(57)【要約】ベースユニット（１８）と、複数の独立した無線遠隔プログラム可能生体センサートランシーバ（２０）とを含む医療モニタリング用の無線プログラム可能システム（１０）である。ベースユニット（１８）は、無線技法を用いて、登録、構成、データ捕捉、送信命令を発してトランシーバ（２０）を管理する。無線トランシーバ（２０）からの生理学的データは、デマルチプレックスされ、標準的なインタフェースを経由し表示用の従来型モニタ（１４）へ供給される。無線トランシーバとベースユニットのための初期化、構成、登録、管理に関するルーチンも説明されている。【選択図】図１
2004503266.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ベースユニットと、患者の身体に接続させるための少なくとも１つの無線センサーとを有する医療モニタリング用の無線システムにおいて、改良点は、
前記無線センサーに、前記ベースユニットとの無線通信を送受信するためのトランシーバアッセンブリを提供する段階と、
前記ベースユニットに、前記センサーとの、命令を含む無線通信を送受信するためのトランシーバを提供する段階と、
前記ベースユニット内で実行可能な一式の指令を提供する段階であって、前記ベースユニットは、前記指令の実行に応えて前記トランシーバアッセンブリに前記命令を出し、前記トランシーバアッセンブリは、前記トランシーバ内に記憶されている指令に従って前記命令に応答する、そのような段階とから成り、
前記ベースユニットからの前記命令と、前記トランシーバアッセンブリからの前記命令への応答は、前記トランシーバアッセンブリが前記患者からの生理的信号を捕捉し、前記生理的信号に対応するデータを前記ベースユニットへ送る前、又は送る間の何れかにリアルタイムで、前記ベースユニットが、前記トランシーバアッセンブリを遠隔管理及び構成できるようにすることを特徴とする改良点。
【請求項２】
前記命令はデータ捕捉サンプル速度命令を含んでおり、前記トランシーバアッセンブリは、前記データ捕捉サンプル速度命令に応えて、前記無線センサーから捕捉されるデータをサンプリングする前記トランシーバアッセンブリ内の回路を構成することを特徴とする、請求項１に記載の改良点。
【請求項３】
前記命令は増幅器利得構成命令を含んでおり、前記トランシーバアッセンブリは、前記増幅器利得構成命令に応えて、前記トランシーバアッセンブリ内の増幅器の利得を調整することを特徴とする、請求項１に記載の改良点。
【請求項４】
前記命令はフィルター帯域選択命令を含んでおり、前記トランシーバアッセンブリは、前記フィルター帯域選択命令に応えて、前記トランシーバアッセンブリ内の偽信号防止フィルターを選択することを特徴とする、請求項１に記載の改良点。
【請求項５】
前記命令は搬送波信号選択命令を含んでおり、前記トランシーバアッセンブリは、前記搬送波信号選択命令に応えて、前記トランシーバアッセンブリから前記ベースユニットへ前記データを送信するための搬送波周波数を選択することを特徴とする、請求項１に記載の改良点。
【請求項６】
前記命令は、前記トランシーバアッセンブリが前記データを前記ベースユニットへ送ることになるタイムスロットを時分割多重化データ送信フォーマットに割り当てる送信タイムスロット構成命令を含んでおり、前記トランシーバアッセンブリは、前記送信タイムスロット構成命令に応えて前記タイムスロットを選択することを特徴とする、請求項１に記載の改良点。
【請求項７】
前記命令はバッテリ状態検査命令を含んでおり、前記トランシーバアッセンブリは、前記バッテリ状態検査命令に応えて、バッテリ状態情報を前記ベースユニットに提供することを特徴とする、請求項１に記載の改良点。
【請求項８】
前記トランシーバアッセンブリは、バッテリを更に備えており、前記バッテリのレベルが所定の閾値まで低下した場合、前記トランシーバアッセンブリは、前記ベースユニットに低バッテリ検知メッセージを送ることを特徴とする、請求項１に記載の改良点。
【請求項９】
前記命令は電力節約モード命令を含んでおり、前記トランシーバアッセンブリは、前記電力節約モード命令に応えて、前記トランシーバアッセンブリのバッテリ消費状態を電力節約モードに変更することを特徴とする、請求項１に記載の改良点。
【請求項１０】
前記命令はデータ捕捉開始命令を含んでおり、前記トランシーバアッセンブリは、前記データ捕捉開始命令に応えて、前記患者から生理的データの捕捉を開始することを特徴とする、請求項１に記載の改良点。
【請求項１１】
前記命令はデータ送信開始命令を含んでおり、前記トランシーバアッセンブリは、前記データ送信開始命令に応えて、前記データの前記ベースユニットへの送信を開始することを特徴とする、請求項１に記載の改良点。
【請求項１２】
前記データは、前記ベースユニットから前記トランシーバアッセンブリに割り当てられているタイムスロット及び周波数チャネルで前記ベースユニットへ送信されることを特徴とする、請求項１１に記載の改良点。
【請求項１３】
前記命令はデータ捕捉停止命令を含んでおり、前記トランシーバアッセンブリは、前記データ捕捉停止命令に応えて、前記生理的信号の捕捉を停止することを特徴とする、請求項１に記載の改良点。
【請求項１４】
前記ベースユニットは、前記トランシーバアッセンブリから送信された前記データのエラー検査を実施し、前記ベースユニットは、前記無線トランシーバへ再送信データ命令を出し、前記無線トランシーバは、前記再送信データ命令に応えて、先に送信されたデータを前記ベースユニットへ再送信することを特徴とする、請求項１に記載の改良点。
【請求項１５】
前記命令は診断試験開始命令を含んでおり、前記トランシーバアッセンブリは、前記診断試験開始命令に応えて、所定の診断試験ルーチンを開始して、診断試験のデータを前記ベースユニットへ送信することを特徴とする、請求項１に記載の改良点。
【請求項１６】
前記ベースユニットは前記トランシーバアッセンブリに接続要求メッセージを定期的に同報通信し、前記トランシーバアッセンブリは、前記接続要求メッセージに応えて、接続確認メッセージを前記ベースユニットへ返送することを特徴とする、請求項１に記載の改良点。
【請求項１７】
前記命令は検査要求命令を含んでおり、前記トランシーバアッセンブリは、前記検査要求命令に応えて、前記トランシーバアッセンブリの現在の構成パラメータに関する検査を送信することを特徴とする、請求項１に記載の改良点。
【請求項１８】
前記トランシーバアッセンブリは、ベースユニット検査命令を前記ベースユニットへ送信し、前記ベースユニットは、前記ベースユニット検査命令に応えて、前記ベースユニットの少なくとも１つの構成パラメータに関する検査を送信することを特徴とする、請求項１に記載の改良点。
【請求項１９】
前記命令は、データ捕捉サブシステム検査命令を含んでおり、前記トランシーバアッセンブリは、前記データ捕捉サブシステム検査命令に応えて、現在のデータ捕捉サブシステム構成パラメータに関する検査を送信することを特徴とする、請求項１に記載の改良点。
【請求項２０】
前記命令は、前記トランシーバアッセンブリの前記ベースユニットへの登録を確立する一式の命令を含んでいることを特徴とする、請求項１に記載の改良点。
【請求項２１】
前記一式の命令は、前記無線トランシーバの識別番号の割り当てと、前記患者上の前記無線電極の機能位置の割り当てとを含んでいることを特徴とする、請求項２０に記載の改良点。
【請求項２２】
前記一式の命令は、前記トランシーバアッセンブリへの周波数チャネル及びタイムスロットの割り当てを更に含んでいることを特徴とする請求項２０に記載の改良点。
【請求項２３】
前記一式の命令は、前記トランシーバアッセンブリへのベースユニット識別の割り当てを更に含んでいることを特徴とする、請求項２０に記載の改良点。
【請求項２４】
前記命令は信号損失回復手順を確立する一式の命令を含んでおり、前記信号損失回復手順により、前記ベースユニットは、前記トランシーバアッセンブリからの全信号損失の場合には、前記トランシーバとの通信を再確立できるようになっていることを特徴とする、請求項１に記載の改良点。
【請求項２５】
前記信号損失回復手順に関する一式の命令は、接続要求命令と、検査命令と、データ捕捉サブシステム検査命令とを含んでいることを特徴とする、請求項２４に記載の改良点。
【請求項２６】
前記無線センサーは複数の独立無線電極を備えており、各電極が前記トランシーバアッセンブリの内の１つと関連付けられており、前記複数の無線電極、トランシーバアッセンブリ及び前記ベースユニットは、無線心電図データ捕捉システムを構成していることを特徴とする、請求項１に記載の改良点。
【請求項２７】
前記無線センサーは複数の独立無線電極を備えており、各電極が前記トランシーバアッセンブリの内の１つと関係付けられており、前記複数の無線電極、トランシーバアッセンブリ及び前記ベースユニットは、無線脳波図データ捕捉システムを構成していることを特徴とする、請求項１に記載の改良点。
【請求項２８】
前記無線センサーは複数の独立無線電極を備えており、各電極が前記トランシーバアッセンブリの内の１つと関係付けられており、前記複数の無線電極、トランシーバアッセンブリ及び前記ベースユニットは、無線筋電図データ捕捉システムを構成していることを特徴とする、請求項１に記載の改良点。
【請求項２９】
無線心電図データ捕捉システムにおいて、
患者の身体に取り付けるため一式の無線電極であって、それぞれが無線通信を送受信するためのトランシーバアッセンブリと連結されている電極と、
前記トランシーバアッセンブリとの無線通信を送受信するための無線トランシーバを備えているベースユニットであって、前記無線通信は前記トランシーバアッセンブリへの一式の命令を含んでいるベースユニットと、を備えており、
前記ベースユニットは、一式の指令を実行する記憶装置と計算プラットフォームとを更に備えており、前記ベースユニットは、前記指令の実行に応えて、前記命令を個々の前記トランシーバアッセンブリに出し、
前記トランシーバアッセンブリのそれぞれが、前記トランシーバアッセンブリ内の前記記憶装置に記憶されている指令に従って前記命令に応えるための記憶装置と計算プラットフォームとを備えており、
前記ベースユニットからの前記命令と、前記トランシーバアッセンブリからの前記命令への応答とは、前記トランシーバアッセンブリが前記患者からの生理的心電図信号を捕捉し、前記生理的心電図信号に対応するデータを前記ベースユニットへ送る前、又は送る間の何れかにリアルタイムで、前記ベースユニットが、前記トランシーバアッセンブリのそれぞれを遠隔的且つ個別的に管理及び構成できるようにすることを特徴とするシステム。
【請求項３０】
前記命令はデータ捕捉サンプル速度命令を含んでおり、前記トランシーバアッセンブリは、前記データ捕捉サンプル速度命令に応えて、前記無線電極から捕捉されたデータをサンプリングする前記トランシーバアッセンブリ内の回路を構成することを特徴とする、請求項２７に記載のシステム。
【請求項３１】
前記命令は増幅器利得構成命令を含んでおり、前記トランシーバアッセンブリは、前記増幅器利得構成命令に応えて、前記トランシーバアッセンブリ内の増幅器の利得を調整することを特徴とする、請求項１に記載の改良点。
【請求項３２】
前記命令はフィルター帯域選択命令を含んでおり、前記トランシーバアッセンブリはそれぞれ、前記フィルター帯域選択命令に応えて、前記トランシーバアッセンブリ内の偽信号防止フィルターを選択することを特徴とする、請求項２８に記載のシステム。
【請求項３３】
前記命令は搬送波信号選択命令を含んでおり、前記トランシーバアッセンブリはそれぞれ、前記搬送波信号選択命令に応えて、前記トランシーバアッセンブリから前記ベースユニットへ前記データを送信するための搬送波周波数を選択することを特徴とする、請求項２８に記載のシステム。
【請求項３４】
前記命令は、前記トランシーバアッセンブリそれぞれが前記データを前記ベースユニットへ送信することになるタイムスロットを時分割多重化データ送信フォーマットで割り当てる送信タイムスロット構成命令を含んでおり、前記トランシーバアッセンブリはそれぞれ、前記送信タイムスロット構成命令に応えて、異なるタイムスロットを選択することを特徴とする、請求項２８に記載のシステム。
【請求項３５】
前記命令はバッテリ状態検査命令を含んでおり、前記トランシーバアッセンブリはそれぞれ、前記バッテリ状態検査命令に応えて、バッテリ状態情報を前記ベースユニットへ提供することを特徴とする、請求項２８に記載のシステム。
【請求項３６】
前記トランシーバアッセンブリはバッテリを更に備えており、前記バッテリのレベルが所定の閾値まで低下した場合、前記トランシーバアッセンブリはそれぞれ、前記ベースユニットに多くのバッテリ検知メッセージを送ることを特徴とする、請求項２８に記載のシステム。
【請求項３７】
前記命令は電力節約モード命令を含んでおり、前記トランシーバアッセンブリは、前記電力節約モード命令に応えて、前記トランシーバアッセンブリのバッテリ消費状態を電力節約モードに変更することを特徴とする、請求項２８に記載のシステム。
【請求項３８】
前記命令はデータ捕捉開始命令を含んでおり、前記トランシーバアッセンブリは、前記データ捕捉開始命令に応えて、前記患者からの生理的データの捕捉を開始することを特徴とする、請求項２８に記載のシステム。
【請求項３９】
前記命令はデータ送信開始命令を含んでおり、前記トランシーバアッセンブリは、前記データ送信開始命令に応えて、前記データの前記ベースユニットへの送信を開始することを特徴とする、請求項２８に記載のシステム。
【請求項４０】
前記データは、前記ベースユニットから前記トランシーバアッセンブリに割り当てられたタイムスロット及び周波数チャネルで、前記ベースユニットへ送信されることを特徴とする、請求項２８に記載のシステム。
【請求項４１】
前記ベースユニットは、前記トランシーバアッセンブリから送信された前記データのエラーチェックを実施し、前記ベースユニットは、前記トランシーバアッセンブリへ再送信データ命令を出し、前記無線トランシーバアッセンブリは、前記再送信データ命令に応えて、先に送信されたデータを前記ベースユニットへ再送信することを特徴とする、請求項２８に記載のシステム。
【請求項４２】
前記命令は診断試験開始命令を含んでおり、前記トランシーバアッセンブリは、前記診断試験開始命令に応えて、所定の診断試験ルーチンを開始して、診断試験のデータを前記ベースユニットへ送信することを特徴とする、請求項２８に記載のシステム。
【請求項４３】
前記ベースユニットは前記トランシーバアッセンブリそれぞれに電極検知メッセージを定期的に同報通信し、前記トランシーバアッセンブリは、前記電極検知メッセージに応えて、前記ベースユニットへ接続確認メッセージを返送することを特徴とする、請求項２８に記載のシステム。
【請求項４４】
前記命令は検査要求命令を含んでおり、前記トランシーバアッセンブリは、前記検査要求命令に応えて、前記トランシーバアッセンブリの現在の構成パラメータに関する検査を送信することを特徴とする、請求項２８に記載のシステム。
【請求項４５】
前記トランシーバアッセンブリは、前記ベースユニットへベースユニット検査命令を送信し、前記ベースユニットは、前記ベースユニット検査命令に応えて、前記ベースユニットの少なくとも１つの構成パラメータに関する検査を送信することを特徴とする、請求項２８に記載のシステム。
【請求項４６】
前記命令は、データ捕捉サブシステム検査命令を含んでおり、前記トランシーバアッセンブリは、前記データ捕捉サブシステム検査命令に応えて、現在のデータ捕捉サブシステム構成パラメータに関する検査を送信することを特徴とする、請求項２８に記載のシステム。
【請求項４７】
前記命令は、前記トランシーバアッセンブリの前記ベースユニットへの登録を確立する一式の命令を含んでいることを特徴とする、請求項２８に記載のシステム。
【請求項４８】
前記一式の命令は、前記トランシーバアッセンブリの識別番号の割り当てと、前記患者上の前記無線電極の機能位置の割り当てとを含んでいることを特徴とする、請求項４６に記載のシステム。
【請求項４９】
前記一式の命令は、前記トランシーバアッセンブリへの周波数チャネル及びタイムスロットの割り当てを更に含んでいることを特徴とする請求項４６に記載のシステム。
【請求項５０】
前記一式の命令は、前記トランシーバアッセンブリへのベースユニット識別の割り当てを更に含んでいることを特徴とする、請求項４６に記載のシステム。
【請求項５１】
前記命令は信号損失回復手順を確立する一式の命令を含んでおり、前記信号損失回復手順により、前記ベースユニットは、前記トランシーバアッセンブリからの全信号損失の場合には、前記トランシーバアッセンブリの内の１つとの通信を再確立できるようになっていることを特徴とする、請求項２８に記載のシステム。
【請求項５２】
複数の無線トランシーバの無線プログラミングのための、ベースユニットで実行可能な一式の指令を含む機械読み取り可能記憶媒体において、前記無線トランシーバはそれぞれ、患者の身体と接続するためにセンサーと連結できるようになっており、前記一式の指令は、前記患者の身体からの生理的信号の捕捉と、前記無線トランシーバから前記ベースユニットへの前記生理的信号の送信とを、前記生理的信号が捕捉される前、又は捕捉の間にリアルタイムで遠隔的に構成し、管理するための命令を作成することを特徴とする機械読み取り可能記憶媒体。
【請求項５３】
前記一式の指令は、図１１−２６の内の少なくとも１つに図示されている一式の指令を含んでおり、前記無線トランシーバは、命令に応えるための一式の指令を含んでいる機械読み取り可能記憶媒体を備えていることを特徴とする、請求項５１に記載の機械読み取り可能記憶媒体。
【請求項５４】
前記一式の指令は、前記ベースユニットに、一式の登録命令を作成するように促し、前記無線トランシーバは、前記一式の登録指令に応えるための一式の指令を含んでいる機械読み取り可能記憶媒体を備えていることを特徴とする、請求項５１に記載の機械読み取り可能記憶媒体。
【請求項５５】
前記一式の指令は、前記ベースユニットに、一式の信号損失回復命令を作成するように促し、前記無線トランシーバは、前記一式の信号損失回復命令に応えるための一式の指令を含んでいる機械読み取り可能記憶媒体を備えていることを特徴とする、請求項５１に記載の機械読み取り可能記憶媒体。
【請求項５６】
前記一式の指令は、前記ベースユニットに、前記無線トランシーバのデータ送信特性を構成するように促すことを特徴とする、請求項５１に記載の機械読み取り可能記憶媒体。
【請求項５７】
前記データ送信特性は、搬送波周波数と、時分割多重通信フォーマットにおけるタイムスロットとの選択を含んでいることを特徴とする、請求項５５に記載の機械読み取り可能記憶媒体。
【請求項５８】
前記データ送信特性は、ＣＤＭＡ通信フォーマットにおける通信パラメータの選択を含んでいることを特徴とする、請求項５５に記載の機械読み取り可能な記憶媒体。
【請求項５９】
前記一式の指令は、前記ベースユニットが、患者の識別と取付位置情報を前記無線トランシーバアッセンブリへプログラムするベースユニット構成ルーチンを含んでいることを特徴とする、請求項５１に記載の機械読み取り可能記憶媒体。
【請求項６０】
前記一式の指令は、センサー初期化ルーチンを含んでいることを特徴とする、請求項５１に記載の機械読み取り可能記憶媒体。
【請求項６１】
前記一式の指令は、センサー起動ルーチンを含んでいることを特徴とする、請求項５１に記載の機械読み取り可能記憶媒体。
【請求項６２】
前記一式の指令は、センサーデータ捕捉サブシステム構成ルーチンを含んでいることを特徴とする、請求項５１に記載の機械読み取り可能記憶媒体。
【請求項６３】
前記無線トランシーバは、コード分割多重アクセス（ＣＤＭＡ）通信フォーマットで前記ベースユニットと通信することを特徴とする、請求項１に記載の改良点。
【請求項６４】
前記無線トランシーバアッセンブリは、コード分割多重アクセス（ＣＤＭＡ）通信フォーマットで前記ベースユニットと通信することを特徴とする、請求項２８に記載のシステム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、概括的には、心電図（ＥＣＧ）信号、脳電図（ＥＥＧ）信号、筋電図（ＥＭＧ）信号のような、人体によって生成される電気的生体電位信号を計測するために使用される装置の分野に関する。より具体的には、本発明は、無線信号捕捉システムと、各々が従来のパッチ型電極へ連結されている、複数の無線式の遠隔プログラム可能なトランシーバの間で使われる無線通信プロトコル、及び関連するベースユニットに関する。ベースユニットは、患者のＥＣＧ、ＥＥＧ、又はＥＭＧの信号を無線トランシーバから取得し、その信号を表示用のモニターユニットへ供給する。この無線通信プロトコルを使えば、ベースユニットは、データを捕捉し送信する前に、無線トランシーバを遠隔構成、管理することができる。
【０００２】
【従来技術】
従来のＥＣＧモニタリングでは、通常、一端が患者の身体に他端がＥＣＧモニターに取り付けられた電極の間を、電線で直接電気的に接続する必要がある。電気的な生体電位は電極で測定され、信号は双極リード線及び単極リード線を通して心電図に変換される。
【０００３】
病院で使われる従来のＥＣＧ装置では、モニタリング用に加えて、通常、最大１０本までの有線電極を必要とする。各電極は、患者の身体に取り付けられ、ＥＣＧモニターへ達する数フィート又はそれ以上の長さの線を有している。従来のＥＣＧ装置における長い線が付いた電極は、患者への妨げとなり、患者の自由な動きを制約する。この電極は医師や看護婦にとっても煩わしいものでもある。
【０００４】
病院内患者用の無線ＥＣＧモニタリングのための遠隔計測システムは、現在でも存在する。このシステムはもっと高価で、広い範囲を狙って（高出力）おり、患者へ取り付ける物理的な電極線を全面的に無くすものではない。各電極は、モニターへ接続する代わりに、患者が着用する単一の送信機へ結線接続される。遠隔計測システムの中には、電極と送信機ボックスの間に必要な配線のために、１２本リード線ＥＣＧ（１０本の線）を扱えないものもある。例えば、スペースラボ・ウルトラビュー・モジュラー・デジタル遠隔計測システムでは、最大４本のリード線（５本の線）しか扱えない。
【０００５】
無線による医療モニタリング及び診断システムは、従来技術によっても提案されている。ベッソン他による米国特許第５，８６２，８０３号には、センサ、コントローラ、トランシーバ電子機器を電極パッチアッセンブリ内に入れた無線式電極／センサパッチシステムが記述されている。ベッソン他による特許とセガロウィッツ特許を参考文献としてここに援用する。セガロウィッツ特許では、一方向無線通信用の埋め込み型マイクロチップを備えた単一片電極パッチと、使い捨て式電極パッチに取り付けられたスナップ取付式の電子機器アッセンブリが記述されている。しかし、電極パッチは特殊な２導体式で、一般的なものではない。電極アッセンブリは送信専用又は受信専用の何れかで、両方を兼ねたものではない。基準信号（ウィルソンネットワークから生成される）は、ベースユニットから受信専用の右足電極パッチへのみ送信される。電極は、ベースユニットからの無線ではなく、電極ケース上にある手動スイッチによってのみプログラムすることができる。複数電極の実施例では、ベースユニットは複数の受信機とアンテナを有していて、これはシステムと無線信号送信に複数の送信周波数が必要なことを意味しており、ベースユニットは更に高価なものとなる。電極又はベースユニットにおける誤差補正又は検知能力については何ら触れられていない。
【０００６】
セガロウィッツの‘８１８特許の別の実施例には、１２本リード線ＥＣＧモニタリングに必要な全ての電極を含む単一の帯状アッセンブリで、マイクロチップ回路を（個々の電極パッチにではなく）この帯状アッセンブリに組み込んだものが論じられている。この構成では、各電極からのＥＣＧ信号は、多重化され、単一のデジタル的にエンコードされた周波数チャネル上で時間多重化を経て（帯状アッセンブリ内にある）単一の送信機から送信される。しかし、単一周波数チャネル上での時間多重化について、その複数の送信電極の実施形態に関しては論じられていない。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、患者に取り付けられた電極とモニタリングシステムのベースユニットの間にある物理的な線に取って代わる無線（リード線がない）電極システムのための通信プロトコル、即ち命令手順のセットを定義することである。通信プロトコル、即ち無線により電極をプログラミングする手順を定義するには、様々な適用部位やニーズと並んで広範な患者集団の間に存在する多様な環境条件に対し、無線電極システムを構成する際の柔軟性を与えなければならない。無線システムを使えば、患者は、電極が偶発的に外れることや、モニタリング機器から外れてしまうことを心配せずに周辺地域を可成りの程度自由に移動できるようになる。無線モニタリングシステムでは、患者はモニターと電気的に切り離されているので、患者の安全性も改善される。このモニタリングシステムでは、データをデジタル化するプロセスが、伸びた線を通さず正に電極測定点で行われるので、ノイズアーチファクトの影響を受けにくい。ここに定義するプロトコルは、無線電極ネットワークの初期化、構成、管理について記述する。データ捕捉と、電極の機能を同期化し調整するベースユニットへの伝送についても記述する。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
医療モニタリング用の無線システムに改善が施されている。この無線システムは、ベースユニットと、患者身体へ取り付けられる複数の無線センサを有している。本発明では、各無線センサが、ベースユニットと双方向の無線送受信通信を行うためのトランシーバアッセンブリを有している。トランシーバアッセンブリは、（マイクロコントローラのような）計算用プラットホームと、ベースユニットから受信した命令に応じて計算用プラットホームで実行するための指令のセットを記憶するメモリとを含んでいる。
【０００９】
ベースユニットは、センサと無線で送受信通信するための無線トランシーバを備えている。無線通信には、他の諸々に混じって、トランシーバアッセンブリ用の命令が含まれている。更に、ベースユニットマイクロコントローラ用のメモリなどベースユニットには、指令のセットが含まれており、ベースユニットは、指令の実行に応じてトランシーバアッセンブリへ命令を発する。ベースユニットからの命令と、トランシーバアッセンブリからのこれら命令に対する応答には、トランシーバアッセンブリが生理学的な信号データを捕捉しベースユニットへ送信する度にリアルタイムで、ベースユニットがトランシーバアッセンブリを遠隔的且つ自動的に管理し構成するのに使う手順、即ちプロトコルが含まれている。
【００１０】
ここに説明する無線通信手順は、人間の患者からＥＥＧ、ＥＣＧ又はＥＭＧの信号を捕捉するシステムで使うのに特に適している。プログラム可能な無線トランシーバは、従来のパッチ型電極の形状をしたセンサと関係付けられ、電極内の導体間における生体電位信号を捕捉する。パッチ型電極は、従来型の設計で、電気的生体電位を測定するために患者の身体の表面に取り付けられるようになっている。
【００１１】
頑強な無線モニタリングシステムでは、患者集団の間に生理学的変動要因が存在するので、構成と較正が容易にできなければならない。本発明では、様々な用途での多様な要件に適合させるために、電極システムをベースとする遠隔計測装置を柔軟に構成できるようにする無線によるプログラミング手順を説明する。本発明は、ＥＣＧに特有な手順を提供するのみならず、ＥＥＧ、ＥＭＧ、ＥＯＧ、呼吸器系、血圧、体温及び他の無線医療モニタリングシステム等の他の用途にも同等に適用できる。更に、このプログラミング手順は、データが捕捉されベースユニットへ送信される際のリアルタイムな条件に、動的にに応答する。
【００１２】
本プロトコルにより、様々な構成命令を送信できる。こうした命令の例には、登録情報、データ捕捉制御命令（起動及び停止のメッセージ）、送信頻度命令、タイムスロット命令、増幅器利得命令、送信機制御命令、電力節約モード命令、初期設定命令等がある。
【００１３】
無線トランシーバを遠隔的にプログラムする能力によって、電極を患者の身体上にどのように配列し配置するかに関しかなりの柔軟性が得られる。プログラム可能な無線トランシーバは、左腕、右腕、左脚等のような患者の身体の特定な位置に装着するように設計することもできる。更に好適な実施例では、遠隔プログラム可能な電極トランシーバは、患者の身体の表面上の個別の取付位置に対して包括的に使えるものとなっている。ベースユニットは、プログラミングデータを個々の無線トランシーバへ送信する。プログラミングデータには、電極識別データと並んで、個々の無線トランシーバに割り当てられる個別取付位置に関係付けられた電極位置データが含まれている。データが各無線トランシーバから捕捉されると、電極識別データ、電極位置データ、捕捉された電極信号が、無線トランシーバからベースユニットへ送られる。
【００１４】
ベースユニットと無線トランシーバは、捕捉された信号をベースユニットへ伝送するための通信フォーマットとして時分割多重化を使用することができる。この場合、ベースユニットは、大域時間をベースとする信号を複数の個別の無線トランシーバへ送信する。大域時間をベースとする信号は、個々の無線トランシーバで捕捉された信号を、単一周波数チャネル内の離散的タイムスロットでベースユニットへ送信するタイミングを、同期化するために使われる。この時分割多重化によって、各無線トランシーバは、共通の周波数チャネルを共有した状態で、その信号を離散的タイムスロット内でベースユニットへ送信するようになる。
【００１５】
本発明の上記及びその他の態様と特徴は、現時点で好適とされている実施例について以下の詳細な説明で明らかになるであろう。
【００１６】
本明細書において、用語「無線トランシーバ」と「プログラム可能無線トランシーバ」は、ユニットとしての無線電極トランシーバアッセンブリを指し、文脈上で明らかにそうでない場合を除き、アッセンブリ内の実際のトランシーバモジュールとは区別される。又「電極」と言う用語の使用に当たっては、生体センサをも含む広義の解釈がなされるものとする。
【００１７】
【発明の実施の形態】
本発明による現下の好適な実施例を、添付図面と関連付けて以下に説明する。同様の参照番号は、種々の図における同様の要素を指すものとする。
【００１８】
本発明は、無線式患者モニタリングのために従来式の使い捨てパッチ型無線センサ又は電極へ取り付けられる大きさになっている複数のスマートな無線トランシーバ装置と、標準的なＥＣＧ又はＥＥＧモニターのような既存の従来型側置式モニタリング装置へ接続可能な無線トランシーバと通信するベースユニットとから成るシステムで使うことができる。この無線トランシーバは、登録情報、送信頻度、増幅器利得、送信機制御、電力節約モード等に関する命令をベースユニットから受信し、これらの命令を処理しこれに応じて無線トランシーバを相応に構成するためのハードウェア及びソフトウェア又はファームウェアを含んでいる。これらの命令は、べースユニット内の、例えばマイクロコントローラのような計算プラットホーム内のプログラム指令と、無線トランシーバ内の計算プラットホームにおける応答指令のセットとが実行された結果である。
【００１９】
大域時間ベースの信号は、入力身体表面電位（例えばＥＣＧ信号）の測定の際に使われる全電極に対しサンプル点を捕捉するタイミングを同期化させる役割を果たすように、ベースユニットから電極へ送信される。ＥＣＧの例では、ベースユニットは、各電極から（時分割多重化が通信プロトコルの実施例である場合、所定の時間間隔で）送信されたＥＣＧ信号を受信し、復調し、デコード（誤り訂正付き）し、データをデジタル処理し、全ての必要な信号調整（増幅、フィルタ処理）をし、ＥＣＧ信号を表示用の標準的ＥＣＧ装置へ出力するためにアナログ形式に変換し戻す。ベースユニットは、既存の標準的ＥＣＧ装置への汎用インタフェースも有しているので、電極とベースユニットの間の無線リンクはＥＣＧ装置にとって意識する必要のないものとなっている。ＥＣＧ装置は、全ての必要な配線構成を作成するために個々の電極の信号を受け取る。
【００２０】
無線トランシーバとベースユニットは、ベースユニットと電極の間で固有の無線通信プロトコルを使用し、このプロトコルにより、システムで使われる各電極の無線プログラミング
（構成）、識別、検査、データ捕捉制御、送信機制御がリアルタイムで行えるようになっている。本発明による周波数帯域幅効率の故に、システムは、複数チャネルの信号を、ベースユニットのトランシーバと複数の電極装置の間で、単一のデジタル的にエンコードされた周波数チャネル上を時分割多重化を使って送信するように設計することできる。例えば、各電極は、同期化データをベースユニットから同一受信周波数で受信し、デジタル的にエンコードされたデータをどのタイムスロットで送信すべきかの指令も受信する。これによって、帯域幅に制限がある場合には、各々が別々の周波数チャネルを割り当てられた複数の患者が、同じ病室内で無線システムを使えるようになる。
【００２１】
図１は、現下の好適な実施例によるシステム１０が患者１２に使用される場合を概略的に示している。システム１０は、ＥＣＧ、ＥＭＧ、ＥＥＧ、又は他のタイプの信号を、患者１２から捕捉しモニター１４へ供給する。本例ではＥＣＧシステムを例にとって論じるが、本発明は他のタイプの医療モニタリングにも直接適用できる。
【００２２】
システム１０は、複数の電極アッセンブリ１６が命令（例えば同期化命令と制御命令）をベースユニット１８から無線送信法を使って受信し、ＥＣＧ信号を同様に無線送信法を使ってベースユニット１８へ供給する無線システムである。従って、図示の実施例では、電極アッセンブリ１６用の煩わしい配線が無い。
【００２３】
図１の電極アッセンブリ１６は、複数の独立した遠隔プログラム可能無線トランシーバアッセンブリ２０から成り、各トランシーバアッセンブリは、ＥＣＧモニタリングに使われる従来のパッチ型電極２２（例えば３Ｍレッド・ドット電極）上に取り付けられるように設計されている。無線トランシーバアッセンブリ２０を、図２と図３に関連付けて更に詳しく説明する。ベースユニット１８は、複数の独立した無線トランシーバに対してメッセージを送受信するための無線トランシーバを含んでおり、図４、６、８、９と関連付けて更に詳しく説明する。ベースユニットは、無線トランシーバアッセンブリ２０から受信されたアナログＥＣＧ信号を従来型のＥＣＧ表示モニター１４へ提供するためのインタフェースも有している。
【００２４】
ベースユニット１８と無線トランシーバアッセンブリ２０との間で無線通信するための好適な通信フォーマットは、トランシーバとベースユニットとの間の、アップリンク方向の共通周波数チャネルでの時分割多重化である。各無線トランシーバ２０は、図５に示すように、ＥＣＧ信号を、特定のタイムスロット内にそのチャネルで送信する。ダウンリンク方向の場合、ベースユニットは、制御命令及びその他の情報を、全無線トランシーバが同調されている共通チャネルで送信する。タイムスロットの割当、周波数割当、及び他の送信制御情報は、後に詳しく述べるが、ベースユニット１８により管理、制御される。別の実施例では、ベースユニット１８と無線トランシーバ２０との間で無線通信するのに、コード分割多重アクセス（ＣＤＭＡ）通信フォーマットが使われる。
【００２５】
ベースユニット１８により送信されるメッセージは、無線トランシーバアッセンブリ２０のための構成命令も含んでいる。この構成命令は、例えば、データ捕捉サンプル速度、増幅器利得設定、チャネル搬送波設定を変更又は設定することができ、送信タイムスロットを同期化するためのタイミング信号を構成することもできる。ベースユニット１８は、大域時間ベース信号を全ての無線トランシーバへ送信するのが好ましい。大域時間ベース信号は、図５に示すように、送信が単一周波数チャネル内の離散的タイムスロット内に入るように、全ての無線トランシーバ２０によって捕捉されるＥＣＧ信号の送信タイミングを同期化する。
【００２６】
メッセージと情報をベースユニットと無線トランシーバの間で交換するための無線プログラミングプロトコルの詳細事項は、本発明の精神の範囲内で多くの方法で到達し得るものであり、本開示に基づいて当業者の能力の範囲内で考案されるものである。１つの考えられる実施例では、データのパケットはベースユニットと無線トランシーバの間で送信される。パケット内の特定フィールド（データのバイト）は、既知の無線送信プロトコル、ＩＰ又はイーサネット（登録商標）のような従来型データ送信技法、又は類似の技法に従って、制御データ、ペイロードデータ、ＣＲＣ又は誤り訂正データ等のために留保される。現下の好適なプロトコル及びメッセージ構造を、図１１から図３０と関連付けて本文書で後に説明する。
【００２７】
図２は、図１に示した、パッチ型電極２２即ちセンサの内の１つと、付帯する遠隔プログラム可能無線トランシーバ２０とのアッセンブリ１６の詳しい斜視図であり、図１の全てのパッチ型電極と無線トランシーバは、図２に示すものと同じ構造であると理解されたい。パッチ型電極２２は、患者の身体１２の表面に従来の方法で接着される。パッチ型電極２２は、ＥＣＧ又は他の信号をピン２６に供給する導体２４を含んでいる。ピン２６は、無線トランシーバ２０の相補的ピン収容構造２８内に収容され、２個の部品である２０と２２が（スナップ嵌合として）係止される。
【００２８】
ピン収容構造２８は、局所接地基準に対する電気パルスを無線トランシーバ２０内の電子回路へ伝える。局所接地基準は、トランシーバ２０に接続され導電性材料から作られたチップ即ち皮膚接点２１Ａを有する柔軟な帯片２１から成り、この皮膚接点２１Ａは、皮膚に接触しパッチ型電極２２の下側に配置される。この目的は、信号接点２６と局所接地基準２１／２１Ａとの間の生体電位差をトランシーバで測定できるようにすることである。帯片２１に使う材料としては、トランシーバ２０から皮膚接点２１Ａへの内部導電性通路又はリード線を備えたプラスチックのような薄く柔軟な材料であればよい。皮膚接点２１Ａは、一方の側が導電性の塩化銀（ＡｇＣｌ）材２１Ｂで被覆されているのが好ましい。
【００２９】
図３は、図１及び２の無線トランシーバのブロック図である。トランシーバアッセンブリ２０は、使い捨て式の従来のパッチ型電極のポストピン２６上へ取り付けられる。電極２２から提供された電気信号は、無線トランシーバ２０内の低ノイズ可変利得増幅器３０へ供給される。増幅器３０は前置増幅器を含んでいてもよい。アナログ信号はフィルタ処理された後、サンプリングされ、Ａ／Ｄ変換器３２でデジタル信号に変換される。デジタル信号は、マイクロコントローラ／デジタルシグナルプロセッサ３４として図示されている計算プラットホームへ供給される。マイクロコントローラは、Ａ／Ｄ変換器によって供給されたデジタル信号に対して信号処理を行う。信号処理機能には、デジタルＥＣＧ信号に対するノイズフィルタ処理と利得制御が含まれる。好適さの点で若干劣る別の実施例の場合、トランシーバアッセンブリ内の利得制御は、アナログ信号パス内で増幅器３０の利得を調整することで実行することができる。マイクロコントローラは、更に、ベースユニットから受信した命令とメッセージを処理し、メモリ３６に記憶されているファームウェアの指令を実行する。メモリは、更に、後に詳しく述べるが固有の電極識別子を記憶している。メモリは、配置箇所識別子又は患者に取り付けられている電極の位置に関連付けられたデータを記憶する。配置箇所識別子又はデータは、ベースユニットから動的にプログラム可能である。
【００３０】
処理済のデジタルＥＣＧ信号はバッファ３８に一時的に記憶され、エンコーダ／デコーダ４０へ供給され、低出力内臓型ＲＦアンテナ経由でベースユニットへ送信するために、ＲＦトランシーバモジュール４２へ送られる。トランシーバ４２は、変調器／復調器、送信器、パワーアンプ、受信器、フィルタ、アンテナスイッチを含んでいる。周波数発生器４６は、ＲＦ送信用の搬送波周波数を生成する。周波数はマイクロコントローラ３４で調整することができる。陰極端子が局所接地基準に接続されたバッテリ４５は、直流電源を各構成要素へ供給する。マイクロコントローラ／ＤＳＰ３４は、データを無線送信するための周波数を選択しベースユニットへのメッセージを制御するように、周波数発生器４６を制御する。計算プラットホーム３４内のマイクロコントローラは、受信機がベースユニットからの命令用のデフォルト受信チャネルをスキャンする初期化ルーチンも実行し、命令が受信されている場合は、送信器は識別情報を割当てられた周波数とタイムスロットでベースユニットへ送信する。
【００３１】
図３に示されている個々のブロックの全体又はその一部は、スナップ取付式無線トランシーバアッセンブリ２０のサイズを小さくするために、１個又は複数のマイクロチップ内に組み込むことができる。
【００３２】
図４には、ベースユニット１８が、これもブロック図の形で示されている。ベースユニット１８は、命令を全ての無線トランシーバへ送信し、各トランシーバに、ＥＣＧデータを個別に（例えば時分割多重化で）送信するよう指示する。ベースユニットは、電極（最大１０個まで）から送信されたＥＣＧ信号を順次受信し、続いて復調し、デコードし、誤り訂正を行い、デマルチプレクスし、バッファに記憶し、信号調整し、各電極データを標準的ＥＣＧモニター１４へインタフェースするためにアナログ信号へ再変換する。ベースユニットは、更に、周波数選択、電力制御等のため、プログラミング情報を電極へ送信する。
【００３３】
ベースユニット１８は、低電力ＲＦアンテナ５０、搬送波周波数を生成するための周波数発生器５２、ＲＦトランシーバ５４を含んでいる。トランシーバ５４は、変調器／復調器、送信器、パワーアンプ、受信器、フィルタ、アンテナスイッチを含んでいる。ベースユニットは、更に、エンコーダ／デコーダ５６、マイクロコントローラ／デジタルシグナルプロセッサ（ＤＳＰ）５８のような計算プラットホーム、マイクロコントローラ／ＤＳＰで実行されるコードを記憶するためのメモリ６０、実行中のシステムの診断やベースユニットアップグレードのための試験ポートとして使用されるパソコン接続用のＩ／Ｏインタフェース５９、ユーザインタフェース６１を含んでいる。ユーザインタフェース６１は、以下のもの、即ち、電極プログラミング情報又はエラー／警告状態を表示するためのディスプレイ、ユーザ要求入力用のキーパッド又はボタン、エラー／警告状態（例えば、外れたり弱ったりしたバッテリ、又は故障した電極）を音声表示するための警告ユニット、エラーや警告やプログラミング状態を視覚的に表示するためのＬＥＤから構成されている。
【００３４】
無線トランシーバから受信したタイムスロットＥＣＧデータは、デマルチプレクサ６２の中でデマルチプレックスされ、バッファ６４へ供給される。Ｄ／Ａフィルタバンク６６は、無線トランシーバからの複数チャネルのデジタルデータをアナログ形式に変換する。アナログ信号は、増幅器６８で増幅され、ＯＥＭ（相手先商標製造会社）による標準的なＥＣＧモニタインタフェース７０へ供給される。インタフェース７０は、標準的コネクタ経由でＥＣＧディスプレイ装置１４へ直接接続できるようにベースユニット１８アッセンブリの一部としても、或いはディスプレイ装置へのケーブル接続装置の一部としても、何れでもよい。ＯＥＭインタフェース７０についての考え方は、複数のアナログＥＣＧ信号を、病院内で既に使われている従来型ＥＣＧディスプレイ装置へ、互換性があり意識の必要がない方式で供給し、ディスプレイ装置が、信号を従来の有線電極から生成されたかのように処理できるようにすることにある。アナログ信号捕捉ハードウェア又はＥＣＧディスプレイ装置１４のための電子機器に精通することが明らかに必要であり、ＯＥＭインタフェース回路は、ディスプレイ装置の製造業者により様々である。ＯＥＭモニターインタフェースの詳細な設計は、当業者の能力内で考案できる。
【００３５】
図５に示すように、無線トランシーバ２０とベースユニット１８の間で可能な通信スキームは時分割多重化である。これによって、ＥＣＧシステム内の全ての電極で、単一の信号送信周波数を使うことができるようになる。全ての電極が、割当てられた受信周波数（ダウンリンク）チャネル上で、ベースユニット１８から命令と同期化データ（時間ベース信号、基準信号、制御信号７６）とを受信する。電極受信チャネルは、スロット化（時間多重化）されていてもいなくてもよい。電極１の２０／２２Ａは、割当てられた送信周波数（アップリンク）チャネルで、タイムスロット１の７２（電極２の２０／２２Ａはタイムスロット２の７２で、など）でデータを送信する。ベースユニット１８は、電極２０／２２からの送信を受信し、デマルチプレックスし、バッファに記憶し、個々の電極データを再構築する。
【００３６】
図１のシステム１０は、ベースユニット１８と無線トランシーバ２０の間でメッセージと情報を交換するために、無線によるプログラミング機構を利用する。様々なタイプの情報が交換できる。例えば、ベースユニット１８は、無線トランシーバ内のマイクロコントローラにデータ捕捉を開始又は停止するように通告するデータ捕捉制御メッセージを、無線トランシーバへ送信する。別の命令は、無線トランシーバへ送られる周波数選択命令のメッセージであることもあり、その場合、無線トランシーバは、これに応えて、捕捉されたＥＣＧ信号を離散的タイムスロットでベースユニットへ送信するための共通周波数チャネルを選択する。
【００３７】
ベースユニットと無線トランシーバの間で送ることのできるプログラミング命令とメッセージの一部を以下に掲げる。
ａ．電極２０／２２をベースユニット１８へ登録する。登録には、ベースユニットによる電極タイプ及び付帯する固有の電極識別子の検出が含まれる。更に、登録には、固有のベースユニット識別子の電極への送信（例えば、複数のベースユニットが電極のＲＦ範囲内に存在する場合）及び電極によるベースユニット識別子の検出が含まれていてもよい。更に、患者の参照番号を各電極内に記憶させ、電極が、個々の患者に割当てられたベースユニットからの命令のみを受信するようにすることもできる。各電極の参照番号もベースユニットに記憶されるので、該当電極から来るデータのみが受信されるようになる。追加登録の場合には、特定の電極機能（例えば、患者の身体上の位置）を割当てることになる。これは、後に詳しく説明する。上記の各命令とメッセージでは、受信ユニットは、通常、命令を受信したことを示し且つ全ての必要な情報を送信ユニットへ送り返すという応答メッセージを折り返し送信する。
ｂ．データ捕捉サンプリング速度の構成。
ｃ．増幅器３０の利得設定の構成。
ｄ．前置増幅器のフィルタ帯域設定の構成。
ｅ．搬送波チャネルの構成、即ち、トランシーバ内の周波数発生器４６によって生成される搬送波周波数。
ｆ．送信タイムスロット用のタイミング信号の構成。これはデータ捕捉速度と同期化する必要がある。
ｇ．バッテリ４５の利用に関する休止／起動モード。
ｈ．バッテリ４５の低電圧レベルの検出。
ｉ．データ捕捉を始動／停止に関するシナリオ。
ｊ．データ送信手順。
ｋ．エラーのサンプルデータを回復／再送信するシナリオ。
ｌ．システムを試験診断するシナリオ。
ｍ．電極電流チャネル設定手順のスキャン。
ｎ．電極検出手順。
ｏ．電極状態の検査。
ｐ．ベースユニット状態の検査。
ｑ．データ捕捉サブシステムの検査。
【００３８】
電極の固有識別子
図１のシステム１０は、各無線トランシーバと電極アッセンブリのための登録機構を提供し、電極識別子が、患者の電極機能位置（例えば、ＥＣＧ実施例におけるＬＡ、ＲＡ、ＬＬ、Ｖ１、Ｖ２、Ｖ３、Ｖ４、Ｖ５、又はＶ６）と同様にベースユニット内へプログラムされる。電極セリアル識別子（ＥＳＩ）は、トランシーバに固有の一連番号をエンコードする。各無線トランシーバには、各登録シナリオ（電源オン又は再構成に関する）に倣って、電極暫定識別子（ＥＴＩ）が割当てられる。暫定識別子は、例えば、電極番号とランダム番号で構成することができる。ＥＳＩは、各電極からベースユニットへ送られる各メッセージ又はデータトランザクションの中に含まれる。電極識別子は、二つのモニタリングシステムが同じ周波数チャネルで送信しているか、又は干渉が検出された場合に、登録された電極の入力信号だけが関連するベースユニットに受け取られることを保証するための役割を果たす。
【００３９】
ベースユニットの固有識別子
システムは登録機構を提供し、それによりベースユニット識別子が、現に使用されている無線トランシーバアッセンブリの中へプログラムされる。ベースユニットセリアル識別子（ＢＵＳＩ）は、ベースユニットの一連番号をエンコードする。電源オン又は再構成の間、ベースユニット暫定識別子（ＢＵＴＩ）が、無線トランシーバアッセンブリに割当てられ登録される。ベースユニット識別子は、ベースユニットから各無線トランシーバアッセンブリへの各メッセージ又はデータトランザクションの中に含まれる。ベースユニット識別子は、二つのモニタリングシステムが同じ周波数チャネルで送信しているか、又は干渉が検出された場合に、登録されたベースユニットの入力信号（命令）だけがアッセンブリに受け取られることを保証するための役割を果たす。
【００４０】
電極システムの初期化
図６は、ベースユニットと無線トランシーバ２０の間での送信スキームが時分割多重化である場合に使用できる（ベースユニット１８と電極２０／２２の両者用の）初期化手順のフローチャートを示す。本手順では、ＥＣＧシステム内の各電極は固有の識別子と固有の機能位置ＩＤ（例えば、ＬＡ、ＲＡ、ＬＬ、Ｖ１、Ｖ２、Ｖ３、Ｖ４、Ｖ５、又はＶ６）を有していると仮定する。図６の手順は、図４に示されているような、マイクロコントローラ５８によって実行するためにベースユニットのメモリ６０に記憶されている指令のセットと、無線トランシーバ２２のメモリと図３のマイクロコントローラとに記憶されている応答指令のセットとに還元される。
【００４１】
ステップ８０で、ベースユニットに電源が入れられる。ベースユニットは、ＥＣＧシステムで使用されるリード線の数、例えば３、５、１２、に応じて構成される。この構成は、図９に示すディスプレイ及びボタンのようなベースユニット１８上の適切なユーザインタフェースにより容易に行うことができる。ステップ８２で、ベースユニットは、その受信チャネルをスキャンし、そのリストがベースユニットへプログラムされる。ステップ８４で、ベースユニットは、他の何れかのベースユニットの送信が検知されているか否か判定する。検知されている場合、ステップ８６で、ベースユニットは、所定の周波数チャネルのリストから次の未使用の周波数を送信チャネルとして選択する。送信が検知されていない場合は、ステップ８８で、ベースユニットは、所定の周波数チャネルのリストから最初の周波数を送信チャネルとして選択する。次いで、プロセスはステップ９０へ進む。
【００４２】
ステップ９０で、ベースユニットは、ステップ８６又は８８で決定されたデフォルト・プログラミングチャネルで電極登録データとメッセージの送信を開始する。登録データとメッセージには、ベースユニット識別コード又は一連番号が含まれている。登録データとメッセージは、以前に説明した通りである。これにより、現に初期化されつつある特定のベースユニットに関連付けられることになる無線トランシーバが、他のベースユニットではなくこのベースユニットからの命令に応答することが保証される。ステップ９２で、ベースユニットは、全ての必要な電極に、所定の周波数チャネルで送信するように指令し、各電極にタイムスロットを割当てる。ベースユニットは、次いで、登録を完了するために電極と通信する。特定の単数又は複数の電極が登録を完了してない場合、ベースユニットは、どの電極が登録されていないかを、ステップ９６で、ユーザインタフェース経由で表示する。全ての電極の登録が完了している場合、ベースユニットは、ステップ９８で、全ての電極に、命令を新たな所定の周波数チャネルで受信するように指令する。ステップ１００で、ベースユニットは、全ての電極に、ＥＣＧデータの捕捉を開始し、割当てられた周波数で且つ割当てられたタイムスロットで送信するよう指令する。ステップ１００は、ベースユニットユーザインタフェース経由のユーザプロンプトに応じて始まってもよい。データ捕捉の間、ステップ１０２で、ベースユニットは、受信用データチャネル（アップリンク方向）上に干渉があるか否かを連続的にモニターする。過度の干渉（ベースユニットのマイクロコントローラ内で検出される高いビット誤り率のようなもの）が起きると、ベースユニットは、電極が送信に利用できる周波数のリストから新たなチャネルを選択し、送信周波数の変更を命令する。
【００４３】
図７は、使用される電極初期化手順のフローチャートである。ステップ１１０で電極に初めて電源が入る時、電極は、受信専用モードになる。ステップ１１２で、電極は、ベースユニットが何らかの命令信号及び同期化信号を現に送信中であるか否かを調べるため、デフォルト受信チャネルを自動的にスキャンする。ステップ１１４で命令と同期化命令が何ら受信されなければ、電極はステップ１１２へ戻り、デフォルト周波数のリストから別の受信周波数を選び出す。命令と同期化データが受信されている場合、ステップ１１６で、電極は、固有の識別データ（患者の身体上の位置に関する情報を含んでいる）を割当てられた周波数上で割当てられたタイムスロットでベースユニットへ送り返し、電極は、ＥＣＧ信号を捕捉する準備ができており作動状態にあることをベースユニットへ知らせる。
【００４４】
本発明の別の実施令では、複数の独立した、遠隔プログラム可能無線トランシーバ２０は、患者身体表面上の特定の取付位置に関し、最初は何の制約もない。更に、電極は、事前プログラムされた機能的な位置識別子を付けずに製造することができる。これは、機能的な位置（例えば、ＬＡ、ＲＡ、ＬＬ、Ｖ１、Ｖ２など）に基づいて個々の電極の在庫を病院やユーザが持たなくてもよいので、好都合である。全ての電極アッセンブリは、何処にでも使えるものと考えられ、ユーザがＥＣＧシステムをセットアップする時に、身体上の位置を示す固有の識別子でベースユニットによりプログラムすることができる。図８の手順は、ＥＣＧシステムを初期化する際、各電極をプログラミングするために使用することができる。電極アッセンブリを一度プログラミングしておけば、システムは、再度電源を入れる時には、図６の初期化プログラムを通しさえすればよい。
【００４５】
図８は別の実施例での初期化手順を示す。図９は、ユーザがベースユニットと対話するのを支援するための、ディスプレイ１３２と複数のボタン又はキー１３３から成るユーザインタフェース６１を持ったベースユニット１８を示す。一群の何処にでも使える無線トランシーバ２０が、初期化に備え準備されている。ユーザは、事前印刷されたラベル１３５のセットを有しており、このラベルが、プラスチックの裏張りから外され、図１０に示すように無線トランシーバに張り付けられる。
【００４６】
図８と図９を説明すると、ステップ１４０で、ユーザは、例えばディスプレイ１３２上のプロンプトに応え一つのボタン又はキー１３３でモードを選択することにより、ベースユニットを電極プログラミングモードに設定する。ベースユニットプログラミングモードは低電力送信で行うことができるが、プログラミングする無線トランシーバ２０をベースユニットに接近させておく必要があり、そうしておけば、複数のトランシーバを同時にプログラミングするのを避けることができる。代わりに、図９に示す通り、ベースユニットは、プログラミング初期化インタフェース１３６を有しているので、これを、初期化中にトランシーバをプログラミングする目的で、トランシーバ内のソケット又は他の造形部に接触させてもよい。トランシーバがプログラミング初期化インタフェース１３６と接触状態に置かれると、ベースユニットは、自動的にプログラミングモードになり、或いは電源投入するだけでプログラミングモードへ入ることになる。
【００４７】
何れの場合も、ステップ１４２で、第一の電極アッセンブリ２０／２２に電源が投入され、ベースユニットの近くに置かれるか、又はプログラミング初期化インタフェース１３６と接触状態に置かれる。電極の初期化は、電極トランシーバ２０をベースユニットプログラミング初期化インタフェース１３６へプラグ接続するような機械的な手段によって行うこともできる。
【００４８】
ステップ１４４で、電極は、デフォルト・プログラミングチャネルをスキャンする。ステップ１４６で、ベースユニットは、低電力プログラミング命令を、デフォルト送信チャネル又はＲＦ干渉が最も少ない他のチャネルで送る。ステップ１４８で、電極は、プログラミング命令を受信したか否かを判定する。受信してない場合、電極は、デフォルトチャネルをスキャンし、リストされている新たなチャネルを選択する。受信している場合、電極は、ステップ１５０で、応答メッセージを割当てられている送信チャネルで送信する。ステップ１５２で、ベースユニットは、電極から応答を受信しているか否か判定する。受信してない場合、ベースユニットは、ステップ１４６へ戻り、低電力プログラミング命令を新たな送信チャネルで送信する。受信している場合、ベースユニットは、ステップ１５３で、プログラミングデータを電極へ送信する。ステップ１５３において、プログラミングデータには、電極位置（ＬＡ、ＲＬ、Ｖ３等）を始めとする電極固有識別子、ベースユニット固有識別子、及び上記のような他の登録命令が含まれている。ステップ１５４で、電極は、プログラミングエラーが検出されたか否かを判定し、エラーが検出されている場合、ステップ１５６で、再送信プログラムメッセージをベースユニットへ送り、ベースユニットにステップ１５３でプログラミングデータを再度送らせる。エラーが起きてなければ、プロセスはステップ１５８へ進み、ここで電極はベースユニットとのプログラミングを完了する。ステップ１６０で、ベースユニットは、電極に追加の命令を待つように指示する。この時点では、固有ベースユニットＩＤが無線トランシーバへプログラム済みなので、電極は、ＥＣＧシステム制御チャネルをスキャンし、受信し、トランシーバをプログラムしたベースユニットからの命令のみで作動することができる。ステップ１６２で、ベースユニットは、電極が取り付けられた位置をユーザインタフェースディスプレイ上に表示し、ユーザに、初期化インタフェース１３６の中へプログラミングする次の電極を置くよう促す。
【００４９】
全ての電極のプログラムが済むと、ベースユニットは、ＥＣＧシステムで使われる適当な数の電極用に自動的に構成される。各電極はプログラムされているので、ユーザは、電極にプログラムされた位置を示すラベルのストック１３７からラベル１３５を取り外し、当該ラベルを図１０に示されているように電極に（例えば、無線トランシーバ２０の上面に）貼り付ける。
【００５０】
今までの説明から理解頂けるように、各々がＥＣＧモニタリングに使われるパッチ型電極２２に関連付けられた、複数の独立した遠隔プログラム可能無線トランシーバ２０と、複数の独立したトランシーバ２０とメッセージを送受信するための無線トランシーバ５４（図４）を含むベースユニット１８とを備えた、動的にプログラム可能な無線心電図（ＥＣＧ）捕捉システムについて、我々は述べてきた。ベースユニットと無線トランシーバ２２が、ベースユニット１８と無線トランシーバ２０の間で（図６と図８で示したように）メッセージと情報が交換される基となる、無線プログラミングプロトコルを実行すると、無線トランシーバの登録、構成、データ送信制御特性をベースユニットで管理することができるようになる。
【００５１】
ベースユニットは、無線トランシーバで捕捉されたＥＣＧ信号の送信タイミングを単一の周波数チャネルの離散的タイムスロットに同期化する大域時間ベース信号を、無線トランシーバへ送信するのが好ましい。図１及び４に示すように、ベースユニットは、更に、ディスプレイのような従来型のＥＣＧモニタリング装置へのインタフェース７０を含んでいるので、捕捉されたＥＣＧ信号を表示用のＥＣＧモニタリング装置へ送信することができる。ベースユニット１８と無線遠隔プログラム可能トランシーバ２０から成るシステムは、標準的な従来のパッチ型電極と既存のＥＣＧモニタリング装置で使うのに非常に適しており、従って、本発明は、ＥＣＧ信号を捕捉して表示用のディスプレイ装置に表示する柔軟性があり低コストで便利な手段を提供する。
【００５２】
無線プログラミング手順
図１のシステム１０は、ベースユニットと電極（無線トランシーバ２０）の間でメッセージと情報を交換するために、無線（ＯＴＡ）プログラミング手順を利用している。種々のタイプの情報を、登録、初期化、構成、較正、データ捕捉の制御、送信の同期化、エラーの訂正又は回復、パワーモードの制御、検査状態等多方面にわたる目的のために処理することができる。
【００５３】
ここに説明するプログラミング手順は、ベースユニットの（図４の記憶装置のような）メモリに記憶され、無線通信経由で複数の無線電極へ送信される命令を生成するためにマイクロコントローラ５８のような計算プラットホームによって実行される、指令のセットに基づいている。同様に、電極内の無線トランシーバは、ベースユニットから命令を受信し、命令に応えるためにメモリ内に記憶されている指令を実行して（検査応答メッセージのような）応答メッセージをベースユニットへ送り返す。これらの指令を以下に説明する。こうした手順（即ち、指令のセット）の好適な実施例を、図１１から図３０に関連付けて以下説明する。
【００５４】
ａ．データ捕捉サンプル速度の構成手順。
変動する生理学的信号（ＥＣＧ、ＥＭＧ、ＥＥＧ等）に適合するように、可変サンプルデータ速度を設定することができる。サンプル速度は、生理学的事象で誘起される周波数の性質により異なる。特定の分野における専用の試験に必要なある種の用途では、高速のサンプル速度を必要とする。
【００５５】
図１１のプログラミング手順は、データ捕捉サンプル速度を構成するために用いられる。ベースユニット１８は、データ捕捉構成メッセージ２００を電極アッセンブリ１６（即ち、無線トランシーバ２０）へ送る。メッセージは、無線トランシーバのＡ／Ｄ変換器用のサンプル速度を識別するデータを含んでいる。メッセージ２００が無線トランシーバで受信されマイクロコントローラで処理されると、Ａ／Ｄ変換器用のサンプル速度は変更される。無線トランシーバは、データサンプル速度の変更が完了されたことを示すデータ捕捉構成完了メッセージ２０２を返送する。
【００５６】
ｂ．増幅器利得設定の構成手順。
皮膚表面での生体電位信号強度の微弱さ、表面への接続不良、乾燥又は湿潤環境条件又は温度変化による皮膚抵抗の変化に適応しこれを補正するように、可変信号前置増幅器利得（デジタル化以前の）を設定することができる。合理的な信号強度が得られるまで、信号増幅利得係数を動的に調節することもできる。ＥＣＧ信号は、通常１−５ｍＶの範囲にあるが、ＥＥＧ信号は１−１００μＶの範囲にある。特定の用途に必要な感度を得るためには、異なった利得を選択できることが望ましい。
【００５７】
ベースユニットが増幅器利得を調整する必要があると判定すると、図１２の手順が用いられる。ベースユニットは、増幅器利得構成メッセージ２０４を電極１６の無線トランシーバ２０（図３）へ送る。マイクロコントローラ３２は、メッセージを処理し、図３のＡ／Ｄ変換器３２へアナログ信号を供給する増幅器３０に対する利得設定を調整する。利得が調整されると、トランシーバは、ゲイン構成完了メッセージ２０６をベースユニットへ送り返す。
【００５８】
ｃ．前置増幅器（偽信号防止）フィルタの帯域設定の構成手順。
モニタリングシステム１０を多様な用途の要件に柔軟に適応させるには、無線トランシーバの前置増幅器内の偽信号防止フィルタ帯域を動的に再選定することが必要である。最適なフィルタは、ノイズや望ましくないアーチファクトを濾過する様々な周波数帯域にプリセットされた一連のフィルタの中から選択することができる。図１３のプログラミング手順が使用される。ベースユニットは、無線トランシーバ内のアナログ信号パス内で用いられる偽信号防止フィルタ（図示せず）用の周波数帯域（又はフィルタ）を識別する設定フィルタ帯域メッセージ２０８を送る。
【００５９】
ｄ．搬送波チャネル設定の構成手順。
複数のユーザのモニタリングシステムが同じ物理的エリアに共存できるようにし、同時に干渉の恐れも抑えるため、複数の周波数チャネルシステムが、ベースユニット１８と全ての所与のシステム１０の無線トランシーバとの間の通信における干渉の恐れをなくすことを目的に用いられる。ベースユニット１８は、構成の間に、デフォルト周波数チャネルのような特定の周波数チャネルを聴くことによって動的に干渉を検出し、当該周波数チャネルのノイズレベルに基づいて、モニタリングシステムを使うことの適切性を判定する。ベースユニット１８は、ノイズ増加のために特定のチャネル上で受信される信号をデコードする間、又はシステムのリセット及び再構成の手順の間に、余りに多くのエラーに遭遇する場合にも、本手順を使うことができる。
【００６０】
図１４の手順は、搬送波チャネル設定の変更のために用いられる。ベースユニットは、設定搬送波チャネルメッセージ２１２を電極へ送る。メッセージ２１２は、新たな搬送波を識別する。無線トランシーバの周波数発生器は、これに応じて新たな周波数で搬送波信号を生成するよう調整される。構成が完了すると、電極は、搬送波構成完了メッセージ２１４をベースユニットへ送り返す。
【００６１】
ｅ．送信タイムスロット用タイミング信号の構成手順。
図１５の手順は、電極の無線トランシーバ２０とベースユニット１８の間でデータを送信及び／又は受信するため（時分割多重アクセス（ＴＤＭＡ）をベースとするシステムにおける）各無線トランシーバ用に特定のタイムスロットの割当てを設定する。同一周波数チャネル上で送信する複数の電極が互いに干渉することなくベースユニットへ情報を中継できるようにするためには、ＴＤＭＡをベースとするシステムではこのような同期化が必要である。本手順は、ベースユニットが、設定されたタイムスロットメッセージ２１６を電極へ送信する段階と、各電極用の特定のタイムスロットを識別する段階とから構成される。電極がタイムスロットを設定すると、電極は、タイムスロット設定完了メッセージ２１８を送り返す。
【００６２】
ｆ．バッテリ利用の休止／起動モードの手順。
図１６のバッテリ利用休止モードの手順は、バッテリ電力を保存するための停止プロセスで使用される。本手順は、電極とベースユニットの間で信号の通信が失われた場合に、又はベースユニットからの命令に従って、開始することもできる。バッテリ利用の起動モードは、電極との通信が回復され次第、又は新たな電極が登録された時の初期化の間に開始される。本手順は、ベースユニットがバッテリ検査要求メッセージ２２０を電極へ送る段階を含んでいる。メッセージ２２０は、基本的には、電極に、バッテリ寿命と現在のバッテリモード情報を提供するように要求する。本情報は、バッテリ検査応答メッセージ２２２でベースユニットに送り返される。
【００６３】
ｇ．バッテリの低電圧レベル検出手順。
図１７に示すバッテリ状態検査手順は、ベースユニットが検出する無線トランシーバ２０内の低バッテリ電圧の条件に関するものである。本手順によりベースユニットは、電極バッテリを充電するか又は交換するようにユーザに警告することができる。図３のバッテリ４６の電圧が（マイクロコントローラによってモニターされる際に）閾値レベル以下に下がっていると、電極は低バッテリ電圧検出メッセージ２２４をベースユニットへ送る。
【００６４】
ｈ．電力節約モード設定。
図１８に示す手順により、ベースユニットは、無線トランシーバを電力節約モードに変更して、バッテリ寿命を保持し、より経済的にすることができる。様々なレベルの電力節約モードを、作動ニーズに基づいて選択できる。メモリ保持休止モードを無線トランシーバに実行させることもできる。システムは、目覚しタイマを有するか、又はベースユニットの命令があった時に起動モードへ変更することもできる。ベースユニットは、電力節約モード設定命令２２６を送る。電極は、これに応じてバッテリ４６の状態を休止又は電力節約のモードへ変更し、変更が完了すると、電力節約モード完了メッセージ２２８をベースユニットへ送り返す。
【００６５】
ｉ．捕捉開始／停止手順。
図１９の手順により、ベースユニットは、電極に、データ捕捉を開始しデータをベースユニットへ送信するか、又はデータ捕捉プロセスを停止するよう命令することができる。再構成が行われる場合、干渉のため周波数チャネルの再選択が必要な場合、又は電力節約（停止）が要求された場合には、情報に関するデータをベースユニットへ連続的に流すのを中断するために、図１９に示すタイプの複数の開始／停止のメッセージが必要なこともある。他の状況もあり得る。本手順は、ベースユニットがデータ捕捉メッセージ２３０を電極へ送ることで始まる。電極は、データ捕捉開始に捕捉開始済みメッセージ２３２を以って答える。次いでベースユニットは、電極に、データ送信を開始するようにメッセージ２３４により命令する。データは、電極から、データ伝送メッセージ２３６で示すように送られる。ここに図示した実施例では、単一の搬送波周波数上のタイムスロットで時分割多重化によって、そして図１４と１５に示す周波数によって行われる。
【００６６】
ｊ．データ送信手順。
一旦データ捕捉が開始されると、データは各電極からベースユニットへ、同期又は非同期何れかの方法で送信される。これを図１９に示す。ベースユニットでは、データがデコードされ、収集され、バッファ内に記憶され、送信中のエラー発生の有無がチェックされる。ベースユニット１８は、更に、図２０に示すように、データ送信の停止を制御する。本手順には、ベースユニットが捕捉停止メッセージ２３８を送る段階が含まれている。電極は、データの捕捉と送信を止め、捕捉停止済みメッセージ２４０をベースユニットへ送り返す。
【００６７】
ｋ．エラーサンプルデータ回復／再送信手順。
電極からベースユニットへデータを送信する間にエラーが起きた場合、データの再送信を要求することができる。この手順を図２１に示す。ベースユニットはデータ再送信メッセージ２４２を電極へ送る。電極は、これに応じて、２４４に示すように、メモリ３６に記憶されている記憶データを再送信する。電極は、ノイズが多いか、又は信号送信が良くないためにエラーを回復する必要がある場合に備え、バッファ３８に集められた過去データための最低限のバッファ記憶装置を有していなければならない。
【００６８】
ｌ．システム試験診断手順。
図２２の手順は、システムの最適性能を分析するために、電極に、診断試験データパターンを送信するように指令するものである。本手順は、全ての電極の局所接地基準に関する問題を解明するために較正を目的として使うこともできる。診断試験開始メッセージ２４６は、ベースユニットから電極へ送られる。メッセージ２４６を受信すると、マイクロコントローラは、ある試験を開始するか、又は診断試験パターンを、メッセージ２４６に応えるよう指定されているメモリ６８内に記憶されている指令又はコードのセットに従って送信する。試験開始済みメッセージ２４８がベースユニットに送り返され、メッセージ２４６への肯定応答が行われる。本試験が終了すると、試験データが、２５０で示すようにベースユニットへ送信される。全ての試験データが受信されると、ベースユニットは、試験終了メッセージ２５２を電極へ送り、このメッセージは試験完了メッセージ２５４で肯定応答される。
【００６９】
ｍ．電極電流チャネル設定のスキャン手順。
未知の周波数チャネルで送信されている電極をベースユニットがスキャンできるようにするために実行される手順である。信号強度表示計を用いて、特定の送信チャネルを判定することができる。図１４の手順を使って、新たなチャネルで送信するように、電極を再構成することができる。
【００７０】
ｎ．電極検出手順。
図２３の手順は、連続的な探査及び「キープアライブ」信号を提供する手段として定期的に開始される。電極検出手順には、ベースユニットから電極へ送信される接続メッセージ２５６が含まれている。電極は、電極が「アライブ」であることをベースユニットへ知らせる接続確認メッセージに応答する。この電極検知メッセージ２５６を電極が定期的に検出しない場合、電極は、データ捕捉を停止し、電力節約モードへ移行する。信号送信は、或るインターバル毎（例えば３０秒）に、直近に選択された交信チャネルで行われる。
【００７１】
ｏ．電極状態の検査。
適当な作動条件と構成パラメータを確保することが必要な時には、図２４に示す手順により、電極状態をベースユニットで検査することができる。本手順は、ベースユニットが電極検査要求メッセージ２６０を送ることを含んでいる。電極は、検査メッセージに対して、現下の作動条件と構成パラメータ、即ち、利得設定、前置増幅器のフィルター帯域、基準信号、タイムスロット、搬送波周波数、データ捕捉速度、一連番号等を示す検査応答メッセージ２６２で答える。
【００７２】
ｐ．ベースユニット検査。
図２５に示すように、適当な作動条件と構成パラメータを確保することが必要な時には、ベースユニットの状態を電極で検査することができる。電極が、ベースユニット検査要求メッセージ２６４をベースユニットへ送ると、ベースユニットは、チャネル周波数のような現在の構成パラメータを示す検査メッセージ２６６を以って応答する。
【００７３】
ｑ．データ捕捉サブシステムの検査。
図２６に示すように、無線トランシーバ内にあって、前置増幅器、増幅器、Ｄ／Ａ変換器で構成されているデータ捕捉サブシステムは、適当な作動状態と構成設定に関して個別に検査することができる。ベースユニットが、データ捕捉（ＤＡＱ）検査要求メッセージ２６８を電極へ送ると、ＤＡＱ検査応答メッセージ２７０が提供される。
【００７４】
システム操作手順
ａ．電極のベースユニットへの登録
好適な登録手順は、電極のタイプ及び識別子の検出を（これに限定されるものではないが）含んでいる。患者の参照番号及び／又は統計データも各電極内に記憶することができるので、個別に特定の患者と関連付けられている。このモニタリングシステム内での電極機能の割り当て（解剖組織上又は機能位置）も行われる。電極に対するあらゆる一時的識別子の割り当ても行われる。登録手順は、初期化用の専用周波数制御チャネル上で開始することができる。図６及び図８の登録手順は、登録手順の１つの可能な実施例である。別の可能な実施例が図２７に示されている。ベースユニットは、接続要求メッセージ２７２を電極へ送る。電極は、接続確認メッセージ２７４で応答する。これは、先に説明した図２３の手順である。次に、電極検査メッセージ２７６と２７８が交換されるが、これは図２５の手続きである。ベースユニットは、一時的なＩＤ及び身体の位置又は機能を電極に割り当てるＩＤ／機能割り当てメッセージ２８０を送信する。電極は、割り当てメッセージ２８０に応え、割り当て完了メッセージ２８２を送信する。ベースユニット登録メッセージ２８４が電極へ送られ、電極をベースユニットに登録し、ベースユニット識別を電極へ伝える。ベースユニット登録完了メッセージ２８６が返送される。メッセージ２８８、３００、３０２及び３０４は図１４及び図１５の手順を実行して、電極にタイムスロットと搬送波チャネルを割り当てる。
【００７５】
ｂ．ベースユニットの電極への登録
ベースユニットを電極へ登録する登録手順も実行される。この手順は、図２７のメッセージ２８４及び２８６に示されている。この手順には、ベースユニットのタイプ及びベースユニットと関連付けられた識別子の検知が含まれている。図２７のメッセージ２８４及び２８６は、電極が１つのベースユニットからだけ通信を受け取るよう制限するように作用する。登録手順は、初期化のための専用周波数チャネルで開始される。
【００７６】
ｃ．全体的信号損失回復のシナリオ
１つ又はそれ以上の電極からの全体的信号損失から回復する手順を、図２８に示す。この手順は、チャネルが衰えているか、有効送信電力が低いか、電極とベースユニットとの間の物理的距離が大きいために送信信号強度が弱い場合に開始される。連続探査及び「キープ・アライブ」の信号がベースユニットから電極へ送信される。一旦電極が検出されると、通信が再確立され、ベースユニットはデータの収集を再開する。この手順は、接続要求と確認メッセージ３０６、３０８（上記図２３の手順）と、電極検査メッセージ３１０、３１２（図２４の手順）と、データ捕捉サブシステム検査メッセージ３１４、３１４（図２６の手順）で始まる。ベースユニットは、検査メッセージに対する応答に依って、無線トランシーバ内にデータ捕捉サブシステムを構成するＤＡＱ構成メッセージ３１６のような幾つかの構成命令を開始し、電極を適切な作動状況に戻す。電極は、メッセージ３１６内に含まれている設定に従ってサブシステムが再構成されると、完了メッセージ３１８を送る。その代わりに、設定搬送波チャネルメッセージ３２０及び３２２を交換（図２６の手順）してもよい。又この他、メッセージ３２４、３２６、３２８、３３０、３３２、３３４によって示されているように、診断試験を開始し、先に述べた図２２の手順を実行してもよい。更に、メッセージ３３８及び３３４により、増幅器利得を構成（図１２の手順）してもよい。破線で示す何れか又は全てのメッセージが実行されることになる。電極の再構成が成功すると、メッセージ３４０、３４２、３４４、３４６、即ち上記の図１９の手順によって、データ捕捉及び送信が再確立される。
【００７７】
ｄ．モニタリングシステム構成のシナリオ
図２９に示す手順は、モニタリングシステム構成全体に関するものである。システム１０が始動すると、データ捕捉、フィルタリング及び信号調整、増幅器利得設定を含む多数のサブシステムが構成され、送信データの品質を保証するために診断試験が実施される。構成は、接続要求メッセージ及び応答接続確認メッセージ３５０（図２３の手順）と、データ捕捉サブシステム検査メッセージ３５２及び３５８（図２６の手順）と、データ捕捉サブシステム構成メッセージ３５６及び３５８と、メッセージ３６０及び３６２による前置増幅器フィルター帯域の設定（図１３の手順）とによって始まる。次に、メッセージ３６２、３６４、３６６、３６８、３７０、３７２、３７４から構成される診断試験が交換され、図２２の手順が実行される。実行された診断試験の結果次第で、オプションの増幅器構成命令が、メッセージ３７６として送られることもある。増幅器利得が首尾よく変更されると、利得構成完了メッセージ３７８がベースユニットへ送り返される。
【００７８】
ｅ．モニタリングシステムのデータ捕捉開始のシナリオ
本システムは、一旦システムの構成が完了すると、データ捕捉と、通信チャネルを通してのベースユニットへの送信を開始する。図３０の手順は、１つの考えられる実施例を示している。構成要求メッセージ３８０が送られると、電極から構成確認メッセージ３８２が返送（図２３の手順）される。データ捕捉開始メッセージ３８４及び３８６が交換（図１９の手順）される。捕捉されたデータは、メッセージ３８８及び３９０を通して送信される。無線トランシーバの増幅器３０の利得は、信号強度及びエラー検知次第で、増幅器利得構成メッセージ３９２を通して調整され、変更された場合は、利得構成完了メッセージ３９４がベースユニットへ送り返される。
【００７９】
無線電極の状態マシン
図３１は、図２及び３の無線電極トランシーバアセンブリ２０内のマイクロコントローラー／ＤＳＰ計算プラットフォーム内で作動している状態マシンの論理図である。装置に電力が供給されて作動（及び生体電位信号を捕捉）すると、状態マシンは活動モード４００に入る。状態マシンは、そのときの状況に反応し、図に示すようにそれらの状況に応答する。ユーザーがトランシーバアッセンブリをベースユニットのプログラミングピン又はインタフェースに差し込むと、状態マシンはリセットモード接続状態４０２となる。この事象が、４０４で示すように、ベースユニットへの登録を要求する一式のルーチンの開始を促す。登録手順（本明細書のどこかで述べている）が済んだ後、センサー初期化ルーチン４０６が入力される。ルーチン４０６は図３３に示されており、後に説明する。次に、図３４に示すセンサー起動ルーチン４０８が入力される。最後に図３５に示すセンサーデータ捕捉サブシステム（ＤＡＱ）制御ルーチン４１０が入力される。
【００８０】
活動モード状態の脱出を引き起す別の事象は、４１２で示すように、ベースユニットの「キープ・アライブ」又は接続要求信号が失われた場合である。このことは、例えば、患者が一時的にベースユニットの範囲から出るか、又はベースユニットに問題が生じたときに起こる。これが起こると、マイクロコントローラーは、センサーＤＡＱ制御ルーチン４１０を入力し、データの捕捉を停止する。これは、ベースユニットとの接触が中断された場合、トランシーバアッセンブリ２０内のメモリの記憶量が小さくて、相当量のデータを記憶できないと仮定しており、十分な記憶容量があれば、データを継続して捕捉しメモリ内に局所的に記憶することもできる。次に、バッテリ４５は、ルーチン４１６で示されているように節電モードに切り替えられる。
【００８１】
起こりうるもう１つの事象は、状況４１８で示されているように、ベースユニットの信号が回復されることである。これが起こると、状態マシンは、ルーチン４２０で示されているように、活動モード４００へ戻る。無線トランシーバアッセンブリは、ベースユニット登録手順４２２を入力し、トランシーバアッセンブリはベースユニットに再登録される。登録を試みているベースユニットが元のベースユニットでない場合（例えば、ベースユニットのＩＤが元のベースユニットのＩＤと異なる場合）には、ルーチン４２４が入力され、バッテリが節電モードに切り替えられる。ベースユニットが元のベースユニットである場合、図３３及び図３４のセンサー起動及びデータ捕捉サブシステムルーチン４０８及び４１０が入力される。
【００８２】
電極が活動モード４００状態にあるときは、電極は、一般的に、ベースユニットから定期的な接続要求「キープ・アライブ」メッセージを受け取っている。電極は、接続要求応答ルーチン４２６で示されているように、それらの接続要求メッセージに対して定期的に応答を出す。
【００８３】
図３２は、ベースユニットの状態マシンの論理図である。ベースユニットの状態マシンも、活動モード４５０を含んでいる。ベースマシンは、センサー登録要求条件４５２を含む状態に応答する。この条件は、データ捕捉中又は初期化中に入力される。ベースユニットは、センサーの初期化、起動及びセンサーＤＡＱ制御ルーチン４０６、４０８、４１０を入力することによって、この条件に応答する。登録完了後、４５４で示されているように、ベースユニットは、全ての登録済み無線トランシーバアッセンブリへ、それらがなお作動中でありベースユニットのＲＦ範囲内にあることを保証するために、接続要求メッセージを送る。
【００８４】
条件４５３で示されているように、無線トランシーバアッセンブリの１つから送られた信号が失われた場合、センサーは、４５４で示されているようにシステムから非作動状態にされる。この段階では、ベースユニットのユーザーインタフェース上に警告又はメッセージが添えらる。
【００８５】
条件４５６で示されているように信号が回復された場合、受信された信号が登録済みの送信器アッセンブリから出たものであることを保証するために、センサー登録済みルーチン４５８が入力される。次に、センサー起動及びＤＡＱ制御ルーチン４０８及び４１０が入力される。
【００８６】
起こりうるもう１つの状態は、４６０で示されているノイズの多いアップリンク又はダウンリンクチャネルである。これが起こると、ベースユニットはルーチン４６２を入力し、入手可能なアップリンク又はダウンリンクチャネルがスキャンされ、低ノイズチャネルが選択される。次にルーチン４６４が入力され、全ての登録済みで活動中の無線トランシーバアッセンブリに新規チャネルが割り当てられる。
【００８７】
起こりうるもう１つの事象は、ベースユニット４６６であり、ユーザーからの督促に反えて起こる。この状態が起こると、状態マシンはルーチン４６８を入力して、ユーザーに、次の無線トランシーバアッセンブリに関する構成情報を入力するよう促す。センサー登録要求ルーチン４５２は、制御チャネル又はプログラミングインタフェースを通して無線トランシーバアッセンブリへ送信される。次に、センサー初期化及び起動ルーチン４０６及び４１０が入力される。もっと多くのトランシーバアッセンブリがプログラムされていれば、プロセスはステップ４６８へ戻る。全てのアッセンブリがプログラムされ、登録済みである場合、ルーチン４７０で示すように、システムは、センサーＤＡＱ制御ルーチン４１０を入力し、自動的にか、又はベースユニットのユーザーインタフェースでのユーザーからの入力に応えての何れかで、データ捕捉及び送信を開始する。
【００８８】
図３３は、図３１のセンサー初期化ルーチン４０６の解説図である。このルーチンは、患者のＩＤをトランシーバアッセンブリに割り当てるサブルーチン５００から成る。次に、サブルーチン５０２が入力され、トランシーバアッセンブリの機能位置が、ユーザーの督促に応えて、ベースユニットによって割り当てられる。次にセンサーのデータ捕捉速度割り当てサブルーチン５０４が入力される。偽信号防止フィルター帯域は、サブルーチン５０６によって割り当てられる。次に、トランシーバアッセンブリは、サブルーチン５０８でダウンリンクチャネル上で同報通信される大域時間ベース信号により同期化される。次に、ベースユニットのＩＤが、サブルーチン５１０によってトランシーバーアッセンブリに割り当てられ、電極ＩＤ値が、サブルーチン５１０でベースユニットに登録される。モジュール５００、５０２、５０４、５０６、５０８、５１０、５１２の実行順序は、厳格ではない。
【００８９】
図３４は、図３１及び図３２のセンサー起動ルーチン４０８を示している。このルーチンは、現在のデータチャネルを無線トランシーバアッセンブリに割り当てるサブルーチン５１４を含んでいる。サブルーチン５１６は、各無線トランシーバにセンサーベースユニットグループ／送信ＩＤを割り当てる。トランシーバの増幅利得は、サブルーチン５１８で割り当てられる。次に、無線トランシーバアッセンブリに診断試験を行い、それに従ってユニットを較正するサブルーチン５２０が入力される。
【００９０】
センサーデータ捕捉制御ルーチン４１０を図３５に示している。このルーチンは、データ捕捉開始サブルーチンとデータ捕捉停止サブルーチンの２つの部分から構成されている。データ捕捉開始サブルーチンは、登録済み無線トランシーバアッセンブリへ命令を送りデータ捕捉を開始させる第１モジュール５２２と、前記アッセンブリへ命令を送ってデータ送信を開始させる第２モジュール５２４とを含んでいる。データ送信停止サブルーチンは、無線トランシーバに命令してデータの送信を停止させる第１モジュール５２６と、データ捕捉サブシステムに命令してデータ捕捉を停止させる第２モジュール５２８とを含んでいる。
【００９１】
電極システムの初期化／作動の管理
以下は、図６及び図８の手順の代替実施例である、ベースユニット及び電極のシステム初期化及び作動管理ルーチン擬似コードリストである。
【００９２】
電極の電力供給／再起動（バッテリの取り付け）
事前に記憶されているチャネルが選択されない（初回の電力供給で）か、又は、接続がリセットモードである場合、
電極は、ベースユニットから送られる入力信号送信に関して事前設定された専用チャネルをスキャンする。
そうでなければ、
事前に記憶されている一時的な送受信チャネルを使ってメッセージ送付を開始する
終了
【００９３】
ベースユニットの電力供給―再起動
事前に記憶されているチャネルが選択されない（初回の電力供給で）か、又はリセットモード接続が要求されているか、又は現在の通信である場合、
チャネル干渉が大きい場合、
ベースユニットはスキャンし、全ての電極が信号を送信できる、低ノイズの一時的な送信通信チャネルを選択する。
ベースユニットはスキャンし、全ての電極が信号を受信できる、低ノイズの一時的な受信通信チャネルを選択する。
そうでなければ、
事前に記憶されている送受信チャネルを使う
終了
【００９４】
ベースユニットは、電極が登録又は切断されなければ、事前設定された専用チャネルで信号を定期的に送信し、電極の応答を聴く、即ちスキャンする。他の全送信は、一時的な通信チャネルで行われる。
「キープ・アライブ」信号を送り、電極からの応答をスキャンし、次に、
現在の構成設定に必要な各電極では、一旦検知される（接続が確立される）と
電極には一時的な識別子が割り当てられる。
電極は患者の統計的情報と関連付けられる。
電極には、モニタリングシステムでの機能又解剖組織上の位置が割り当てられる。
電極は、新規の一時的な送信通信周波数チャネル及びタイムスロットに移動するように要求される。
電極は、新規の一時的な受信通信周波数チャネル（及び必要に応じてタイムスロット）に移動するように要求される。
終了
終了
【００９５】
全ての要求された電極が登録され、接続される場合、
電極には（デフォルト／選択済み）データ捕捉速度が割り当てられる。
電極には（デフォルト／選択済み）増幅利得設定が割り当てられる。
電極には（デフォルト／選択済み）フィルター帯域設定が割り当てられる。
記録の品質を保証するため診断システム試験を実行する。
適切な信号強度が獲得されるまで、電極の増幅利得を調整する。
良好なＳＮ比が獲得されるまで、フィルター選択を調整する。
データ試験パターンの伝送に関して、システムが適切に同期化されているのを保証できるようになるまで同期化試験を実行する。
終了
データ捕捉及びモニタリングを開始する。
終了
【００９６】
ベースユニットは、作動モニタリングの間に、以下の何れを行ってもよい。
現在のチャネル設定における干渉及びビット誤り率をモニターして追跡し、エラーが多い場合は、
干渉によってエラーが起こったデータの再送信を要求するか、エラーが多すぎる場合は、
新規の一時的な送信及び／又は受信チャネルを選択し、それに移動し、
測定された信号のデータ捕捉を停止／再開する。
信号の強度を感知し、Ａ／Ｄチャネルで良好な分解能が可能となるように信号増幅利得を動的に再調整する。
再構成又は再初期化手順に対しデータ捕捉を中断する。
電極を節電モードに切り替えるか、電極の作動を再起動させる。
【００９７】
当業者には理解頂けるように、本明細書に記載されている現下の好適な実施例の詳細は、本発明の精神及び範囲から逸脱することなく、変更及び修正が可能である。システム１０は、体温、血圧、グルコース、呼吸器官パラメータなどのような他のタイプの生理的、化学的、物理的又は電気的プロセスを捕捉するのに容易に適用することができる。無線センサーは、患者の身体上に配置することもできるし、身体に埋め込むこともできる。この場合、無線トランシーバは、測定されたパラメータを電圧に変換（又はこの機能が無線トランシーバアッセンブリ内に組み込まれていてもよい）して、その信号をベースユニットへ送る、異なるタイプの生理的センサーに接続されることになる。本発明の真の精神及び範囲は、上記特許請求の範囲に述べる事項を参照して決定されるべきものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】
ＥＣＧ信号を患者から捕捉しＥＣＧモニターへ送るために患者に取り付けられた、本発明によるシステムの概略図である。
【図２】
図１の、パッチ型電極の内の１個と、付帯する遠隔プログラム可能無線トランシーバとの詳細な斜視図であり、図１のパッチ型電極と無線トランシーバは、全て図２に示したものと同様の構造を有している。
【図３】
図２の無線トランシーバアッセンブリのブロック図である。
【図４】
図１のベースユニットのブロック図である。
【図５】
図１に示した複数の無線トランシーバでのアップリンク方向（無線トランシーバからベースユニットへ無線送信する方向）における送信フォーマットの時分割多重化と、同期化データ、基準データ及び制御データを共通のチャネルでベースユニットから無線トランシーバへダウンリンク方向へ送信する様子とを示す図である。
【図６】
ベースユニットの初期化ルーチンを示すフローチャートである。
【図７】
無線トランシーバの初期化ルーチンを示すフローチャートである。
【図８】
図１のＥＣＧシステムを初期化する時に図１の無線トランシーバをプログラミングするためのプログラミング手順のフローチャートである。
【図９】
図４のベースユニットと、図８の手順に従って初期化進行中の一群の無線トランシーバとの斜視図である。
【図１０】
図８の手順が完了した後の、３個の無線送信機の斜視図である。
【図１１】
本発明の好適な実施例による、各種のプログラミング手順の間の、ベースユニットと電極アッセンブリの間におけるメッセージフローを示す。
【図１２】
本発明の好適な実施例による、各種のプログラミング手順の間の、ベースユニットと電極アッセンブリの間におけるメッセージフローを示す。
【図１３】
本発明の好適な実施例による、各種のプログラミング手順の間の、ベースユニットと電極アッセンブリの間におけるメッセージフローを示す。
【図１４】
本発明の好適な実施例による、各種のプログラミング手順の間の、ベースユニットと電極アッセンブリの間におけるメッセージフローを示す。
【図１５】
本発明の好適な実施例による、各種のプログラミング手順の間の、ベースユニットと電極アッセンブリの間におけるメッセージフローを示す。
【図１６】
本発明の好適な実施例による、各種のプログラミング手順の間の、ベースユニットと電極アッセンブリの間におけるメッセージフローを示す。
【図１７】
本発明の好適な実施例による、各種のプログラミング手順の間の、ベースユニットと電極アッセンブリの間におけるメッセージフローを示す。
【図１８】
本発明の好適な実施例による、各種のプログラミング手順の間の、ベースユニットと電極アッセンブリの間におけるメッセージフローを示す。
【図１９】
本発明の好適な実施例による、各種のプログラミング手順の間の、ベースユニットと電極アッセンブリの間におけるメッセージフローを示す。
【図２０】
本発明の好適な実施例による、各種のプログラミング手順の間の、ベースユニットと電極アッセンブリの間におけるメッセージフローを示す。
【図２１】
本発明の好適な実施例による、各種のプログラミング手順の間の、ベースユニットと電極アッセンブリの間におけるメッセージフローを示す。
【図２２】
本発明の好適な実施例による、各種のプログラミング手順の間の、ベースユニットと電極アッセンブリの間におけるメッセージフローを示す。
【図２３】
本発明の好適な実施例による、各種のプログラミング手順の間の、ベースユニットと電極アッセンブリの間におけるメッセージフローを示す。
【図２４】
本発明の好適な実施例による、各種のプログラミング手順の間の、ベースユニットと電極アッセンブリの間におけるメッセージフローを示す。
【図２５】
本発明の好適な実施例による、各種のプログラミング手順の間の、ベースユニットと電極アッセンブリの間におけるメッセージフローを示す。
【図２６】
本発明の好適な実施例による、各種のプログラミング手順の間の、ベースユニットと電極アッセンブリの間におけるメッセージフローを示す。
【図２７】
ベースユニットを電極アッセンブリへ登録する登録手順を示す。
【図２８】
図１の電極アッセンブリの内の１つからの信号が失われた場合、ベースユニットにより実行される、信号喪失及びエラー回復のための手順を示す。
【図２９】
モニタリング構成手順を示す。
【図３０】
モニタリング開始手順を示す。
【図３１】
無線電極トランシーバアッセンブリ内の状態マシン及びソフトウェアモジュールを表す論理図である。
【図３２】
ベースユニット内の状態マシン及びソフトウェアモジュールを表す論理図である。
【図３３】
図３２に示したリセット接続ルーチンによる電極初期化の線図である。
【図３４】
図３２に示した電極を起動するルーチンの線図である。
【図３５】
図３２の電極データ捕捉及び送信制御ルーチンの線図である。
【図１】
2004503266.tif 000003
【図３】
2004503266.tif 000004
【図４】
2004503266.tif 000005
【図５】
2004503266.tif 000006
【図６】
2004503266.tif 000007
【図７】
2004503266.tif 000008
【図８】
2004503266.tif 000009
【図９】
2004503266.tif 000010
【図１１】
2004503266.tif 000011
【図１２】
2004503266.tif 000012
【図１３】
2004503266.tif 000013
【図１４】
2004503266.tif 000014
【図１５】
2004503266.tif 000015
【図１６】
2004503266.tif 000016
【図１７】
2004503266.tif 000017
【図１８】
2004503266.tif 000018
【図１９】
2004503266.tif 000019
【図２０】
2004503266.tif 000020
【図２１】
2004503266.tif 000021
【図２２】
2004503266.tif 000022
【図２３】
2004503266.tif 000023
【図２４】
2004503266.tif 000024
【図２５】
2004503266.tif 000025
【図２６】
2004503266.tif 000026
【図２７】
2004503266.tif 000027
【図２８】
2004503266.tif 000028
【図２９】
2004503266.tif 000029
【図３０】
2004503266.tif 000030
【図３１】
2004503266.tif 000031
【図３２】
2004503266.tif 000032
【図３３】
2004503266.tif 000033
【図３４】
2004503266.tif 000034
【図３５】
2004503266.tif 000035
【国際公開パンフレット】
2004503266.tif 000036
2004503266.tif 000037
2004503266.tif 000038
2004503266.tif 000039
2004503266.tif 000040
2004503266.tif 000041
2004503266.tif 000042
2004503266.tif 000043
2004503266.tif 000044
2004503266.tif 000045
2004503266.tif 000046
2004503266.tif 000047
2004503266.tif 000048
2004503266.tif 000049
2004503266.tif 000050
2004503266.tif 000051
2004503266.tif 000052
2004503266.tif 000053
2004503266.tif 000054
2004503266.tif 000055
2004503266.tif 000056
2004503266.tif 000057
2004503266.tif 000058
2004503266.tif 000059
2004503266.tif 000060
2004503266.tif 000061
2004503266.tif 000062
2004503266.tif 000063
2004503266.tif 000064
2004503266.tif 000065
2004503266.tif 000066
2004503266.tif 000067
2004503266.tif 000068
2004503266.tif 000069
2004503266.tif 000070
2004503266.tif 000071
2004503266.tif 000072
2004503266.tif 000073
2004503266.tif 000074
2004503266.tif 000075
2004503266.tif 000076
2004503266.tif 000077
2004503266.tif 000078
2004503266.tif 000079
2004503266.tif 000080
2004503266.tif 000081
2004503266.tif 000082
2004503266.tif 000083
2004503266.tif 000084
2004503266.tif 000085
2004503266.tif 000086
2004503266.tif 000087
2004503266.tif 000088
2004503266.tif 000089
2004503266.tif 000090
2004503266.tif 000091
2004503266.tif 000092
2004503266.tif 000093
2004503266.tif 000094
2004503266.tif 000095
2004503266.tif 000096
2004503266.tif 000097
2004503266.tif 000098
2004503266.tif 000099
2004503266.tif 000100
2004503266.tif 000101
2004503266.tif 000102
2004503266.tif 000103
2004503266.tif 000104
2004503266.tif 000105
2004503266.tif 000106
2004503266.tif 000107
2004503266.tif 000108
2004503266.tif 000109
2004503266.tif 000110
【国際公開パンフレット（コレクトバージョン）】
2004503266.tif 000111
2004503266.tif 000112
【国際調査報告】
2004503266.tif 000113
2004503266.tif 000114
2004503266.tif 000115
2004503266.tif 000116