DE60132665T2

DE60132665T2 - Drahtloses systemprotokoll zur telemetrieüberwachung

Info

Publication number: DE60132665T2
Application number: DE60132665T
Authority: DE
Inventors: Mohammad Hoffman Estates KHAIR; Richard Cary Ng; Salvador Dundee LOPEZ; Sanjar Chesapeake GHAEM; William L. Lake Villa OLSON
Original assignee: Motorola Inc
Current assignee: Motorola Solutions Inc
Priority date: 2000-04-18
Filing date: 2001-04-17
Publication date: 2009-01-29
Anticipated expiration: 2021-04-18
Also published as: AU2001257083B2; AU5708301A; EP1290658A2; WO2001078831A2; JP4863422B2; WO2001078831A3; ES2300328T3; US6897788B2; MXPA02010273A; JP2004503266A; ATE385184T1; DE60132665D1; US20020109621A1; CA2405861A1; CA2405861C; US6441747B1; EP1290658B1; EP1290658A4

Description

A. Bereich der Erfindung
Diese Erfindung betrifft im Allgemeinen den Bereich von Vorrichtungen, welche zur Messung elektrischer biopotentieller Signale verwendet werden, welche durch einen menschlichen Körper erzeugt werden, so beispielsweise Elektrokardiogramm- (EKG-), Elektroenzephalogramm- (EEG-) und Elektromyographie-(EMG-)Signale. Insbesondere betrifft die Erfindung ein drahtloses Signalerfassungssystem sowie ein kabelloses Kommunikationsprotokoll, welches zwischen einer Vielzahl drahtloser, entfernt programmierbarer Transceiver, wovon jeder mit einer herkömmlichen Steckelektrode gekoppelt ist, und einer zugehörigen Basiseinheit verwendet wird. Die Basiseinheit erhält die EKG-, EEG- oder EMG-Signale eines Patienten von den drahtlosen Transceivern und liefert das Signal an eine Monitoreinheit zur Anzeige. Das drahtlose Kommunikationsprotokoll erlaubt es der Basiseinheit, die drahtlosen Transceiver aus einer Entfernung zu konfigurieren und zu verwalten, und zwar vor wie auch während der Datenerfassung und -übertragung.
B. Beschreibung des zugehörigen Standes der Technik
Eine herkömmliche EKG-Überwachung erfordert typischerweise direkt verdrahtete elektrische Verbindungen zwischen Elektroden, welche am Körper des Patienten an einem Ende und an einem EKG-Monitor am anderen Ende befestigt sind. Elektrische Biopotentiale werden an den Elektroden gemessen, und Signale werden über bipolare und unipolare Leitungen in ein Elektrokardiogramm übertragen.
Eine herkömmliche EKG-Vorrichtung zur Überwachung am Krankenhausbett erfordert typischerweise bis zu zehn verdrahtete Elektroden. Jede Elektrode ist am Körper des Patienten angebracht, und weist einen Draht auf, welcher mehrere Meter lang sein kann, und zu einem EKG-Monitor führt.
Die langen verdrahteten Elektroden herkömmlicher EKG-Vorrichtungen behindern den Patienten und beschränken die Bewegungsfreiheit des Patienten. Die sind ebenfalls lästig für den Arzt oder die assistierende Schwester.
Telemetrische Systeme zur drahtlosen EKG-Überwachung von Patienten in Krankenhäusern existieren gegenwärtig. Diese Systeme sind teurer, für größere Reichweiten gedacht (höhere Energie) und machen die physikalischen Elektrodendrähte nicht völlig überflüssig, welche an dem Patienten befestigt sind. Anstatt mit dem Monitor verbunden zu sein, ist jede der Elektroden mit einer einzelnen Übertragungsbox verbunden, welche durch den Patienten getragen wird. Einige Telemetrie-Systeme können auch kein EKG mit 12 Leitungen (10 Drähte) handhaben, und zwar aufgrund der Verdrahtung, welche zwischen den Elektroden und der Übertragungsbox erforderlich ist. Beispielsweise kann das Spacelabs Ultraview Modular Digital Telemetry System nur maximal vier Leitungen (5 Drähte) handhaben.
Drahtlose medizinische Überwachungs- und Diagnosesysteme wurden im Stand der Technik vorgeschlagen. Das US-Patent 5,862,803 von Bresson et al. beschreibt ein drahtloses Elektroden-/Sensor-Stecksystem mit Sensor, Regelung und Transceiver-Elektronik, welche in einer Elektroden-Steckanordnung enthalten sind. Die US-Patente 5,307,818 , 5,168,814 und 4,981,141 , alle von Segalowitz, beschreiben ein drahtloses Elektrodensystem zur EKG-Überwachung. Auf die Patente von Bresson et al. und Segalowitz wird hierin als Referenz Bezug genommen. Die Patente von Segalowitz beschreiben eine einzelne Steckelektrode mit eingebauten Mikrochips zur drahtlosen Einwege-Kommunikation, sowie eine anklippbare Elektronik-Anordnung, welche sich an einer Einweg-Steckelektrode befestigen lässt. Jedoch ist die Steckelektrode von einer speziellen Zweileiterart, welche nicht üblich ist. Die Elektrodenanordnungen sind nur entweder ausschließlich zur Übertragung oder ausschließlich zum Empfang (nicht beides) geeignet. Ein Referenzsignal (welches von einem Wilson-Netzwerk erzeugt wird) wird von der Basiseinheit nur zum Elektrodenpfad der Rechten Elektrode übertragen, welche ausschließlich zum Empfang dient. Elektroden können nur über manuelle Schalter an dem Elektrodengehäuse programmiert werden, nicht drahtlos von der Basiseinheit aus. Für die Ausführungsform mit einer Vielzahl von Elektroden enthält die Basis eine Vielzahl von Empfängern und Antennen, welche es mit sich bringen, dass eine Vielzahl von Übertragungsfrequenzen für das System und die drahtlose Signa lisierung benötigt wird (wodurch die Realisierung der Basiseinheit kostspieliger wird). Es gibt keine Erwähnung der Fehlerberichtigungs- oder der -erfassungskapazität in den Elektroden oder der Basiseinheit.
In einer weiteren Ausführungsform des '818 Patents von Segalowitz gibt es eine Beschreibung einer Anordnung mit einem einzelnen Streifen, welcher alle Elektroden enthält, welche für die EKG-Überwachung mit 12 Leitungen benötigt werden, wobei die Mikrochip-Schaltung in der Streifenanordnung enthalten ist (nicht in den einzelnen Elektrodenpfaden). In dieser Konfiguration werden die EKG-Signale von jeder Elektrode gemultiplext und von einem einzelnen Sender übertragen (welcher in der Streifenanordnung enthalten ist), und zwar mittels Zeitmulitplexen auf einem einzelnen digital codierten Frequenzkanal. Jedoch wird kein Zeitmultiplexen auf einem einzelnen Frequenzkanal für ihre Vielfachübertragungs-Elektroden-Ausführungsform beschrieben.
Das Ziel dieser Erfindung ist es, ein Kommunikationsprotokoll zu definieren, d. h. einen Satz von Befehlsprozeduren, für ein drahtloses (leitungsloses) Elektrodensystem, welches die physikalischen Drähte zwischen den an dem Patienten befestigten Elektroden und der Basiseinheit des Überwachungssystems ersetzt. Die Definition von Kommunikationsprotokollen oder -prozeduren zur Programmierung der Elektroden drahtlos ist nötig zur Bereitstellung von Flexibilität bei der Konfiguration des drahtlosen Elektrodensystems auf die variablen Umweltbedingungen, welche in einem breiten Feld von Patientenpopulation vorliegen, wie auch unterschiedlichen Anwendungsgebieten oder -bedürfnissen. Das drahtlose System erlaubt dem Patienten einen höheren Grad an Mobilität innerhalb des benachbarten Gebiets, ohne sich um eine versehentliche Trennung der Elektroden oder eine Trennung von der Überwachungseinrichtung sorgen zu müssen. Ein drahtloses Überwachungssystem liefert auch eine bessere Patientensicherheit, da der Patient vom Monitor elektrisch isoliert ist. Dieses Überwachungssystem ist auch resistenter gegen Rauschen, da der Digitalisierungsprozess der Daten bereits am Elektroden-Messpunkt stattfindet, und nicht durch ausgedehnte Drähte. Das hierin definierte Protokoll beschreibt die Initialisierung, Konfiguration und Verwaltung des drahtlosen Elektroden-Netzwerks. Es beschreibt ebenfalls die Datenerfassung und -übertragung an die Basiseinheit, welche die Elektrodenfunktionen synchronisiert und koordiniert.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Eine Verbesserung an einem drahtlosen System zur medizinischen Überwachung wird bereitgestellt. Das drahtlose System weist eine Basiseinheit sowie eine Vielzahl von drahtlosen Sensoren zur Befestigung am Körper eines Patienten auf. Die Erfindung ist definiert in den Ansprüchen 1, 12 und 23. In erfindungsgemäßen Ausführungsformen weist jeder der drahtlosen Sensoren eine Transceiver-Anordnung zur Übertragung und zum Empfang von Zweiwege-Kommunikationen mit einer Basiseinheit auf. Die Transceiver-Anordnung weist eine Berechnungs-Plattform (wie beispielsweise eine Mikroregelung) und einen Speicher auf, welcher einen Satz von Befehlen zur Ausführung durch die Berechnungs-Plattform auf Befehle hin aufweist, welche von der Basiseinheit empfangen wurden.
Die Basiseinheit verfügt über einen drahtlosen Transceiver zur Übertragung und zum Empfang von drahtlosen Kommunikationen mit den Sensoren. Die drahtlosen Kommunikationen schließen, unter anderem, Befehle für die Transceiver-Anordungen ein. Weiter ist ein Satz von Befehlen in der Basiseinheit bereitgestellt, beispielsweise in einem Speicher für eine Basiseinheits-Mikroregelung, wobei die Basiseinheit die Befehle an die Transceiver-Anordungen auf die Ausführung der Befehle hin ausgibt. Die Befehle von der Basiseinheit und die Erwiderungen auf diese Befehle von den Transceiver-Anordnungen weisen eine Prozedur oder ein Protokoll auf, durch welche oder welches die Basiseinheit aus der Entfernung und automatisch die Transceiver-Anordnungen verwalten und konfiguieren kann, und zwar während Echtzeit, je nach Notwendigkeit, wenn die Transceiver-Anordnungen physiologische Signaldaten erfassen und an die Basiseinheit übertragen.
Die hierin beschriebenen drahtlosen Kommunikationsprozeduren sind insbesondere geeignet zur Verwendung in einem System, welches EEG-, EKG- oder EMG-Signale von einem menschlichen Patienten erfasst. Die programmierbaren drahtlosen Transceiver stehen im Zusammenhang mit einem Sensor in Form einer herkömmlichen Steckelektrode, und erfassen Biopotential-Signale zwischen Leitern in der Elektrode. Die Steckelektroden sind von herkömmlicher Konstruktion und dazu geeignet, auf der Oberfläche des Körpers des Patienten zur Messung von elektrischen Biopotentialen angeordnet zu werden.
Ein robustes drahtloses Überwachungssystem muss eine einfache der Konfiguration und Kalibrierung aufgrund der Variabilität der Physiologie in Patientenpopulationen erlauben. Die vorliegende Erfindung beschreibt drahtlose Programmierungsprozeduren, welche Flexibilität in der Konfiguration von telemetriebasierten Elektrodensystemen zur Anpassung an sich verändernde Anforderungen unterschiedlicher Anwendungen erlauben. Diese Erfindung stellt Prozeduren bereit, welche nicht nur EKG-spezifisch sind, sondern ebenso gut in anderen Anwendungsgebieten, wie beispielsweise EEG, EMG, EOG, Beatmung, Tonometrischer Blutdruck, Temperatur und anderen drahtlosen medizinischen Überwachungssystemen zum Einsatz kommen kann. Weiterhin sind die Programmierungsprozeduren dynamisch, ansprechend auf Echtzeitbedingungen bei der Erfassung von Daten und der Übertragung an die Basiseinheit.
Das Protokoll ermöglicht die Übertragung einer Vielzahl von Konfigurationsbefehlen. Beispiele solcher Befehle sind unter anderem Registrierungsinformationen, Datenerfassungs-Regelbefehle (wie beispielsweise Start- und Stop-Nachrichten), Übertragungsfrequenz-Befehle, Zeitschlitz-Befehle, Verstärkergewinn-Befehle, Sender-Regelbefehle, Stromsparmodus-Befehle, Initialisierungs-Befehle, usw).
Die Möglichkeit der entfernten Programmierung der drahtlosen Transceiver verleiht eine beträchtliche Flexibilität in der Art und Weise, in welcher die Elektroden konfiguriert und auf dem Körper des Patienten positioniert werden. Die programmierbaren drahtlosen Transceiver könnten so konstruiert sein, dass sie an bestimmten Positionen auf dem Körper des Patienten angebracht werden, so beispielsweise am linken Arm, am rechten Arm, am linken Bein, etc. In einer bevorzugteren Ausführungsform sind die entfernt programmierbaren Elektroden-Transceiver generisch im Bezug auf bestimmte Anordnungspositionen auf der Oberfläche des Körpers eines Patienten. Die Basiseinheit überträgt Programmier daten an die einzelnen drahtlosen Transceiver. Die Programmierdaten enthalten Elektroden-Positionsdaten im Zusammenhang mit einer einzigartigen Anordnungsposition, welche den einzelnen drahtlosen Transceivern zuzuordnen ist, wie auch Elektroden-Identifikationsdaten. Wenn die Daten von jedem der drahtlosen Transceiver erfasst werden, werden die Elektroden-Identifikationsdaten, die Elektrodenpositions-Positionierungsdaten und die erfassten Elektrodensignale von den drahtlosen Transceivern an die Basiseinheit gesendet.
Die Basiseinheit und die drahtlosen Transceiver können das Zeitteilungs-Mulitplexen als ein Kommunikationsformat zur Übertragung der erfassten Signale an die Basiseinheit verwenden. In diesem Fall überträgt die Basiseinheit ein globales Zeit-Basis-Signal an die Vielzahl einzelner drahtloser Transceiver. Das globale Zeit-Basis-Signal wird zur Synchronisierung der Zeitgebung der Übertragung von Signalen, welche durch die einzelnen drahtlosen Transceiver erfasst wurden, an die Basiseinheit in diskreten Zeitschlitzen in einem einzelnen Frequenzkanal verwendet. Dieses Zeitteilungs-Multiplexen garantiert, dass jeder drahtlose Transceiver seine Signale an die Basiseinheit in diskreten Zeitschlitzen überträgt, wobei die drahtlosen Transceiver sich einen gemeinsamen Frequenzkanal teilen.
Dies und noch andere Aspekte und Merkmale der Erfindung ergeben sich klarer aus der nachfolgenden ausführlichen Beschreibung einer gegenwärtig bevorzugten Ausführungsform.
In dieser Beschreibung ist beabsichtigt, dass die Begriffe "drahtloser Transceiver" und "programmierbarer drahtloser Trans ceiver" sich auf die drahtlose Elektroden-Transceiver-Anordnung als eine Einheit beziehen, im Gegensatz zu dem tatsächlichen Transceiver-Modul innerhalb der Anordnung, es sei denn der Kontext weist eindeutig auf das Gegenteil hin. Weiter soll der Begriff "Elektrode" weit gefasst sein, um Biosensoren im Allgemeinen abzudecken.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Eine gegenwärtig bevorzugte erfindungsgemäße Ausführungsform ist nachfolgend in Verbindung mit den anliegenden Zeichnungsfiguren beschrieben, wobei ähnliche Bezugszeichen sich auf ähnliche Elemente in den unterschiedlichen Ansichten beziehen, und welche folgendes darstellen:
1 eine schematische Darstellung des Systems der vorliegenden Erfindung in Verwendung an einem Patienten zur Erfassung von EKG-Signalen von dem Patienten und Lieferung der Signale an einen EKG-Monitor;
2 eine detaillierte perspektivische Ansicht einer der Steckelektroden und des zugehörigen entfernt programmierbaren drahtlosen Transceivers aus 1, wobei es sich versteht, dass alle derartigen Steckelektroden und drahtlosen Transceiver aus 1 von einer Konstruktion ähnlich der in 2 gezeigten sind;
3 ein Blockdiagramm der drahtlosen Transceiver-Anordnung aus 2;
4 ein Blockdiagramm der Basiseinheit aus 1;
5 ein Diagramm, welches das Zeitteilungs-Multiplexen des Übertragungsformats für die Vielzahl an drahtlosen Transceivern aus 1 in der stromaufwärtingen Richtung darstellt (der Richtung der drahtlosen Übertragung von den drahtlosen Transceivern an die Basiseinheit), sowie die Übertragung von Synchronisations-, Referenz- und Regeldaten von der Basiseinheit an die drahtlosen Transceiver in einem gemeinsamen Kanal in der stromabwärtigen Richtung;
6 ein Ablaufdiagramm, welches eine Routine zur Initialisierung einer Basiseinheit darstellt;
7 ein Ablaufdiagramm, welches eine Routine zur Initialisierung eines drahtlosen Transceivers darstellt;
8 ein Ablaufdiagramm einer Programmierungsprozedur zur Programmierung der drahtlosen Transceiver aus 1 bei der Initialisierung des EKG-Systems aus 1;
9 eine perspektivische Ansicht einer Basiseinheit aus 4 und einer Gruppe drahtloser Transceiver, welche gemäß der Prozedur aus 8 initialisiert werden; und
10 eine perspektivische Ansicht von drei drahtlosen Sendern nach Abschluss der Prozedur aus 8;
11–26 Darstellungen des Nachrichtenflusses zwischen der Basiseinheit und den Elektrodenanordnungen während unterschiedlicher Programmierungsprozeduren gemäß einer bevorzugten erfindungsgemäßen Ausführungsform;
27 eine Darstellung einer Registrierungsprozedur, durch welche die Basiseinheit bei den Elektrodenanordnungen registriert wird;
28 eine Darstellung einer Signalverlust- und Fehler-Wiederherstellungsprozedur, welche durch die Basiseinheit im Fall eines Verlusts eines Signal von einer der Elektrodenanordnungen aus 1 realisiert wird;
29 eine Darstellung einer Überwachungs-Konfigurationsprozedur;
30 eine Darstellung einer Überwachungs-Startprozedur;
31 ein logisches Diagramm, welches eine Statusmaschine und Softwaremodule in den drahtlosen Elektroden-Transceiver-Anordnungen zeigt;
32 ein logisches Diagramm, welches eine Statusmaschine und Softwaremodule in der Basiseinheit zeigt;
33 ein Diagramm einer Elektroden-Initialisierung mit Rücksetz-Verbindungsroutine, welche in 32 gezeigt ist;
34 ein Diagramm einer in 32 gezeigten Elektroden-Aktivierungsroutine; und
35 ein Diagramm von in 32 gezeigten Elektrodendaten-Erfassungs- und -Übertragungs-Regelroutinen.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORM
Die vorliegende Erfindung kann in einem System verwendet werden, welches aus einer Vielzahl von drahtlosen Smart-Transceiver-Vorrichtungen besteht, welche eine derartige Größe auweisen, dass sie auf herkömmliche drahtlose Einweg-Stecksensoren oder -elektroden zur drahtlosen Patientenüberwachung aufgesteckt werden können, sowie einer Basiseinheit, welche mit den drahtlosen Transceivern kommuniziert, welche ebenfalls in der Lage ist, über eine Schnittstelle mit existierender herkömmlicher Überwachungsausstattung für das Krankenbett verbunden zu werden, wie beispielsweise mit einem Standard-EKG- oder -EEG-Monitor. Die drahtlosen Transceiver empfangen Befehle von der Basiseinheit, wie beispielsweise Registrierungsinformationen, Übertragungsfrequenz-Befehle, Verstärkergewinn-Befehle, Senderregel-Befehle, Stromsparmodus, etc. und beinhalten Hardware und Software oder Firmware zur Verarbeitung diese Befehle und daraufhin zur ent sprechenden Konfiguration der drahtlosen Transceiver. Diese Befehle sind das Ergebnis der Ausführung von Programmbefehlen in einer Berechnungsplattform, wie beispielsweise einer Mikroregelung, in der Basiseinheit, und eines Satzes von Erwiderungsbefehlen in einer Berechnungsplattform in den drahtlosen Transceivern.
Ein globales Zeit-Basis-Signal wird von der Basiseinheit an die Elektroden übertragen, um zur Synchronisierung der Erfassungszeitgebung von Abtastpunkten für alle Elektroden zu dienen, welche bei der Messung von Eingangs-Körperoberflächen-Potentialen (z. B. EKG-Signalen) zu dienen. In dem EKG-Beispiel empfängt die Basiseinheit das übertragene EKG-Signal von jeder Elektrode (zu vorbestimmten Zeitintervallen, falls das Zeitteilungs-Multiplexen die Ausführungsform des Kommunikationsprotokolls ist), demoduliert, decodiert (mit Fehlerkorrektur), und verarbeitet die Daten digital, wendet jede nötige Signalkonditionierung (Verstärkung, Filtern) an, und wandelt sie zurück in die analoge Form zur Ausgabe der EKG-Signale an die Standard-EKG-Ausstattung zur Anzeige. Die Basiseinheit verfügt ebenfalls über eine universelle Schnittstelle zu existierender Standard-EKG-Ausstattung, so dass die drahtlose Verbindung zwischen den Elektroden und der Basiseinheit für die EKG-Ausstattung transparent erscheint. Die EKG-Ausstattung akzeptiert die einzelnen Elektrodensignale zur Entwicklung jeder beliebigen erforderlichen Leitungskonfiguration.
Die drahtlosen Transceiver und die Basiseinheit verwenden ein einzigartiges drahtloses Kommunikationsprotokoll zwischen der Basiseinheit und den Elektroden, welches eine drahtlose Programmierung (Konfiguration), Identifikation, Auditing, Daten erfassungs-Regelung und Senderregelung jeder in dem System verwendeten Elektrode während Echtzeit erlaubt. Für die Effizienz der Frequenzbandbreite der Erfindung könnte das System derart konstruiert sein, dass die Übertragung von Mehrkanal-Signalen auf einem einzigen digital codierten Frequenzkanal zwischen dem Basiseinheits-Transceiver und der Vielzahl von Elektrodenvorrichtungen durch Verwendung des Zeitteilungs-Multiplexens stattfindet. Beispielsweise empfängt jede Elektrode Synchronisationsdaten von der Basiseinheit auf derselben Empfangsfrequenz, und den Befehl, auf welchem Zeitschlitz ihre digital codierten Daten übertragen werden sollen. Dies macht es möglich, dass eine Vielzahl von Patienten, jeder auf einem separaten Frequenzkanal, das drahtlose System in demselben Krankenhauszimmer verwenden, falls die Bandbreite begrenzt ist.
Mit Bezug nunmehr auf 1 ist ein System 10 gemäß einer gegenwärtig bevorzugten Ausführungsform schematisch zur Verwendung an einem Patienten 12 gezeigt. Das System 10 erfasst EKG-, EMG-, EEG- oder andere Arten von Signalen von dem Patienten 12 und liefert sie an einen Monitor 14. Das gegenwärtige Beispiel wird im Hinblick auf ein EKG-System beschrieben, doch die Erfindung ist unmittelbar auf andere Arten der medizinischen Überwachung anwendbar.
Das System 10 ist ein drahtloses System, in welchem eine Vielzahl von Elektroden-Anordnungen 16 Befehle (beispielsweise Synchronisations- und Regelbefehle) von einer Basiseinheit 18 mit Hilfe drahtloser Übertragungsverfahren empfangen, und die EKG-Signale an die Basiseinheit 18 mit Hilfe ebenfalls drahtloser Übertragungsverfahren liefern. Somit werden lästige Drähte für die Elektroden-Anordnungen 16 in der dargestellten Ausführungsform vermieden.
Die Elektroden-Anordnungen 16 aus 1 bestehen aus einer Vielzahl einzelner, entfernt programmierbarer Transceiver-Anordnungen 20, wobei jede Transceiver-Anordnung derart konstruiert ist, dass sie auf eine herkömmliche Steckelektrode 22 (wie beispielsweise die 3M Red dot Elektrode) aufgesteckt werden kann, welche bei der EKG-Überwachung verwendet wird. Die drahtlosen Transceiver 20 sind ausführlicher in Verbindung mit 2 und 3 beschrieben. Die Basiseinheit 18 beinhaltet einen drahtlosen Transceiver zum Senden und Empfangen von Nachrichten an die Vielzahl einzelner drahtloser Transceiver, und ist ausführlicher in Verbindung mit 4, 6, 8 und 9 beschrieben. Die Basiseinheit weist weiter eine Schnittstelle zur Bereitstellung analoger EKG-Signale, welche von den drahtlosen Transceivern 20 empfangen werden, an einen herkömmlichen EKG-Anzeigemonitor 14 auf.
Ein bevorzugtes Kommunikationsformat zur drahtlosen Kommunikation zwischen der Basiseinheit 18 und den drahtlosen Transceivern 20 ist das Zeitteilungs-Multiplexen in einem gemeinsamen Frequenzkanal in der stromaufwärtigen Richtung, das heißt zwischen den Transceivern und der Basiseinheit. Jeder drahtlose Transceiver 20 überträgt EKG-Signale in einem bestimmten Zeitschlitz in dem Kanal, wie in 5 angezeigt. In der stromabwärtigen Richtung überträgt die Basiseinheit Regelbefehle und andere Informationen in einem gemeinsamen Kanal, auf welchen alle drahtlosen Transceiver eingestellt sind. Die Zeitschlitz-Zuweisung, Frequenzzuweisung und andere Übertragungs-Regelinformationen werden durch die Basiseinheit 18 verwaltet und gere gelt, wie nachstehend noch ausführlicher beschrieben. Eine alternative Ausführungsform ist die Verwendung eines Codeteilungs-Mehrfachzugriff-Kommunikationsformats oder CDMA-Kommunikationsformats zur drahtlosen Kommunikation zwischen der Basiseinheit 18 und den drahtlosen Transceivern 20.
Die durch die Basiseinheit 18 übertragenen Nachrichten schließen auch Konfigurationsbefehle für die drahtlosen Transceiver 20 ein. Diese Konfigurationsbefehle können beispielsweise eine Änderung oder Einstellung der Datenerfassungs-Abtastrate, eine Verstärker-Gewinneinstellung und Kanal-Trägereinstellungen sein, und sie können ebenfalls aus einem Zeitgebungssignal zur Synchronisation mit dem Übertragungs-Zeitschlitz bestehen. Bevorzugt überträgt die Basiseinheit 18 ein globales Zeit-Basis-Signal an alle drahtlosen Transceiver. Das globale Zeit-Basis-Signal synchronisiert die Zeitgebung der Übertragung der EKG-Signale, welche durch alle drahtlosen Transceiver 20 erfasst wurden, derart, dass die Übertragungen in diskreten Zeitschlitzen in einem einzelnen Frequenzkanal stattfinden, wie in 5 gezeigt.
Die Details des drahtlosen Programmierungsprotokolls zum Austausch von Nachrichten und Informationen zwischen der Basiseinheit und den Transceivern kann auf vielerlei Arten innerhalb des Schutzumfangs der vorliegenden Erfindung erreicht werden, und wird als innerhalb der Fähigkeiten eines Fachmanns auf dem entsprechenden Gebiet der vorliegenden Offenbarung betrachtet. In einer möglichen Ausführungsform werden Datenpakete zwischen der Basiseinheit und den drahtlosen Transceivern übertragen. Bestimmte Bereiche in den Paketen (Datenbytes) sind für Regeldaten, Zahlbetrags-Daten, CRC- oder Fehlerkorrekturdaten, etc. reserviert, und zwar in Übereinstimmung mit bekannten drahtlosen Übertragungsprotokolen, herkömmlichen Datenübertragungstechniken, wie beispielsweise dem IP oder Ethernet, oder ähnlichen Techniken. Ein gegenwärtig bevorzugtes Protokoll und eine bevorzugte Nachrichtenstruktur wird später in diesem Dokument in Verbindung mit 11 bis 30 beschrieben.
2 ist eine detaillierte perspektivische Ansicht einer der Steckelektroden 22 oder Sensoren und der zugehörigen entfernt programmierbaren drahtlosen Anordnung 16 von Transceivern 20 aus 1, wobei es sich versteht, dass alle derartigen Steckelektroden und drahtlosen Transceiver aus 1 von einer ähnlichen Konstruktion wie der in 2 gezeigten sind. Die Steckelektrode 22 wird auf die Oberfläche des Patientenkörpers 12 in herkömmlicher Weise aufgebracht. Die Steckelektrode 22 weist einen Leiter 24 auf, welcher EKG- oder andere Signale an eine Nadel 26 liefert. Die Nadel 26 ist in einer komplementären Nadelaufnahme-Struktur 28 in dem drahtlosen Transceiver 20 derart aufgenommen, dass die beiden Teile 20 und 22 miteinander in Eingriff (in einer Steckverbindung) geraten.
Die Nadelaufnahme-Struktur 28 leitet elektrische Impulse mit Bezug zu einer lokalen Massereferenz an die elektronische Schaltung in dem drahtlosen Transceiver 20. Die lokale Massereferenz besteht aus einem flexiblen Streifen 21, welcher mit dem Transceiver 20 verbunden ist, und über eine Spitze oder einen Hautkontakt 21A verfügt, welcher aus einem leitfähigen Werkstoff gefertigt ist, welcher unterhalb der Steckelektrode 22 in Kontakt mit der Haut angeordnet wird. Das Ziel ist es, dem Transceiver eine Messung der Biopotential-Differenz zwischen dem Signalkontaktpunkt 26 und der lokalen Massereferenz 21/21A zu ermöglichen. Der für den Streifen 21 verwendete Werkstoff könnte ein dünner, flexibler Werkstoff sein, wie beispielsweise ein Kunststoff mit einer internen leitfähigen Spur oder einem Leitungsdraht von dem Transceiver 20 zum Hautkontaktpunkt 21A. Der Hautkontaktpunkt 21A ist bevorzugt mit einem leitfähige Silberchlorid-Werkstoff (AgCl) 21B auf einer Seite davon beschichtet.
3 ist ein Blockdiagramm des drahtlosen Transceivers aus 1 und 2. Die Transceiver-Anordnung 20 steckt auf der hinteren Nadel 26 einer herkömmlichen Einweg-Steckelektrode. Elektrische Signale, welche von der Elektrode 22 bereitgestellt werden, werden an einen Verstärker 30 mit geringer Rauschmenge und variablem Gewinn in dem drahtlosen Transceiver 20 übertragen. Der Verstärker 30 kann eine Vorverstärker-Stufe aufweisen. Das analoge Signal wird gefiltert, abgetastet und in digitale Signale in dem A/D-Wandler 32 umgewandelt. Die digitalen Signale werden an eine Berechnungsplattform geliefert, welche als eine Mikroregelung/ein digitaler Signalprozessor 34 dargestellt ist. Die Mikroregelung führt eine Signalverarbeitung des digitalen Signals durch, welches durch den A/D-Wandler 32 geliefert wird. Die Signalverarbeitungs-Funktionen sind unter anderem eine Rauschfilterung und eine Gewinnregelung des digitalen EKG-Signals. In einer alternativen, jedoch weniger bevorzugten Ausführungsform könnte die Gewinnregelung in der Transceiver-Anordnung durch eine Anpassung des Gewinns des Verstärkers 30 in dem analogen Signalpfad erfolgen. Die Mikroregelung verarbeitet auch Befehle und Nachrichten, welche von der Basiseinheit empfangen werden, und führt Firmware-Befehle aus, welche in einem Speicher 36 gespeichert sind. Der Speicher speichert weiter eine einzigartige Elektroden-Kennung, wie nachfolgend noch ausführlicher beschrieben. Der Speicher kann auch eine Positions-Positionierungskennung oder aber Daten speichern, welche im Zusammenhang mit einer Position stehen, in welcher die Elektrode an dem Patienten angebracht ist. Die Positions-Positionierungskennung oder die Daten sind von der Basiseinheit aus dynamisch programmierbar.
Die verarbeiteten EKG-Singale werden in einem Puffer 38 gepuffert, an einen Codierer/Decodierer 40 geliefert und in ein RF-Transceiver-Modul 42 zur Übertragung an die Basiseinheit über eine eingebaute RF-Niederenergie-Antenne 44 eingespeist. Der Transceiver 42 weist einen Modulator/Demodulator, einen Sender, einen Leistungsverstärker, einer Empfänger, Filter und einen Antennenschalter auf. Ein Frequenzgenerator 46 erzeugt eine Trägerfrequenz für die RF-Übertragung. Die Frequenz ist durch die Mikroregelung 34 einstellbar. Eine Batterie 45 mit einem negativen Anschluss, welcher mit einer lokalen Massereferenz verbunden ist, liefert Gleichstrom an die Komponenten. Die Mikroregelung/DSP 34 regelt den Frequenzgenerator 46 derart, dass eine Frequenz für die drahtlose Übertragung von Daten und Regelnachrichten an die Basiseinheit gewählt wird. Die Mikroregelung in der Berechnungsplattform 34 führt ebenfalls eine Initialisierungs-Routine aus, wobei der Empfänger einen Standard-Empfangskanal nach Befehlen von der Basiseinheit abtastet, und falls die Befehle empfangen werden, überträgt der Sender Identifizierungsinformationen in einer zugewiesenen Frequenz und einem zugewiesenen Zeitschlitz an die Basiseinheit.
Alle oder einiger der einzelnen in 3 gezeigten Blöcke könnten in einem Mikrochip oder in Mikrochips kombiniert sein, um die Größe der drahtlosen Steck-Transceiver-Anordnung 20 zu minimieren.
Mit Bezug nunmehr auf 4 ist die Basiseinheit auch in Form eines Blockdiagramms gezeigt. Die Basiseinheit 18 überträgt Befehle an alle drahtlosen Transceiver und gibt die Anweisung, dass jeder Transceiver seine EKG-Daten einzeln (wie beispielsweise in Zeitteilungs-Mulitplexweise) überträgt. Die Basiseinheit empfängt die übertragenen EKG-Signale von den Elektroden (bis zu 10) in Folge und demoduliert, decodiert, fehlerkorrigiert, demulitplext, puffert, signalkonditioniert und rekonvertiert die Daten jeder Elektrode zurück zu einem analogen Signal zur Verbindung über eine Schnittstelle mit dem Standard-EKG-Monitor 14. Die Basiseinheit überträgt ebenfalls Programmierungsinformationen an die Elektroden zur Frequenzauswahl, Leistungsregelung, etc.
Die Basiseinheit 18 weist eine Niederenergie-RF-Antenne 50 auf, weiter einen Frequenzgenerator 52 zur Erzeugung einer Trägerfrequenz und einen RF-Transceiver 54. Der Transceiver 54 weist einen Modulator/Demodulator, einen Sender, einen Leistungsverstärker, einen Empfänger, Filter und einen Antennenschalter auf. Die Basiseinheit weist weiter einen Codierer/Decodierer 56 auf, weiter eine Berechnungsplattform, wie beispielsweise eine Mikroregelung/Digitalen Signalprozessor (DSP) 58, und einen Speicher 60 zur Speicherung eines Codes zur Ausführungs durch die Mikroregelung/DSP, sowie die I/O-Schnittstelle 59 zur Verbindung mit einem Personalcomputer, welcher als Testanschluss zur Ausführung von Systemdiagnose, Basiseinheits-Softwareaktualisierungen etc. dient, und eine Anwenderschnittstelle 61. Die Anwenderschnittstelle 61 kann sich wie folgt zusammensetzen: aus einer Anzeige zur Anzeige von Elektroden-Programmierungsinformationen oder Fehler-/Alarm-Zuständen, einer Tastatur oder Knöpfen für vom Anwender verlangte Eingaben, einer Alarmeinheit zur hörbaren Anzeige von Fehler-/Alarm-Zuständen (beispielsweise eine abgetrennte Batterie mit niedrigem Energiepegel oder eine fehlerhafte Elektrode), sowie LEDs zur visuellen Anzeige eines Fehler-, Alarm- oder Programmierstatus.
Die von den drahtlosen Transceivern empfangenen EKG-Daten des Zeitschlitzes werden im Demultiplexer 62 demultiplext und an einen Puffer 64 geliefert. Eine digital-analog-Filterbank 66 wandelt die Vielzahl von Kanälen an digitalen Daten von den drahtlosen Transceivern in eine analoge Form um. Die analogen Signale werden durch die Verstärker 68 verstärkt und an eine OEM-Standard-EKG-Monitorschnittstelle 70 geliefert (OEM = Original Equipment Manufacturer, Hersteller von Originalausstattung). Die Schnittstelle 70 könnte entweder Teil der Anordnung der Basiseinheit 18 sein, so dass sie direkt in die EKG-Anzeigeausstattung 14 über eine Standardverbindung eingesteckt werden kann, oder sie könnte Teil einer Kabelverbindung mit der Anzeigeausstattung sein. Die Idee der OEM-Schnittstelle 70 ist es, eine Vielzahl analoger EKG-Signale an die herkömmliche EKG-Anzeigeausstattung zu liefern, welche bereits in der Krankenhausumgebung verwendet wird, und zwar in kompatibler und transparenter Weise, so dass die Anzeigeausstattung die Signale so behandelt, als wären sie durch herkömmliche verdrahtete Elektroden erzeugt worden. Eine Vertrautheit mit der analogen Signalerfassungs-Hardware oder -Elektronik für die EKG-Anzeigeausstattung 14 ist offensichtlich erforderlich, und die OEM-Schnittstellenschaltung kann in Abhängigkeit von dem Hersteller der Anzeigeausstattung variieren. Die detaillierte Konstruktion der OEM-Monitor-Schnittstelle wird als innerhalb der Fähigkeiten eines Fachmanns liegend betrachtet.
Mit Bezug auf 5 ist ein mögliches Übertragungsschema zwischen den drahtlosen Transceivern 20 und der Basiseinheit 18 das Zeitteilungs-Multiplexen. Dies ermöglicht die Verwendung einer einzelnen Übertragungsfrequenz durch alle Elektroden in dem EKG-System. Alle Elektroden empfangen Befehle und Synchronisationsdaten (Zeit-Basis-Signal, Referenzsignal und Regeldaten 76) von der Basiseinheit 18 auf einem zugewiesenen Empfangsfrequenzkanal (stromabwärtig). Der Elektroden-Empfangskanal kann geschlitzt (zeitmultiplext) sein oder nicht. Die Elektrode 1 20/22A überträgt ihre Daten auf dem Zeitschlitz 1 72 (Elektrode 2 20/22B auf Zeitschlitz 2 74 etc.) an dem zugewiesenen Übertragungsfrequenzkanal (stormaufwärtig). Die Basiseinheit 18 empfängt die Übertragung von den Elektroden 20/22 und demultiplext, puffert und rekonstruiert die individuellen Elektrodendaten.
Das System 10 aus 1 verwendet einen drahtlosen Programmierungsmechanismus zum Austausch von Benachrichtigung und Informationen zwischen der Basiseinheit 18 und den drahtlosen Transceivern 20. Unterschiedliche Arten von Informationen könnten ausgetauscht werden. Beispielsweise überträgt die Basiseinheit 18 eine Datenerfassungs-Regelnachricht an die drahtlosen Transceiver, welche die Mikroregelungen in den drahtlosen Transceivern anweist, die Datenerfassung zu beginnen und anzuhalten. Ein weiterer Befehl wären) die Frequenzauswahl-Befehlsnachricht(en), welche an die drahtlosen Transceiver gesendet wird/werden, wobei die drahtlosen Transceiver darauf ansprechend einen gemeinsamen Frequenzkanal zur Übertragung erfasster EKG- Signale an die Basiseinheit in diskreten Zeitschlitzen auswählen.
Nachfolgend eine Liste einiger möglicher Programmierungsbefehle und Nachrichten, welche zwischen der Basiseinheit und den drahtlosen Transceivern übertragen werden könnten:

a. Registrierung der Elektroden 20/22 bei der Basiseinheit 18. Dies würde die Detektion der Elektrodenart und einer zugehörigen einzigartigen Elektrodenkennung durch die Basiseinheit einschließen. Dies könnte ebenfalls die Übertragung einer einzigartigen Basiseinheitskennung an die Elektroden einschließen (beispielsweise dann, wenn eine Vielzahl von Basiseinheiten sich innerhalb der RF-Reichweite der Elektroden befinden), wie auch die Detektion der Basiseinheitskennung durch die Elektrode. Auch könnte eine Patienten-Referenzzahl in jeder Elektrode gespeichert sein, so dass sie nur Befehle von einer bestimmten, dem Patienten zugeordneten Basiseinheit empfängt. Jede Elektroden-Referenzzahl ist auch in der Basiseinheit gespeichert, so dass ausschließlich Daten, welche von diesen Elektroden stammen, akzeptiert werden. Ein zusätzliches Registrierungsmerkmal wäre die Zuweisung einer bestimmten Elektrodenfunktion (d. h. der Position auf dem Körper des Patienten). Die wird nachfolgend ausführlicher beschrieben. Bei jedem der vorstehenden Befehle und Nachrichten würde die Empfangseinheit typischerweise eine Erwiderungsnachricht zurück übertragen, welche den Empfang des Befehls anzeigt und jegliche angeforderten Informationen an die Sendeeinheit zurück schickt.
b. Konfiguration der Datenerfassungs-Abtastgeschwindigkeit.
c. Konfiguration der Gewinneinstellungen des Verstärkers 30.
d. Konfiguration der Vorverstärker-Filterbandeinstellungen.
e. Konfiguration von Trägerkanaleinstellungen, nämlich Frequenz des Trägersignals, welche durch den Frequenzgenerator 46 in den Transceivern erzeugt wird.
f. Konfiguration des Zeitgebungssignals für den Übertragungs-Zeitschlitz. Dieses muss mit der Datenerfassungsgeschwindigkeit synchronisiert werden.
g. Standby-/Aktivierungsmodus für Verwendung der Batterie 45.
h. Niederspannungsdetektion in Batterie 45.
i. Datenerfassungs-Start-/Stop-Szenario.
j. Datenübertragungsprozedur.
k. Fehlerabtastdaten-Wiedergewinnungs-/Neuübertragungs-Szenario.
l. Systemtest-Diagnoseprozedur.
m. Abtastung der Elektrodenstrom-Kanaleinstellungsprozedur.
n. Elektroden-Detektionsprozedur.
o. Elektroden-Statusaudit.
p. Basiseinheits-Statusaudit.
q. Datenerfassungs-Subsystemaudit.

Kennung:
Das System 10 aus 1 stellt einen Registrierungsmechanismus für jeden drahtlosen Transceiver und jede Elektrodenanordnung bereit, durch welchen eine Elektrodenkennung in die Basiseinheit programmiert wird, ebenso wie die funktionale Position der Elektrode auf dem Patienten (d. h. LA, RA, LL, V1, V2, V3, V4, V5 oder V6 in einer EKG-Ausführungsform). Eine serielle Elektrodenkennung ESI (Electrode Serial Identifier) codiert die einzigartige Seriennummer des drahtlosen Transceivers. Jedem drahtlosen Transceiver wird eine temporäre Elektrodenkennung ETI (Electrode Temporary Identifier) nach jedem Registrierungs-Szenario (beim Hochfahren oder bei Rekonfiguration) zugewiesen. Die temporäre Kennung kann sich beispielsweise aus der Elektrodennummer und einer willkürlichen Nummer zusammensetzen. Jede ESI wird in jeder Nachricht oder Datentransaktion von jeder Elektrode zur Basiseinheit enthalten sein. Die Elektrodenkennung dient zur Sicherstellung, dass nur die Eingangs-Signalisierung registrier ter Elektroden durch die zugeordnete Basiseinheit akzeptiert wird, falls zwei Überwachungssysteme auf demselben Frequenzkanal senden, oder im Falle einer Interferenz-Detektion.
Einzigartige Basiseinheits-Kennung
Das System stellt einen Registrierungsmechanismus bereit, durch welchen eine Basiseinheits-Kennung in die verwendeten drahtlosen Transceiver-Anordnungen programmiert wird. Die serielle Basiseinheits-Kennung BUSI (Base Unit Serial Identifier) codiert die Seriennummer der Basiseinheit. Während des Hochfahrens oder einer Rekonfiguration wird eine temporäre Basiseinheits-Kennung BUTI (Base Unit Temporary Identifier) zugeordnet und in den drahtlosen Transceiver-Anordnungen registriert. Die Basiseinheits-Kennung wird in jeder Nachricht oder Datentransaktion von der Basiseinheit zu jeder drahtlosen Transceiver-Anordnung enthalten sein. Die Basiseinheits-Kennung dient zur Sicherstelung, dass nur die Eingangssignalisierung (Befehle) der registrierten Basiseinheit durch die Anordnungen akzeptiert werden, falls zwei Überwachungssysteme auf demselben Frequenzkanal senden, oder im Falle einer Interferenz-Detektion.
Elektrodensystem-Initialisierung
6 zeigt ein Ablaufdiagramm einer möglichen Initialisierungsprozedur (sowohl für die Basiseinheit 18 als auch die Elektroden 20/22) zur Verwendung dort, wo das Übertragungsschema zwischen der Basiseinheit und den drahtlosen Transceivern 20 das Zeitteilungs-Multiplexen ist. Diese Prozedur nimmt an, dass jede Elektrode in dem EKG-System eine einzigartige Kennung und eine einzigartige funktionale Positionskennung enthält (d. h. LA, RA, LL, V1, V2, V3, V4, V5 oder V6). Die Prozedur aus 6 ist auf einen Satz von Befehlen reduziert, welcher im Speicher 60 der Basiseinheit zur Ausführung durch die Mikroregelung 58 gespeichert ist, wie in 4 gezeigt, sowie in einem Satz von Erwiderungsbefehlen, welche im Speicher des drahtlosen Transceivers 22 und der Mikroregelung aus 3 gespeichert sind.
Bei Schritt 80 wird die Basiseinheit hochgefahren. Die Basiseinheit ist für die Anzahl von Leitungen konfiguriert, welche in dem EKG-System verwendet werden, wie beispielsweise 3, 5 oder 12. Die Konfiguration könnte mit Hilfe einer beliebigen geeigneten Anwenderschnittstelle an der Basiseinheit 18 vereinfacht werden, wie beispielsweise einer Anzeige und Knöpfen, wie in 9 gezeigt und anschließend beschrieben. Bei Schritt 82 tastet die Basiseinheit ihre Empfangskanäle ab, von welchen eine Liste in die Basiseinheit programmiert ist. Bei Schritt 84 bestimmt die Basiseinheit, ob irgendwelche anderen EKG-Basiseinheits-Übertragungen detektiert werden. Ist dies der Fall, so wählt die Basiseinheit bei Schritt 86 die nächste ungenutzte Frequenz aus der Liste von im Voraus festgelegten Frequenzkanälen als einen Übertragungskanal. Andernfalls wählt die Basiseinheit bei Schritt 88 die erste Frequenz aus der Liste von im Voraus festgelegten Frequenzkanälen als den Übertragungskanal. Der Prozess geht dann weiter zu Schritt 90.
Bei Schritt 90 beginnt die Basiseinheit mit der Übertragung von Elektroden-Registrierungsdaten und -nachrichten auf dem in den Schritten 86 oder 88 bestimmten Standard-Programmierungskanal.
Die Registrierungsdaten und -nachrichten beinhalten einen Basiseinheits-Identifikationscode oder eine -seriennummer. Die Registrierungsdaten und -nachrichten wurden bereits beschrieben. Dies stellt sicher, dass die drahtlosen Transceiver, welche in Verbindung mit dieser bestimmten Basiseinheit zu bringen sind, welche initialisiert wird, auf Befehle von dieser Basiseinheit, und keiner anderen Basiseinheit, ansprechen. Bei Schritt 92 weist die Basiseinheit alle erforderlichen Elektroden an, auf einem im Voraus festgelegten Frequenzkanal zu senden, und weist jeder Elektrode Zeitschlitze zu. Die Basiseinheit kommuniziert dann mit Elektroden, um die Registrierung abzuschließen. Falls eine bestimmte Elektrode oder Elektroden die Registrierung nicht vollständig abgeschlossen haben, zeigt die Basiseinheit über ihre Anwenderschnittstelle an, welche Elektrode nicht registriert wurde, was bei Schritt 96 geschieht. Falls die Registrierung für alle Elektroden abgeschlossen ist, weist die Basiseinheit alle Elektroden an, Befehle auf einem neuen, im Voraus festgelegten Frequenzkanal abzurufen, was bei Schritt 98 geschieht. Bei Schritt 100 weist die Basiseinheit alle Elektroden an, mit der EKG-Datenerfassung zu beginnen und auf der zugewiesenen Frequenz und in dem zugewiesenen Zeitschlitz zu senden. Schritt 100 kann auf Veranlassung des Anwenders über die Basiseinheits-Anwenderschnittstelle begonnen werden. Während der Datenerfassung hält die Basiseinheit bei Schritt 102 kontinuierlich Ausschau nach Interferenz auf dem Empfangs-Datenkanal (stromaufwärtige Richtung). Tritt eine übermäßige Interferenz auf (wie beispielsweise aus einer hohen Bitfehlerrate, die in der Mikroregelung der Basiseinheit detektiert wird), so wählt die Basiseinheit einen neuen Kanal aus der Liste verfügbarer Frequenzen, auf welchem die Elektroden senden können, und weist eine Änderung der Übertragungsfrequenz an.
7 ist ein Ablaufdiagramm einer Elektroden-Initialisierungsprozedur, welche verwendet werden kann. Wenn die Elektroden ursprünglich bei Schritt 110 hochgefahren werden, so befinden sich die Elektroden in einem reinen Empfangszustand. Bei Schritt 112 tasten die Elektroden automatisch den Standard-Empfangskanal ab, um zu sehen, ob gegenwärtig irgendwelche Befehle und Synchronisationssignale durch die Basiseinheit übertragen werden. Falls keine Befehle und Synchronisationsbefehle bei Schritt 114 empfangen werden, geht die Elektrode zurück zu Schritt 112 und wählt eine andere Empfangsfrequenz aus ihrer Liste von Standardfrequenzen aus. Falls Befehle und Synchronisationsdaten empfangen wurden, sendet die Elektrode bei Schritt 116 einzigartige Identifikationsdaten (welche Informationen über die Position auf dem Körper des Patienten enthalten) auf der zugewiesenen Frequenz und in dem zugewiesenen Zeitschlitz zurück zur Basiseinheit, welche der Basiseinheit anzeigen, dass sie zur Erfassung von EKG-Signalen bereit ist und sich in einem Betriebszustand befindet.
In einer alternativen Ausführungsform der Erfindung sind die Vielzahl einzelner, entfernt programmierbarer drahtloser Transceiver 20 ursprünglich generisch im Hinblick auf bestimmte Anordnungspositionen auf der Oberfläche des Körpers eines Patienten. Weiterhin könnten die Elektroden ohne vorprogrammierte funktionale Positionskennungen hergestellt werden. Dies ist vorteilhaft, da es nicht nötige wäre, dass das Krankenhaus oder der Anwender über ein Inventar an individuellen Elektroden basierend auf funktionalen Positionen verfügt (d. h. LA, RA, LL, V1, V2, etc.). Alle Elektrodenanordnungen werden als generisch betrachtet und könnten mit einzigartigen Kennungen programmiert werden, welche die Position auf dem Körper durch die Basiseinheit anzeigen, wenn der Anwender das EKG-System einrichtet. Die Prozedur aus 8 könnte zur Programmierung jeder Elektrode bei der Initialisierung des EKG-Systems verwendet werden. Nach der erstmaligen Programmierung der Elektrodenanordnungen muss das System lediglich das Initialisierungsprogramm aus 6 durchlaufen, wenn es erneut hochgefahren wird.
8 zeigt die Initialisierungs-Prozedur in der alternativen Ausführungsform. 9 zeigt die Basiseinheit 18, welche eine Anwenderschnittstelle 61 einschließlich einer Anzeige 132 und einer Vielzahl von Knöpfen oder Tasten 133 zur Unterstützung des Anwenders bei der Interaktion mit der Basiseinheit aufweist. Eine Gruppe generischer drahtloser Transceiver 20 sind bereit zur Initialisierung gezeigt. Der Anwender verfügt über einen Satz vorgedruckter Aufkleber 135, welche von einem Kunststoffhintergrund entfernt und auf den drahtlosen Transceivern wie in 10 gezeigt angeordnet werden.
Mit Bezug nunmehr auf 8 und 9 setzt der Anwender bei Schritt 140 die Basiseinheit in einem Elektroden-Programmiermodus in Betrieb, wie beispielsweise durch Erwiderung auf Aufforderungen auf der Anzeige 132 und Auswahl des Modus mit einem der Knöpfe oder Tasten 133. Der Programmiermodus der Basiseinheit könnte bei Niederenergie-Übertragungen erfolgen, wobei es erforderlich wäre, dass der drahtlose Transceiver 20 derart programmiert ist, dass er sich benachbart zu der Basiseinheit befindet (wodurch eine Programmierung von mehr als einem Transceiver auf einmal vermieden wird). Alternativ weist, wie in 9 gezeigt, die Basiseinheit eine Programmierungs-Initialisierungsschnittstelle 136 auf, welche den Kontakt mit einer Steckdose oder einem anderen Merkmal in dem Transceiver zum Zweck der Programmierung des Transceivers während der Initialisierung herstellt. Wenn der Transceiver in Kontakt mit der Programmierungs-Initialisierungsschnittstelle 136 angeordnet wird, könnte die Basiseinheit automatisch in den Programmierungsmodus übergehen, oder sie könnte einfach beim Hochfahren in den Programmierungsmodus übergehen.
In jedem Fall wird bei Schritt 142 die erste Elektrodenanordnung 20/22 hochgefahren und in der Nähe der Basiseinheit angeordnet oder in Kontakt mit der Programmierungs-Initialisierungsschnittstelle 136 positioniert. Die Initialisierung der Elektroden könnte durch mechanische Mittel erfolgen, wie beispielsweise das Einstecken des Elektroden-Transceivers 20 in die Programmierungs-Initialisierungsschnittstelle 136 der Basiseinheit.
Bei Schritt 144 tastet die Elektrode den Standard-Programmierungskanal ab. Bei Schritt 146 sendet die Basiseinheit einen Niederenergie-Programmierungsbefehl auf dem Standard-Übertragungskanal oder irgendeinem anderen Kanal, welcher die geringste RF-Interferenz aufweist. Bei Schritt 148 bestimmt die Elektrode, ob sie den Programmierungsbefehl empfangen hat. Ist dies nicht der Fall, so tastet die Elektrode die Liste von Standardkanälen ab und wählt einen neuen Kanal aus, den sie abhört. Ist dies der Fall, so überträgt die Elektrode eine Erwiderungsnachricht auf ihrem zugewiesenen Übertragungskanal bei Schritt 150. Bei Schritt 152 bestimmt die Basiseinheit, ob sie die Erwiderung von der Elektrode empfangen hat. Ist dies nicht der Fall, so geht die Basiseinheit zurück zu Schritt 146 und überträgt den Niederenergie-Programmierungsbefehl auf einem neuen Übertragungs kanal. Ist dies der Fall, so überträgt die Basiseinheit Programmierungsdaten an die Elektrode bei Schritt 153. Bei Schirtt 153 schließen die Programmierungsdaten die elektrodenspezifische Kennung, einschließlich der Elektrodenposition (LA, RL, oder V3, etc) ein, weiter die einzigartige Basiseinheits-Kennung und andere Registrierungsbefehle, wie vorstehend beschrieben. Bei Schritt 153 bestimmt die Elektrode, ob ein Programmierungsfehler detektiert wurde, und falls dies der Fall ist, sendet sie bei Schritt 156 eine Neuübertragungs-Programmnachricht an die Basiseinheit, welche sie zur Wiederholung der Programmierungsdaten bei Schritt 152 veranlasst. Trat kein Fehler auf, so geht der Prozess weiter zu Schritt 158, bei welchem die Elektrode die Programmierung bei der Basiseinheit abschließt. Bei Schritt 160 weist die Basiseinheit die Elektrode an, auf zusätzliche Befehle zu warten. An diesem Punkt kann, da die einzigartige Basiseinheits-ID in den drahtlosen Transceiver programmiert wurde, er die EKG-System-Regelkanäle abtasten und Befehle empfangen und gemäß diesen arbeiten, welche ausschließlich von der Basiseinheit stammen, welche den Transceiver programmiert hat. Bei Schritt 162 zeigt die Basiseinheit die Elektroden-Positionierungsposition auf der Anwender-Schnittstellenanzeige an und fordert den Anwender auf, die nächste Elektrode zur Programmierung in der Installationsschnittstelle 136 zu positionieren.
Nachdem alle Elektroden programmiert wurden, wird die Basiseinheit automatisch für die geeignete Anzahl von Elektroden konfiguriert, welche in dem EKG-System verwendet werden. Bei der Programmierung jeder Elektrode entfernt der Anwender einen Aufkleber 135 von dem Bestand an Aufklebern 137, welche die Position anzeigen, welche auf die Elektrode programmiert ist, und bringt den Aufkleber an der Elektrode an (beispielsweise auf der Oberseite oder Oberfläche des drahtlosen Transceivers 20), wie in 10 gezeigt.
Aus der vorangehenden Beschreibung versteht sich, dass ein dynamisch programmierbares, drahtloses Elektrokardiograph- oder EKG-Erfassungssystem beschrieben wurde, welches Folgendes aufweist: eine Vielzahl einzelner, entfernt programmierbarer drahtlosen Transceiver 20, wobei jeder Transceiver in Zusammenhang mit einer Steckelektrode 22 zur Verwendung bei der EKG-Überwachung steht, und eine Basiseinheit, welche einen drahtlosen Transceiver 54 (4) zum Senden und Empfangen von Nachrichten an die Vielzahl einzelner Transceiver 20 aufweist. Die Basiseinheit und die drahtlosen Transceiver 22 realisieren ein drahtloses Programmierungsprotokoll, durch welches Nachrichten und Informationen zwischen der Basiseinheit 18 und den drahtlosen Transceivern 20 (wie in 6 und 8 gezeigt) ausgetauscht werden, wodurch Registrierungs-, Konfigurations- und Datenübertragungs-Regeleigenschaften der drahtlosen Transceiver durch die Basiseinheit verwaltet werden können.
Bevorzugt überträgt die Basiseinheit ein globales Zeit-Basis-Signal an die drahtlosen Transceiver, wobei das globale Zeit-Basis-Signal die Zeitgebung der Übertragung von EKG-Signalen, welche durch die drahtlosen Transceiver erfasst wurden, in diskrete Zeitschlitze in einem einzelnen Frequenzkanal synchronisiert. Wie in 1 und 4 gezeigt, weist die Basiseinheit weiter eine Schnittstelle 70 zu einer herkömmlichen EKG-Überwachungsausstattung auf, wie beispielsweise eine Anzeige, wodurch erfasste EKG-Signale an die EKG-Überwachungseinrichtung zur Anzeige übertragen werden können. Das System der Basiseinheit 18 und der drahtlosen, entfernt programmierbaren Transcei ver 20 ist besonders gut auf die Verwendung mit standardmäßigen, herkömmlichen Steckelektroden und existierender EKG-Überwachungsausstattung ausgelegt, und stellt so einen flexiblen, kostengünstigen und bequemen Ansatz in der Erfassung von EKG-Signalen und deren Darstellung auf einer Anzeigeeinheit zur Anzeige dar.
Drahtlose Programmierungsprozeduren:
Das System aus 1 verwendet drahtlose Programmierungsprozeduren (sogenannte Over-the-air- oder OTA-Programmierungsprozeduren) zum Austausch von Benachrichtigungen und Informationen zwischen der Basiseinheit und Elektroden (d. h. den drahtlosen Transceivern 20). Unterschiedliche Informationsarten könnten für allgemeine Zwecke der Registrierung, Initialisierung, Konfigurierung, Kalibrierung, Datenerfassungsregelung, Übertragungssynchronisation, Fehlerkorrektur oder -wiederherstellung, Energiemodus-Regelung und Auditing-Status übertragen werden.
Die hierin beschriebenen Programmierungsprozeduren basieren auf einem Satz von Befehlen, welche in einem Speicher in der Basiseinheit gespeichert sind (wie beispielsweise dem Speicher 64 aus 4) und durch eine Berechnungsplattform, wie beispielsweise die Mikroregelung 58, zur Erzeugung von Befehlen ausgeführt werden, welche über drahtlose Kommunikation an die Vielzahl drahtloser Elektroden übertragen werden. Auf ähnliche Weise empfangen die drahtlosen Transceiver in den Elektroden die Befehle von der Basiseinheit und führen Anweisungen aus, welche in einem Speicher gespeichert sind, um auf die Befehle zu antworten, und übertragen Erwiderungsnachrichten (wie bei spielsweise die Audit-Erwiderungsnachrichten etc.) zurück zur Basiseinheit. Es folgt eine Beschreibung dieser Anweisungen. Bevorzugte Ausführungsbeispiele für derartige Prozeduren (d. h. Sätze von Anweisungen) werden nachfolgend in Verbindung mit 11 bis 30 beschrieben:

a. Konfiguration einer Datenerfassungs-Abtastratenprozedur. Variable Abtastdatenraten könnten eingestellt werden, um variierenden physiologischen Signalen Rechnung zu tragen (EKG, EMG, EEG, etc.) Die Abtastraten unterscheiden sich nach der Art der aufgerufenen Frequenzen in derartigen physiologischen Vorkommnissen. Auch können Anforderungen bestimmter Anwendungen für spezielle Tests innerhalb eines bestimmten Bereichs schnellere Abtastraten erfordern.

Die Programmierungsprozedur aus 11 wird zur Konfiguration der Datenerfassungs-Abtastrate verwendet. Die Basiseinheit 18 sendet eine Datenerfassungs-Konfigurationsnachricht 200 an die Elektrodenanordnung 16 (d. h. den drahtlosen Transceiver 20). Die Nachricht enthält Daten, welche eine Abtastrate für den A/D-Wandler des drahtlosen Transceivers identifiziert. Wenn die Nachricht 200 durch den drahtlosen Transceiver empfangen und in der Mikroregelung verarbeitet ist, wird die Abtastrate für den A/D-Wandler geändert. Der drahtlose Transceiver sendet eine Datenerfassungs-Konfigurationsabschluss-Nachricht 202 zurück, welche anzeigt, dass die Veränderung der Datenerfassungsrate durchgeführt wurde.

b. Konfiguration der Verstärkergewinn-Einstellungsprozedur. Ein variabler Signal-Vorverstärkungsgewinn (vor der Digi talisierung) könnte eingestellt werden, um eine schwache Biopotential-Signalstärke auf der Hautoberfläche zu kompensieren und korrigieren, oder aber eine schlechte Oberflächenverbindung, sowie Veränderungen des Hautwiderstandes aufgrund trockener oder feuchter Umweltbedingungen und Temperaturänderungen. Der Signalverstärkungs-Gewinnfaktor könnte dynamisch angepasst werden, bis eine vernünftige Signalstärke erhalten wird. Typischerweise liegen EKG-Signale im Bereich von 1–5 mV, während EEG-Signale im Bereich von 1–100 μV liegen. Die Auswahl eines unterschiedlichen Gewinns ist erwünscht, um die Sensibilität zu erhalten, welche für die spezifische Anwendung nötig ist.

Wenn die Basiseinheit feststellt, dass der Verstärkergewinn angepasst werden muss, wird die Prozedur aus 12 verwendet. Die Basiseinheit sendet eine Verstärkergewinn-Konfigurationsnachricht 204 an den drahtlosen Transceiver 20 der Elektrode 16 (3). Die Mikroregelung 32 verarbeitet die Nachricht und passt die Gewinneinstellung an den Verstärker 30 an, wobei ein analoges Signal an den A/D-Wandler 32 aus 3 geliefert wird. Wenn der Gewinn angepasst wurde, sendet der Transceiver eine Gewinnkonfiguration-Abschlussnachricht 206 zurück an die Basiseinheit.

c. Konfiguration der Vorverstärker-(Anti-Aliasing-)Filterbandeinstellungsprozedur. Die Flexibilität in der Anpassung des Überwachungssystems 10 an variable Anwendungsanforderungen kann eine dynamische Neuauswahl eines Anti-Aliasing-Filterbandes in dem Vorverstärker des drahtlosen Transceivers erfordern. Ein optimales Filter kann aus einer Bank von Filtern ausgewählt werden, welche im Voraus auf unterschiedliche Frequenzbänder eingestellt wurden, um Rauschen oder unerwünschte Artifakte auszufil tern. Die Programmierungsprozedur aus 13 wird angewendet. Die Basiseinheit sendet eine Filterbandnachricht 208, welche das Frequenzband (oder Filter) für das Anti-Aliasing-Filter (nicht gezeigt) in dem analogen Signalpfad in dem drahtlosen Transceiver auswählt.
d. Konfiguration der Trägerkanal-Einstellungsprozedur. Um einer Vielzahl von Anwender von Überwachungssystemen die Koexistenz in demselben physikalischen Gebiet zu erlauben und gleichzeitig die Möglichkeit von Interferenz zu reduzieren, wird ein Mehrfrequenzkanal-System realisiert, um die Möglichkeit von Interferenz in Kommunikationen zwischen der Basiseinheit 18 und den drahtlosen Transceivern irgend eines bestimmten Systems 10 auszuschließen. Die Basiseinheit 18 detektiert dynamisch Interferenz durch Abhören eines bestimmten Frequenzkanals während der Konfiguration, wie beispielsweise einem Standard-Frequenzkanal, und bestimmt die Eignung zur Verwendung für das Überwachungssystem basierend auf Rauschpegeln in diesem Frequenzkanal. Die Basiseinheit 18 kann diese Prozedur auch anwenden, falls zu viele Fehler während der Decodierung von Signalisierung aufgetreten sind, welche auf einem bestimmten Kanal empfangen wurde, und zwar aufgrund von ansteigendem Rauschen, oder aber während Systemrücksetzungs- und Rekonfigurations-Prozeduren.

Die Prozedur aus 14 wird für Änderungen der Trägerkanal-Einstellung verwendet. Die Basiseinheit sendet eine Trägerkanal-Setznachricht 212 an die Elektrode. Die Nachricht 212 identifiziert den neuen Trägerkanal. Der Frequenzgenerator des drahtlosen Transceivers wird in Erwiderung darauf derart angepasst, dass er ein Trägersignal auf der neuen Frequenz erzeugt. Wenn die Konfiguration abgeschlossen ist, sendet die Elektrode eine Trägerkonfiguration-Abschlussnachricht 214 zurück zur Basiseinheit.

e. Konfiguration des Zeitgebungssignals für Übertragungs-Zeitschlitzprozedur. Die Prozedur aus 15 setzt die Zuordnung eines bestimmten Zeitschlitzes für jeden drahtlosen Transceiver (in einem Zeitteilungs-Vielfachzugriff-basierten oder TDMA-basierten System) zur Übertragung und/oder zum Empfang von Daten zwischen den drahtlosen Transceivern 20 der Elektrode und der Basiseinheit 18. Eine derartige Synchronisation ist in einem TDMA-basierten System notwendig, um es einer Vielzahl von Elektroden, welche auf demselben Frequenzkanal übertragen, zu erlauben, ihre Informationen an die Basiseinheit mitzuteilen, ohne miteinander zu interferieren. Die Prozedur besteht daraus, dass die Basiseinheit eine Zeitschlitzeinstellungs-Nachricht 216 an die Elektrode sendet, wobei ein bestimmter Zeitschlitz für jede Elektrode identifiziert wird. Wenn die Elektrode den Zeitschlitz eingestellt hat, sendet sie eine Zeitschlitzeinstellungs-Abschlussnachricht 218 zurück.
f. Batterieverwendungs-Spar-/Aktivier-Modus-Prozedur. Die Batterieverwendungs-Sparmodus-Prozedur aus 16 wird während des Herunterfahrprozesses zur Erhaltung von Batterieleistung verwendet. Dies kann auch initiiert werden, falls die Signalkommunikation zwischen den Elektroden und der Basiseinheit verloren geht, oder aber auf einen Befehl von der Basiseinheit hin. Der Batterieverwendungs-Aktiviermodus wird initiiert, sobald die Kommunikation mit den Elektroden wieder aufgenommen wird, oder aber während der Initialisierung der Registrierung neuer Elektroden. Die Prozedur schließt es ein, dass die Basiseinheit eine Batterie-Audit-Anforderungsnachricht 220 an die Elektrode sendet. Die Nachricht 220 bittet die Elektrode im Prinzip um Bereitstellung von Batterielebenszeit- und aktueller Batteriemodus-Information. Diese Informationen werden zurück an die Basiseinheit in einer Batterie-Audit-Erwiderungsnachricht 222 gesendet.
g. Batterie-Niederladungspegel-Detektionsprozedur. Eine in 17 gezeigte Batteriestatus-Auditprozedur dient dazu, dass ein Zustand der niederen Batteriespannung in dem drahtlosen Transceiver 20 durch die Basiseinheit detektiert wird. Die Prozedur erlaubt es der Basiseinheit, den Anwender zum Zweck des Austauschs oder der Aufladung dieser Elektrodenbatterie zu warnen. Wenn die Spannung der Batterie 46 aus 3 unter einen Schwellenpegel absinkt (wie durch die Mikroregelung überwacht), sendet die Elektrode eine Niedrigbatterie-Detektionsnachricht 224 an die Basiseinheit.
h. Energiesparmodus-Einstellung. Die in 18 gezeigte Prozedur erlaubt es der Basiseinheit, den Energiesparmodus der drahtlosen Transceiver zu ändern, um Batterie-Lebenszeit zu sparen und ökonomischer zu arbeiten. Unterschiedliche Pegel von Energiesparmodi können basierend auf den Betriebserfordernissen gewählt werden. Ein Speichererhaltungs-Sparmodus kann ebenfalls in dem drahtlosen Transceiver realisiert werden. Das System kann auch über einen einstellbaren Alarm verfügen oder auf Befehl der Basiseinheit hin in den Aktivmodus wechseln. Die Basiseinheit sendet einen Energiesparmodus-Einstellbefehl 226. Die Elektrode reagiert darauf, indem sie den Status der Batterie 46 in einen Spar- oder Energiespar-Modus wechselt, und wenn dies geschehen ist, sendet sie eine Energiesparmodus-Abschlussnachricht 228 zurück an die Basiseinheit.
i. Erfassungs-Start-/Stop-Prozedur. Die Prozedur aus 19 erlaubt es der Basiseinheit, den Elektroden den Befehl zum Beginn der Datenerfassung und zur Übertragung der Daten an die Basiseinheit zu erteilen, oder aber den Datenerfassungsprozess zu beenden. Eine Vielzahl von Start-/Stop-Nachrichten der in 19 gezeigten Art kann nötig sein, um einen kontinuierlichen Datenfluss von Informationen zur Basiseinheit im Falle einer Rekonfiguration zu unterbrechen, wenn eine erneute Auswahl des Frequenzkanals aufgrund von Interferenz nötig ist, oder aber wenn der Energiesparmodus angefordert wird. Andere Situationen sind möglich. Die Prozedur beginnt damit, dass die Basiseinheit eine Datenerfassungs-Startnachricht 230 an die Elektroden sendet. Die Elektroden bestätigen den Beginn der Datenerfassung mit einer Erfassung-Begonnen-Nachricht 232. Die Basiseinheit erteilt dann den Befehl an die Elektroden, mit der Datenübertragung zu beginnen, durch die Nachricht 234. Die Daten werden von den Elektroden wie durch die Datentransfernachrichten 236 angezeigt übertragen. In dieser dargestellten Ausführungsform erfolgt dies durch Zeitteilungs-Multiplexen auf einer einzigen Trägerfrequenz in Zeitschlitzen und durch Frequenz, wie in 14 und 15 bereitgestellt.
j. Datenübertragungsprozedur. Wenn die Datenerfassung einmal gestartet ist, werden Daten von jeder der Elektroden zur Basiseinheit entweder auf synchrone oder auf asynchrone Weise übertragen. Dies ist in 19 gezeigt. An der Basiseinheit werden Daten decodiert, gesammelt, gepuffert und auf das Auftreten von Fehlern während der Übertragung überprüft. Die Ba siseinheit 18 regelt ebenfalls das Anhalten der Datenübertragung, wie in 20 gezeigt. Diese Prozedur schließt es ein, dass die Basiseinheit eine Erfassungs-Stopnachricht 238 sendet. Die Elektrode beendet die Datenerfassung und -übertragung und sendet eine Erfassung-Beendet-Nachricht 240 zurück zur Basiseinheit.
k. Fehlerabtastdaten-Wiedergewinnungs-/Neuübertragungs-Prozedur. Für den Fall, dass ein Fehler während der Übertragung der Daten von den Elektroden zur Basiseinheit auftritt, können die Daten zur Neuübertragung angefordert werden. Diese Prozedur ist in 21 gezeigt. Die Basiseinheit sendet eine Neuübertragungs-Datennachricht 242 an die Elektrode. Als Erwiderung überträgt die Elektrode erneut Daten, welche in dem Speicher 36 gespeichert sind, wie bei 244 angezeigt. Die Elektrode sollte über einen minimalen Pufferspeicher der vorangehenden, im Puffer 38 gesammelten Daten verfügen, falls eine Fehler-Wiedergewinnung aufgrund einer verrauschten oder schlechten Signalübertragung nötig sein sollte.
l. Systemtest-Diagnoseprozedur. Die Prozedur aus 22 erteilt den Befehl an die Elektroden, ein Diagnosetest-Datenmuster zu übertragen, um das System auf optimale Leistung hin zu analysieren. Auch kann es verwendet werden, um Themen in der lokalen Grundreferenzierung über alle Elektroden zu Kalibrierungszwecken wiederzugewinnen. Eine Diagnosetest-Initiationsnachricht 246 wird von der Basiseinheit an die Elektrode gesendet. Der Empfang der Nachricht 246 veranlasst die Mikroregelung zur Initialisierung bestimmter Tests oder zur Übertragung eines Diagnose-Testmusters gemäß einem Satz von Befehlen oder einem Code, welcher im Speicher 68 gespeichert und auf die Erwiderung auf die Nachricht 246 ausgelegt ist. Eine Test-Initiiert-Nachricht 248 wird zurück zur Basiseinheit gesendet, welche die Nachricht 246 bestätigt. Nach der Durchführung des Tests werden Testdaten zu der Basiseinheit übertragen, wie bei 250 angezeigt. Wenn alle Testdaten empfangen wurden, sendet die Basiseinheit eine Testabschlussnachricht 252 an die Elektrode, und die Nachricht wird durch eine Test-Abgeschlossen-Nachricht 254 bestätigt.
m. Prozedur zur Abtastung der aktuellen Elektroden-Kanaleinstellung. Eine Prozedur kann dazu realisiert werden, um es der Basiseinheit zu erlauben, durch Abtastung nach einer Elektrode zu suchen, welche auf einem unbekannten Frequenzkanal sendet. Mit Hilfe eines Signalstärke-Indikators kann der bestimmte Übertragungskanal bestimmt werden. Die Elektrode kann rekonfiguriert werden, um auf einem neuen Kanal zu übertragen, was mit Hilfe der Prozedur aus 14 geschieht.
n. Elektroden-Detektions-Prozedur. Die Prozedur aus 23 wird periodisch initialisiert, als Mittel zur Bereitstellung eines kontinuierlichen Such- und "Lebenserhaltungs"-Signals. Die Elektroden-Detektions-Prozedur umfasst eine Verbindungsnachricht 256, welche von der Basiseinheit zu den Elektroden übertragen wird. Die Elektroden antworten durch eine Verbindungs-Bestätigungs-Nachricht 258, welche der Basiseinheit mitteilt, dass die Elektrode "am Leben" ist. Falls diese Elektroden-Detektionsnachricht 256 nicht periodisch durch die Elektroden empfangen wird, beenden sie die Datenerfassung und bewegen sich in einen Energiesparmodus. Die Signalisierung kann auf einer Intervallbasis erfolgen (beispielsweise alle 30 Sekunden) und auf dem letzten vorher ausgewählten Verkehrskanal.
o. Elektroden-Status-Audit: Eine in 24 gezeigte Prozedur erlaubt eine Auditierung des Elektrodenstatus durch die Basiseinheit, wenn dies erforderlich ist, um die korrekten Betriebsbedingungen und Konfigurations-Parameter sicherzustellen. Die Prozedur schließt es ein, dass die Basiseinheit eine Elektroden-Audit-Anforderungsnachricht 260 sendet. Die Elektroden reagieren auf die Auditnachricht mit einer Audit-Erwiderungs-Nachricht 262, welche die momentanen Betriebsbedingungen und Konfigurations-Parameter anzeigt, so beispielsweise die Gewinneinstellung, das Vorverstärkungs-Filterband, das Referenzsignal, den Zeitschlitz, die Trägerfrequenz, die Datenerfassungsrate, die Seriennummer, etc.
p. Basiseinheits-Audit. Mit Bezug auf 25 kann der Status einer Basiseinheit durch die Elektroden auditiert werden, wenn dies notwendig ist, um korrekte Betriebsbedingungen und Konfigurations-Parameter sicherzustellen. Die Elektroden senden eine Basiseinheits-Audit-Anforderungsnachricht 264 an die Basiseinheit, und sie reagiert mit einer Audit-Nachricht 266, welche ihre aktuellen Konfigurationsparameter anzeigt, wie beispielsweise die Kanalfrequenz.
q. Datenerfassungs-Subsystem-Audit. Mit Bezug auf 26 kann das Datenerfassungs-Subsystem in den drahtlosen Transceivern, welches sich aus dem Vorverstärker, dem Verstärker und dem D/A-Wandler zusammensetzt, individuell nach dem korrekten Betriebsstatus und den Konfigurationseinstellungen auditiert werden. Die Basiseinheit sendet eine Datenerfassungs-Audit-Anforderungsnachricht oder DAQ-Audit-Anforderungsnachricht 268 an die Elektrode, und die Informationen werden in einer DAQ-Audit-Erwiderungsnachricht 250 bereitgestellt.

System-Betriebs-Prozeduren:

a. Registrierung von Elektroden bei der Basiseinheit. Eine bevorzugte Registrierungsprozedur umfasst (ist jedoch nicht beschränkt auf) die Detektion der Elektrodenart und -kennung. Die Patienten-Referenznummer und/oder demographische Merkmale können auch in jeder Elektrode gespeichert werden, so sind sie auf einzigartige Weise mit einem bestimmten Patienten verbunden. Die Zuweisung der Elektrodenfunktion (anatomische oder funktionale Position) in diesem Überwachungssystem wird ebenfalls durchgeführt. Die Registrierungsprozedur kann auf (einem) zugeordneten Frequenzregel-Kanal/-Kanälen zur Initialisierung initiiert werden. Die Registrierungsprozeduren aus 6 und 8 sind eine mögliche Ausführungsform der Registrierungsprozedur. Eine weitere mögliche Ausführungsform ist in 27 gezeigt. Die Basiseinheit sendet eine Verbindungs-Anfragenachricht 272 an die Elektroden. Die Elektroden antworten mit einer Verbindungs-Bestätigungsnachricht 274. Dies ist die Prozedur aus 23, welche vorstehend beschrieben wurde. Dann werden die Elektroden-Auditnachrichten 276 und 278 ausgetauscht, die Prozedur aus 25. Die Basiseinheit sendet eine Kennungs-/Funktions-Zuordnungsnachricht 280, welche der Elektrode eine temporäre Kennung und Körperposition oder -funktion zuordnet. Die Elektrode sendet eine Zuordnungs-Abschlussnachricht 282 auf die Zuordnungsnachricht 280 hin. Eine Basiseinheits-Registrierungsnachricht 284 wird an die Elektrode gesendet, wobei die Elektrode bei der Basis registriert und die Basiseinheits-Kennng an die Elektrode übertragen wird. Eine Basiseinheits-Regi strierungsabschluss-Nachricht 286 wird als Antwort darauf gesendet. Die Nachrichten 288, 300, 302 und 304 weisen den Zeitschlitz und Trägerkanal für die Elektrode zu, wobei die Prozeduren aus 14 und 15 realisiert werden.
b. Registrierung der Basiseinheit bei den Elektroden. Eine Registrierungsprozedur kann realisiert werden, durch welche die Basiseinheit sich bei den Elektroden registriert, was ebenfalls durchgeführt wird. Die Prozedur ist in den Nachrichten 284 und 286 aus 27 gezeigt. Die Prozedur schließt die Detektion einer Basiseinheits-Art und einer Kennung ein, welche mit der Basiseinheit in Zusammenhang steht. Die Nachrichten 284 und 286 aus 27 dienen zur Beschränkung von Elektroden zur Akzeptanz von Kommunikation von nur einer einzelnen Basiseinheit. Die Registrierungsprozedur kann auf (einem) zugewiesenen Frequenzkanal/-kanälen zur Initialisierung initiiert werden.
c. Wiedergewinnungsszenario bei totalem Signalverlust. Eine in 28 gezeigte Prozedur wird bereitgestellt, welche sich von einem Totalverlust des Signals von einer oder mehreren Elektroden erholt. Die Prozedur wird im Falle einer Schwächung der Übertragungssignalstärke aufgrund auslaufender Kanäle oder geringer verfügbarer Übertragungsleistung oder aber einer großen physischen Distanz zwischen den Elektroden und der Basiseinheit initiiert. Ein kontinuierliches Such- und "Lebenserhaltungs"-Signal wird von der Basiseinheit zu den Elektroden übertragen. Ist eine Elektrode einmal detektiert, wird die Kommunikation neu eingerichtet, und die Basiseinheit nimmt die Datenerfassung erneut auf. Die Prozedur beginnt mit den Verbindungsanfrage- und -bestätigungsnachrichten 306 und 208 (die Prozedur aus 23, welche vorstehend beschrieben wurde), den Elektroden-Audit nachrichten 310 und 312 (die Prozedur aus 24) und den Datenerfassungs-Subsystem-Auditnachrichten 314 und 314 (die Prozedur aus 26). In Abhängigkeit von der Erwiderung auf die Auditnachrichten kann die Basiseinheit eine beliebige Anzahl von Konfigurationsbefehlen initiieren, um die Elektroden in einem ordentlichen Betriebszustand wiederherzustellen, so beispielsweise die DAQ-Konfigurationsnachricht 316, welche das Datenerfassungs-Subsystem in dem drahtlosen Transceiver konfiguriert. Die Elektrode sendet die Abschlussnachricht 318, wenn das Subsystem in Übereinstimmung mit den in der Nachricht 316 enthaltenen Einstellungen neu konfiguriert wurde. Als eine weitere Alternative können die Trägerkanal-Einstellungsnachrichten 320 und 322 ausgetauscht werden (die Prozedur aus 14). Als eine weitere Alternative kann ein Diagnosetest initiiert werden, wie durch die Nachrichten 324, 326, 328, 330, 332 und 334 angezeigt, wobei die Prozedur aus 22, welche vorstehend beschrieben wurde, realisiert wird. Zusätzlich kann ein Verstärkergewinn durch die Nachrichten 338 und 334 (die Prozedur aus 12) konfiguriert werden. Eine beliebige oder alle der in gestrichelten Linien gezeigten Nachrichten könnten realisiert werden. Nach einer erfolgreichen Neukonfiguration der Elektrode wird die Datenerfassung und -übertragung durch die Nachrichten 340, 342, 344 und 346, nämlich die Prozedur aus 19, welche vorstehend beschrieben wurde, wieder hergestellt.
d. Überwachungssystem-Konfigurationsszenario. Eine in 29 gezeigte Prozedur wird für die Gesamt-Überwachungssystem-Konfiguration bereitgestellt. Das System 10 richtet sich ein und konfiguriert eine Vielzahl von Subsystemen, was Folgendes einschließt: Datenerfassung, Filterung und Signalkonditionierung, Verstärkergewinneinstellung und Durchführung von Diagnosetests zur Sicherstellung der Qualität der übertragenen Daten. Die Konfiguration beginnt mit einer Verbindungs-Anforderungsnachricht und einer Erwiderungs-Verbindungsbestätigungs-Nachricht 350 (die Prozedur aus 23), den Datenerfassungs-Subsystem-Auditnachrichten 352 und 354 (die Prozedur aus 26), den Datenerfassungs-Subsystemkonfigurations-Nachrichten 356 und 358, sowie der Einstellung des Vorverstärker-Filterbandes durch die Nachrichten 360 und 362 (die Prozedur aus 13). Dann wird eine Diagnosetest-Prozedur ausgetauscht, welche aus den Nachrichten 362, 364, 366, 368, 370, 372 und 374 besteht, wobei die Prozedur aus 22 realisiert wird. Ein optionaler Verstärkerkonfigurations-Befehl kann als Nachricht 376 gesendet werden, abhängig von den Ergebnissen des eben durchgeführten Diagnosetests. Wenn der Verstärkergewinn erfolgreich geändert wurde, wird die Gewinnkonfigurations-Abschlussnachricht 378 zurück zur Basiseinheit gesendet.
e. Überwachungssystem-Datenerfassungs-Startszenario. Das System beginnt mit der Datenerfassung und -übertragung durch den Verkehrskanal zur Basiseinheit, sobald die Systemkonfiguration abgeschlossen ist. Die Prozedur aus 30 zeigt ein mögliches Ausführungsbeispiel. Eine Konfigurations-Anfragenachricht 380 wird gesendet, wordurch die Konfigurations-Bestätigungsachricht 382 von der Elektrode (Prozedur aus 23) erzeugt wird. Die Datenerfassungs-Startnachrichten 384 und 386 werden ausgetauscht (Prozedur aus 19). Erfasste Daten werden über die Nachrichten 388 und 390 übertragen. In Abhängigkeit von der Signalstärke und der Fehlerdetektion kann der Gewinn des Verstärkers 30 in dem drahtlosen Transceiver über die Verstärkergewinn-Konfigurationsnachricht 392 angepasst werden, und wenn die Änderung erfolgt ist, wird eine Gewinnkonfigurations-Abschlussnachricht 394 zurück zur Basiseinheit gesendet.

Drahtlose Elektrodenstatus-Maschine
31 ist ein logisches Diagramm für den Lauf einer Statusmaschine in der Mikroregelung/DSP-Berechnungsplattform in der drahtlosen Elektroden-Transceiver-Anordnung 20 aus 2 und 3. Wenn die Vorrichtung hochgefahren wird und läuft (und Biopotentialsignale erfasst), befindet sich die Statusmaschine in einem Aktivmodus 400. Die Statusmaschine reagiert auf Zustände, welche vorliegen können, und antwortet auf diese Zustände wie in der Zeichnung gezeigt. Falls der Anwender die Transceiver-Anordnung in die Programmierungssteckdose oder die Schnittstelle an der Basiseinheit einsteckt, verfällt die Statusmaschine in einen Rücksetzmodus-Verbindungszustand 402. Dieses Ereignis fordert die Initiierung eines Satzes von Routinen heraus, welche die Registrierung bei der Basiseinheit anfordern, wie in 404 gezeigt. Nachdem die Registrierungsprozeduren abgeschlossen sind (an anderer Stelle in dem vorliegenden Dokument beschrieben), erfolgt der Eintritt in eine Sensor-Initialisierungs-Routine 406. Die Routine 406 ist in 33 gezeigt und anschließend beschrieben. Dann erfolgt der Eintritt in eine Sensor-Aktivierungs-Routine 408, welche in 34 gezeigt ist. Schließlich erfolgt der Eintritt in eine Sensor-Datenerfassungs-Subsystem-Regelroutine oder Sensor-DAQ-Regelroutine 410, welche in 35 gezeigt ist.
Ein weiteres Ereignis, welches den Austritt des Aktivmodus-Status auslöst, ist es, wenn das "Lebenserhaltungs"- oder Verbindungsanfrage-Signal der Basiseinheit verloren geht, wie bei 412 angezeigt. Dies kann beispilsweise der Fall sein, wenn der Patient sich temporär aus dem Bereich der Basiseinheit heraus beweg oder ein Problem mit der Basiseinheit auftritt. Wenn dies auftritt, tritt die Mikroregelung in die Sensor-DAQ-Regelroutine 410 ein und beendet die Erfassung von Daten. (Hier wird angenommen, dass die Speichergröße des Speichers in der Transceiver-Anordnung 20 zu klein ist, um wesentliche Datenmengen zu speichern, während der Kontakt mit der Basiseinheit unterbrochen ist; falls ausreichend Speicherkapazität vorliegt, könnten die Daten weiterhin erfasst und lokal in dem Speicher gespeichert werden). Die Batterie 45 wird dann in einen Energiesparmodus geschaltet, wie durch die Routine 416 angezeigt.
Ein weiteres Ereignis, welches auftreten kann, ist es, dass das Signal der Basiseinheit wie durch Zustand 418 angezeigt wiedergewonnen wird. Wenn dies auftritt, kehrt die Statusmaschine zum Aktivmodus 400 zurück, wie durch die Routine 420 angezeigt. Die drahtlose Transceiver-Anordnung tritt in eine Basiseinheits-Registrierungsprozedur 422 ein, wobei die Transceiver-Anordnung sich erneut bei der Basiseinheit registriert. Falls die Basiseinheit, bei welcher sie sich zu registrieren versucht, nicht ihre ursprüngliche Basiseinheit ist (beispielsweise, wenn die Kennung der Basiseinheit sich von der ursprünglichen Kennung der Basiseinheit unterscheidet), erfolgt der Eintritt in eine Routine 424, in welcher die Batterie in den Energiesparmodus geschaltet wird. Falls es sich bei der Basiseinheit um die ursprüngliche Basiseinheit handelt, erfolgt der Eintritt in die Sensoraktivierungs- und Datenerfassungs-Subsystem-Routinen 408 und 410 aus 34.
Während sich die Elektrode im Zustand des Aktivmodus 400 befindet, empfängt sie normalerweise die periodischen Verbindungsanfragen-"Lebenserhaltungs"-Nachrichten von der Basiseinheit. Sie stellt Antworten auf diese Verbindungs-Anfragenachrichten periodisch aus, wie durch eine Verbindungsanfrage-Erwiderungsroutine 426 angezeigt.
32 ist einlogisches Diagramm einer Basiseinheits-Statusmaschine. Die Statusmaschine für die Basiseinheit weist ebenfalls einen Aktivmodus 450 auf. Die Basismaschine spricht auf Zustände einschließlich eines Sensorregistrierungs-Anfragezustandes 452 an. Der Eintritt in diesen Zustand kann während der Datenerfassung oder während der Initialisierung erfolgen. Die Basiseinheit antwortet auf diesen Zustand durch Eintritt in die Sensorinitialisierung, -aktvierung und die Sensor-DAQ-Regelroutinen 406, 408 und 410. Nach Abschluss der Registrierung sendet die Basiseinheit eine Verbindungs-Anfragenachricht an alle registrierten drahtlosen Transceiver-Anordnungen, um sicherzustellen, dass sie noch immer betriebsbereit und innerhalb der RF-Reichweite der Basiseinheit sind, wie bei 454 angezeigt.
Falls das Signal von einer der drahtlosten Transceiver-Anordnungen verloren geht, wie bei Zustand 453 angezeigt, so wird der Sensor aus dem System deaktiviert, wie bei 454 angezeigt. Dieser Schritt kann durch einen Alarm oder eine Nachricht an die Anwenderschnittstelle der Basiseinheit begleitet sein.
Wird das Signal wiedergewonnen, wie bei Zustand 456 angezeigt, so erfolgt der Eintritt in eine Sensor-Registriert-Routine 458, um sicherzustellen, dass das Signal, welches empfangen wird, von einer registrierten Senderanordnung stammt. Dann erfolgt der Eintritt in die Sensoraktivierungs- und DAQ-Regel-Routinen 408 und 410.
Ein weiterer Zustand, welcher auftreten kann, ist ein verrauschter stromaufwärtiger oder stromabwärtiger Kanal, was durch 460 dargestellt wird. Wenn dies auftritt, so tritt die Basiseinheit in eine Routine 462 ein, in welcher verfügbare stromaufwärtige oder stromabwärtige Kanäle abgetastet werden und ein Kanal mit geringem Rauschen ausgewählt wird. Dann erfolgt der Eintritt in eine Routine 464, in welcher der neue Kanal allen registrierten und aktiven drahtlosen Transceiver-Anordnungen zugeordnet wird.
Ein weiteres Ereignis, welches auftreten kann, ist eine Basiseinheits-Konfiguration 466, welche auf eine Auslösung durch einen Anwender hin auftreten kann. Wenn dieser Zustand auftritt, so tritt die Statusmaschine in eine Routine 4678 ein, welche den Anwender auffordert, die Konfigurationsinformationen für die nächste drahtlose Transceiver-Anordnung einzugeben. Die Sensorregistrierungs-Anfrageroutine 452 wird an die drahtlose Transceiver-Anordnung auf dem Regelkanal oder über die Programmierungsschnittstelle übertragen. Dann erfolgt der Eintritt in die Sensorinitialisierungs- und -aktivierungsroutinen 406 und 410. Falls mehrere Transceiver-Anordnungen programmiert werden sollen, kehrt der Prozess zu Schritt 468 zurück. Falls alle Anordnungen programmiert und registriert wurden, wie durch die Routine 470 angezeigt, so tritt das System in eine Sensor-DAQ-Regelroutine 410 ein, um die Datenerfassung und -übertragung zu beginnen, entweder automatisch oder auf eine Eingabe durch den Anwender an der Anwenderschnittstelle der Basiseinheit hin.
33 ist eine Darstellung der Sensor-Initialisierungsroutine 406 aus 31. Die Routine besteht aus einer Subroutine 500, welche der Transceiver-Anordnung eine Patientenkennung zuordnet. Als Nächstes erfolgt der Eintritt in eine Subroutine 502, in welcher die funktionale Position der Transceiver-Anorndung durch die Basiseinheit auf Anordnungen durch den Anwender zugeordnet wird. Es erfolgt dann der Eintritt in eine Sensordaten-Erfassungsgeschwindigkeits-Zuordnungs-Subroutine 504. Das Anti-Aliasing-Filterband wird durch die Subroutine 506 zugeordnet. Dann werden die Transceiver-Anordnungen durch ein globales Zeit-Basis-Signal synchronisiert, welches auf dem stromabwärtigen Kanal in der Subroutine 508 gesendet wird. Dann wird die Basiseinheits-Kennung den Transceiver-Anordnungen durch die Subroutine 510 zugeordnet, und die Elektroden-Kennungswerte werden bei der Basiseinheit in der Subroutine 512 registriert. Die Reihenfolge der Ausführung der Module 500, 502, 504, 506, 508, 510 und 512 ist nicht entscheidend.
34 stellt die Sensor-Aktivierungsroutine 408 aus 31 und 32 dar. Diese Routine umfasst eine Subroutine 514, welche den aktuellen Datenkanal den drahtlosen Transceiver-Anordnungen zuordnet. Eine Subroutine 516 ordnet eine Sensor-Basiseinheitsgruppen/-übertragungs-Kennung für jeden der drahtlosen Transceiver zu. Der Transceiver-Verstärkungsgewinn wird in der Subroutine 518 zugeordnet. Dann erfolgt der Eintritt in eine Subroutine 520, welche Diagnosetests auf den drahtlosen Trans ceiver-Anordnungen laufen lässt und die Einheiten entsprechend kalibriert.
Die Sensordaten-Erfassungsregelroutine 410 ist in 35 gezeigt. Diese Routine besteht aus zwei Teilen, einer Datenerfassungs-Start-Subroutine und einer Datenerfassungs-Stop-Subroutine. Die Datenerfassungs-Start-Subroutine umfasst ein erstes Modul 522, welches einen Befehl an die registrierten drahtlosen Transceiver-Anordnungen sendet, mit der Datenerfassung zu beginnen, und einem zweiten Modul 524, welches die Anordnungen anweist, die Datenübertragung zu beginnen. Die Datenübertragungs-Stop-Subroutine umfasst ein erstes Modul 526, welches den drahtlosen Transceiver anweist, die Datenübertragung zu beenden, und ein zweites Modul 528, welches das Datenerfassungs-Subsystem anweist, die Erfassung von Daten zu beenden.
Elektrodensystem-Initialisierungs/Betriebs-Verwaltung
Nachfolgend ist eine Pseudocode-Auflistung von Systeminitialisierungs- und Betriebsverwaltungs-Routinen für die Basiseinheit und die Elektroden angeführt, welche eine alternative Ausführungsform zu den Prozeduren aus 6 und 8 darstellt.
Hochfahren/Reaktivierung der Elektroden (Batterieanbringung)

Falls keine im Voraus gespeicherten Kanäle ausgewählt sind (erstmaliges Hochfahren) oder sich die Verbindung im Rücksetzmodus befindet Elektroden tasten im Voraus zugeordnete(n) Kanal/Kanäle nach Eingabesignalisierung von Basiseinheit ab. Sonst Beginne Verwendung im Voraus gespeicherter temporärer Übertragungs- und Empfangskanäle zur Benachrichtigung. Ende

Hochfahren/Neuaktivierung der Basiseinheit

Falls keine im Voraus gespeicherten Kanäle ausgewählt sind oder eine Rücksetzmodus-Verbindung angefordert ist, oder aktueller Verkehr Kanalinterferenz ist hoch Basiseinheit tastet und wählt einen temporären Übertragungs-Verkehrskanal mit geringem Rauschen für alle Elektroden zur Übertragung von Signalisierung darauf. Basiseinheit tastet und wählt einen temporären Empfangs-Verkehrskanal mit geringem Rauschen für alle Elektroden zum Empfang von Signalisierung darauf. Sonst Verwende die im Voraus gespeicherten Übertragungs- und Empfangskanäle Ende

Die Basiseinheit überträgt periodisch Signalisierung auf (einem) im Voraus eingestellten zugeordneten Kanal/Kanälen, falls die Elektrode nicht registriert oder die Verbindung unterbrochen ist, und lauscht (tastet) nach Antwort von den Elektroden. Jegliche andere Übertragung tritt auf temporären Verkehrskanälen auf.

Sende "Lebenserhaltungs"-Signalisierung und taste nach Antwort von einer Elektrode, dann Für jede Elektrode, welche für aktuelle Konfigurationseinstellungen erforderlich ist, wenn detektiert (Verbindung eingerichtet) der Elektrode wird eine temporäre Kennung zugeordnet die Elektrode wird mit demographischen Patienteninformationen in Zusammenhang gesetzt der Elektrode wird eine funktionale oder anatomische Position in dem Überwachungs-System zugewiesen. Die Elektrode wird aufgefordert, sich auf einen neuen temporären Übertragungs-Verkehrsfrequenz-Kanal und Zeitschlitz zu bewegen. Die Elektrode wird aufgefordert, sich auf einen neuen temporären Empfangs-Verkehrsfrequenz-Kanal (und Zeitschlitz, falls überhaupt) zu bewegen. Ende Ende Falls alle erforderlichen Elektroden registriert und verbunden sind, Den Elektroden wird eine (Standard-/ausgewählte) Datenerfassungsgeschwindigkeit zugeordnet. Den Elektroden wird eine (Standard-/ausgewählte) Verstärkungsgewinn-Einstellung zugeordnet. Den Elektroden wird eine (Standard-/ausgewählte) Filterbandeinstellung zugeordnet. Lauf des Diagnose-Systemtests zur Sicherstellung der Qualität von Aufzeichnungen Anpassung des Verstärkergewinns auf Elektroden, bis eine geeignete Signalstärke erhalten wird. Anpassung der Filterauswahl, bis ein gutes Signal-Rausch-Verhältnis erhalten wird. Lauf von Synchronisationstests zur Sicherstellung, dass das System passend synchronisiert ist für die Übertragung von Datentestmustern. Ende Beginne Datenerfassung und Überwachung Ende

Die Basiseinheit kann Beliebiges aus Folgendem während der Betriebsüberwachung ausführen Hält Ausschau und tastet nach Interferenz und Bitfehlerrate auf aktueller Kanaleinstellung, falls zu viele Fehler fordere Neuübertragung von fehlerhaften Daten aufgrund Interferenz, oder falls zu viele Fehler auftreten, dann wähle und bewege dich auf neue temporäre Übertragungs- und/oder Empfangskanäle, Beendet/startet neu die Datenerfassung für gemessene Signale. Fühlt Signalstärke und Neuanpassung von Signalverstärkungsgewinn dynamisch zur Ermöglichung einer guten Auflösung auf den A/D-Kanälen. Unterbricht Datenerfassung für Neukonfigurations- oder Neuinitialisierungs-Prozeduren. Schaltet Elektrode(n) in Energiesparmodus oder reaktiviert Betrieb der Elektrode(n).

Für Fachleute wird sich verstehen, dass die Details der gegenwärtig bevorzugten Ausführungsform, welche hierin beschrieben sind, geändert und modifiziert werden können, ohne vom Schutzumfang der Erfindung abzuweichen. Das System 10 wird problemlos auf die Erfassung anderer Arten von physiologischen, chemischen, physikalischen oder elektrischen Prozessen angepasst, so beispielsweise Temperatur, Blutdruck, Glucose, Atmungsparameter, etc. Die drahtlosen Sensoren könnten entweder auf dem Körper des Patienten positioniert oder aber implantiert werden. In diesem Fall kann der drahtlose Transceiver mit einer anderen Art von drahtlosem Sensor verbunden sein, welcher einen gemessenen Parameter in eine Spannung umwandelt (oder diese Funktionalität könnte in die drahtlose Transceiver-Anordnung integriert sein) und überträgt das Signal an eine Basiseinheit. Dieser wahre Schutzumfang soll mit Bezug auf die anhängenden Ansprüche bestimmt werden.

Claims

Verfahren zur medizinischen Überwachung in einem drahtlosen System, wobei das drahtlose System eine Basiseinheit (18) und mindestens einen drahtlosen Sensor zur Verbindung mit dem Körper eines Patienten (12) aufweist, wobei das Verfahren Folgendes umfasst: Ausstatten des drahtlosen Sensors mit einer Transceiveranordnung (20) zur Übertragung und zum Empfang von drahtlosen Kommunikationen mit der Basiseinheit (18); Ausstatten der Basiseinheit (18) mit einem drahtlosen Transceiver (54) zur Übertragung und zum Empfang von drahtlosen Kommunikationen mit den Sensoren, wobei die drahtlosen Kommunikationen Befehle umfassen; und Bereitstellen eines Satzes von Anweisungen, die in der Basiseinheit (18) ausführbar sind, wobei die Basiseinheit (18) die Befehle ansprechend auf die Ausführung der Anweisungen an die Transceiveranordnung (18) ausgeben kann, wobei die Transceiveranordnung (20) gemäß von dem Transceiver gespeicherten Anweisungen auf die Befehle antwortet; wobei die Befehle von der Basiseinheit (18) und die Antworten auf die Befehle von der Transceiveranordnung der Basiseinheit (18) ermöglichen, die Transceiveranordnung in Echtzeit entweder vor oder während einer Zeitdauer, in der die Transceiveranordnung (20) physiologische Signale von dem Patienten (12) empfängt und die den physiologischen Signalen entsprechenden Daten an die Basiseinheit (18) übertragt, fern zu verwalten und zu konfigurieren; wobei die Befehle eine Zuweisung einer Kennnummer des drahtlosen Transceivers und eine Zuweisung einer Kennnummer einer funktionalen Position der drahtlosen Sensoren auf dem Patienten (12) umfassen.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Befehle einen Datenerfassungs-Abtastraten-Befehl aufweisen, und wobei die Transceiveranordnung (20) Schaltungen in der Transceiveranordnung, die von dem drahtlosen Sensor erfasste Daten abtasten, ansprechend auf den Datenerfassungs-Abtastraten-Befehl konfiguriert.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Befehl einen Filterbandauswahlbefehl umfasst, und wobei die Transceiveranordnung (20) einen Kantenglättungs- bzw. Anti-Aliasing-Filter in der Transceiveranordnung (20) ansprechend auf den Filterband-Auswahlbefehl auswählt.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Transceiveranordnung (20) des Weiteren eine Batterie (45) aufweist, und wobei die Transceiveranordnung (20) eine schwache-Batterie-Erfassungs-Nachricht an die Basiseinheit (18) sendet, wenn der Pegel der Batterie (45) unter einen vorher festgelegten Schwellenwert fällt.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Befehl einen Stromsparmodusbefehl aufweist, und wobei die Transceiveranordnung (20) einen Batterie (45) verbrauchszustand in der Transceiveranordnung (20) ansprechend auf den Stromsparmodusbefehl in einen Stromsparmodus ändert.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Befehl einen Beginne-Datenübertragungs-Befehl aufweist, und wobei die Transceiveranordnung (20) die Übertragung der Daten an die Basiseinheit (18) ansprechend auf den Beginne-Datenübertragungs-Befehl einleitet.
Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Daten in Zeitschlitzen sowie in einem Frequenzkanal, die der Transceiveranordnung von der Basiseinheit (18) zugewiesen werden, an die Basiseinheit (18) übertragen werden.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Befehl einen Diagnoseuntersuchungseinleitungsbefehl umfasst, wobei die Transceiveranordnung (20) eine vorher festgelegte Diagnoseuntersuchungsroutine einleitet und Diagnoseuntersuchungsdaten ansprechend auf den Diagnoseuntersuchungseinleitungsbefehl an die Basiseinheit (18) sendet.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Befehl einen Datenerfassungs-Untersystemprüfungsbefehl aufweist, wobei die Transceiveranordnung (20) eine Prüfung von gegenwärtigen Datenerfassungs-Untersystemkonfigurationsparametern ansprechend auf den Datenerfassungs-Untersystemprüfungsbefehl überträgt.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Befehle eine Reihe von Befehlen aufweisen, die eine Registrierung der Transceiveranordnung (20). an der Basiseinheit (18) durchführen, wobei die Reihe von Befehlen eine Zuweisung einer Kennnummer des drahtlosen Transceivers (54), eine Zuweisung der funktionalen Position der drahtlosen Elektrode auf dem Patienten (12) und eine Zuweisung einer Basiseinheiten (18) kennung zu der Transceiveranordnung (20) umfasst.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die drahtlosen Sensoren eine Vielzahl von einzelnen drahtlosen Elektroden umfassen, von denen jede einer der Transceiveranordnungen (20) zugehörig ist, und wobei die Vielzahl der drahtlosen Elektroden, die Transceiveranordnungen (20) und die Basiseinheit (18) ein drahtloses Elektrokardiogramm-Datenerfassungssystem umfassen.
Drahtloses Elektrokardiogramm-Datenerfassungssystem, welches Folgendes umfasst: eine Reihe von drahtlosen Sensoren zur Befestigung an dem Körper eines Patienten (12), wobei jeder der drahtlosen Sensoren zum Übertragen und Empfangen von drahtlosen Kommunikationen mit einer Transceiveranordnung (20) gekoppelt ist; eine Basiseinheit (18), die einen drahtlosen Transceiver (54) zum Übertragen und Empfangen von drahtlosen Kommunikationen mit den Transceiveranordnungen (20) aufweist, wobei die drahtlosen Kommunikationen eine Reihe von Befehlen für die Transceiveranordnungen (20) umfassen; wobei die Basiseinheit (18) des Weiteren einen Speicher (60) und eine Berechnungsplattform zum Ausführen einer Reihe von Anweisungen aufweist, wobei die Basiseinheit (18) ansprechend auf die Ausführung der Anweisungen Befehle an einzelne der Transceiveranordnungen (20) ausgeben kann; wobei jede der Transceiveranordnungen (20) des Weiteren einen Speicher (36) und eine Berechnungsplattform zum Antworten auf die Befehle gemäß von in dem Speicher (36) in der Transceiveranordnung (20) gespeicherten Anordnungen aufweist; wobei die Befehle von der Basiseinheit (18) und die Antworten auf die Befehle von den Transceiveranordnungen (20) der Basiseinheit (18) ermöglichen, jede der Transceiveranordnungen (20) in Echtzeit vor oder während einer Zeitdauer, in der die Transceiveranordnungen (20) physiologische Elektrokardiogrammsignale von dem Patienten (12) erfassen und den physiologischen Elektrokardiogrammsignalen entsprechende Daten an die Basiseinheit (18) übertragen, fern- und einzeln zu verwalten und zu konfigurieren; wobei die Befehle eine Zuweisung einer Kennnummer des drahtlosen Transceivers und eine Zuweisung einer funktionalen Position der drahtlosen Sensoren auf dem Patienten (12) umfassen.
System nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Befehle einen Datenerfassungs-Abtastratenbefehl umfassen, und wobei die Transceiveranordnungen (20) Schaltungen in den Transceiveranordnungen (20), die von der drahtlosen Elektrode erfasste Daten abtasten, ansprechend auf den Datenerfassungs-Abtastratenbefehl konfigurieren.
System nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Befehl einen Filterbandauswahlbefehl umfasst, und wobei jede der Transceiveranordnungen (20) ansprechend auf den Filterbandauswahlbefehl einen Kantenglättungs- bzw. Anti-Aliasing-Filter in der Transceiveranordnung (20) auswählt.
System nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Transceiveranordnung (20) des Weiteren eine Batterie (35) aufweist, und wobei jede der Transceiveranordnungen (20) eine schwache-Batterie-Erfassungs-Nachricht an die Basiseinheit (18) sendet, wenn der Pegel der Batterie auf einen vorher festgelegten Schwellenwert fällt.
System nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Befehl einen Stromsparmodusbefehl aufweist, und wobei die Transceiveranordnungen (20) einen Batterieverbrauchszustand in der Transceiveranordnung (20) ansprechend auf den Stromsparmodusbefehl in einen Stromsparmodus ändern.
System nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Befehl einen Beginne-Datenübertragungs-Befehl aufweist, und wobei die Transceiveranordnungen (20) die Übertragung der Daten an die Basiseinheit (18) ansprechend auf den Beginne-Datenübertragungs-Befehl einleiten.
System nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Daten in Zeitschlitzen und in einem Frequenzkanal, die der Transceiveranordnung (20) von der Basiseinheit (19) zugeordnet werden, an die Basiseinheit (12) übertragen werden.
System nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Befehl einen Diagnoseuntersuchungseinleitungsbefehl aufweist, wobei die Transceiveranordnungen (20) eine vorher festgelegte Diagnoseuntersuchungsroutine einleiten und Diagnoseuntersuchungsdaten ansprechend auf den Diagnoseuntersuchungseinleitungsbefehl an die Basiseinheit (18) übertragen.
System nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Befehle einen Datenerfassungs-Untersystemprüfungsbefehl umfas sen, wobei die Transceiveranordnungen (20) eine Prüfung gegenwärtiger Datenerfassungs-Untersystemkonfigurationsparameter ansprechend auf den Datenerfassungs-Untersystemprüfungsbefehl übertragen.
System nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Befehle eine Reihe von Befehlen aufweisen, die eine Registrierung der Transceiveranordnungen (20) an der Basiseinheit (18) durchführen, wobei die Reihe von Befehlen eine Zuweisung einer Kennnummer der Transceiveranordnungen (20), eine Zuweisung einer funktionalen Position der drahtlosen Elektrode auf dem Patienten (12) und der Zuweisung einer Basiseinheiten (18) kennung an die Transceiveranordnung (20) umfasst.
System nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Befehle eine Reihe von Befehlen umfassen, die ein Signalausfall-Wiederherstellungsverfahren einrichten, durch welches die Basiseinheit (18) die Kommunikation mit einer der Transceiveranordnungen (20) in dem Fall eines vollständigen Signalausfalls von der Transceiveranordnung (20) wiederherstellen kann.
Maschinenlesbares Speichermedium, welches eine Reihe von Anweisungen aufweist, die in einer Basiseinheit (18) zum over-the-air bzw. durch-die-Luft-Programmieren einer Vielzahl von drahtlosen Transceivern (18) ausführbar sind, wobei jeder der drahtlosen Transceiver (20) zum Koppeln an einen Sensor zur Verbindung mit dem Körper eines Patienten (12) angeordnet ist; wobei die Reihe von Anweisungen Befehle zur Fernkonfigurierung und -verwaltung der Erfassung von physiologischen Signalen von dem Körper des Patienten (12) und der Übertragung der physiologischen Signale von den drahtlosen Transceivern (20) an die Basiseinheit (18) in Echtzeit entweder vor oder während einer Zeitdauer, in der die physiologischen Signale erfasst werden, erzeugen; wobei die Befehle eine Zuweisung einer Kennnummer des drahtlosen Transceivers und eine Zuweisung einer funktionalen Position der drahtlosen Sensoren auf dem Patienten (12) umfassen.
Maschinenlesbares Speichermedium nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, dass die drahtlosen Transceiver (20) ein maschinenlesbares Speichermedium, das einen Satz von Anweisungen zum Antworten auf die Befehle enthält, aufweisen.
Maschinenlesbares Speichermedium nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, dass der Satz von Anweisungen die Basiseinheit (18) veranlasst, eine Reihe von Registrierungsbefehlen zu erzeugen, und wobei die drahtlosen Transceiver (20) ein maschinenlesbares Speichermedium, das einen Satz von Anweisungen zum Antworten auf den Satz von Registrierungsanweisungen enthält, aufweisen.
Maschinenlesbares Speichermedium nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, dass der Satz von Anweisungen die Basiseinheit (18) veranlasst, eine Reihe von Signalausfall-Wiederherstellungsbefehlen zu erzeugen, und wobei die drahtlosen Transceiver (20) ein maschinenlesbares Speichermedium aufweisen, das eine Reihe von Anweisungen zum Antworten auf den Satz von Signalausfall-Wiederherstellungsbefehlen enthält.
Maschinenlesbares Speichermedium nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, dass die Reihe von Anweisungen die Basiseinheit (18) veranlasst, die Datenübertragungseigenschaften der drahtlosen Transceiver (20) zu konfigurieren.
Maschinenlesbares Speichermedium nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, dass die Reihe von Anweisungen eine Basiseinheits (18) konfigurationsroutine umfasst, wobei die Basiseinheit (18) die Kennung des Patienten (12) und Positionsstandortsinformationen in die drahtlose Transceiveranordnung (20) programmiert.