[发明专利]利用身体传感器网络监测患者的生命参数

说明书

技术领域

本发明涉及利用身体传感器网络监测患者的生命参数的领域，并且特别地涉及改善身体传感器网络的在体传感器与离体监测设备之间的数据传输。

背景技术

身体传感器网络(BSN)是彼此之间进行无线通信并且位于诸如患者的人员的身体中或身体上或者紧邻身体的设备的网络。由于没有线缆而带来的方便性，BSN越来越多地用于患者监测以及许多其他应用。用于患者监测的典型BSN包括一组在体传感器和一个离体监测设备，该离体监测设备接收由传感器测得并且传输的生命体征数据。监测设备通常位于距患者身体小于五米的距离之内。

优选地，患者监测BSN以高于2GHz的频率进行通信，这是因为这些频带在授权费用、数据传输率和天线尺寸方面特别地适用。然而，在高于1GHz的频率下由人体引入的高衰减是可靠的BSN的主要挑战。由于高RF频率几乎不通过身体传播，因此人体的部分经常阻挡BSN设备之间的直接的RF传播路径，即，可见性或者视线(LOS)。尽管无LOS的两个设备经常可以通信，但是它们之间的非LOS链路比LOS链路不可靠得多。

由于以下两种效应经由非LOS的无线通信仍是可能的：多路径传播和爬波。由于多路径传播，无LOS的设备接收由另一设备传输的信号的多个反射。这种反射起源于所传输的RF信号从诸如地面、墙、家具等的用户环境反弹时，并且因此极其依赖于这种环境。爬波效应可以理解为衍射或者波导效应，其使得设备的RF信号沿身体的轮廓传播。多路径传播和爬波均有助于在体BSN设备的通信。然而，诸如患者监测器的离体设备无法从爬波中受益，而是仅依赖于来自环境的反射。

如以上所指出的，也被称为身体区域网络(BAN)的常规身体传感器网络对于健康监测不够可靠，主要是因为邻近人体而引入的较差的RF传播状况。尽管衰减问题对于医学BSN是尤其不利的，但是也在其他类型的网络中以及对于其他应用领域识别出该问题。解决该问题的大部分常规方法为基于下列的反应性方法：首先利用误包率或者误码率(PER和BER)、接收到的信号强度或者其他信号质量度量来监测无线链路上的状况，然后每当链路状况变得不利时执行对策。这种对策包括下列：

第一种常规方法是使用被评价为具有更好的状况以传递数据的备选链路。因此，设备将其数据发送到中间设备而非目的设备。大部分分组路由协议基于此。此外，另一种常规方法是增加传输功率以确保接收设备处有更好的信号。这被称为动态链路自适应、动态功率管理或者动态链路功率控制。又一种常规可能性为降低信息进行物理传输的数据率，以便降低传输错误概率。例如，在无线技术中使用该机制，并且例如被称作动态速率缩放(dynamic rate scaling)。

其他方法独立于无线链路的实际状况而应用预防性措施。最相关的一些为下列：

可以使用针对在体操作而优化的天线，以便降低衰减的幅度。此外，可以持久地增加传输功率，以便确保在接收设备处有更好的信号。此外，另一种常规可能性为使用基于洪泛(flooding)的分组路由，从而使得每个设备转发从其所有相邻设备接收到的包。由于经由多条路线并行发送相同的信息，因此信息更有可能到达其目的地。

然而，解决RF衰减问题的常规现有方法仅是部分成功的，并且表现出严重的劣势。例如，之前提及的前三种方法无法完全防止信息的丢失，这是因为它们基于反应性措施并且无法预期链路状况的恶化。换言之：它们通常当问题已经发生时才对其作出反应。预防性方法也并非成功得多：尽管以上提及的第四种方法仅仅实现了对无线链路状况的最小的改善，第五种方法显著降低了BSN的操作时间，而第六种方法快速地使无线信道过载。

发明内容

本发明的目的在于提供用于利用身体传感器网络监测患者的生命参数的可靠且易用的可能性，所述身体传感器网络使由患者身体引起的RF衰减所产生的BSN性能问题最小化。

该目的通过利用身体传感器网络监测患者的多个生命参数的方法而实现，所述身体传感器网络具有一组在体传感器和至少一个离体监测设备，所述方法包括以下步骤：

利用每个在体传感器感测生命参数，并且将与所感测到的生命参数有关的数据传输到离体监测设备，以及

针对在体传感器中的至少一个，确定该在体传感器相对于离体监测设备的倾向。

因此，本发明的基本思想是针对在体传感器中的至少一个，确定该传感器的倾向，并且因此，可以检测患者身体或者患者肢体的姿态。如以下详细指出地，这提供了从一个在体传感器到离体监测设备使用不同的数据传递路线而非直接数据传递路线的可能性。