(57)【要約】  本発明は、センサ４と無線で通信する通信装置８に関する。通信装置８は、信号を受信する受信機と、受信した信号を増幅する増幅器と、信号を送信する送信機と、コントローラとを有する。上記コントローラは、増幅された受信信号の強度を示す信号強度値が経時的に決定される第１のモードと、上記決定された信号強度値に基づき信号の送信及び受信が制御される第２のモードとで動作可能である。決定された信号強度値は例えば、別の、隣接する通信装置の送信動作によりもたらされる増幅器の飽和を示すことができる。その結果、決定された信号強度値を考慮することにより、通信装置８により実行される送信が、隣接する通信装置の対応する動作と同期されることができる。これは、妨害を軽減することをもたらすことができる。
2021522736.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
センサと無線で通信する通信装置であって、
信号を受信する受信機と、
前記受信した信号を増幅する増幅器と、
信号を送信する送信機と、
前記受信機及び前記送信機を制御するコントローラとを有し、
前記コントローラが第１のモードで作動可能であり、前記第１のモードにおいて、前記コントローラが、前記信号を受信する受信機を経時的に制御し、前記信号強度の値を経時的に決定し、前記信号強度値が、前記増幅された受信信号の強度を示し、前記コントローラが、第２のモードで作動可能であり、前記第２のモードにおいて、前記コントローラが、前記決定された信号強度値に基づき、前記センサに信号を送信する前記送信機と、信号を受信する前記受信機とを制御し、前記コントローラは、前記経時的に決定された信号強度値における所定のパターンの開始の時間的位置を決定し、前記決定された時間的位置に基づき、前記センサに信号を送信する前記送信機と、前記センサからの信号を受信する前記受信機とを制御する、通信装置。
【請求項２】
前記コントローラが、受信信号強度インジケータレベルを前記信号強度値として決定する、請求項１に記載の通信装置。
【請求項３】
前記コントローラ及び前記受信機が、前記第１のモード及び前記第２のモードにおいて、同じ周波数帯域内の同じ周波数チャネルを使用して前記信号が受信されるよう構成される、請求項１に記載の通信装置。
【請求項４】
前記コントローラが、前記時間的位置の決定が、ａ）信号強度値が所定の第１の閾値よりも大きい、及びｂ）前記信号強度値の微分値が所定の第２の閾値よりも大きい、の少なくとも１つの条件が満たされるときを決定することを含む、請求項１に記載の通信装置。
【請求項５】
前記コントローラが、所定の送信時間の間に信号が前記送信機から前記センサに送信され、この後の所定の受信時間の間に前記センサからの信号が前記送信機により受信されるように、前記受信機及び前記送信機を制御し、
前記送信時間期間及び前記受信時間期間は、連続的に繰り返されるフレーム時間期間の一部であり、前記繰り返しフレーム時間期間の始点が、前記決定された時間的位置に、前記フレーム時間期間の時間的長さの倍数を加えた時間的位置に整列される、請求項１に記載の通信装置。
【請求項６】
前記通信装置が、前記センサを充電する充電ユニットを更に有し、
前記コントローラは、前記充電ユニットがセンサを充電する場合、前記第１のモードで作動される、請求項１に記載の通信装置。
【請求項７】
前記コントローラが、前記センサとの通信が時分割多重化技術又は時分割多重アクセス技術を使用するように前記受信機及び前記送信機を制御する、請求項１に記載の通信装置。
【請求項８】
前記コントローラが、前記第２のモードの間、経時的に前記信号強度値を決定し、前記決定された信号強度値が所定の信号強度閾値よりも大きいかどうか、及び／又は前記決定された信号強度値が最大値に達したかどうかを決定し、並びに、前記決定された信号強度値が前記所定の信号強度閾値よりも大きいかどうか及び／又は前記決定された信号強度値が最大値に達したかどうかに基づき、前記第２のモードから前記第１のモードに切り替える、請求項１に記載の通信装置。
【請求項９】
前記コントローラが、前記第１のモードで作動される場合、平均信号強度値の変動を示す変動値を決定し、各平均信号強度値は、所定の勾配閾値よりも大きい勾配を有する信号強度値の増加と、絶対値が前記所定の勾配閾値よりも大きい負の勾配を有する信号強度値の減少との間の信号強度値の平均値であり、前記コントローラが、前記変動値が所定の変動閾値よりも小さい場合、前記第２のモードにおける制御のためだけに経時的に決定された信号強度値を使用する、請求項１に記載の通信装置。
【請求項１０】
患者を監視する患者モニタであって、
前記患者の生理学的特性を示す信号を測定し、通信装置に送信するセンサと無線で通信する請求項１に記載の通信装置と、
前記センサから前記通信装置に送信された信号に基づき、生理値を決定するプロセッサと、
前記決定された生理値を出力する出力ユニットとを有する、患者モニタ。
【請求項１１】
センシングシステムであって、
請求項１に記載のセンサと無線で通信する通信装置と、
前記センサとを有する、センシングシステム。
【請求項１２】
前記センサが、人の生理学的特性を測定する、請求項１１に記載のセンシングシステム。
【請求項１３】
センサと無線で通信する通信装置を作動させる方法において、
請求項１に記載の通信装置のコントローラを第１のモードで作動させるステップであって、前記通信装置の受信機が、経時的に信号を受信し、増幅された受信信号の強度を示す信号強度値を経時的に決定する、ステップと、
前記通信装置のコントローラを第２のモードで作動させるステップであって、前記通信装置の送信機が、前記センサに信号を送信し、前記通信装置の受信機が、前記センサから前記通信装置に送信された信号に基づき、前記センサから前記通信装置に送信された信号を受信する、ステップとを有し、
前記通信装置から前記センサへの信号の送信と、前記通信装置による前記センサからの信号の受信とが、前記決定された信号強度値に基づき制御され、
前記コントローラが、前記経時的に決定された信号強度値における所定のパターンの開始の時間的位置を決定し、前記決定された時間的位置に基づき、前記センサに信号を送信する前記送信機と、前記センサからの信号を受信する前記受信機とを制御する、方法。
【請求項１４】
センサと無線で通信する通信装置を制御するためのコンピュータプログラムであって、前記コンピュータプログラムが、前記通信装置を制御するコンピュータ上で実行されるときに、前記請求項１に記載の通信装置に前記請求項１３に記載の方法のステップを実行させるためのプログラムコード手段を含む、コンピュータプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、胎児の心臓活動を測定するために妊婦の腹部に配置されるセンサのようなセンサと無線で通信する通信装置に関する。本発明は、通信装置を含む、患者を監視する患者モニタと、通信装置及びセンサを含むセンシングシステムとに関する。また、本発明は、通信装置を作動させる方法、及びセンサと無線通信する通信装置を制御するためのコンピュータプログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
患者を監視するために、無線センサが患者に配置されることができる。これは、生理信号を測定し、測定した生理信号を通信装置に送信する。通信装置は生理信号を受信し、受信した生理信号は、ユーザに出力されることができる心拍数のような生理値を決定するために使用される。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
センサ及び通信装置に近接して、即ちこの第１のセンシングシステムに近接して、生理信号を測定するための複数のセンサと通信装置とを有する第２のセンシングシステムが使用される場合、第１のセンシングシステムのセンサと通信装置との間の通信は、第１及び第２のセンシングシステムが周波数帯域内の異なるチャネルで通信するとしても、第２のセンシングシステムの送信動作により妨害され、またその逆も起こりうる。この妨害は、センサからそれぞれの通信装置への信号の送信品質を低下させ、及び従ってそれぞれの患者監視手順の品質を低下させる可能性がある。
【０００４】
本発明の目的は、別のセンサと無線通信する別の通信装置が通信装置に近接している場合に、センサとの無線通信を改善することを可能にする通信装置を提供することにある。本発明の更なる目的は、通信装置を含む、患者を監視する患者モニタと、通信装置及びセンサを有するセンシングシステムとを提供することにある。更に、本発明の目的は、通信装置を作動させる方法及び通信装置を制御するためのコンピュータプログラムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の第一の側面では、センサと無線で通信する通信装置が提示され、この通信装置は、
信号を受信する受信機と、
受信した信号を増幅する増幅器と、
信号を送信する送信機と、
上記受信機及び上記送信機を制御するコントローラであって、上記コントローラが、経時的に信号を受信するよう上記受信機を制御し、経時的に信号強度値を決定し、信号強度値が、増幅された受信信号の強度を示す第１のモードと、上記コントローラが、決定された信号強度値に基づき、センサに信号を送信する送信機と信号を受信する受信機とを制御する第２のモードとで動作可能であり、上記コントローラは、経時的に決定された信号強度値における所定のパターンの開始の時間的位置を決定し、上記決定された時間的位置に基づき、上記センサに信号を送信する送信機と、上記センサからの信号を受信する受信機とを制御するよう構成される。
【０００６】
第１の通信装置であるとみなされることができる通信装置の他に、追加的な第２の通信装置が第１の通信装置に近接している場合、第２の通信装置による信号の送信は例えば、第１の通信装置の増幅器の飽和、歪み等をもたらす可能性があり、これらは、時間の経過とともに決定された、即ち測定された信号強度値に見られる。こうして、第１の通信装置により受信及び増幅された信号の強さを示す信号強度値を経時的に観察することで、第２の通信装置が信号を送信するタイミングを示すインジケーションが提供されることができる。これは、第２の通信装置がこの第２の通信装置に割り当てられたセンサに信号を送信している間、第１の通信装置のコントローラが、信号を受信しないように受信機を制御することを可能にし、これにより、第１の通信装置による信号の受信が、第２の通信装置による信号の送信により悪影響を受けないことが確実にされる。実際には、コントローラは、２つの通信装置の一方が信号を送信している場合には、２つの通信装置の他方が信号を受信しないことを確実にするため、第１の通信装置により行われる信号の送信及び受信が、第２の通信装置により行われる信号の送信及び受信と同期するように、第１の通信装置の受信機と送信機とを制御することができる。これは、第１の通信装置と第１の通信装置に割り当てられたセンサとの間の通信が、第２の通信装置と第２の通信装置に割り当てられたセンサとの間の通信により妨害される可能性を低減することを可能にし、またその逆も可能にする。
【０００７】
好ましくは、コントローラは、受信信号強度インジケータ（ＲＳＳＩ）レベルを信号強度値として決定するよう構成される。ＲＳＳＩレベルを信号強度値として使用することにより、第２の通信装置の送信時間期間が非常に信頼性高く決定されることができ、これにより、第１の通信装置との通信が第２の通信装置との通信により妨害されない可能性を更に高めることができ、また、その逆も可能であることがわかった。
【０００８】
更に、好ましくは、第１のモード及び第２のモードにおいて、同じ周波数帯域内の同じ周波数チャネルを使用して信号が受信されるよう、コントローラ及び受信機は構成される。こうして、第１のモードでは、例えば、第２の通信装置が送信時間期間を有するタイミングを決定するために、第２の通信装置が通信を行うチャネルを使用する必要はない。従って、比較的低い技術的努力で妨害の可能性が低減されることができる。
【０００９】
上記コントローラは、上記経時的に決定された信号強度値における所定のパターンの開始の時間的位置を決定し、上記決定された時間的位置に基づき、上記センサに信号を送信する送信機と上記センサからの信号を受信する受信機とを制御するよう構成される。特に、コントローラは、時間的位置の決定が、以下の条件の少なくとも１つが満たされるときを決定することを含むよう構成されており、その条件は、ａ）信号強度値が所定の第１の閾値よりも大きい、又はｂ）信号強度値の微分値が所定の第２の閾値よりも大きい、である。コントローラは、これらの条件の少なくとも１つが満たされるかどうかを決定するために、単一の信号強度値又は平均信号強度値を使用するよう構成されることができる。特に、所定の時間期間にわたり平均化された平均信号強度値を用いることが好ましい。なぜなら、それらは変動の影響を受けにくいからである。更に、コントローラは、所定の送信時間期間の間に送信機からセンサに信号が送信され、その後の所定の受信時間期間の間にセンサからの信号が送信機により受信されるように、受信機及び送信機を制御するよう構成されることができる。上記送信時間期間及び上記受信時間期間は、連続的に繰り返されるフレーム時間期間の一部であり、上記繰り返しフレーム時間期間の始点は、上記決定された時間的位置に上記フレーム時間期間の時間的長さの倍数を加えた位置と整列される。ここでは、第１の通信装置とみなされることができる通信装置の近傍にある第２の通信装置が、同じ長さのフレーム時間期間を持ち、フレーム時間期間内の送信時間期間及び受信時間期間の時間的な位置及び長さが同様に、第２の通信装置に関して同じであることを前提とする。これは、通信装置、即ち第１の通信装置の送信及び受信期間と、第１の通信装置に近接している別の、第２の通信装置の送信及び受信期間との同期を更に向上させることを可能にする。フレーム時間期間の長さと、フレーム時間期間内の送信時間期間及び受信時間期間の時間的な位置及び長さとは好ましくは、信号強度値における所定のパターンを規定する。
【００１０】
一実施形態では、通信装置は、センサを充電する充電ユニットを更に含み、ここで、コントローラは、充電ユニットがセンサを充電する場合、第１のモードで作動するよう構成される。これは、第１の通信装置がセンサからの信号を受信するために使用されていない可能性が非常に高い間、信号強度値を経時的に決定することを可能にする。なぜなら、センサが充電されるからである。こうして、経時的な信号強度値の決定は、意図される感知時間を使用することなく実行されることができる。
【００１１】
増幅器は好ましくは、低雑音増幅器である。更に、通信装置は、１つのセンサ又は複数のセンサと通信することができる。即ち、「センサ」及び「上記センサ」という言葉の使用は、通信装置が複数のセンサと通信することを排除するものではない。特に、通信装置は好ましくは、スター構成で複数のセンサと通信するよう構成される。コントローラは好ましくは、センサとの通信が時分割多重化（ＴＤＭ）技術又は時分割多重アクセス（ＴＤＭＡ）技術を使用するように受信機及び送信機を制御するべく構成されている。これは、センサと通信装置との間で非常に信頼性の高い堅牢な通信を可能にする。
【００１２】
通信装置は好ましくは、基地局であるが、他の任意の通信装置であってもよい。また、２つ以上の通信装置が存在することも可能であり、これらの通信装置は、送信及び受信を同時に行うよう、互いに自動的に同期をとることができる。例えば、２つ以上の通信装置が近接して使用される場合、最初は、その１つの通信装置が第２のモードで作動される。即ち、この通信装置は、この通信装置に割り当てられたセンサと通信する。他の通信装置は、第１のモードで作動される。このモードは、リスニングモードであるとみなされることもでき、そこでは、第２のモードで作動される通信装置の送信及び受信時間期間を検出するために、通信装置はそれぞれの受信信号強度値を経時的に観察する。第１のモードで作動している間に経時的に測定された信号強度値に基づき、他の通信装置は、送信及び受信を行う第２のモードで作動されることができる。
【００１３】
通信装置は、スイッチを有することができ、これは、ユーザが通信装置の動作を第１のモードから第２のモードに、及びその逆に切り替えることを可能にする。スイッチは、待機モードから通常動作モードに切り替えるために使用されるスイッチであってもよく、この場合、待機モードでは通信装置はリスニング中、即ち第１のモードであり、通常動作モードでは通信装置は第２のモードである。コントローラはまた、第２のモードの間、経時的に信号強度値を決定するよう構成され、決定された信号強度値が所定の信号強度閾値よりも大きいかどうか、及び／又は決定された信号強度値が最大値に達したかどうかを決定するよう構成され、決定された信号強度値が所定の信号強度閾値よりも大きいかどうか、及び／又は決定された信号強度値が最大値に達したかどうかに基づき、第２のモードから第１のモードに切り替えるよう構成されていてもよい。特に、コントローラは、決定された信号強度値が所定の信号強度閾値よりも大きい場合、及び／又は決定された信号強度値が最大値に達した場合それぞれ、第２のモードから第１のモードに自動的に切り替えるよう構成される。実施形態では、信号は、デジタルデータパッケージ伝送を使用して無線周波数リンクを介して送信される。コントローラは、第２のモードにおいて、経時的なデータパッケージの損失を決定するよう構成されることができ、決定された信号強度値が所定の信号強度閾値よりも大きいかどうか、及び／又は、決定された信号強度値が最大値に達したかどうかを決定するよう構成され、上記データパッケージの損失が所定のデータパッケージ損失閾値よりも大きいかどうかを決定するよう構成され、ａ）上記決定された信号強度値が上記所定の信号強度閾値よりも大きい場合、及び／又は上記決定された信号強度値が最大値に達した場合、並びにｂ）上記データパッケージ損失が上記所定のデータパッケージ損失閾値よりも大きい場合、上記第２のモードから上記第１のモードに自動的に切り替えるよう構成される。閾値は、較正により予め決定されることができる。これは、通信装置が、近くにある１つ又は複数の他の通信装置との間で同期が取れなくなったときを決定することを可能にし、その後、第１のモードでコントローラを作動させることにより、同期化プロセスが再び実行される。
【００１４】
一実施形態では、コントローラは、第１のモードで作動される場合、平均信号強度値の変動を示す変動値を決定し、各平均信号強度値は、所定の勾配閾値よりも大きい勾配を有する信号強度値の増加と、絶対値が所定の勾配閾値よりも大きい負の勾配を有する信号強度値の減少との間の信号強度値の平均値であり、上記コントローラが、上記変動値が所定の変動閾値よりも小さい場合、上記第２のモードにおける制御のためだけに経時的に決定された信号強度値を使用する。勾配閾値は、較正により予め設定されることができる。こうして、より大きな距離で作動する更なる通信装置により引き起こされる可能性のある信号強度値の強い変動がある場合、信号強度値が同期に適していない場合があり、従って、好ましくは使用されない。
【００１５】
本発明の更なる側面では、患者を監視する患者モニタが提示され、患者モニタが、
患者の生理学的特性を示す信号を測定し、通信装置に送信するよう構成されたセンサと無線で通信する請求項１に記載の通信装置と、
センサから通信装置に送信された信号に基づき、生理値を決定するプロセッサと、
決定された生理値を出力する出力ユニットとを有する。
【００１６】
本発明の別の側面において、センシングシステムが提示され、センシングシステムは、請求項１に記載のセンサと無線通信する通信装置と、センサとを有する。センサは好ましくは、人の生理的特性を測定するよう構成される。センサ例えば、超音波センサ、圧力センサ、血中酸素センサ、心電図センサ等とすることができる。例えば、センサは、妊婦に装着され、胎児の心臓活動を測定するよう構成されたドップラー超音波センサであってもよい。
【００１７】
本発明の更なる側面では、センサと無線通信する通信装置を作動させる方法が提示され、この方法は、
請求項１に記載された通信デバイスのコントローラを第１のモードで作動させるステップであって、上記通信装置の受信機が、経時的に信号を受信し、増幅された受信信号の強度を示す信号強度値を経時的に決定する、ステップと、
上記通信装置のコントローラを第２のモードで作動させるステップであって、上記通信装置の送信機が上記センサに信号を送信し、上記通信装置の受信機が、上記センサから上記通信装置に送信された信号に基づき、上記センサから上記通信装置に送信された信号を受信する、ステップとを有し、上記通信装置から上記センサへの信号の送信と、上記通信装置による上記センサからの信号の受信とが、決定された信号強度値に基づき制御され、上記コントローラが、上記経時的に決定された信号強度値における所定のパターンの開始の時間的位置を決定し、上記決定された時間的位置に基づき、上記センサに信号を送信する送信機と、上記センサからの信号を受信する受信機とを制御する。
【００１８】
本発明の別の側面において、センサと無線通信する通信装置を制御するためのコンピュータプログラムが提示され、上記コンピュータプログラムは、コンピュータプログラムが通信装置を制御するコンピュータ上で実行されるとき、請求項１に記載された通信装置が請求項１３に記載された方法のステップを実行することをもたらす。
【００１９】
請求項１の通信装置、請求項８の患者モニタ、請求項１０のセンシングシステム、請求項１３の方法、及び請求項１４のコンピュータプログラムは、特に従属請求項に記載されるように、類似及び／又は同一の好ましい実施形態を有することを理解されたい。
【００２０】
本発明の好ましい実施形態はまた、従属請求項又は個別の独立請求項に伴う上記実施形態の任意の組み合わせであってもよいことを理解されたい。
【００２１】
本発明のこれらの及び他の態様が、以下に説明される実施形態より明らとなり、これらの実施形態を参照して説明される。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】超音波ドップラーセンサ、ＴＯＣＯセンサ及び患者モニタと無線で通信する通信装置を含むセンシングシステムを概略的かつ例示的に示す図である。
【図２】センシングシステムのセンサを概略的かつ例示的に示す図である。
【図３】センシングシステムの通信装置を概略的かつ例示的に示す図である。
【図４】通信装置及びセンサとの間の通信に用いられるフレームを示す図である。
【図５】異なるセンシングシステムの異なる通信装置間の干渉を概略的かつ例示的に示す図である。
【図６】２つの通信装置の同期動作を概略的かつ例示的に示す図である。
【図７】経時的な信号強度値を概略的に示す図である。
【図８】経時的に決定された信号強度値における所定のパターンを検出するアルゴリズムを例示的に説明するフローチャートを示す図である。
【図９】経時的に決定された信号強度値における所定のパターンを検出する別のアルゴリズムを例示的に説明するフローチャートを示す図である。
【図１０】通信装置を備えた患者モニタの実施形態を概略的かつ例示的に示す図である。
【図１１】センサと無線通信する通信装置を作動させる方法の実施形態を例示的に説明するフローチャートを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
図１は、センサと、センサと無線通信する基地局である通信装置とを有するセンシングシステムの実施形態を概略的かつ例示的に示す。この実施形態では、センサ４は、妊婦２の腹部７に配置されており、センサ４は、ベルト６を使用して所定の位置に保持される。センサ４は、胎児の心臓の活動を示すドップラー超音波信号を測定するドップラー超音波センサと、子宮収縮を示すＴＯＣＯ信号を測定するＴＯＣＯセンサとを含む。測定値は、基地局８に送信され、これは更に受信した信号を患者モニタ１０に送信する。患者モニタは、受信した信号に基づき胎児の心臓活動及び子宮収縮を示す値を決定し、決定した値を出力するよう構成される。この実施形態では、心臓の活動を示す決定された値は、胎児心拍数（ＦＨＲ）であり、子宮収縮を示す値は、ＴＯＣＯ値である。決定した値はディスプレイに出力されることができる。しかしながら、それらは別の態様で出力されることもできる。例えば、それらは、印刷されることができる。患者モニタ１０は、決定された値が所定の値の範囲外にある場合に、アラームを提供するよう構成されることもできる。図１は２つのセンサ４を示すが、基地局８は、２つ以上のセンサ４と通信してもよいし、１つのセンサ４のみと通信してもよいことに留意されたい。１つのセンサのみが使用される場合、このセンサは、胎児心拍数、母体心拍数、子宮収縮、温度等のような複数の生理学的特性を測定するマルチパラメータセンサであり得る。この場合、複数の対応する測定要素が、単一のセンサに統合される。
【００２４】
図２は、センサ４の１つの要素の一部を概略的かつ例示的に示す。センサは、ドップラー超音波トランスデューサ１１と、測定されたドップラー超音波信号を基地局８に送信する送信機１２と、基地局８からの信号を受信する受信機１３と、センサの異なる要素を制御するコントローラ１４とを有する。センサ４は、明確にするために図２にて図示省略されるが、増幅器、プロセッサ等のような更なる要素を含むことができる。
【００２５】
図３は、基地局８の要素を概略的かつ例示的に示す。基地局８は、信号を受信する受信機１５と、受信した信号を増幅する増幅器１６と、信号を送信する送信機１７と、基地局８の異なる要素を制御するコントローラ１８とを有する。特に、コントローラ１８は、信号を受信する受信機１５を経時的に制御し、増幅された受信信号の強度を示す信号強度値を経時的に決定する第１のモードと、決定された信号強度値に基づき、センサ４に信号を送信する送信機１７と、信号を受信する受信機１５とを制御する第２のモードとで作動されるよう構成される。この実施形態では、コントローラ１８は、それぞれの信号強度値としてＲＳＳＩレベルを決定するよう構成される。更に、第１のモードと第２のモードとにおいて、同じ周波数帯域内の同じチャネルを使用して信号が受信されるよう基地局８は構成され、増幅器１６は低ノイズアンプ（ＬＮＡ）であり、基地局８及びセンサ４は、ＴＤＭＡ技術が使用されるスター構成で通信するよう構成される。また、基地局４は、明確にするために図３にて図示省略される更なる要素を含むことができる。
【００２６】
好ましくは、第２のモードでは、コントローラ１８は、最初に、ネットワークに含まれる、即ちセンシングシステム１内のセンサ４を同期させるのに役立つビーコン信号を送信機１７が定期的に送信するように、基地局８を制御する。ビーコン信号は、通信チャネルへのアクセス時間を規定する各センサ４のための時間情報も含み、即ち、各センサ４が基地局８にそれぞれの測定信号を送信すべき時間を規定し、ここで、これらのアクセス時間は、フレームに関して、即ち、フレーム時間期間に関して規定される。こうして割り当てられたタイムスロットは、それぞれのビーコン信号の時間情報を適宜変更することにより、基地局８によりフレーム間で動的に変更されることができる。センサ４が何らかの理由で基地局８からのビーコン信号を受信できない場合、各センサ４は自動的に送信を停止する。この通信プロトコルは、図４にも示される。
【００２７】
図４は、フレーム時間期間２７を有するフレームを概略的かつ例示的に示す。フレーム時間期間２７は、送信時間期間２１と、スイッチオーバー時間期間２２と、受信時間期間２８とにより形成される。送信時間期間２１の間、コントローラ１８は、ビーコン信号２０が異なるセンサ４に送信されるように送信機１７を制御する。このビーコン信号２０は、基地局８とセンサ４との同期のために使用され、個々のセンサ４がいつ基地局８に信号を送信できるかを個々のセンサ４に対して示す時間情報を含む。この例では、３つの異なるセンサの対応するタイムスロットが、ボックス２３、２４、２５により示される。これらのタイムスロットは受信時間期間２８内にあり、これらのタイムスロットの間、各センサは基地局８にその信号を送信する。これらのタイムスロット２３、２４、２５の間には、基地局８が異なるセンサから受信した異なる信号を明確に区別できるようにするための時間的ギャップ２９、３０がある。更に、送信時間期間２１と受信時間期間２８との間のスイッチオーバー時間期間２２は、基地局８が送信動作から受信動作へ切り替えることを可能にするために使用される。フレームが終了すると、次のフレームは、次のビーコン信号２６で開始される。好ましくは、送信時間期間２１は、フレームのはるかに大きな部分の間、基地局８が受信動作中であるように、フレーム時間期間２７の１０％よりも小さい。この通信プロトコルの実行は、第２のモードで行われる。
【００２８】
受信時間期間２８の間、基地局８は、割り当てられたセンサ４の応答を待っており、この間、強い送信機が近接している場合、ＬＮＡ１６は飽和の影響を受けやすい。こうして、第１の基地局とみなされることができる基地局８の受信時間期間２８の間に、近接する第２の基地局がビーコン信号の送信を開始する場合、第１の基地局８によるセンサ４からの信号の受信が妨害される。この妨害は、第１のセンサと見なされることができる割り当てられたセンサ４を有する第１の基地局８と、第２のセンサと見なされることができる割り当てられたセンサを有する第２の基地局とが、同一の周波数帯域内で異なるチャネルを使用している場合にも存在する。
【００２９】
基地局８及びセンサ４は、無線通信の技術の当業者にはよく知られており、従って、図２及び図３にて図示省略されるバンドフィルタのような更なる要素を含む。バンドフィルタリング好ましくは、受信信号がＬＮＡ１６により増幅された後に行われる。その結果、基地局８のＬＮＡ１６の飽和に対する感受性は、受信動作のチューニングとは無関係である。言い換えると、第１の基地局及び第２の基地局が、それぞれ割り当てられたセンサとの通信に同じ周波数帯の異なるチャネルを使用している場合であっても、信号強度値は、第２の基地局により行われる送信及び受信のタイムスケジュールに関する好ましいインジケータである。
【００３０】
図５は、第１の基地局８が使用され、同時に更なる第２の基地局が使用される場合に、スペクトルアナライザを使用した実際の状況の記録を概略的かつ例示的に示される。特に、図５は、異なる周波数／及び異なる時間ｔに対する信号強度を示しており、参照符号３１は、第１の基地局８により使用されるチャネルを示し、参照符号３２は、第２の基地局により使用される第２のチャネルを示す。更に、参照符号３３は、第１の基地局８の送信時間期間を示し、参照符号３４は、第１の基地局８への無線センサの送信を示し、参照符号３５は、第２の基地局の送信時間期間を示し、参照符号３６は、第２の基地局への無線センサの送信を示す。なお、符号３７は、第２の基地局により行われる送信が第１の基地局８により行われる受信を妨害することを示す。なぜなら、第２の基地局が、第１の基地局８の受信時間期間に信号を送信しているからである。
【００３１】
図５は、２つの異なるネットワーク、即ち、割り当てられたセンサを持つ２つの異なる基地局の経時的な周波数帯域占有率を示す。各チャンネル間の間隔は、本実施例では約１５０ｋＨｚである。領域３８は、第１の基地局又は割り当てられた第１のセンサの送信活動を示し、領域３９は、第２の基地局又は割り当てられた第２のセンサの送信活動を示す。この図では、両方のネットワークが自由に動作しており、送信時間はそれぞれのネットワークに対してランダムである。これは、異なる患者の無線センサを異なる時期に適用する場合には当然のことである。本実施例は、第１の基地局が受信動作を行っているときに丁度第２の基地局が送信を開始するという望ましくない状態を示す。この望ましくない状態は、２つのネットワークが互いに何も知らない限り、防止されることはできない。
【００３２】
このため、コントローラ１８は、第１の基地局及び割り当てられた第１のセンサの送受信を、第２の基地局及び割り当てられた第２のセンサの送受信と同期させるために、第１の基地局の送受信を制御するよう、経時的に決定された信号強度値、即ち本実施形態では経時的に決定されたＲＳＳＩレベルを使用するよう構成される。基地局及び割り当てられたセンサをそれぞれ有する２つ以上のネットワークが近接して使用される場合、即ちそれらが互いに影響し合うような場合には、すべての基地局が、同時的な送信及び受信サイクルを使用することを強制されるべきである。これは、全ての基地局が、図４を参照して上述した通信プロトコルのような同一の通信プロトコルを使用し、第１の基地局８を参照して上述したコントローラ１８が使用される場合に実現され得る。対応する同期化された動作が図６に示される。
【００３３】
図６において、参照符号３３は、第１の基地局８及び第２の基地局の送信時間期間を示し、参照符号３４は、第１の基地局８及び第２の基地局の受信時間期間を示し、即ち、本実施例ではこれらの時間期間は両基地局で同じである。これに対応して、図６では、第１の基地局又は第１のセンサの送信活動を示す領域３８と、第２の基地局又は第２のセンサの送信活動を示す領域３９とが同期化される。基地局の送信動作から受信動作への切り替えは、同時に行われ、その結果、これ以上の相互干渉が起こらない。
【００３４】
同期されるべき基地局は、同一の無線方式、即ち同一の通信プロトコルを有する。即ち、それらは、第２のモードで使用される同一フレーム時間期間内での送信時間期間及び受信時間期間の同じ分布を有する。同期を実施するために、ＲＳＳＩレベルが間欠的に測定されることができ、即ち、受信機１５により受信された信号及び増幅器１６により増幅された信号に基づき決定されることができる。こうして、第１の基地局８の対応する無線チップを用いて、第１のモードにおけるＲＳＳＩレベルが測定及び分析されることができる。ＬＮＡ１６が、例えば近接した第２の送信基地局により強制的に飽和状態にされる場合、この飽和は、ＲＳＳＩレベルの変化において観測可能である。上述したように、受信動作、即ち、例えば、対応する無線チップは、干渉器の周波数、即ち、例えば、第２の基地局により使用されるチャンネルにチューニングされる必要はない。自局の無線チャンネルのＲＳＳＩ信号を一定時間にわたって記録すれば十分である。これは、飽和検出のための時間的な労力を大幅に削減することができる。なぜなら、個々のチャンネルごとにスキャンする必要がないからである。
【００３５】
図７は、時間ｔにわたる任意の単位でのＲＳＳＩレベルを概略的かつ例示的に示す。この図から分かるように、時間的な位置（α）では、第２の基地局が第１の基地局８に近接している送信時間期間の開始を示すＲＳＳＩレベルが急上昇している。第２の基地局の送信時間期間及び受信時間期間のフレームは、経時的なＲＳＳＩレベルの所定のパターンをもたらし、この所定のパターンは、第２の基地局の繰り返しフレーム４２で繰り返され、この繰り返しパターンは、第２の基地局の送信時間期間の開始を示すＲＳＳＩレベルの急上昇で始まる。その後、第２の基地局の送信時間期間４０の終了を示す時間位置（β）で急降下するまでＲＳＳＩレベルは比較的一定である。（α）のＲＳＳＩレベルの急上昇と（β）のＲＳＳＩレベルの急降下との間の時間長４０は、第２基地局の送信時間期間に対応する。こうして、この所定のパターンの開始は、ＲＳＳＩレベルの上昇、即ち微分値が所定の閾値よりも大きいタイミング、及び／又はＲＳＳＩレベルの絶対値が所定の閾値よりも大きいタイミングを決定することにより、経時的に決定されるＲＳＳＩレベルにおいて検出されることができる。ＲＳＳＩレベルの微分値は、以下の式
2021522736.tif 000003
で規定されることができる。
【００３６】
そのため、微分値ｘは、パターン検出を開始するためのトリガ信号として使用されることができる。パターン検出は、少なくとも、経時的に決定された信号強度値、即ち本実施形態ではＲＳＳＩレベルにおける所定のパターンの開始の時間的位置を検出することを含み、ここで、センサ４に信号を送信する送信機１７及びセンサ４からの信号を受信する受信機１５は、決定された時間的位置に基づき制御される。実施形態では、所定のパターンは、以下で説明するフローチャートを示す図８に基づき、経時的に決定された信号強度値において決定される。
【００３７】
ステップ１０１では、ＲＳＳＩレベルが測定され、履歴バッファに格納される。即ち、コントローラ１８が、ＲＳＳＩレベルを決定し、決定されたＲＳＳＩレベルが格納される履歴バッファを含む。このＲＳＳＩレベルの決定は、複数の後続の時間点で連続的に行われ、ここでは、後続の２つの時間点間の時間的距離はＡｔである。更に、ステップ１０２において、コントローラ１８は、微分値ｘが第１の閾値よりも大きいか否かを決定する。大きくない場合、方法はステップ１０１に進む。大きい場合、方法はステップ１０３に進む。こうして、ＲＳＳＩレベルが連続的に決定され、微分値ｘが連続的に計算され、微分値ｘが第１の閾値よりも大きいかどうかが連続的にチェックされ、微分値ｘが第１の閾値よりも大きくなるまで、これらのステップが継続される。この場合、上述したように、方法はステップ１０３に進む。ビーコン時間に対応する所定の待ち時間、即ち、互いに妨害しあう可能性のあるすべての基地局について既知で同じである送信時間期間に対応する所定の待ち時間が経過した後、ＲＳＳＩレベルの急峻な立ち下がりエッジが予想される。図７では、この急峻な立ち下がりエッジが（β）で示される。この待ち時間の間に、ＲＳＳＩレベルはＡｔ毎に再び連続的に測定される。図８では、これは要素１０３により示される。ステップ１０４において、コントローラ１８は、待ち時間の終了時に負の微分値−ｘが第２の閾値より大きいかどうかを決定し、大きくない場合には、方法はステップ１０１に進む。大きい場合、方法はステップ１０５に進む。
【００３８】
異なるネットワーク、即ち競合する場合がある異なる基地局のためのビーコン時間、即ち送信期間は常に同一であるので、アルゴリズム、即ち図８に示される方法は、時間的位置（α）におけるＲＳＳＩレベルの上昇に対応する時間的位置（β）におけるＲＳＳＩレベルの低下を予想する。これは、他方の基地局、即ち第２の基地局の無線チップが送信から受信に切り替わる瞬間である。従って、この瞬間は、図４に示されたスイッチオーバー時間期間２２に対応しており、この第２の基地局でのスイッチオーバー時間期間の後、第２の基地局で受信時間期間が開始される。この受信時間期間の間、第２の基地局に割り当てられた第２のセンサは、第２の基地局により所定のシーケンスでデータ、即ちセンシング信号を送信することが許可されており、ここで、第２のセンサは、送信時間期間の間にビーコン信号を送信することにより、このシーケンスについて第２の基地局により通知される。特に、シーケンスは、受信時間期間のどの部分が各センサにより使用されることができるかを各センサ毎に予め規定している。これは、第２の基地局から送信されるビーコン信号ごとに、フレーム時間内で動的に変化することができる。センサは典型的には身体に装着されるので、必ずしも関連する基地局のすぐ近くにあるわけではない。センサと基地局との距離は、ＲＳＳＩレベルのわずかな低下で多かれ少なかれ目立つ。
【００３９】
センサが第２の基地局に信号を送信する時間期間は、図７に示される例では、時間的な位置（β）から時間的な位置（γ）に達する。この例では、時間的位置（γ）及び（δ）の間の時間は未使用である。従って、ＲＳＳＩレベルはノイズレベルに戻る。時間的位置（β）に対する時間的距離４１を有する時間的位置（δ）では、第２の基地局の新たなフレームが、更なるビーコン信号の送信で、即ち送信時間期間で開始される。これに対応して、ＲＳＳＩレベルは、立ち上がりエッジを有し、その結果、第１の基地局８は、第２の基地局が新しいフレームで開始したことを知る。従って、図８に示されるアルゴリズムは、既知の時間フレーム期間から既知の送信時間期間を差し引いた時間フレーム期間を待ち、ステップ１０５でＡｔ毎にＲＳＳＩレベルを測定する。ステップ１０６では、第２の基地局での新フレームの開始を検出するために、微分値ｘが第１の閾値よりも大きいかどうかが再度確認される。微分値が第１の閾値よりも大きくない場合、方法はステップ１０１に進む。大きい場合、方法はステップ１０７に進む。ＲＳＳＩレベルにおける所定のパターンの検出された時間的位置（δ）で、第１の基地局８に割り当てられた任意のセンサ４、即ち任意の第１のセンサがアクティベーションの準備ができている場合、第１の基地局８はここで、ビーコン信号の送信を開始することができる。即ち基地局は、その送信時間期間を開始することができる。こうして、ステップ１０７において、コントローラ１８は、トランスデューサが作動しているかどうかを決定し、作動している場合、ステップ１０８において、センサとの通信が開始される。作動していない場合、方法はステップ１０１に進む。
【００４０】
トランスデューサが作動しているかどうか、即ちセンサが基地局８との通信の準備ができているかどうかを決定するため、センサが基地局８にドッキングされていない場合、即ち基地局８とペアリングされ、アンドッキングされた後であれば、センサが通信の準備ができていると仮定されることができる。このセンサが基地局８にドッキングされるか否かの検出には、多くの手法が用いられることができる。例えば、リードスイッチが磁石と共に用いられることができる。更に、センサが基地局にドッキングされる間、センサと基地局との間に有線又は無線リンクのデータ接続が好ましくは存在し、このデータ接続の中断は、センサがドッキングされておらず、それ故にアクティベートされることができることを示すことができる。
【００４１】
ステップ１０８では、両方の基地局、即ち両方のネットワークが同時に送信し、これによりＬＮＡの相互飽和が回避される。第２の基地局のフレームに対応するＲＳＳＩレベルの所定パターンの開始の時間的位置（δ）を決定することにより、第１の基地局８の繰り返しフレーム時間期間の開始が、決定した時間的位置（ｄ）にフレーム時間長の時間的長さの倍数を加えた時間的位置に揃えられることが確実にされることができる。これは、第１の基地局及び第２の基地局のフレームが同期化されることを確実にする。
【００４２】
図８では、ＲＳＳＩレベルのサーベイランス及びパターン認識の１つの可能な方法のみが図示される。もちろん、他のＲＳＳＩレベルのサーベイランス及びパターン認識技術を使用して、第１の基地局を、第２の基地局と、及びオプションで、同じフレーム時間期間を持ち、このフレーム時間期間内の送信及び受信時間期間を持つ更なる基地局と、同期させることも可能である。可能性としての代替的な変形例が、図９に示される。図９において、ステップ２０１及び２０２は、ステップ１０１及び１０２に対応する。ステップ２０３では、ビーコン時間、即ち送信時間期間の待機が行われ、Ａｔ毎にＲＳＳＩレベルが測定され、ＲＳＳＩレベルが格納される。例えば、図７に示した時間期間４０内のＲＳＳＩレベルの平均値が格納されることができる。この格納されたＲＳＳＩレベルは、第１のＲＳＳＩレベルと呼ばれることができる。ステップ２０４は、ステップ１０４に対応し、即ち、ステップ２０４において、時間的位置（β）の急峻な立と下がりエッジが検出される。この急峻な立ち下がりエッジが検出される場合、方法はステップ２０５に進み、ステップ２０５では、フレーム時間期間の残りの部分の待機が行われ、即ち、フレーム時間期間から送信時間期間を差し引いた期間の待機が行われ、Ａｔ毎にＲＳＳＩレベルが測定される。更に、（β）と（δ）との間の時間期間内のＲＳＳＩレベルの平均値が格納され、この格納された平均ＲＳＳＩレベルは第２のＲＳＳＩレベルと呼ばれる。
【００４３】
ステップ２０６では、ａ）微分値ｘが第１の閾値より大きいかどうか、ｂ）第２のＲＳＳＩレベルが第１のＲＳＳＩレベルから定数Ａを引いた値より大きいかどうか、ｃ）第２のＲＳＳＩレベルが第１のＲＳＳＩレベルに定数Ｂを加えた値より小さいかどうかが決定される。これらの条件がすべて満たされる場合、方法はステップ２０７に進む。満たされない場合、方法はステップ２０１に進む。定数Ａ、Ｂは、事前に規定され、例えば較正により決定される。ステップ２０７及び２０８は、ステップ１０７及び１０８に対応する。
【００４４】
基地局は移動するものではなく、規定された場所に固定されるので、連続した２つのビーコンの値が大きく異なることはないはずである。連続したピーク値又は平均値の強い変動は、同期にはあまり適していない遠く離れた場所で動作しているネットワークのインジケータとなる可能性がある。こうして、一実施形態では、コントローラは、第１のリスニングモードで作動された場合、異なるフレーム期間における平均信号強度値の変動を示す変動値を決定するよう構成されることができ、各フレーム期間において、平均信号強度値は、信号強度値の急上昇及び急下降の間の信号強度値の平均である。言い換えると、図７では、このフレームの信号強度値平均を決定するために、位置（α）と位置（β）との間の信号強度値の平均値が算出され、これらの平均値が複数のフレームについて決定された後、これらの平均値の統計的分散のような変動が決定される。結果として得られる変動値は、現在経時的に測定される信号強度値が同期に適しているかどうかを決定するために、コントローラにより使用され得る。例えば、コントローラは、変動値が所定の変動閾値よりも小さいかどうかを決定することができ、小さい場合、コントローラは、現在経時的に測定される信号強度値が同期に適していると決定することができ、その場合、コントローラは、経時的に測定された信号強度値を第２のモードでの送信及び受信を制御するために使用することができる。変動閾値は、較正により予め規定されることができる。
【００４５】
更に、一実施形態では、通信装置、即ち上述の実施形態では基地局は、ａ）固定フレーム期間及び／又はｂ）固定送信期間及び／又はｃ）固定受信期間を有していないが、これらの期間の少なくとも１つは、第１のモードにおいて経時的に決定された信号強度値に基づき適応可能である。例えば、第２のモードでは、第１のモードで経時的に決定された信号強度値に基づき、フレーム時間期間及び／又はフレーム時間期間内の送信時間期間が決定されることができ、ここで、通信装置の送信機及び受信機は、決定されたフレーム時間期間及び決定された送信時間期間に基づき作動されることができる。
【００４６】
基地局８及びセンサ４を含むセンシングシステムは好ましくは、２つ以上のセンサを含むカーディオトコグラフィ（ＣＴＧ）システムである。しかしながら、センシングシステムは、他の生理学的信号、又は非生理学的論理信号を測定するよう構成されることもできる。
【００４７】
多くの類似した無線ネットワークが狭い空間内でグループ化される場合、強力な送信機と他の受信機との近接は、増幅器、即ち例えばＬＮＡの飽和を引き起こす場合がある。この飽和は、システムの不安定化、又は１つ若しくは複数の無線ネットワークシステムの完全な故障をもたらす可能性がある。上述したセンシングシステムは、複数の医療ネットワークを同期させることで、狭い空間でも途切れることなくネットワークを利用する可能性を提供する。
【００４８】
センシングシステムのセンサは、特に患者モニタリングの分野で様々なパラメータを測定することができる無線センサである。センサは好ましくは、患者の身体の最適な場所に個別に配置可能な小型の自律型デバイスである。上記無線センサは、上記センサの無線通信を制御するセンシングシステムの基地局と無線ネットワークを介して関連付けられる。便宜上、基地局は患者モニタに部分的に又は完全に統合されていてもよい。斯かる患者モニタは、図１０に例示的かつ概略的に示される。
【００４９】
図１０において、患者モニタ３０１は、センサ４と無線通信する基地局８と、センサ４から基地局８に送信された信号に基づき生理的値を決定するプロセッサ３０２とを有する。患者モニタ３０１は更に、決定された生理学的値を出力するためのディスプレイ、音響出力ユニット、プリンタ等のような出力ユニット３０３を有する。患者モニタ３０１は、センサ４を使用することにより、モニタされたパラメータ、即ち生理学的値を表示、アラーム、及び／又は文書化する責任を負うよう構成され得る。
【００５０】
無線センサの利点は、産科の分野では特に重要である。斯かる状況では、母体及び胎児の多くの異なるパラメータが、妊婦の体の異なる場所で非侵襲的に測定されることができる。痛みを大幅に軽減した良い出産の進捗のためには、無線センサが最適である。なぜなら、それらは、女性の動きの自由度を大幅に高めることができるからである。例えば、図１を参照して上述したセンサネットワークが、陣痛時及び分娩時に使用されることができる。図１において、２つのセンサ４は、弾性ベルト６により所定の位置に保持されており、これらのセンサ４は、上述した胎児心拍数及び子宮活動のような様々なパラメータを測定するよう構成されるだけでなく、母体心拍数のような更なるパラメータを測定するよう構成されることができる。
【００５１】
実施形態では、センサは、防水であり、その結果、それらは例えば、バスタブ又はシャワーの下など、水中で使用されることができる。従って、センシングシステムは、水中での無線伝送の減衰が比較的低い周波数を使用するよう構成されることができる。特に、センシングシステムは好ましくは、ＺｉｇＢｅｅｅ、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ、ＷｉＦｉ  ＩＥＥＥ８０２などで使用される２．４ＧＨｚのＩＳＭバンドを使用するようには構成されない。代わりに、センシングシステムは好ましくは、サブＧＨｚレンジの周波数帯を使用するよう構成される。実施形態では、センシングシステムは、ヨーロッパ及び他の地域では４３３ＭＨｚのＩＳＭバンド、米国では６０８ＭＨｚのＷＭＴＳバンド、又は日本では９２０ＭＨｚのＴ１０８バンドを使用するよう構成される。
【００５２】
上述したように、センサは、産科で使用されるよう構成されることができ、ここで、センサは好ましくは、例えば胎児の心臓活動を監視するよう構成された超音波ドップラーセンサを含む。このセンサは非侵襲的で使いやすく、最適な配置位置を探すとき直接音響フィードバックを提供する。胎児の心臓の正確な位置は測定開始時には必ずしも分かっていないので、女性の腹部においてセンサを動かして心臓の位置が特定されなければならない。この探索のためには、音響フィードバックがほぼ瞬時に、かつ遅延なく得られることが好ましい。ＺｉｇＢｅｅ、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈなどの２．４ＧＨｚ帯の標準的な通信プロトコルは、この要件を満たしていない。特に、これらの標準的な通信プロトコルは、多数の参加者による無線ネットワークの簡単な構築を可能にするが、それらは、不定の遅延時間及びロストデータパッケージの繰り返し機構のため、オーディオサウンドのようなリアルタイムデータの伝送には適していない。従って、特に図１を参照して上述したセンシングシステムは、標準的な通信プロトコルを用いるのではなく、上述したように、送信時間期間（ビーコン信号期間）、スイッチオーバー時間期間、及び受信時間期間を含むフレームを有する通信プロトコルを用いる。このプロトコルは好ましくは、超音波ドップラー信号の安全かつ時間予測可能な伝送を確実にするために、ＴＤＭＡ方式を使用する。センサを小型軽量化するために、送信機及び受信機を含む無線チップがセンサに一体化されており、これらの無線チップは異なる無線周波数にプログラムされることができる。好ましくは、異なる無線チャネルは、相互干渉の可能性を低減するために、異なるセンシングシステムに割り当てられる。この無線チャネルの割り当ては、インストール時に固定設定で行われることも、又は各基地局により動的に自己組織化して行われることも可能である。更に、センサは好ましくは、同じチャネルをカバーする任意の基地局で使用されるよう構成される。上記センサ及び上記基地局は、上記センサが上記基地局にドッキング可能であるよう構成されることができ、上記センサが上記基地局にドッキングされた場合、上記基地局は、この基地局との通信のための通信情報を上記センサに配信し、ここで、対応するデータ接続は、無線リンク又は有線データ接続とすることができる。例えば、基地局は、使用されるチャネルに関してドッキングされたセンサに通知することができる。また、フレーム時間期間に関する情報がドッキングされたセンサに提供される場合がある。各ネットワークに関わるセンサ、即ち個別のセンシングシステムに関わるセンサと、基地局との間の通信は双方向であるため、センサと基地局との間の情報交換は、センサが基地局にドッキングされていない場合でも、いつでも可能であり、この情報交換は例えば、無線リンクの状態が悪化した場合に、実行中に動的にチャネルを変更するために使用されることができる。即ち、センサ及び基地局は、「スマートホッピング」を使用して構成されることができる。
【００５３】
例えば図１を参照して上述したセンシングシステムが使用されない場合、周波数計画を行う、複数の基地局を設定する、及び２つ以上のセンシングシステム間、特に２つ以上の基地局間の距離を規定するための詳細な指示は、相互変調及びＬＮＡの飽和を回避するために、例えば製造業者により提供され得る。しかし、日常の実務では、設置のための指示を無視していたり、トレーニングを受けていなかったり、設置前の計画及び準備が不十分だったり、時間的なプレッシャーがあったり、構造条件によるスペースの制限があったりすることにより、対応するガイドラインが常に守られるとは限らない。これらのガイドラインが守られず、その後、例えば２つの異なるセンシングシステムの２つの基地局、即ち２つの異なるネットワークの２つの基地局間の分離距離が指示されるよりも小さい場合、基地局の１つの増幅器、即ち入力増幅器は、それが受信のために作動され、近接する他の基地局が同時に送信している場合には、その飽和レベルに達する可能性がある。増幅器の飽和は、妨害された基地局がそれに割り当てられたセンサからの無線信号をもはや受信することができないことを意味する。これは、受信機の入力フィルタが帯域全体をカバーしなければならず、隣接するチャンネルを抑制できないためである。結果として、無線ネットワークが部分的に又は完全に途絶えることになる。増幅器のこの飽和は、無線受信機の原理に内在するものであり、それぞれのネットワークの全体的な性能を損なうことなく、バンドフィルタ又は減衰器などのハードウェア手段により影響を受けることはできない。これらの理由から、例えば図１を参照して上述したセンシングシステムは、近接した狭い空間に複数のセンシングシステムが共存することを確実にするために、増幅器の飽和状態を回避することを可能にする。この回避は、経時的に決定された信号強度値に基づき異なる基地局の送信及び受信を同期させることにより達成される。
【００５４】
無線センサは好ましくは、充電可能な電池を使用して通電され、ここで、センサ及び基地局は、それぞれのセンサが基地局にドッキングされる場合、基地局がそれぞれの電池を充電するよう構成される。基地局は、図３に概略的かつ例示的に示される充電ユニット１９の対応するドッキング場所９を含むことができる。コントローラ１８は、第１のモードで作動され、即ち、充電ユニット１９がセンサを充電する場合に、基地局８の送信及び受信動作と隣接する基地局の送信及び受信動作とを同期させるためのトリガ信号を提供するため、信号強度値を経時的に決定するよう構成されていてもよい。これは、有益である。なぜなら、充電動作の間、一般的にセンサが基地局に送信される生理信号を測定しないからである。こうして、コントローラ１８を第１のモードで動作させても、測定時間が削減されることはない。
【００５５】
センサがドッキングされる場合には、消費電力及び無線トラフィックを削減するため、充電されるかどうかとは無関係に、無線送信をオフにするようセンサは構成されることができる。
【００５６】
以下では、センサと無線通信する基地局を作動させる方法の一実施形態が、図１１のフローチャートを参照して例示的に説明される。
【００５７】
ステップ４０１において、基地局８のコントローラ１８は、第１のモードで動作し、ここで、基地局８の受信機１５は、経時的に信号を受信し、経時的に信号強度値を決定し、ここで、信号強度値は、増幅された受信信号の強度を示す。ステップ４０２において、基地局８のコントローラ１８は、第２のモードで動作し、ここで、基地局８の送信機１７は、センサ４に信号を送信し、基地局８の受信機１５は、センサ４から基地局８に送信された信号に基づき、センサ４から基地局８に送信された信号を受信する。この基地局８からセンサ４への信号の送信と、基地局８によるセンサ４からの信号の受信とは、経時的に決定された信号強度値に基づき制御される。
【００５８】
隣接するセンシングシステム間の干渉を回避するために、基地局は、より高いレベルの制御インスタンスを使用しない。即ち、密接に配置された個々のネットワークの同期化は、より高いレベルの制御インスタンスを使用しない。同じクラスのネットワーク、即ちセンシングシステムは、フィンガープリントを使用して、即ち、このクラスのネットワークにのみ適用される経時的に決定された信号強度値のパターンを使用して、空気中で識別される。同一クラスの個々のネットワーク間の別々の通信接続を備える上位ハードウェア又は処理ユニットを持つことは要求されない。特に医療ネットワークの場合、ＺｉｇＢｅｅｅ、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ、ＷｉＦｉ等のような異なる伝送技術との衝突の可能性は比較的低い。なぜなら、例えば図１を参照して上述したセンシングシステムは他の予約周波数帯を使用することができるからである。そのため、同一周波数帯内で異なるチャネルを使用する自クラスのネットワークにより作成された干渉にだけ注意すればよい。自己組織化アプローチが提供されており、これは、上位コーディネーターモジュール、個別の通信又はトリガーラインを必要としない。
【００５９】
開示された実施形態に対する他の変形は、図面、開示、及び添付の請求項の研究から、請求項に記載された発明を実施する当業者により理解及び達成され得る。
【００６０】
請求項において、「有する」という語は他の要素又はステップを排除するものではなく、不定冠詞「ａ」又は「ａｎ」は複数性を排除するものではない。
【００６１】
単一のユニット又は装置は、特許請求の範囲に記載された複数のアイテムの機能を果たすことができる。特定の手段が相互に異なる従属請求項に記載されるという単なる事実は、これらの手段の組み合わせが有利に使用されることができないことを示すものではない。
【００６２】
受信機及び送信機の制御、経時的な信号強度値の決定などのような１つ又は複数のユニット又は装置により実行される手順は、他の任意の数のユニット又は装置により実行されることもできる。これらの手順及び／又は基地局を作動させる方法による基地局の制御は、コンピュータプログラムのプログラムコード手段として、及び／又は専用のハードウェアとして実現されることができる。
【００６３】
コンピュータプログラムは、他のハードウェアと一緒に、又は他のハードウェアの一部として提供される光記憶媒体又はソリッドステート媒体などの適切な媒体に保存／配布されてもよいが、インターネット又は他の有線若しくは無線通信システムを介してといった他の形態で配布されてもよい。
【００６４】
請求項における参照符号は、範囲を限定するものとして解釈されるべきではない。
【００６５】
本発明は、センサと無線通信する通信装置に関する。通信装置は、信号を受信する受信機と、受信した信号を増幅する増幅器と、信号を送信する送信機と、コントローラとを有する。上記コントローラは、増幅された受信信号の強度を示す信号強度値が経時的に決定される第１のモードと、上記決定された信号強度値に基づき信号の送信及び受信が制御される第２のモードとで動作可能である。決定された信号強度値は例えば、別の、隣接する通信装置の送信動作により引き起こされる増幅器の飽和を示すことができる。その結果、決定された信号強度値を考慮することにより、通信装置により実行される送信が、隣接する通信装置の対応する動作と同期されることができる。これは、妨害を軽減することをもたらすことができる。
【図１】
2021522736.tif 000004
【図２】
2021522736.tif 000005
【図３】
2021522736.tif 000006
【図４】
2021522736.tif 000007
【図５】
2021522736.tif 000008
【図６】
2021522736.tif 000009
【図７】
2021522736.tif 000010
【図８】
2021522736.tif 000011
【図９】
2021522736.tif 000012
【図１０】
2021522736.tif 000013
【図１１】
2021522736.tif 000014
【国際調査報告】
2021522736.tif 000015
2021522736.tif 000016