[發明專利]組合身體耦合通信和射頻通信

有效

• 申請號: 200980152265.0
• 申請日: 2009-12-15
• 公開（公告）號: CN102265534A
• 公開（公告）日: 2011-11-30
• 發明（設計）人: T.法爾克;S.科羅伊
• 申請（專利權）人: 皇家飛利浦電子股份有限公司
• 主分類號: H04B13/00
• 分類號: H04B13/00;A61B5/00
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 李亞非;劉鵬

技術領域

本發明總的涉及用于通過組合身體耦合通信和射頻通信來提供可靠的在體（on-body）和離體（off-body）無線連接（connectivity）的設備、系統、方法和計算機程序。

背景技術

身體耦合通信（BCC）允許在位于或緊密靠近人體或動物體的設備之間進行信息交換。BCC信號通過身體而不是通過空氣（air）來傳送（convey）。身體（以及身體周圍幾厘米的空間）用作通信信道，從而允許基于觸摸的交互和數據交換。1995年9月Thomas?Guthrie?Zimmerman的“Personal?Area?Networks(PAN):?Near-Field?IntraBody?Communication”,?MASTER?OF?SCIENCE?IN?MEDIA?ARTS?AND?SCIENCES?at?the?Massachusetts?Institute?of?Technology中給出了基本的底層通信原理的詳細描述。在該論文中，當描述身體耦合或基于身體的通信時使用了術語“近場體內通信”。

基于BCC信號的通信被限制在靠近身體的區域。這與射頻（RF）通信相反，在射頻通信中覆蓋了大得多的區域。因此，當使用BCC信號時，僅可能在位于同一身體上、連接到同一身體或靠近同一身體放置的設備之間通信。

另一方面，使用高頻的RF通信技術（比如例如在2.4GHz工業、科技和醫療（ISM）頻帶中操作的低功率短距離RF技術，例如IEEE802.15.4(“ZigBee”)技術）很適合于在視線條件下的離體通信。然而，它們不是很適合于在人體附近操作。它們遭受導致不可靠通信的高的身體遮蔽（shadowing）或衰減。這頻繁地發生在兩個身體傳感器想要彼此對話或者人體或動物體阻擋了在體傳感器和離體設備之間的直接視線的場景中。例如，用戶胸部上的節點無法與用戶背部上的另一節點通信。由于RF系統使用擁擠的免費頻帶，因此它們遭受干擾。這又降低了通信的可靠性。此外，RF系統表現出很高的功率損耗，從而導致系統壽命短以及昂貴且棘手的電池管理。

提供可靠的無線連接有利于保健應用和依賴于聯網的在體傳感器和/或激勵器以及離體設備的其他應用。這樣的應用的一個實例是借助于體域網（BAN）的老人房間內的自動跌倒檢測（AFD）。每個老人戴著傳感器如加速度計以檢測此人是否跌倒。在那種情況下，經由基于例如WiFi或Zigbee技術的無線基礎設施發送警告。在某些場景中，例如，如果老人跌倒在一個或多個傳感器上，則傳感器的至少一部分無法再與無線基礎設施通信。因此，可能阻止發送任何警告。

圖18至21圖示了AFD應用中RF通信的身體遮蔽。圖18圖示了RF通信的正常情況。背部節點和前面節點BN，FN（如附接到老人背部和前面的傳感器）可以與離體目標d（如安裝到例如房間天花板的設備的形式的接入點（AP））通信。圖19圖示了RF通信的前面的情況。僅前面節點FN能夠與目標d通信。圖20圖示了RF通信的背部情況。僅背部節點BN可以與目標d通信。圖21圖示了RF通信的跌倒情況。僅背部節點BN能夠與目標d通信。

另一實例是醫院里通過使用體戴式醫療傳感器（如心電圖（ECG）、脈搏血氧儀（SpO2）和血壓傳感器）進行的患者監測。這些傳感器可以無線地將它們的測量結果經由短距離無線電設備傳送至附近的患者監測器（在患者正躺在他的床上的情況下）[“離體通信”]或者傳送至體戴式集線器（hub）[“在體通信”]，其再將數據經由基于無線局域網（WLAN）技術的基礎設施轉發至中央護士站（在患者在醫院中漫步的情況下）。針對醫院里的患者監測需要醫療級無線連接。

圖22和23圖示了醫院里患者監測的實例。圖22圖示了床邊患者監測的實例。在這種情況下，第一和第二傳感器1，2可以直接與床邊監測器3通信，床邊監測器經由網絡5連接到患者信息中心4。沒有使用集線器0。圖23顯示了患者一邊行走一邊被監測的實例。在這種情況下，第一和第二傳感器1，2可以與集線器0通信，集線器0又與AP?7（如安裝到例如房間天花板并經由網絡5連接到患者信息中心4的離體設備）通信。

到離體設備的無線鏈路質量根據用于傳送傳感器測量結果的患者身體上的短距離無線電設備（radio）的位置而變化。此外，RF條件由于患者的移動而動態變化。