特許 6030834 無線ネットワークにおける動的データ管理のためのシステムとそのノード

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6030834

(24)【登録日】2016年10月28日

(45)【発行日】2016年11月24日

(54)【発明の名称】無線ネットワークにおける動的データ管理のためのシステムとそのノード

(51)【国際特許分類】

   H04M 11/00 20060101AFI20161114BHJP

   H04W 84/12 20090101ALI20161114BHJP

   H04W 76/02 20090101ALI20161114BHJP

【ＦＩ】

   H04M11/00 302

   H04W84/12

   H04W76/02

【請求項の数】4

【外国語出願】

【全頁数】15

(21)【出願番号】特願2011-280736(P2011-280736)

(22)【出願日】2011年12月22日

(65)【公開番号】特開2012-142930(P2012-142930A)

(43)【公開日】2012年7月26日

【審査請求日】2014年12月15日

(31)【優先権主張番号】12/980,560

(32)【優先日】2010年12月29日

(33)【優先権主張国】US

【前置審査】

(73)【特許権者】

【識別番号】390041542

【氏名又は名称】ゼネラル・エレクトリック・カンパニイ

(74)【代理人】

【識別番号】100137545

【弁理士】

【氏名又は名称】荒川 聡志

(74)【代理人】

【識別番号】100105588

【弁理士】

【氏名又は名称】小倉 博

(74)【代理人】

【識別番号】100129779

【弁理士】

【氏名又は名称】黒川 俊久

(74)【代理人】

【識別番号】100113974

【弁理士】

【氏名又は名称】田中 拓人

(72)【発明者】

【氏名】マシュー・リチャード・ペカースケ

(72)【発明者】

【氏名】ブルース・アーノルド・フリードマン

(72)【発明者】

【氏名】マシュー・ジョージ・グルビス

【審査官】 望月 章俊

(56)【参考文献】

【文献】 国際公開第２００９／１３６３５３（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 特表２０１０−５１２８８３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００８−１８７４２５（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０４Ｍ１１／００

Ｈ０４Ｗ４／００−Ｈ０４Ｗ９９／００

Ｈ０４Ｂ７／２４−Ｈ０４Ｂ７／２６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

差別化されたサービスの制御パラメータ（９４）に従ってアクセスポイント（１４）とネットワークを介して無線通信するように構成されたノード（２０）であって、
ノード（２０）に対応する差別化されたサービスの制御パラメータ（９４）の設定の個別制御を行うように構成されたコントローラ（２６）であって、
生理学的データ（６０）を受信し、
前記生理学的データ（６０）に前記アクセスポイントへ伝送される確率を向上させる優先レベル（９２）を割り当て、
前記優先レベル（９２）に基づいて前記ノード（２０）に前記差別化されたサービスの制御パラメータ（９４）の設定を調整し、
前記生理学的データ（６０）に前記優先レベル（９２）を割り当てるために加重和の計算を行い、
前記生理学的データ（６０）をデータ閾値と比較して分類（８０）を決定し、前記分類（８０）に基づいて前記加重和の計算を行う
ように構成され、
前記差別化されたサービスが、前記ネットワークの測定信号品質に応じて前記生理学的データ（６０）のすくなくとも一部を取り除くことを含む、前記コントローラ（２６）
を含む、ノード（２０）。

【請求項2】

前記ノード（２０）が、ＩＥＥＥ８０２．１１ｅプロトコルに従って前記アクセスポイント（１４）と無線通信するように構成され、
前記差別化されたサービスの制御パラメータ（９４）が、Ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｔｅｄ Ｓｅｒｖｉｃｅｓ Ｃｏｄｅ Ｐｏｉｎｔである、請求項１に記載のノード（２０）。

【請求項3】

前記生理学的データ（６０）は、心拍数ＥＣＧデータ、血圧データ、体温データ、血液ガス測定データ、および気道ガス測定データのいずれかであり、
前記データ閾値は、心拍数ＥＣＧデータ、血圧データ、体温データ、血液ガス測定データ、および気道ガス測定データについて定義された限界または範囲を含み、
前記ノード（２０）が患者監視装置（２０）であって、前記生理学的データ（６０）が前記患者監視装置（２０）によって取得される生理学的データ（６０）である、請求項１または２に記載のノード。

【請求項4】

前記アクセスポイント（１４）と、
請求項１乃至３のいずれかに記載の複数のノード（２０）と、
を含む、システム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、概して無線ネットワークにおける通信に関し、より詳細には無線ローカルエリアネットワーク（ＷＬＡＮ）におけるデータの動的管理に関する。

【背景技術】

【0002】

ＷＬＡＮによる患者の監視を含む医療施設のネットワークのようなある一定のネットワーク環境では、既存の投資、すなわち共用ネットワークを活用して、無線臨床および遠隔測定利用を実施することが望ましい。しかしながら、ますます多くの無線クライアントがＷＬＡＮにアクセスするにつれ、様々な型の装置がＷＬＡＮ上の優先順位をめぐって競合し、ネットワークは混雑した状態になる可能性がある。無線帯域の多数の装置に由来するこのような干渉および使用量の増加は、ネットワーク全体の性能を低下させ、重要な患者のデータに欠落箇所をもたらし、また患者の安全に影響する恐れのあるアラームの配信の中断または遅延をもたらす可能性がある。例えば、命にかかわる不整脈の可能性が高い重症患者を監視するために設置された患者装着式遠隔測定装置が、ＷＬＡＮ上でデータを伝送している場合があるが、患者の状態の変化を治療者に知らせるためのローカルアラームを装備されていない場合がある。このような装置からの患者のデータおよびアラームメッセージが、例えば遠隔中央監視局または治療者が所持する携帯型電子装置にＷＬＡＮを介してリアルタイムで送信されることが重要である。一方、状態の変化を治療者に知らせるためのローカルアラームを装備することができ、ネットワークでのアラーム伝送の遅延が患者の安全に対してさほど重要ではない可能性がある、複数の臨床モニタがＷＬＡＮへのアクセスをめぐって競合する場合もある。さらに、ＷＬＡＮ上の様々な無線監視装置によって監視されている様々な患者のそれぞれの症状レベルは絶えず変化している可能性があり、患者装着式遠隔測定装置によって監視されているより軽症の患者からのデータの遅延は、より重症の患者からのデータの遅延ほど患者の安全に対してさほど重要ではない可能性がある。こうした様々な装置の間で患者のデータおよびアラームメッセージの伝送に優先順位を付けるための効果的な手段がない場合、より重要なデータが遅れる、または損失する可能性がある。

【0003】

無線ＬＡＮの電気電子技術者協会（ＩＥＥＥ）８０２．１１規格は、多くの産業環境、オフィス環境、家庭環境、および医療環境でネットワークを構成するための一般的な機構である。従来の８０２．１１の主な限界は、様々なタイプのトラフィック間で差別化するための優先度の分類に対応できないことである。すなわち、あらゆるタイプのトラフィックは、ネットワークにおいて等しい公平性で扱われる。様々なレベルの重要度（ｃｒｉｔｉｃａｌｉｔｙ）でトラフィック間の差別化を行うためにトラフィックの配信に優先順位を付けた、８０２．１１ｅと呼ばれる最新規格が登場した。この８０２．１１ｅ規格は、無線通信を制御するために、ＩＰ層に差別化されたサービスの制御パラメータを持つことによってこれを実現する。例えば、ＩＰ層に６ビットのＤｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｔｅｄ Ｓｅｒｖｉｃｅｓ Ｃｏｄｅ Ｐｏｉｎｔ（ＤＣＳＰ、差別化サービスコードポイント）が割り当てられ、ＭＡＣ層で使用されてトラフィックのタイプを分類し、これに優先順位を付けることが可能である。より低い優先度のトラフィッククラスとより高い優先度のトラフィッククラスにＤＳＣＰパラメータを使用して、より高い優先度のトラフィッククラスは、ＷＬＡＮにわたる伝送により短い待機時間を割り当てられる。しかしながら、たとえ８０２．１１ｅが標準的な動作状況下において、トラフィッククラス間で差別化が可能であっても、８０２．１１ｅのＤＳＣＰパラメータは本来静的であり、あらゆる監視場面の下で最適であるとは限らないことを意味する。例えば、医療施設のＷＬＡＮを介して監視されている患者の状態または状況に変化が発生するとき、８０２．１１ｅのＤＳＣＰパラメータは、こうした変化する状況に順応しない。このため、８０２．１１ｅのＤＳＣＰデフォルトパラメータは、アラームの配信の中断および遅延が患者の安全に影響を及ぼす恐れのある、医療施設で患者の監視に使用される装置のような、一部の利用には不適当となる。

【0004】

さらに、上記のように、ＷＬＡＮの信号品質が低下し、このＷＬＡＮにアクセスしている無線クライアントの接続データレートを下げる原因となる環境がある場合もある。より低いデータレートで接続されるとき、個々の無線クライアントがそのデータを送信するためにかかる時間はより長くなり、その結果データの損失、アラームの遅延、または波形の欠落をもたらす可能性がある。現在、医療監視装置のような無線クライアントは、多くの場合、特定の監視場面によって決まる、いくつかの異なる型のデータを伝送する必要がある。しかしながら、無線クライアントがそのデータのペイロードのサイズを管理するための効果的な手段がない場合、無線帯域の多数の装置からの干渉および使用量の増加によってネットワーク全体の性能が下がるとき、より多くの重要なデータが遅れる、または損失する可能性がある。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】米国特許第７６５２９９３号明細書

【発明の概要】

【0006】

したがって、ＷＬＡＮによるデータ伝送の信頼性を高めるために、また、医療監視利用における患者データのような重要なデータのロバストな伝送を保証するために、データの優先順位付けの改善したシステム、装置、および方法の必要性がある。

【0007】

上述の短所、不都合、および問題に取り組むが、これは、以下の明細書を読んで理解することによって理解されるであろう。

【0008】

一実施形態では、差別化されたサービスの制御パラメータに従ってアクセスポイントと無線通信するように、ノードが構成される。ノードは、ノードに対応する差別化されたサービスの制御パラメータの設定の個別制御を行うように構成されたコントローラを含む。さらにコントローラは、データを受信し、データに優先レベルを割り当て、優先レベルに基づいてノードのために、差別化されたサービスの制御パラメータの設定を調整するように構成される。

【0009】

別の実施形態では、ネットワークが、アクセスポイントと、差別化されたサービスの制御パラメータに従ってアクセスポイントと無線通信するように構成されたノードとを含む。ノードのそれぞれが、ノードに対応する差別化されたサービスの制御パラメータの設定の個別制御を行うように構成されたコントローラを含む。さらにコントローラはデータを受信し、データに優先レベルを割り当て、優先レベルに基づいてノードのために差別化されたサービスの制御パラメータの設定を調整するように構成される。

【0010】

別の実施形態では、方法は、データを受信することを含む。データは、差別化されたサービスの制御パラメータに従ってアクセスポイントと無線通信するように構成されたノードを使用して取得される。またこの方法は、データに優先レベルを割り当てることを含む。優先レベルは、ノードに対応する差別化されたサービスの制御パラメータの設定の個別制御を行うように構成されたコントローラによって割り当てられる。またこの方法は、優先レベルに基づいてノードのために差別化されたサービスの制御パラメータの設定を調整することを含む。

【0011】

本発明の様々な他の特徴、目的、および利点は、添付の図面およびその詳細な説明から、当業者に明らかにされるであろう。

【図面の簡単な説明】

【0012】

【図1】例示的実施形態によるネットワークの概略図である。

【図2】ネットワークにおいてデータの動的優先順位付けを行うための例示的コンピュータ実行プロセスを示すブロック図である。

【図3】一実施形態による例示的方法を示す流れ図である。

【図4】ペイロードデータの動的管理を行うための例示的コンピュータ実行プロセスを示すブロック図である。

【図5】一実施形態による例示的方法を示す流れ図である。

【図6】一実施形態による例示的方法を示す流れ図である。

【発明を実施するための形態】

【0013】

次の詳細な説明では、その一部を形成する添付の図面を参照し、図中には実行することができる特定の実施形態を例示によって示す。当業者がこれらの実施形態を実行できるように、これらの実施形態について十分に詳細に説明し、他の実施形態が利用できること、ならびにこの実施形態の範囲を逸脱することなく、論理的、機械的、電気的、およびその他の変更が行われることを理解されたい。次の詳細な説明は、したがって、本発明の範囲を限定するものとして受け取られるべきではない。

【0014】

図１を参照すると、概略的に表されるネットワーク１０が図示されている。無線ネットワーク１０は一般に、２つ以上のノード２０、ならびにアクセスネットワーク１０に設置された他の型の装置の間で無線通信を容易にするように構成されている。例として、ネットワーク１０はＷＬＡＮとすることができ、様々なノード２０が１つまたは複数のアクセスポイント（ＡＰ）１４を介して、ＩＥＥＥ８０２．１１ｅプロトコルに従ってネットワーク１０を通じて無線で通信するように構成されている。ノード２０は、プローブ要求を送信し、アクセスポイント１４によって伝送されたプローブ応答信号をスキャンすることにより、定期的スキャンを能動的に行うことによって、ネットワーク１０に所属する装置をサーチしている状態であるとすることができる。あるいはノード２０は、アクセスポイント１４によって伝送されるビーコンをスキャンすることによって受動的にサーチすることができる。医療施設においてＷＬＡＮによる患者の監視を含む一実施形態によれば、ネットワーク１０は、変動する症状レベルの患者を監視している１つまたは複数の型のノード２０（例えば、Ｇｅｎｅｒａｌ Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｃｏｍｐａｎｙ製のＤＡＳＨまたはＡＰＥＸ ＰＲＯ監視装置）を含むことができる。ノード２０は、ＩＥＥＥ８０２．１１ｅプロトコルに従って１つまたは複数のアクセスポイント１４を介してネットワーク１０を通じて、患者データを中央監視局１６（例えば、Ｇｅｎｅｒａｌ Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｃｏｍｐａｎｙ製のＣＩＣ ＰＲＯ中央監視局）に伝えているものとすることができる。

【0015】

ノード２０は、ネットワーク１０のようなＷＬＡＮにアクセスするように構成される。最も基本的な構成では、ノード２０は少なくとも１つの処理装置２２と、メモリ２４とを含む。コンピューティングデバイスの正確な構成および型によって、メモリ２４は揮発性（ＲＡＭなど）、不揮発性（ＲＯＭ、フラッシュメモリ、その他など）、またはこの２つの何らかの組合せである場合がある。処理装置２２およびメモリ２４は、コントローラ２６に含まれており、コントローラ２６の一部を形成する。

【0016】

ノード２０はまた、さらなる特徴／機能を有することができる。例えばノード２０は、磁気ディスクもしくは光ディスクまたはテープなど、これらに限らず追加の記憶装置（取り外し可能および／または取り外し不能）を含むことも可能である。このような追加の記憶装置は、図１において取り外し可能記憶装置２８および取り外し不能記憶装置３０で示している。コンピュータ記憶媒体は、コンピュータ可読命令、データ構造、プログラムモジュール、または他のデータなどの情報を格納するためのあらゆる方法または技術により実現された揮発性および不揮発性、取り外し可能および取り外し不能な媒体を含む。またノード２０は、キーボード、マウス、ペン、音声入力装置、タッチ入力装置などのような１つまたは複数の入力装置３２を有することもある。ディスプレイ、スピーカ、プリンタなどのような１つまたは複数の出力装置３４が含まれることもある。またノード２０には、バッテリパックなどのような電源３６を設けることも可能である。電源３６は、ノードによる演算および無線データ伝送のために電力を供給する。

【0017】

ノード２０はまた、アナログまたはデジタル信号入力部３８を含むことができる。ノード２０が患者監視装置である一実施形態によれば、信号入力部３８は、例えば信号収集ハードウェア（例えば、信号増幅器、ガルバニック絶縁コンポーネント、アナログ−デジタル変換器など）と、信号収集ハードウェアからデータを受け取ってさらなる処理を行うために処理装置２２によって実行されるソフトウェアアプリケーションとを含むデータ収集コンポーネントとすることができる。この実施形態では、信号入力部３８は、患者データを受信するために、例えば、心電図（ＥＣＧ）のリード線、侵襲もしくは非侵襲的血圧装置、温度プローブ、血液ガス測定プローブ、気道ガスセンサなど、配列されたセンサまたはトランスデューサ３９によって、患者に連結することができる。

【0018】

ノード２０はまた、ノード２０が他の装置と通信できるようにする１つまたは複数の通信接続部４０を含むことができる。通信接続部４０は、例えば音響、ＲＦ、赤外線、および他の無線媒体を介してＷＬＡＮとの通信を行う。上述したように、本明細書で使用するコンピュータ可読媒体という用語は、記憶媒体と通信媒体の両方を含む。例として通信接続部４０は、様々なタイプの無線ネットワークと無線で通信するためのＵＳＢまたはＳＤ無線カードなどのような、ネットワークインターフェースカード（ＮＩＣ）を含むことができる。ＮＩＣは、好適な周波数のチャネルを通じて無線でデータを送受信するためにアンテナ４４に結合されたトランシーバ４２を含む。一実施形態によれば、通信接続部４０は、インフラストラクチャネットワークおよびアドホックネットワークなど、ネットワークの設定を容易にするために、ＩＥＥＥ８０２．１１ｅ無線接続を通じて無線設定サービスを使用する。

【0019】

通信接続部４０はまた、ノード２０と例えばアクセスポイント１４との間のネットワーク１０の信号品質を評価するように構成されたハードウェアおよび／またはソフトウェアを含むことができる。例として、通信接続部４０は、ネットワーク１０を通じて伝送される信号と背景雑音との間の電力比の形式で、伝送の信号対雑音比（ＳＮＲ）を測定するように構成することができる。同様に、通信接続部４０は、ネットワーク１０を通じて伝送される信号に存在する電力を示す受信信号強度インジケータ（ＲＳＳＩ）を測定するように構成することができる。通信接続部４０はまた、ノード２０によって復元可能な情報信号として認識することができる最小入力信号電力を示すノイズフロア値を測定するように構成することもできる。通信接続部４０はまた、ノード２０による伝送再試行の数を示す再送レートを決定するように構成することもできる。通信接続部４０はまた、例えばＡＰ １４からの失敗したビーコン信号の数を測定するように構成することもできる。他のタイプの信号品質測定も同様に期待される。

【0020】

さらに図１を参照すると、コントローラ２６が、ペイロードデータを含んでいるデータパケットに優先レベルを割り当てるために、ノード２０によって受信され、取得され、またはこれに格納されたペイロードデータを処理するためのアプリケーション４６を含んでいる。一般に本明細書で使用する「ペイロードデータ」という用語は、データパケットに含むことができるヘッダデータとは対照的に、例えば患者パラメータ、アラーム、波形、装置型、または位置データのような、データパケットを介してエンドユーザに伝えられる実際の情報を指す。一般に本明細書で使用する「データ」という用語は、特に指定がない限り、様々な型のペイロードデータを指す。一般に本明細書で使用される「ペイロード」という用語は、ペイロードデータを含むデータパケットの部分を指す。一実施形態によれば、アプリケーション４６は、このデータを定義された閾値と比較して、データの分類を決定し、次いで優先レベルを決定するために、加重和の計算を行う。コントローラ２６はまた、アプリケーション４６からの入力に基づいてデータパケットに差別化されたサービスの制御パラメータを割り当てるアプリケーション４７を含む。一実施形態によれば、差別化されたサービスの制御パラメータは、アプリケーション４６から受け取られたデータパケットにＩＰ層で割り当てられたＤｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｔｅｄ Ｓｅｒｖｉｃｅｓ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｐｏｉｎｔ（ＤＳＣＰ）である。しかしながら、本明細書で定義する差別化されたサービスの制御パラメータは、他の層で適用されるＤＳＣＰ以外の優先度分類子を同様に含むことができる。またコントローラ２６は、アプリケーション４７から受け取られたデータパケットの媒体アクセス制御（ＭＡＣ）層を維持するネットワークドライバインターフェース仕様（ＮＤＩＳ）のインターフェース４８を含み、通信接続部４０の動作を制御する。一実施形態によれば、ＮＤＩＳのインターフェース４８は、ＩＥＥＥ８０２．１１ｅプロトコルに従って動作し、差別化されたサービスの制御パラメータを使用して、通信接続部４０を介するデータパケットの伝送に優先順位を付ける。

【0021】

次に図２を参照すると、ネットワーク１０においてデータの動的な優先順位付けを行うためのコンピュータで実行されるプロセス５０を例示するブロック図を示している。一実施形態では、プロセス５０は、ＷＬＡＮの８０２．１１ｅ実装の差別化されたサービスの制御パラメータの適応を対象にするものである。具体的には図２に例示するプロセス５０は、ノード２０によって送信されたデータパケットの優先度を決定するＩＰ層のＤＳＣＰパラメータへの更新を行う。ここでノード２０は、医療施設においてネットワーク１０を通じてデータを伝送する患者監視装置である。ノード２０によってネットワーク１０に伝送されるデータパケットの実際の優先度は、時間とともに変化する可能性があるので、ノード２０のＤＳＣＰを決定するための適応的方法が望まれる。ネットワーク１０が混雑している場合、すなわちネットワーク１０は伝送を試みる多数の装置で使用中であることを意味するが、非常に低い固定ＤＳＣＰ値は、患者の安全に影響を及ぼす可能性があるノード２０からの重要なデータを配信する際に中断および遅延を招く場合がある。同様に、非常に高いノード２０の固定ＤＳＣＰ値は、より重要なデータを送信する他の装置からの重要なデータを配信する際に中断および遅延を招く場合がある。したがって、ある所与の時間にノード２０によって伝送されているデータの重要度に応じて、効率的なデータ伝送のための適切なＤＳＣP値は時間とともに変化する可能性がある。

【0022】

図２は、データパケットのＩＰ層のＤＳＣＰ値を適応することに関して説明し、示しているが、ＤＳＣＰパラメータ以外の他のパラメータまたは追加パラメータが変更される可能性があることも想定される。また、改訂された８０２．１１プロトコル（例えば８０２．１１ｎ）のような、８０２．１１ｅ以外の他の無線通信プロトコルに、プロセス５０が適用される可能性があることもさらに想定される。さらには、図２は、医療施設においてネットワーク１０を通じて患者データを伝送する患者監視装置としてのノード２０の状況で説明しているが、プロセス５０は、他の型のノードおよびネットワーク化されたアプリケーションに適用されることが想定される。

【0023】

本発明の一実施形態によれば、ＷＬＡＮの分散型の制御として、ノード毎のレベルでの適応的ＤＳＣＰの決定が行われる。ＤＳＣＰ値は、その特定のノード２０への無線伝送に望まれるパケット伝送の優先レベルを定義する。各ノード２０のコントローラ２６は、ＷＬＡＮの８０２．１１ｅ規格の枠組みの下で機能するＤＳＣＰ値を適応させるための分散型の適応的アルゴリズムを実行するように構成され、その特定のノード２０の優先要件を満たすＤＳＣＰ値を動的に選択するためのローカル計算を使用する。分散型制御方式では、ネットワーク１０のノード２０のそれぞれのコントローラ２６は、その個別の動作状況に基づいて、プロセス５０を個々に適用する。すなわち、データ優先度のローカル決定に基づいて、各ノードは、各ノード独自の優先要件を満たすことができるＤＳＣＰ値の適切な適応を決定する。

【0024】

図２を参照すると、個別のノード２０におけるプロセス５０において、コントローラ２６が、ネットワーク１０を通じて伝送されるデータを受信する。例えばデータは、ノード２０によって取得されるデータ、または以前にノード２０に格納されたデータとすることができる。ノード２０が、医療施設においてネットワーク１０を通じて患者データを伝送する患者監視装置である一実施形態によれば、取得データ６０は、例えばパラメータデータ６０ａ、アラームデータ６０ｂ、波形データ６０ｃを含む可能性があると想定される。パラメータデータ６０ａには、例えば、心拍数もしくは心電図（ＥＣＧ）のデータ、血圧データ（侵襲的または非侵襲的）、体温データ、血液ガス測定データ（例えば、ＳｐＯ２データ）、および気道ガス測定データ（例えば、ＣＯ２データ）のような生理学的バイタルサインデータの離散（例えばデジタル）値が含まれる。アラームデータ６０ｂは、例えば、患者のあるパラメータデータがあらかじめ設定された限界を越えたこと、支援が必要とされる可能性がある（例えば、患者は過度の心拍数または正常な体温よりも高い体温を有する）ことを示すデータを含むことができる。またアラームデータ６０ｂは、ノード２０の状態の変化（例えば、センサ３９の接続が切れた、または電源３６がほとんどなくなっているなど）を示すデータを含むこともできる。波形データ６０ｃは、例えば、治療者による検査に適切なデータ分解能で送信された、ＥＣＧ波形のような、アナログの、すなわち連続的な患者の生理学的データを含むことができる。またデータは、例えば、患者のモニタ（例えば臨床モニタまたは遠隔測定装置）の型に関する、ノード２０に格納された装置型データ６０ｄと、医療施設でノード２０が配置されている場所（例えば集中治療室、ステップダウン治療室など）を示す装置位置データ６０ｅとを含むこともできる。他の型のデータは、例えば、患者の状態を監視するのに重要である可能性がある電子医療記録（ＥＭＲ）のデータを含むことができる。

【0025】

図２のプロセス５０の例示の実行では、アプリケーション４６は、ネットワーク１０を通じて伝送するためにコントローラ２６によって受け取られたデータ６０を処理し、データの優先レベルを決定する。具体的には、アプリケーション４６は、データについてデータの分類８０を決定するために、データ６０の値をデータ閾値７０と比較する。各型のデータ６０のデータ閾値７０は、例えば、データ６０の値が陥る可能性のあるクリティカルレベルまたは範囲に基づいて設定することができる。各型のデータ６０に単一のデータ閾値７０があることが可能であり、または複数のデータ閾値７０が、各型のデータ６０のデータの値の範囲を設定する。ノード２０が医療施設でネットワーク１０を通じて患者データを伝送する患者監視装置である一実施形態によれば、データ閾値は、データ６０の値と患者の症状との間の関係に基づいて設定することができると想定される。例示の実施形態では、パラメータデータ６０ａの値が、適切なデータ閾値７０ａと比較される。例えば、データ閾値７０ａは、心拍数ＥＣＧデータ、血圧データ、体温データ、血液ガス測定データ、および気道ガス測定データ（例えばＣＯ２データ）についてユーザが定義した限界または範囲を含むことができる。同様に、アラームデータ６０ｂの値が適切なデータ閾値７０ｂと比較され、波形データ６０ｃの値が適切なデータ閾値７０ｃと比較される。

【0026】

アプリケーション４６は、データ閾値７０との比較に基づいてデータ６０のデータの分類８０を決定する。ノード２０が医療施設でネットワーク１０を通じて患者データを伝送する患者監視装置である一実施形態によれば、データの分類８０がデータ閾値７０とのデータ６０の比較に基づいた患者の症状を示すことが想定される。例えば、データ６０が、心拍数データのデータ閾値７０ａを越える心拍数パラメータデータ６０ａの値を含む場合、アプリケーション４６は重症患者レベルを示すデータの分類８０ａを割り当てることができる。心拍数パラメータデータ６０の値が心拍数データのデータ閾値７０ａを下回る場合、アプリケーション４６は軽症患者レベルを示すデータの分類８０ａを割り当てることができる。同様に、アプリケーション４６は、アラームデータ６０ｂの値がアラームデータ６０ｂのデータ閾値７０ｂを越えるかどうかによって、重症または軽症レベルを示すデータの分類８０ｂを割り当てることができる。アプリケーション４６はまた、波形データ６０ｃの値が波形データ６０ｃのデータ閾値７０ｃを越えるかどうかによって重症または軽症レベルを示すデータの分類８０ｃを割り当てることができる。データの分類８０ｄおよび８０ｅもまた、このデータとそれぞれのデータ閾値７０ｄ（例えば、ノード２０は設定されたサイズまたは移植性制限を上回るまたは下回る）および７０ｅ（例えばノード２０は、特定の距離範囲内にある、または特定の距離範囲外にある）との比較に基づいて、それぞれ装置型データ６０ｄおよび装置位置データ６０ｅに割り当てられることが可能である。

【0027】

アプリケーション４６は、割り当てられたデータの分類８０を有するデータ６０の値の統計的重み値９０を決定する。統計的重み値９０は、データ優先度の変動するレベルが加重和の計算によって適応的に決定されることが可能である構造を提供するために使用される。ノード２０が医療施設でネットワーク１０を通じて患者データを伝送する患者監視装置である一実施形態によれば、これらのデータの分類８０のそれぞれに一致させた優先度に基づく様々な患者の症状によるデータの分類８０のそれぞれに対して、対応する統計的重み値９０が設定されると想定される。例として、データ６０が、重症患者レベルを示すデータの分類８０ａを割り当てられた、伝送される心拍数パラメータデータ６０ａの値を含む場合、アプリケーション４６は、対応する統計的重み値９０ａは適切であると判断する。この特定の環境では、統計的重み値９０ａの決定値は、伝送される心拍数パラメータデータ６０ａの値が、軽症患者レベルを示すデータの分類８０ａを割り当てられる場合よりも高い。様々なアラームデータの分類８０ｂに対して統計的重み値９０ｂが設定され、様々な波形データの分類８０ｃに対して統計的重み値９０ｃが設定される。一実施形態によれば、アラームデータの分類８０ｂに対して設定された統計的重み値９０ｂは、波形データの分類８０ｃに設定された統計的重み値９０ｃよりも高い可能性があり、同様に波形データの分類８０ｃに対して設定された統計的重み値９０ｃは、パラメータデータの分類８０ａに対して設定された統計的重み値９０ａよりも高い可能性がある。同様に、様々なそれぞれの装置型データの分類８０ｄ（例えば、装置データの分類８０ｄをローカルアラーム付き臨床モニタとするノード２０に対して、より低い重みを設定することができ、装置データの分類８０ｄをローカルアラームなしの遠隔測定装置とするノード２０に対してより高い重みを設定することができる）および位置データの分類８０ｅ（例えば、集中治療室に対応する位置データの分類８０ｅを有するノード２０により高い重みを割り当てることができる）に対して、統計的重み値９０ｄおよび９０ｅが設定される。

【0028】

アプリケーション４６はまた、ネットワーク１０を通じてノード２０によって伝送されるデータ６０に総優先レベル９２を割り当てるために、加重和の計算を行う。線形、非線形、および幾何学的加重和計算のような、様々なタイプの加重和の計算手法を用いることができる。優先レベル９２の加重和の計算は、ネットワーク１０を通じてデータパケットで伝送されるデータ６０の様々な値に割り当てられた様々な統計的重み値９０のそれぞれを計算に入れ、総和を計算する。このように、重症患者レベルに対応するデータ値６０は、総優先レベル９２を上げ、それに対応してネットワーク１０を通じてデータが伝送される確率を上げる。軽症レベルに対応するデータ値６０は、総優先レベル９２を下げ、それに対応してデータがネットワーク１０を通じて伝送される確率を下げ、より高い優先度のデータの伝送確率を上げる。

【0029】

アプリケーション４７は、アプリケーション４６から総優先レベル９２を受信し、総優先レベル９２を対応する差別化されたサービスの制御パラメータ値９４（例えば、ＩＥＥＥ８０２．１１ｅに従った６ビットのＤＳＣＰ値）に変換し、データ６０を組み入れているデータパケットのＩＰ層に差別化されたサービスの制御パラメータ値９４を割り当てる。ＮＤＩＳインターフェース４８は、差別化されたサービスの制御パラメータ値９４を受信し、ＭＡＣ層の対応するデータ待ち行列９６にデータパケットを割り当てる。データ６０を組み入れているデータパケットは、その後ネットワーク１０を通じてアクセスポイント１４に伝送するために通信接続部４０に送信される。データ６０を組み入れているデータパケットは、その後、表示するために例えば中央監視局に転送することができる。

【0030】

図３を参照すると、一実施形態に従った方法１００を例示する流れ図が示してある。方法１００は、例えば図１に示すネットワークで、例えば図３に関して上述したプロセスを使用して、実行されることが可能である。ステップ１１０では、ネットワークを通じて伝送されるデータが受信される。一実施形態によれば、データは、差別化されたサービスの制御パラメータに従ってアクセスポイント１４と無線通信するように構成されたノード２０によって取得される。ノード２０は、ＩＥＥＥ８０２．１１ｅプロトコルに従ってアクセスポイント１４と無線通信するように構成することができ、差別化されたサービスの制御パラメータは、Ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｔｅｄ Ｓｅｒｖｉｃｅｓ Ｃｏｄｅ Ｐｏｉｎｔとすることができる。ステップ１２０では、データに優先レベルが割り当てられる。優先レベルは、例えば、データの分類を決定し、分類に基づいて加重和計算を行うことによって、割り当てることができる。ステップ１３０では、差別化されたサービスの制御パラメータは、優先レベルに基づいて調整されることが可能である。

【0031】

このように、開示のシステムおよび方法は、無線ローカルエリアネットワークにおけるデータ優先度に基づいて、無線通信プロトコルを動的に調整する。医療監視用途では、データは患者の症状に基づいて優先順位を付けられ、最も危険である患者は、そのデータがネットワークを通じて伝送される確率が上がるようにする。

【0032】

次に図４を参照すると、ペイロードデータの動的管理を行うための例示的コンピュータ実行プロセス２００を示すブロック図が示してある。一実施形態では、プロセス２００は、ＷＬＡＮの８０２．１１ｅ実装のデータパケットのペイロードに含まれるデータの量を調整することを対象とする。具体的には図２に示すプロセス２００は、ノード２０によって送信されるデータパケットに含まれるデータの量を調整し、ここではノード２０は、医療施設でネットワーク１０を通じてデータを伝送する患者監視装置である。ネットワーク１０を通じた伝送の信号品質は、時々下がる可能性があり、ネットワーク１０にアクセスするノード２０の接続データレートを落とす原因となるので、ノード２０によって伝送されるデータパケットに含まれるデータの量を調整するための適応的方法が望まれる。より低いデータレートで接続されるとき、個々のノードがそのデータを送信するのにより長い時間がかかり、その結果データの損失、アラームの遅延、または波形の欠落をもたらす可能性がある。したがって、ある所与の時間にネットワーク１０を通じて送信される伝送の信号品質によって、効率的なデータ伝送のためにノード２０によって送信されるパケットの適切なデータの量は、時間とともに変化する可能性がある。

【0033】

図４は、８０２．１１ ＷＬＡＮにおける信号品質に基づいたデータパケットのペイロードに含まれるデータの量の適応について説明し、示しているが、プロセス２００は、改訂された８０２．１１プロトコル（例えば、８０２．１１ｎ）のような、８０２．１１ｅ以外の他の無線通信プロトコルに適用できることも想定される。さらに、図４は、医療施設でネットワーク１０を通じて患者データを伝送する患者監視装置としてのノード２０という状況で説明しているが、プロセス２００は、他のタイプのノードおよびネットワーク化されたアプリケーションに適用されると想定される。

【0034】

本発明の一実施形態によれば、ノード毎のレベルで適応的にデータパケットのペイロードを調整することは、ＷＬＡＮの分散型の制御として行われる。各ノード２０のコントローラ２６は、ＷＬＡＮの８０２．１１ｅ規格の枠組みの下で機能する、データパケットのペイロードに含まれるデータの量を調整するための分散型で適応的なアルゴリズムを実行するように構成され、ローカルの信号品質の測定を用いて特定ノード２０によって伝送されるデータパケットのペイロードを動的に調整する。分散型制御方式では、ネットワーク１０のノード２０のそれぞれのコントローラ２６は、その個別の動作状況に基づいて、プロセス２００を個々に適用する。すなわち、信号品質のローカル決定に基づいて、各ノード２０は、その独自の要件を満たすことができる、データパケットのペイロードの適切な適応を決定する。

【0035】

図４を参照すると、個別のノード２０におけるプロセス２００では、コントローラ２６は、ネットワーク１０を通じて伝送されるデータを受け取る。図２に関して上述したように、データは、例えばノード２０によって取得されたデータ、またはノード２０にあらかじめ格納されたデータとすることができる。ノード２０が医療施設でネットワーク１０を通じて患者データを伝送する患者監視装置である一実施形態によれば、取得データ６０は、例えばパラメータデータ６０ａ、アラームデータ６０ｂ、および波形データ６０ｃを含むことができると想定される。パラメータデータ６０ａは、例えば、心拍数もしくは心電図（ＥＣＧ）データ、血圧データ（侵襲的または非侵襲的）、体温データ、血液ガス測定データ（例えば、ＳｐＯ２データ）、および気道ガス測定データ（例えば、ＣＯ２データ）のような生理学的バイタルサインデータの離散（例えば、デジタル）値を含むことができる。アラームデータ６０ｂは、例えば、患者のあるパラメータデータがあらかじめ設定された限度を超えること、および支援が必要とされる可能性があること（例えば、患者は過度の心拍数または正常な体温よりも高い熱を有する）を示すデータを含むことができる。アラームデータ６０ｂはまた、ノード２０の状態の変化（例えば、センサ３９の接続が切れた、または電源３６がほとんどない）を示すデータを含むことができる。波形データ６０ｃは、例えば、治療者による検討のために適切なデータ分解能で送信される、ＥＣＧ波形のような、アナログの、すなわち連続的な患者の生理学的データを含むことができる。データはまた、例えば、患者モニタ（例えば、臨床モニタまたは遠隔測定装置）の型に関するノード２０に格納された装置型データ６０ｄと、医療施設でノード２０が配置される場所（例えば、集中治療室、ステップダウン治療室など）の表示を行う装置位置データ６０ｅとを含むことができる。他の型のデータは、例えば患者の状態を監視するのに重要である可能性がある電子医療記録（ＥＭＲ）のデータを含むことができる。

【0036】

図４のプロセス２００の例示の実行では、アプリケーション４６が、ネットワーク１０の信号品質指標２１０も決定する。詳細にはアプリケーション４６が、通信接続部４０から１つまたは複数の信号品質測定値を受信し、総合的な信号品質指標値を決定するように構成される。信号品質測定値は、例えば、図１および通信接続部４０を参照して上述したＲＳＳＩ値、ノイズフロア値、ＳＮＲ値、パケット再送率、および欠落ビーコン率とすることができる。信号品質指標２１０は、単一の信号品質測定値（例えば、ＲＳＳＩのみ）に基づくことができ、または、信号接続部４０から受信された信号品質測定値の組合せ（例えば、ＲＳＳＩとＳＮＲ）から導出することができる。

【0037】

アプリケーション４６は、信号品質指標２１０に基づいて、データパケットのペイロードに含まれる、ノード２０によって受信されるデータ６０の量を調整する。具体的には、信号品質指標２１０が、ネットワーク１０を通じて得られる測定信号品質はある閾値を下回る、または特定の範囲外であることを示す場合、アプリケーション４６は、データパケットのペイロードに含まれるデータの量を調整することができる。信号品質指標２１０の値に基づいて、アプリケーション４６は、例えば、ある型の受信データ６０を削除することによって、受信データ６０からデータのサブセットを取り除くことができる２２０。ノード２０が医療施設でネットワーク１０を通じて患者データのパケットを伝送する患者監視装置である一実施形態では、アプリケーション４６が、このようなデータがパラメータデータ６０ａ、アラームデータ６０ｂ、波形データ６０ｃ、装置型データ６０ｄ、または位置データ６０ｅであるかどうかに基づいて、データのサブセットを取り除き、ある型のデータ（例えば、アラーム）のみを残してデータパケットのペイロードに含まれるようにすることができると想定される。別の実施形態によれば、信号品質指標２１０の値に基づいて、アプリケーション４６が、例えば、受信データ６０の分解能を下げることによって、受信データ６０からデータのサブセットを取り除くことができる２２０。ノード２０が医療施設でネットワーク１０を通じて患者データのパケットを伝送する患者監視装置である一実施形態では、アプリケーション４６が、例えば、パラメータデータ６０ａ、アラームデータ６０ｂ、波形データ６０ｃ、装置型データ６０ｄ、または位置データ６０ｅの分解能を下げることによって、データのサブセットを取り除くことができると想定される。例として、信号品質指標２１０が、ネットワーク１０を通じて得られる測定信号品質がある閾値を下回ることを示す場合、アプリケーション４６がＥＣＧ波形データの分解能を１２０Ｈｚから６０Ｈｚへ下げることができる。別の例示的実施形態によれば、信号品質指標２１０が、ネットワーク１０を通じて得られる測定信号品質がある閾値を下回ることを示す場合、アプリケーション４６がデータパケット再送試行回数を下げることができる。アプリケーション４６は、ネットワーク１０で伝送するために、受信データ７６０の残りをパケットをペイロードデータ２３０として含む。

【0038】

次に図５を参照すると、一実施形態による方法３００を例示する流れ図が示してある。方法３００は、例えば図１に示すネットワークで、例えば図４に関して上述したプロセス２００を使用して、実行されることが可能である。ステップ３１０では、ネットワークを通じて伝送されるデータが受け取られる。一実施形態によれば、データは、ネットワークを通じてデータパケットを無線伝送するように構成されたノードによって取得される。受信データは、例えば、アラームデータ、波形データ、バイタルサインデータ、装置型データ、および位置データのような、患者監視装置によって取得される生理学的データを含むことができる。ノードは、データパケットのペイロードの個別制御を行うように構成されたコントローラを含む。ノードは、ＩＥＥＥ８０２．１１ｅプロトコルに従ってアクセスポイントと無線通信するように構成することができる。ステップ３２０では、無線ネットワークについて、信号品質指標が測定される。信号品質指標は、例えば、ＲＳＳＩ値、ノイズフロア値、ＳＮＲ比値、パケット再送率、および欠落ビーコン率に基づくことができる。ステップ３３０では、ペイロードに含まれるデータの量が、信号品質指標に基づいて調整される。ペイロードに含まれるデータの量は、例えば、アラームデータ、波形でデータ、バイタルサインデータ、装置型データ、および位置データのような、データの型に基づいて、受信データからデータのサブセットを取り除くことによって調整することができる。ペイロードに含まれるデータの量は、例えば受信データの分解能を下げることによって調整されることも可能である。

【0039】

このように、ノード２０によって送信されたパケットに含まれる受信データ６０の適切な量は、所与の時間にネットワーク１０を通じて送信された伝送の信号品質によって決まる効率的なデータ伝送に合わせて動的に調整される。このように、開示したシステムおよび方法は、無線帯域の複数の装置からの干渉および使用量の増加によりネットワーク全体の性能を低下させるとき、ある一定の型のデータが遅れない、または失われない可能性を増大させる。

【0040】

次に図６を参照すると、一実施形態による例示的方法４００を説明する流れ図が示してある。詳細には、図６は、図２および図４に関して示して説明したプロセスを結合する方法４００の実行を説明し、ネットワーク１０を通じて伝送されるデータの優先度と、ある所与の時間にネットワーク１０を通じて送信される伝送の信号品質との両方に基づいて、動的データ管理が行われるようにする。方法４００は、例えば図１に示すネットワークで実行することができる。ステップ４１０では、ネットワークを通じて伝送されるデータが受信される。一実施形態によれば、データは、差別化されたサービスの制御パラメータにより、例えばアクセスポイントを介してネットワークを通じてデータパケットの無線通信を行うように構成されたノードによって取得される。ノードは、ＩＥＥＥ８０２．１１ｅプロトコルに従ってアクセスポイントと無線通信を行うように構成することができ、差別化されたサービスの制御パラメータは、Ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｔｅｄ Ｓｅｒｖｉｃｅｓ Ｃｏｄｅ Ｐｏｉｎｔとすることができる。受信データは、例えば、アラームデータ、波形データ、バイタルサインデータ、装置型データ、および位置データのような、患者監視装置によって取得される生理学的データを含むことができる。ステップ４２０では、データに優先レベルが割り当てられる。優先レベルは、例えば、データの分類を決定し、分類に基づいた加重和の計算を行うことによって割り当てることができる。ステップ４３０では、差別化されたサービスの制御パラメータは、優先レベルに基づいて調整することができる。ステップ４４０では、ネットワークの信号品質指標が決定される。信号品質指標は、例えば、ＲＳＳＩ値、ノイズフロア値、ＳＮＲ比値、パケット再送率、および欠落ビーコン率に基づくことができる。ステップ４５０では、ペイロードに含まれるデータの量が、信号品質指標に基づいて調整される。ペイロードに含まれるデータの量は、例えば、アラームデータ、波形でデータ、バイタルサインデータ、装置型データ、および位置データのような、データの型に基づいて、受信データからデータのサブセットを取り除くことによって調整することができる。ペイロードに含まれるデータの量は、例えば、受信データの分解能を下げることによって調整することもできる。

【0041】

本発明は、好ましい実施形態を参照して説明したが、これらの実施形態に対して本発明の趣旨を逸脱することなく一定の置換、変更、および省略をすることができることは当業者には理解されるであろう。したがって、前述の記載は単に例示であることを意図されおり、添付の特許請求の範囲に示す本発明の範囲を限定すべきではない。

【符号の説明】

【0042】

１０ ネットワーク
１４ アクセスポイント（ＡＰ）
１６ 中央監視局
２０ ノード
２２ 処理装置
２４ メモリ
２６ コントローラ
２８ 取り外し可能記憶装置
３０ 取り外し不能記憶装置
３２ 入力装置
３４ 出力装置
３６ 電源
３８ 信号入力部
４０ 通信接続部
４２ トランシーバ
４４ アンテナ
４６、４７ アプリケーション
４８ ＮＤＩＳインターフェース
５０ プロセス
６０ データ
７０ データ閾値
８０ データの分類
９０ 統計的重み値
９２ 優先レベル
９４ 差別化されたサービスの制御パラメータ値
９６ データ待ち行列
１００ 方法
１１０、１２０、１３０ ステップ
２００ プロセス
２１０ 信号品質パラメータ
２２０ データのサブセット
２３０ ペイロードデータ

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】