабелю (16) посредством по меньшей мере одного второго физического порта (40) второго концентратора (8), соответствующего каждому из первых портов (38).

15. Способ (100) по любому из пп. 10-14, также включающий:

передачу данных от второго радиоприбора (14) соответствующей больничной информационной системе (44) по линии (42) связи больничной информационной системы второго концентратора (8).