(57)【要約】  医療対象を無線で監視する無線センサーネットワークは、複数のセンサー端末（２２、２４、２６、１２２、１２４、１２６）を有する。各センサー端末は、無線メッセージを送信及び受信する無線通信機（４６）、医療対象の特性を監視するセンサー（４０、４２、１３０、１３２、１４０、１４２）、及びプロセッサー（５０）を有する。プロセッサーは、少なくとも認証方法を実行するようプログラムされ、当該認証方法は、（ｉ）無線トリガーメッセージの受信に応じてセンサーを介し所定の時間（７６）にセンサーデータを取得する段階、（ｉｉ）取得センサーデータから計算された関連付けコード（６０、１５０、１５２、１６０、１６２）を格納する段階、及び（ｉｉｉ）当該関連付けコードタグを格納関連付けコードと比較することにより、関連付けコードタグを有する、後続の受信無線メッセージを認証する段階、を有する。プロセッサーは更に、当該格納関連付けコードを関連付けコードタグとして、他のセンサーへ送信されるメッセージに付加する。
2008527466.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
無線センサーネットワークであって、医療対象を無線で監視し、前記無線センサーネットワークは：
各センサー端末は無線メッセージを送信及び受信する無線通信機と、前記医療対象の特性を監視するセンサーと、少なくとも認証方法を実行するようプログラムされたプロセッサーとを有する、複数のセンサー端末、を有し、前記認証方法は：
（ｉ）無線トリガーメッセージの受信に応じて、前記センサーを介し所定時間の間にセンサーデータを取得する段階、
（ｉｉ）前記取得センサーデータから計算した関連付けコードを格納する段階、及び
（ｉｉｉ）関連付けコードタグを前記格納関連付けコードと比較することにより、前記関連付けコードタグを有する、後続の受信無線メッセージを認証する段階、を有する無線センサーネットワーク。
【請求項２】
前記プロセッサーは、無線メッセージ送信方法を実行するよう更にプログラムされ、前記無線メッセージ送信方法は：
前記格納関連付けコードを関連付けコードタグとしてメッセージに付加する段階、及び
前記付加関連付けコードタグを有するメッセージを無線で送信する段階、を有し、
少なくとも１つの他のセンサー端末は、前記付加関連付けコードタグを有する前記無線で送信されたメッセージを受信し、及び前記認証する段階を実行し前記付加関連付けコードタグを有する受信メッセージを認証する、請求項１記載の無線センサーネットワーク。
【請求項３】
前記関連付けコードは、前記取得センサーデータから引き出されたデータセットを有し、及び前記認証する段階は：
前記関連付けコードと前記関連付けコードタグの相関を計算する段階；及び
前記相関を所定の認証基準と比較する段階、を有する、請求項１記載の無線センサーネットワーク。
【請求項４】
前記比較する段階は：
前記相関のピークを決定する段階；及び
前記ピークを認証ピーク閾値と比較する段階、を有する、請求項３記載の無線センサーネットワーク。
【請求項５】
前記関連付けコードを前記取得センサーデータから計算する段階は、前記取得センサーデータをフーリエ変換する段階を有し、及び前記認証する段階は：
前記関連付けコードと前記関連付けコードタグの乗法結合を計算する段階；及び
前記乗法結合を所定の認証基準と比較する段階、を有する、請求項１記載の無線センサーネットワーク。
【請求項６】
前記関連付けコードを前記取得センサーデータから計算する段階は、前記取得センサーデータをフーリエ変換する段階を有し、及び前記認証する段階は：
前記関連付けコードと前記関連付けコードタグのフーリエ周波数を点別に乗算し、点別生成データセットを生成する段階；及び
前記点別生成データセットのピークを決定する段階；及び
前記ピークを認証ピーク閾値と比較する段階、を有する、請求項１記載の無線センサーネットワーク。
【請求項７】
（ｉ）前記取得センサーデータは、所定の時間にわたるサンプルのセットを有し、及び（ｉｉ）前記関連付けコードは、前記サンプルのセットから計算された複数のデータ点を有する、請求項１記載の無線センサーネットワーク。
【請求項８】
前記複数のデータ点は、前記サンプルのセットを振幅正規化することにより計算される、請求項７記載の無線センサーネットワーク。
【請求項９】
前記複数のデータ点は、前記サンプルのセットをサブサンプリングすることにより計算される、請求項７記載の無線センサーネットワーク。
【請求項１０】
前記複数のデータ点は、前記サンプルのセットをフーリエ変換することにより計算される、請求項７記載の無線センサーネットワーク。
【請求項１１】
前記複数のセンサー端末の少なくとも１つの第１のセンサー端末は、前記医療対象の第１の特性を監視するセンサーを有するが、前記医療対象の第２の特性を監視するセンサーを有さず、前記第１のセンサー端末の認証方法は前記第１の特性を監視するセンサーを利用し；
前記複数のセンサー端末の少なくとも１つの第２のセンサー端末は、前記医療対象の前記第２の特性を監視するセンサーを有するが、前記医療対象の前記第１の特性を監視するセンサーを有さず、前記第２のセンサー端末の認証方法は前記第２の特性を監視するセンサーを利用し；及び
前記複数のセンサー端末の少なくとも１つの第３のセンサー端末は、前記医療対象の前記第１及び前記第２の両方の特性を監視するセンサーを有し、前記第３のセンサー端末のプロセッサーは、前記認証方法を実行するようプログラムされ、前記第１及び前記第２の特性に対応する第１及び第２の格納関連付けコードを生成し、及びメッセージ中継方法を更に実行し、前記メッセージ中継方法は：
（ｉｖ）前記第１の格納関連付けコードと前記第２の格納関連付けコードの１つに対応する関連付けコードタグを有する受信無線メッセージを認証する段階に続き、前記タグを前記第１の関連付けコードと前記第２の関連付けコードの他方と置き換えることにより、前記メッセージを変更する段階、及び
（ｖ）前記変更メッセージを無線で送信する段階、を有する、請求項１記載の無線センサーネットワーク。
【請求項１２】
前記複数のセンサー端末は、自律無線センサーネットワークを定め、前記自律無線センサーネットワークは、自律的に（ｉ）前記医療対象の複数の特性に関連するセンサーデータを取得及び格納し、及び（ｉｉ）前記格納センサーデータを外部装置へ無線で送信する、請求項１記載の無線センサーネットワーク。
【請求項１３】
前記複数のセンサー端末の少なくとも１つは：
前記医療対象の特性の監視に関連するセンサーデータを格納するデータメモリーを有し、前記プロセッサーはデータダンプ方法を実行するよう更にプログラムされ、前記データダンプ方法は：
前記医療対象の特性の監視に関連する格納センサーデータを有するデータメッセージを構成する段階、
前記格納関連付けコードを関連付けコードタグとして前記データメッセージに付加する段階、及び
前記付加関連付けコードタグを有するデータメッセージを無線で送信する段階、を有し、
前記データダンプ方法は、無線データダンプ要求メッセージの受信及び認証に応じて実行される、請求項１記載の無線センサーネットワーク。
【請求項１４】
前記複数のセンサー端末の少なくとも１つのセンサーは：
他のセンサーにより監視される特性と異なる、前記医療対象の第２の特性を監視する第２のセンサー；及び
前記医療対象の前記第２の特性の監視に関連するセンサーデータを格納するデータメモリー、を有し、前記プロセッサーはデータダンプ方法を実行するよう更にプログラムされ、前記データダンプ方法は：
前記医療対象の特性の監視に関連する第２の格納センサーデータを有するデータメッセージを構成する段階、
前記格納関連付けコードを関連付けコードタグとして前記データメッセージに付加する段階、及び
前記付加関連付けコードタグを有するデータメッセージを無線で送信する段階、を有し、
前記データダンプ方法は、無線データダンプ要求メッセージの受信及び認証に応じて実行される、請求項１記載の無線センサーネットワーク。
【請求項１５】
無線センサー端末であって、請求項１のネットワークで利用するための無線センサー端末。
【請求項１６】
無線センサーネットワーク方法であって、医療対象を無線で監視する複数のセンサー端末により実行され、前記無線センサーネットワーク方法は：
各センサー端末において認証処理を実行する段階を有し、前記認証処理は：
（ｉ）無線トリガーメッセージの受信に応じて、所定時間の間に、前記医療対象の特性に関連するセンサーデータを取得する段階、
（ｉｉ）前記取得センサーデータから計算した関連付けコードを格納する段階、及び
（ｉｉｉ）関連付けコードタグを前記格納関連付けコードと比較することにより、前記関連付けコードタグを有する、後続の受信無線メッセージを認証する段階、を有する、無線センサーネットワーク方法。
【請求項１７】
センサー端末において無線メッセージ送信処理を実行する段階を更に有し、前記無線メッセージ送信処理は：
前記格納関連付けコードを関連付けコードタグとしてメッセージに付加する段階、及び
前記付加関連付けコードタグを有するメッセージを無線で送信する段階、を有し、
少なくとも１つの他のセンサー端末は、前記付加関連付けコードタグを有する前記無線送信メッセージを受信し、及び前記認証する段階を実行し、前記付加関連付けコードタグを有する受信メッセージを認証する、請求項１６記載の無線センサーネットワーク方法。
【請求項１８】
前記関連付けコードは、前記取得センサーデータから引き出されたデータセットを有し、及び前記認証する段階は：
前記関連付けコードと前記関連付けコードタグを組み合わせ、相関関係及びフーリエ変換及び前記関連付けコードと前記関連付けコードタグとの乗算の１つを用い認証指標を生成する段階；及び
前記認証指標を所定の認証基準と比較する段階、を有する、請求項１６記載の無線センサーネットワーク方法。
【請求項１９】
前記医療対象の複数の特性に関連するセンサーデータを取得及び格納する段階、及び
前記格納センサーデータを外部装置へ無線で送信する段階、を更に有する請求項１６記載の無線センサー方法。
【請求項２０】
取得され、格納され、及び無線で送信された前記複数の特性は、前記認証処理で用いられる特性を有する、請求項１９記載の無線センサー方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、医療監視技術に関する。本発明は、特に無線自律センサーネットワークに適用され、無線自律センサーネットワークを参照し記載される。より一般的には、本発明は無線医療センサー及び医療対象の無線監視に適用される。
【背景技術】
【０００２】
入院患者は、標準的に病院の緊急治療室に到着する。緊急治療室では、患者は種々の生体信号監視センサー、例えば心電計（ＥＣＧ）センサー、血圧センサー、血液酸素飽和度（ＳａＯ２）センサー、等と接続される。これらの生体信号は、緊急治療室の職員により監視され、そして患者の状態を診断するため及び患者が入院すべきか、入院すべき場合はどの医療部（例えば集中治療部、心疾患治療部、呼吸集中治療部、一般入院、等）に患者が向けられるべきかを決定するために用いられる。
【０００３】
患者は、次に緊急治療室から適切な医療治療部又は他の病院地域へ転送される。これは標準的に生体信号監視センサーを切断し、患者を新たな場所へ輸送し、及び患者を生体信号監視センサーの新たなセットに接続する必要がある。移動中、患者は如何なる電子センサーによっても監視されないままにされ得る。また、緊急治療室で要求される生体信号監視記録を新たな場所へ通信する際に遅延し得る。又は更に悪いことには、緊急治療室からの監視記録は失われ得る。患者が投薬されるか、又は緊急治療室に居る間に治療される場合、投薬又は治療の前に緊急治療室で取得された記録生体信号を、新たな場所で監視された患者の現在の生体信号と比較することは、投薬又は治療の有効性を評価する際に有用である。
【０００４】
緊急治療室から医療部への患者の輸送に関連するこれらの問題は、患者が移動される都度繰り返される。電子患者監視は、患者が検査設備、下位の部、病院の一般治療棟、又は他の場所へ輸送される都度中断される。
【０００５】
患者の輸送中でさえ中断されない電子患者監視を提供するため、強靱な無線自律センサーネットワークを開発することが関心を集めている。無線自律センサーネットワークは、監視局と接続されていない場合でさえ動作しセンサーデータを格納する能力を有する複数の「高機能」無線センサーを有する。従って、無線自律センサーネットワークは、患者の輸送中に患者と接続されたままであり、及びセンサーデータを収集し格納し続ける。患者が新たな場所に到着すると、自律センサーネットワークは、現地の監視局と無線で接続する。現地の監視局を通じ、センサーの現在の出力は、及び選択的には格納されたセンサーデータも、アクセスされ得る。
【０００６】
強靱な無線自律センサーネットワークを開発する際に困難な点は、センサーに関連する問題である。病院又は他の医療設備は、標準的に多数の患者を有している。患者が無線自律センサーネットワークにより監視される場合、当該患者のための全てのセンサーは、共に関連し、不注意に他の患者を監視しているセンサーと関連付けることなく自律ネットワークを定めなければならない。
【０００７】
関連問題を解決するある方法は、非常に短距離の無線通信をセンサー間で用い、他の患者を監視している如何なる周辺のセンサーも範囲外にあるようにすることである。しかしながら、この手法は、特定の状況では監視される患者が非常に近くに一緒に運ばれ得るので、通常実現可能でなく信頼性もない。例えば、二人の監視される患者は、同一の病院の部屋、緊急治療室の隣接するベッド、等にいるかも知れない。
【０００８】
他の手法では、センサーは、ネットワークの各センサーを電子タグ付けすることにより、特定のセンサーネットワークに属するとして指定される。例えば、ネットワークの各センサーは、共通のネットワーク識別番号を割り当てられ得る。センサーが互いに通信する場合、ネットワーク識別番号は通信にタグ付けされ、当該通信がネットワークの通信であるかを検証する。この手法は、一般にネットワーク識別番号を割り当てるために手作業が必要とされるという不利点を有する。更に、この手法は誤りを生じ易い。例えば同一のネットワーク識別番号が２つの隣接するネットワークに割り当てられた場合、又はセンサーが新たな患者に設置される場合に医療関係者が不注意にもセンサーを再割り当てするのを忘れた場合、である。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
以下に、前述の制限及び他の制限を克服する改善された装置及び方法を検討する。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
ある態様によると、無線センサーネットワークは、医療対象の無線監視のために開示される。無線センサーネットワークは、複数のセンサー端末を有する。各センサー端末は、無線メッセージを送信及び受信する無線通信機、医療対象の特性を監視するセンサー、及びプロセッサーを有する。プロセッサーは、少なくとも認証方法を実行するようプログラムされ、当該認証方法は、（ｉ）無線トリガーメッセージの受信に応じてセンサーを介し所定の時間に患者の生体信号データを取得する段階、（ｉｉ）取得したセンサーデータから計算された関連付けコードを格納する段階、及び（ｉｉｉ）当該関連付けコードタグを格納関連付けコードと比較することにより、関連付けコードタグを有するその後に受信した無線メッセージを認証する段階、を有する。
【００１１】
別の態様によると、無線センサーネットワーク方法が提供される。当該方法は、医療対象を無線で監視する複数のセンサー端末により実行される。無線センサーネットワーク方法は、各センサー端末で認証処理を実行する段階を有する。当該認証処理は、（ｉ）無線トリガーメッセージの受信に応じて所定の時間に医療対象の特性に関連するセンサーデータを取得する段階、（ｉｉ）取得したセンサーデータから計算された関連付けコードを格納する段階、及び（ｉｉｉ）当該関連付けコードタグを格納関連付けコードと比較することにより、関連付けコードタグを有するその後に受信した無線メッセージを認証する段階、を有する。
【発明の効果】
【００１２】
ある利点は、医療監視のための強靱な無線自律センサーネットワークを提供することである。
【００１３】
別の利点は、近隣の患者のセンサーネットワーク間の漏話の可能性が実質的に減少されることである。
【００１４】
更に別の利点は、追加センサーを手作業で識別する必要がなく、及びセンサーネットワークの動作が実質的に混乱することなく、センサーを自律センサーネットワークから迅速に追加及び除去することが可能なことである。
【００１５】
多くの更なる利点及び利益は、以下の詳細な説明を読むことにより、当業者に明らかである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
本発明は、種々の構成要素及び構成要素の配置、並びに種々の処理動作及び処理動作の配置の形式を取って良い。図は、好適な実施例の説明のみを目的とし、従って、本発明を限定するものと見なされるべきではない。
【００１７】
図１を参照すると、医療対象１０は、ベッド１２に横たわっている。図示された患者１０は、点滴流監視装置１６により制御される点滴剤容器１４から点滴剤を受けている。この点滴剤治療は説明的な例であり、一般に患者１０は追加の又は他の治療を受け、例えばかん流ポンプのような自調剤器から投薬を受け、又は如何なる治療又は投薬もされなくて良い。
【００１８】
患者１０は、無線センサーネットワーク２０により監視される。無線センサーネットワーク２０は、図示された例では３個のセンサー端末２２、２４、２６を有する。より一般的には、センサーネットワークは、実質的に如何なる数のセンサー端末も有し得る。センサー２２、２４、２６は、外部監視装置３０と無線で通信する。図示された実施例では、外部監視装置３０は多関節取り付け腕３２により天井（示されない）に取り付けられ、（ｉ）心電計（ＥＣＧ）データ３４と、（ｉｉ）血液酸素飽和度（ＳａＯ２）データ３６とを表示しており、両データはセンサーネットワーク２０から受信される。一般に、各センサー端末２２、２４、２６は、１つ以上の生体信号又はＥＣＧ、ＳａＯ２、心拍、呼吸数、呼吸相、血圧、脳波、等のような他の患者特性を監視する１つ以上のセンサーを有する。
【００１９】
図１を引き続き参照し、更に図２を参照する。図２は、説明的な無線センサー端末２２を示す。各センサー端末２２、２４、２６は、説明的なＥＣＧセンサー４０及びセンサー端末２２の説明的なＳａＯ２センサー４２のような１つ以上のセンサーを有し、また説明的なセンサー端末２２の電源４４のような電源、及び無線通信機４６を更に有する。電源４４は、再充電可能なバッテリー、蓄積キャパシター、又は他の再充電可能な電源であり得、又は使い捨てバッテリーであり得る。いくつかの再充電可能な電源の実施例では、電源４４は、例えば赤外線又は無線周波数放射に晒すことにより無線で充電される。他の再充電可能な電源の実施例では、電源４４は、バッテリー充電器に接続することにより再充電可能である。標準的に限られた入手可能なオンボード電源の観点から、無線通信機４６は、標準的に低出力、短距離無線周波数送信機であり、当該送信機はまた無線周波数受信能力を有する。しかしながらより高出力、より長距離の通信機もまた考えられる。
【００２０】
いくつかの好適な実施例では、無線センサーネットワーク２０は、自律無線センサーネットワークである。自律無線センサーネットワークでは、センサー端末２２、２４、２６は互いに通信し、そして外部監視装置３０又は他の外部装置との無線接続がない場合でも自律的に動作する。自律監視を可能にするため、センサー端末２２はデジタルプロセッサー５０及び不揮発性メモリー５２を更に有する。不揮発性メモリー５２の一部は、デジタルプロセッサー５０により実行可能なソフトウェア５４を格納するために割り当てられる。いくつかの実施例では、ソフトウェア５４を格納するメモリーの一部は、読み出し専用である。他の実施例では、ソフトウェアはリード／ライトメモリーに格納され、そして例えば無線通信機４６を介しソフトウェア更新を無線で受信することにより新たなプログラムコードをメモリー５２内にアップロードすることにより更新され得る。
【００２１】
不揮発性メモリー５２の一部５６は、センサーデータを格納するために割り当てられる。従って、センサー端末２２はデータメモリー及びデジタル処理能力を有するので、センサー端末２２は、自律的に動作し、無線センサーネットワーク２０が外部監視装置３０から切断されている期間中でさえデータを取得可能である。更に、センサー端末２２のみが詳細に説明されたが、自律無線センサーネットワーク２０の他のセンサー端末２４、２６も同様に、１つ以上のセンサー、内部電源又は電力蓄積装置、無線通信機、及びデジタル処理及びデータ蓄積能力を有し、及び従って自律的に動作し得る。更に、いくつかの実施例では、センサー端末２２、２４、２６は、無線メッセージを交換することにより分散計算モードで協力して動作する。従って、自律無線センサーネットワーク２０は、特にセンサーネットワーク内のセンサー端末の数が増加した場合、比較的複雑な動作を実行し得る。
【００２２】
センサーネットワーク２０のセンサー２２、２４、２６は、互いにメッセージにタグ付けされた関連付けコードの使用を通じて無線通信を認証する。図２に示されるように、説明的なセンサー２２では、関連付けコード６０は不揮発性メモリー５２の割り当てられた部分に適切に格納される。関連付けコード６０は、全てのセンサー端末２２、２４、２６に共通のセンサーを用いて生成される。例えば、全てのセンサー端末２２、２４、２６は、ＥＣＧセンサー４０を有する。従ってＥＣＧ信号は、関連付けコード６０を構成するために適した、患者１０の監視特性として用いられ得る。
【００２３】
プロセッサー５０は、図３にフローチャートを示す方法７０を用い、関連付けコード６０を生成するようプログラムされる。方法７０は、センサー端末２２、２４、２６のそれぞれにより実質的に同時に実行される。センサー端末２２、２４，２６の１つは、関連付けコード更新要求を無線で送信することにより、処理動作７２で関連付けコードの更新をトリガーする。標準的に、更新要求は、センサー端末２２、２４、２６が最初に患者１０と接続された時に行われる。トリガー動作７２はまた、センサーネットワーク２０に追加された新たなセンサー端末により、又はセンサー端末２２、２４、２６の１つが他のセンサー端末のネットワークからの除去、又は他の伝送故障又は異常を検出した時、トリガーされ得る。いくつかの実施例では、関連付けコード更新処理７０は周期的に開始され、センサーネットワーク２０を定めるセンサー端末２２、２４、２６の強靱な連続する関連を保証する。
【００２４】
トリガー動作７２に応じて、各センサー端末は、例えばＥＣＧ特性のような共通の監視特性のセンサーデータを、取得時間間隔７６の間に処理動作７２で取得する。取得時間間隔７６は、監視患者１０に一意的に帰属する取得センサーデータセットを生成するために十分長くなければならない。例えばＥＣＧ特性では、取得時間間隔７６は一般に数心拍に渡るべきであり、つまり数秒又はそれ以上であるべきである。より短い又はより長い標準時間応答を有する別の特性が利用される場合、取得時間間隔７６は、対応してより短く又はより長くされ得る。標準的に取得時間間隔７６は、ソフトウェア５４に組み込まれるか、又はトリガー動作７２で受信されたトリガーメッセージに含まれる。
【００２５】
各端末２２、２４、２６では、関連付けコード６０は、処理動作７８で、取得センサーデータから生成される。関連付けコード６０は、取得センサーデータを処理することにより生成され、特定の場所又はセンサーの患者１０への取り付けに強く依存するセンサーデータの特徴を実質的に抑制するべきである。例であるＥＣＧ特性を検討すると、心電計信号の振幅は、標準的にセンサーの設置場所及びどれだけ良好に患者１０に取り付けられているかに強く依存する。更に、ＥＣＧ信号は、センサーの設置場所に依存する有意な時間遅延を有し得る。他方で、ＥＣＧ信号の一般的な形状及び周期性（つまり心拍数）は、ＥＣＧセンサーの位置又は取り付けに拘わらず、標準的に実質的に同一である。
【００２６】
取得センサーデータは、標準的に取得時間間隔７６に渡るサンプルのセットである。関連付けコード６０を取得センサーデータから計算するある処理では、センサーデータサンプルのセットは、サブサンプリングされ、振幅を正規化され、関連付けコード６０を生成する。関連付けコード６０を計算する別の処理では、センサーデータサンプルのセットは、振幅を正規化されフーリエ変換される。対応するメッセージ認証処理が記載された場合に分かるように、これら例である認証コードは、取得センサーデータがＥＣＧ又は位置と独立な形状を有するが振幅及び／又は時間差に依存する位置を有する他の特性である場合、患者１０を一意的に識別する関連付けコードを生成するために有効である。
【００２７】
関連付けコード６０が生成されると、関連付けコード６０はメモリー５２に格納される。続いて、センサー端末が他のセンサー端末又はネットワーク２０の複数のセンサー端末により受信されるメッセージを無線で送信する時はいつでも、センサー端末は、格納関連付けコード６０を関連付けコードタグとしてメッセージに付加し、そして付加関連付けコードタグを備えた当該メッセージを無線で送信する。受信センサー端末では、無線で受信したメッセージに含まれる関連付けコードタグは、メッセージを認証するため、受信センサー端末において格納関連付けコードと比較される。
【００２８】
図４を参照すると、受信センサー端末により実行される適切な例であるメッセージ認証処理８０が記載されている。認証処理８０は、例であるサブサンプリングされ及び振幅を正規化された関連付けコード６０を利用する。センサー端末は、処理動作８２で、関連付けコードタグを有する無線メッセージを受信する。受信メッセージの関連付けコードタグは、適切な相関関係を用い格納された認証コード６０と相関される。ある適切な相関関数Ｒ［ｎ］は次式に示される。
【００２９】
【数１】
2008527466.tif 000003
ここでＡ．Ｃ．は、Ｍ回のサブサンプルから成る格納関連付けコード６０である。Ａ．Ｃ．タグは、受信メッセージの関連付けコードタグであり、これもまたＭ回のサブサンプルから成る。インデックスｉはサブサンプルを示す。インデックスｎは、相関関数Ｒ［ｎ］の点を示す。相関ピーク検出動作８６は、例である式（１）のＲ［ｎ］の最も大きい値のような、相関関係のピーク又は最大値を検出する。与えられたインデックスｎにおいて、相関関係Ｒ［ｎ］は、関連付けコード６０とｎ個のデータ点だけ関連付けコードタグをシフトした後の受信メッセージの関連付けコードタグとの統合生成物に相当する。従って、送信及び受信センサー端末の間の取得センサーデータの相対先行又は遅延時間は、結果として単に相関関係のピーク位置のシフトを生じるが、一般に相関関係のピークの振幅を変化しない。
【００３０】
従って、ＥＣＧ又は関連付けコードを構成するために用いられる他の特性の如何なる先行時間又は遅延時間も、一般に、相関関係ピーク検出動作８６の出力に僅かな効果しか有さないか又は如何なる効果も有さない。送信及び受信センサー端末の間の振幅変動は、例である関連付けコードにおける振幅正規化により事前に取り込まれている。従って、相関関係ピーク検出動作８６の出力は、振幅及び送信及び受信センサー端末の間の時間シフト変動と実質的に独立である。及び従って相関関係ピーク検出動作８６の出力は、比較動作９２において関連付け閾値９０と適切に比較され、受信メッセージを認証する（つまり、受信メッセージがセンサーネットワーク２０のセンサー端末の１つからであるか否かを決定する）。比較動作９２がメッセージを認証した場合、メッセージは処理動作９４で処理される。例えば、メッセージがコマンドである場合、コマンドは受信センサー端末により実行される。メッセージがデータである場合、データは格納されるか又は受信センサー端末により利用される。比較動作９２がメッセージの認証に失敗した場合、エラーメッセージはエラー動作９６で、選択的に無線で送信される。正規化されサブサンプリングされたＥＣＧ特性を利用し関連付けコード６０を生成し、及び相関関係比較を更に利用するいくつかの実施例では、認証の閾値９０は、標準的に約９５％から９８％の相関の間である。
【００３１】
認証コード６０が取得センサーデータを振幅正規化及びフーリエ変換により計算される実施例では、相関動作８４は、関連付けコード６０及び関連付けコードタグの乗法結合により適切に置き換えられる。例えばセンサーデータサンプルのセットは、振幅正規化され及び高速フーリエ変換（ＦＦＴ）により処理され、関連付けコード６０を定める複数のフーリエ周波数データ点を生成し得る。相関動作８４は、次に、相関コード６０及びメッセージの関連付けコードタグの対応する周波数値の点別の乗算により適切に置き換えられる。またピーク検出器８６は、最大フーリエ周波数振幅を識別する。ＥＣＧ信号のような周期特性では、最大フーリエ周波数振幅は、パルスレート周波数近傍で生じる。この手法を用い、ピーク検出器８６の出力はまた、振幅の差又は各センサー端末で関連付けコードを構成する際に用いられる送信及び受信センサー端末の取得センサーデータの間の時間シフトにより実質的に影響されない。
【００３２】
センサーネットワーク２０の全てのセンサー端末２２、２４、２６は、ＥＣＧのような患者１０の共通特性を監視する。いくつかのセンサーネットワークではしかしながら、ネットワークの全てのセンサー端末により監視される如何なる単一の特性も存在しなくて良い。いくつかのこのような状況では、開示された関連手法は、２つの異なる特性を監視するセンサー端末を用い、第２の特性ではなく第１の特性を監視するセンサーを有するセンサー端末の第１のグループと第１の特性ではなく第２の特性を監視するセンサーを有するセンサー端末の第２のグループとの間のメッセージを中継することにより拡張され得る。
【００３３】
図５を参照すると、このような中継手法の例が開示される。センサーネットワーク１２０は、全て単一の患者を監視するセンサー端末１２２、１２４、１２６を有する。センサー端末１２２、１２４は、それぞれ患者の特性「ｘ」を監視するセンサー１３０、１３２を有する。センサー端末１２４、１２６は、それぞれ患者の特性「ｙ」を監視するセンサー１４０、１４２を有する。センサー端末１２２はまた、患者の特性「ｚ」を監視するセンサー１４６を有する。監視特性「ｘ」及び「ｙ」は、センサー端末１２２、１２６の間を中継する認証メッセージで用いられる。
【００３４】
３個のセンサー端末１２２、１２４、１２６の全てにより監視される如何なる単一の特性も存在しない場合、センサー端末１２４は、センサーネットワーク２０の中継端末として機能し得る。なぜなら、センサー端末１２４は、少なくとも１つの特性を他のセンサー端末１２２、１２６ｎそれぞれと共通に監視するからである。図示された例では、センサー端末１２２、１２４はそれぞれ、特性「ｘ」を用い図３の処理７０に従い指定された「Ａ．Ｃ．（ｘ）」関連付けコードを生成する。ある「Ａ．Ｃ．（ｘ）」関連付けコード１５０が計算されセンサー端末１２２に格納される。また別の「Ａ．Ｃ．（ｘ）」関連付けコード１５２が計算されセンサー端末１２４に格納される。従って、センサー端末１２２、１２４は、互いの間で「Ａ．Ｃ．（ｘ）」関連付けコードを用いメッセージ認証を実行し得る。同様に、センサー端末１２４、１２６はそれぞれ、特性「ｙ」を用い図３の処理７０に従い指定された「Ａ．Ｃ．（ｙ）」関連付けコードを生成する。ある「Ａ．Ｃ．（ｙ）」関連付けコード１６０が計算されセンサー端末１２４に格納される。また別の「Ａ．Ｃ．（ｙ）」関連付けコード１６２が計算されセンサー端末１２６に格納される。従って、センサー端末１２４、１２６は、互いの間で「Ａ．Ｃ．（ｙ）」関連付けコードを用いメッセージ認証を実行し得る。中継端末を用いる場合、関連付けコードの種類は、中継に含まれるセンサーに通信されるか又は知られていなければならない。ある手法では、特性の種類の表示から、関連付けコードは関連付けコードと共に送信される。例えば、１バイト識別子は、引き出される関連付けコードの種類を特徴付けるよう生成され得る。またこの識別子は、次に関連付けコードと共に送信され得る。別の手法では、各センサーは、全ての他のセンサーの関連付けコード種類のリスト又はテーブルを維持し得る。
【００３５】
更に、センサー端末１２４は、センサー端末１２２からセンサー端末１２６へメッセージを中継し得る。そうするため、センサー端末１２４は、通常の方法で、例えば図４の方法８０に従いセンサー端末１２２からメッセージを受信し認証する。認証されると、センサー端末１２４は、メッセージの「Ａ．Ｃ．（ｘ）」関連付けコードタグをセンサー端末１２４に格納された「Ａ．Ｃ．（ｙ）」関連付けコード１６０で置き換えることにより、受信メッセージを変更し、そして変更されたメッセージを無線で送信する。センサー端末１２６では、元々センサー端末１２２により送信されたメッセージの認証は、関連付けコード及びメッセージの関連付けコードタグが異なる特性「ｘ」及び「ｙ」を利用するので、失敗する。しかしながら、センサー端末１２４により送信された変更されたメッセージは、センサー端末１２６により受信され認証に成功する。なぜなら変更されたメッセージの場合、変更されたメッセージの関連付けコード及び関連付けコードタグの両方は、同一の特性「ｙ」を利用するからである。同様の方法で、センサー端末１２６により関連付けコード「Ａ．Ｃ．（ｙ）」１６２を用いて送信されたメッセージは、センサー端末１２２において認証に失敗する。しかしながら、当該メッセージは、中継センサー端末１２４において、中継センサー端末１２４に格納関連付けコード「Ａ．Ｃ．（ｙ）」１６０を用いて認証に成功する。メッセージは次に、センサー端末１２４において、「Ａ．Ｃ．（ｙ）」関連付けコードタグを「Ａ．Ｃ．（ｘ）」関連付けコード１５２で置き換えることにより変更される。そして変更されたメッセージは送信され、センサー端末１２２で受信され認証される。
【００３６】
記載された中継は、３個以上のセンサー端末に直ちに拡張され得る。またいくつかの実施例では、１つ以上のセンサー端末が存在し、患者の異なる特性に基づき認証するセンサー端末の異なるグループ間の中継を提供して良い。例えば、特性「ｚ」のみを監視する追加のセンサー端末が追加される場合、センサー端末１２２は、関連付けコード「Ａ．Ｃ．（ｚ）」（図５に示されない）を計算することにより、これらの端末へメッセージを中継するよう適応され得る。「Ａ．Ｃ．（ｘ）」でタグ付けされたメッセージは、「Ａ．Ｃ．（ｘ）」タグを「Ａ．Ｃ．（ｚ）」関連付けコードで置き換え、そして変更されたメッセージを送信することにより、適応されたセンサー端末１２２により中継される。「Ａ．Ｃ．（ｚ）」でタグ付けされたメッセージは、「Ａ．Ｃ．（ｚ）」タグを「Ａ．Ｃ．（ｘ）」関連付けコードで置き換え、そして変更されたメッセージを送信することにより、適応されたセンサー端末１２２により中継される。
【００３７】
センサーネットワーク１２０では、中継センサー端末１２４は、センサー端末間又は患者の共通特性を監視しないセンサー端末のグループ間でメッセージを中継する特別なタスクを実行する。同様に、センサーネットワーク１２０の特定の端末は、他の特別なタスクを実行するよう設計され得る。例えば、センサー端末１２４はまた、センサーデータを３個のセンサー端末１２２、１２４、１２６の全てから収集し、外部監視装置３０へ送信する。他の実施例では、センサーネットワークのセンサー端末は、如何なる個々の特別なセンサー端末も有さない分散計算構造を定める。代案として、生体信号に基づく関連付けコードは、部門コード、処置コード、タイムスタンプ、他の固定又は変動識別コード、等のような生体信号に基づかない符号化と組み合わされ得る。
【００３８】
本発明は、本発明の好適な実施例に関連して説明された。以上の詳細な説明を読み理解した者には、修正及び変更をなし得ることが明らかである。本発明は、このような修正及び変更が特許請求の範囲又はその等価物の範囲内に属する場合、それら修正及び変更を包含すると見なされる。
【００３９】
好適な実施例が記載されたので、本発明は特許請求の範囲に記載される。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】無線自律センサーネットワークを利用した医療監視状況の例を図示する。
【図２】図１の無線自律センサーネットワークの無線センサー端末の１つを図示する。
【図３】図１の無線自律センサーネットワークの無線センサー端末のそれぞれで実質的に同時に実行し、関連付けコードの連携した生成又は更新を実行する処理のフローチャートである。
【図４】センサー端末が無線メッセージを受信した場合の、図１の無線自律センサーネットワークの無線センサー端末で実行するメッセージ認証処理のフローチャートである。
【図５】３個のセンサー端末を有し、そのうち１つは他の２個のセンサー端末の間を中継しメッセージを提供する、センサーネットワークを図示する。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【国際調査報告】
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