具有改善的生理数据传输的无线患者监测系统和方法
阅读说明：本技术 具有改善的生理数据传输的无线患者监测系统和方法 (The wireless patient monitoring system and method transmitted with improved physiological data ) 是由 劳里·塔皮奥·阿尔尼奥 朱哈·维尔塔宁 于 2018-04-11 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种无线患者监测系统,该无线患者监测系统包括感测设备,该感测设备具有感测患者的生理信号的传感器、基于生理信号来生成数字化信号样本流的模数转换器以及第一处理器。每个感测设备还包括传输管理模块,该传输管理模块可在第一处理器上执行以将数字化信号样本流分成包含来自数字化信号样本流的非相邻信号样本的两个或更多个交错子集,基于两个或更多个交错子集中的每一者来生成至少一个子集包,以及控制子集包的无线传输。该系统还包括接收管理模块,该接收管理模块可在第二处理器上执行以接收所述子集包,提取非相邻信号样本的两个或更多个交错子集中的每一者,以及将非相邻信号样本拼接在一起以便重建数字化信号样本流。(The invention discloses a kind of wireless patient monitoring systems, the wireless patient monitoring system includes sensor device, which is had the sensor of the physiological signal of sensing patient, generated the analog-digital converter and first processor of digitized signal samples stream based on physiological signal.Each sensor device further includes transport management module, the transport management module can be executed on first processor digitized signal samples stream is divided into two or more subsets of interlocking comprising the non-adjacent signals sample from digitized signal samples stream, interlock each of subset based on two or more to generate at least one subset packet, and the wireless transmission of control subset packet.The system further includes receiving management module, the reception management module can be executed in second processor to receive the subset packet, two or more each of subsets of interlocking of non-adjacent signals sample are extracted, and non-adjacent signals sample is stitched together so as to reconstructing digital stream of signal samples.)
背景技术
本公开整体涉及用于监测患者的生理机能和健康状态的患者监测设备和系统。更具体地讲，本公开涉及无线传输患者生理数据的患者监测设备、系统和方法。
在医学领域中，医师通常希望监测其患者的多种生理特征。很多时候，患者监测涉及同时使用若干单独的监测设备，诸如心电图描记器(ECG)、脉搏血氧仪、脑电图描记器(EEG)等。若干单独的患者监测设备通常连接到患者，从而经由物理布线或电缆将该患者束缚到多台庞大的床旁设备。多参数监测仪也是可用的，其中不同传感器组可连接到单台监测仪。然而，此类多参数系统可能比单独的监测设备甚至更具限制性，因为它们需要附接到患者的所有传感器都物理地附接到单台监测仪，从而使多根电线横跨患者的身体。因此，当前可用的患者监测设备通常抑制患者移动，从而需要患者呆在一个位置或在他们从一个地方移动到另一地方时需要随同运输大型监测仪。
此外，当前可用的监测设备通常是高耗电的，并且要么需要***到壁装插座中，要么需要大电池单元，这些大电池单元每隔几小时就必须更换和再充电。因此，监测多个患者参数是高耗电的，并且电池更换的人工和零件费用很高昂。因此，通常避免频繁监测以便限制成本和患者不适，转而不经常地抽查患者参数，诸如通过一天一次或数次的定期护士访视。然而，未被定期监测的患者可遇到在一段时间内未检测的危险健康状况，诸如临床医师直到数小时后或直到出现紧急状况才检查的生理参数发生了快速变化的情况。因此，通常希望连续地或频繁地从患者获得某些生理信息，这一努力很耗费电池。
发明内容
提供本发明内容是为了介绍将在下面的
具体实施方式
中进一步描述的一系列概念。本发明内容不旨在识别要求保护的主题的关键或必要特征，也不旨在用于帮助限制要求保护的主题的范围。
在一个实施方案中，无线患者监测系统包括感测设备，该感测设备具有感测患者的生理信号的传感器、基于生理信号来生成数字化信号样本流的模数转换器以及第一处理器。每个感测设备还包括传输管理模块，该传输管理模块可在第一处理器上执行以将数字化信号样本流分成包含来自数字化信号样本流的非相邻信号样本的两个或更多个交错子集，基于两个或更多个交错子集中的每一者来生成至少一个子集包，以及控制子集包的无线传输。该系统还包括接收管理模块，该接收管理模块可在第二处理器上执行以接收子集包，提取非相邻信号样本的两个或更多个交错子集中的每一者，以及将非相邻信号样本拼接在一起以便重建数字化信号样本流。
患者生理监测的方法的一个实施方案包括感测患者的至少一个生理信号，基于生理信号来生成数字化信号样本流，以及将数字化信号样本流的时间部分分成两个或更多个交错子集，其中每个交错子集包含来自数字化信号样本流的时间部分的非相邻信号样本。基于两个或更多个交错子集中的每一者来生成子集包，然后传输每个子集包。接收每个子集包并且提取交错子集。然后将交错子集中的非相邻信号样本拼接在一起以重建数字化信号样本流的时间部分。
从以下结合附图的描述中，本发明的各种其他特征、目的和优点将变得显而易见。
附图说明
参考以下附图描述本公开。
图1提供了无线患者监测系统的一个实施方案的示意图。
图2描绘了无线患者监测系统的另一个实施方案。
图3描绘了本公开的示例性无线患者监测系统的计算系统部分。
图4描绘了两次心跳的简化ECG记录以及使用现有技术系统和方法传输示例性ECG数据的示例性数据包大小。
图5描绘了由600个样本表示的示例性ECG记录，其包含捕获一次心跳的1秒数据。
图6提供了被分成五个交错子集的图5所描绘的信号的600个样本的图形表示。
图7a至图7d描绘了基于图6描绘的交错子集而生成的四个子集包的示例性实施方案。
图8以图形方式描绘了每个后续子集包的传输开始时间被延迟而使每个子集包的传输在不同时间开始的一个实施方案。
图9描绘了从患者记录的三个生理信号中的每一者被分成三个子集包的另一个实施方案，其中每个通道的交错子集相对于其样本起始点交错。
图10至图11描绘了根据本公开的监测患者生理机能的示例性方法。
具体实施方式
本发明人已认识到需要无线监测系统，例如以便向待监测的患者提供更大的舒适和移动性。患者的移动不受收集和处理来自患者的生理数据的传感器设备和/或计算设备之间的导线的抑制。因此，需要可易于附接到患者身体的小型感测设备和传感器，诸如作为可穿戴便携式计算设备的感测设备。为此，无线感测设备的尺寸必须较小。本发明人已认识到，降低无线感测设备的尺寸和重量的重要方面是降低电池尺寸，并且无线感测设备开发的薄弱环节一直都是功耗和对长电池时间的需求。
本发明人已认识到，数据传输在电池消耗方面起着重要作用，并且数据压缩对于减少数据传输所消耗的电池电量有帮助或甚至是必要的。这对于提供测量结果连续流的感测设备(诸如ECG、SPO2、EEG等)尤其如此。然而，本发明人已认识到，在某些生理监测应用中使用标准数据压缩算法的一个问题是压缩数据的包大小能够透露有关压缩数据的信息，并且因此透露患者健康信息，这从患者保密角度来看是不期望的。图4举例说明了关于ECG数据的该问题。图4示出了两次心跳内的患者的简化ECG信号41，并且因此包括两个QRS波群。下面表示的是包含ECG信号41的压缩信号样本的一系列对应压缩数据包43。
正如所展示的，包含表示生理信号41的显著变化区域的数据的压缩数据包43比生理信号41保持相对恒定的压缩数据包更大。因此，生理信号41的每个QRS波42a部分表示每个信号样本之间的最大变化并且生成最大压缩数据包44a。ECG信号的T波42b表示每个信号样本之间的第二大变化幅度，并且因此生成第二大数据包44b。因此，通过简单查看数据包43自身的大小，就可获得患者心率以及QRS波和T波的相对幅度，而不必访问数据包43中所含的实际ECG数据。本发明人已认识到，这带来了患者保密问题，因为通过简单观察数据包大小，就可获得有关患者生理机能的某些信息，而不必实际获得这些包中所含的数据(其很可能被加密)。从患者保密角度来看，这是极不期望的。
虽然可通过不压缩该数据来解决该问题，但本发明人认识到，在涉及连续测量结果的传输的无线监测应用中，数据压缩很有价值或甚至是必要的，以便满足电池利用率约束条件。
此外，本发明人已认识到，如图4所描绘的数据包的串行传输是不可靠的，这是由于某些包包含大部分或所有有价值的信息(尤其是在ECG应用中)，从而因瞬时数据传输中断而引起的一个或两个数据包的丢失可能很成问题。例如，如果包44a被中断，则整个QRS波形丢失并且该心跳的其余数据在很大程度上是无关的且无益的。
鉴于与连续生理数据流的传输有关的上述挑战和问题，本发明人开发了本文所公开的系统和方法。即，并非按严格的先进/先出次序发送数字化样本并且将顺序样本压缩成顺序数据包，而是本发明人开发了本发明所公开的系统和方法，其中顺序样本被重组成若干交错子集，然后这些交错子集被加密和传输。仅举一例，来自数据流的邻接数字化样本集可被分成三个交错子集，其中第一交错子集包含第一、第四、第七、…样本；第二子集包含第二、第五、第八、…样本；并且第三交错子集包含第三、第六、第九、…样本。然后将每个交错子集打包成子集包并且单独传输。
这一所公开的方法的使用消除了结合图4解释的包大小会透露与生理信号有关的信息的问题。在一些实施方案中可通过相对于其他包而言延迟一个或多个包的传输来提供进一步掩蔽包大小与生理数据中所含的信息之间的任何连接。另选地或附加地，可通过使每个交错子集的起始点(相应图案部分中的第一信号样本)交错来提供进一步掩蔽。
可使用任何数量的各种算法或图案来形成交错子集，并且在无线接收器处接收到时相应简单地重组该数据以便在接收端上重建数字化生理信号。同样，可压缩每个交错子集，诸如使用任何标准压缩算法来压缩。因此，可利用数据压缩使数据传输的电池消耗最小化，而没有与包大小和患者保密有关的问题。
此外，该传输方法和系统增加了数据可靠性，这是由于每个数据包包含非邻接样本。因此，一个或两个包的丢失(诸如由于传输期间的干扰或碰撞)不会导致生理信号完全丢失，仅丢失数据集中的一些非邻接样本(因此分辨率可能降低而非信号部分全部丢失)。因此，本文所公开的系统和方法提供了系统的增加的可靠性和弹性，例如增加系统对传输期间的碰撞的耐受性。所公开的系统和方法进一步提供了患者生理信息的增加的安全性，同时还使无线感测设备的功耗最小化。此外，可以一定方式执行所公开的传输步骤以通过显示基于初始交错子集的生理信号的估计值，然后在接收到附加交错子集时更新该显示，从而避免感测该数据与向临床医师显示该数据之间时间的显著和撤销延迟。
在各种所描绘的实施方案中，测量不同生理参数的无线感测设备可联网到与(诸如医疗设施的)中央主机网络通信的中央集线器或主要感测设备。在另一个实施方案中，无线感测设备可与计算患者稳定指数并且分配测量间隔的主机网络通信。在这点上，无线感测设备可与主机网络直接通信或通过集线器间接通信。例如，集线器可用作放大器和/或路由器以便在无线感测设备与主机网络之间通信。本文所述的数据传输方法和系统可用于由感测设备、集线器和/或主机网络中的一者或多者和其之间传输患者数据。
图1描绘了患者监测系统1的一个实施方案，该患者监测系统包含与集线器15无线通信的三个无线感测设备3a至3c。集线器15与包含医疗记录数据库33的主机网络30无线通信。例如，集线器设备15可附接到患者身体，放置在患者病床上或附近，或定位在患者的范围内，诸如与患者同处一病房中。集线器15可为单独的独立式设备，或其可与另一个设备一起结合和/或容纳在系统1内，诸如与无线感测设备3a至3c中的一者一起容纳。每个无线感测设备3a至3c包含用于测量患者的生理参数的一个或多个传感器9a至9c，并且还包括基本单元10a至10c，该基本单元从传感器9a至9c接收生理参数测量值，并且经由通信链路11a至11c将基于这些测量值的参数数据集传输到集线器设备15。传感器9a至9c可通过有线或无线方式连接到相应基本单元10a至10c。传感器9a至9c可为本领域中可用于感测或检测患者的生理信息的任何传感器、导联或其他设备，其可包括但不限于电极、导线或可用的生理测量设备，诸如压力传感器、流量传感器、温度传感器、血压袖带、脉搏血氧仪传感器等。
在所描绘的实施方案中，第一无线感测设备3a是ECG感测设备，其具有作为ECG电极的传感器9a。第二无线感测设备3b是外周血氧饱和度(SpO2)监测仪，其具有作为脉搏血氧仪传感器的传感器9b，诸如被配置用于放置在患者指尖上的标准脉搏血氧仪传感器。第三无线感测设备3c是EEG监测仪，其具有作为EEG电极的传感器9c。应当理解，本公开的患者监测系统1不限于所提供的传感器设备的示例，但可被配置并且用来感测和监测任何临床参数。本文所提供的示例是出于说明本发明的目的，并且不应被认为是限制性的。
每个示例性无线感测设备3a至3c的基本单元10a至10c包括模数(A/D)转换器13a至13c，其可为能够使相关联的传感器9a至9c所记录的模拟生理信号数字化的任何设备或逻辑集。例如，A/D转换器13a至13c可为模拟前端(AFE)设备。基本单元10a至10c可还包括处理器12a至12c，其从A/D转换器13a至13c接收数字生理数据并且形成进行传输和/或用于主机网络30的生理数据流。每个基本单元10a至10c可根据无线感测设备的类型以不同方式配置，并且可被配置为执行各种信号处理功能和/或传感器控制功能。仅举几例，ECG感测设备3a中的处理器12a可被配置为对来自ECG传感器9a的数字信号进行滤波以去除伪影和/或基于所记录的心脏数据(诸如心率、QRS间期、ST-T间期等)来执行各种计算和确定。每个无线感测设备3a至3c包括储存能量并且为其各个方面供电的电池7a至7c。每个处理器12a至12c可还包括功率管理功能，尤其是在相应无线感测设备3a至3c包含要求更高的机电方面的情况下。
在其他实施方案中，处理器12a至12c可不执行任何信号处理任务，并且可简单地被配置为执行相应无线感测设备3a至3c的必需控制功能。在这种实施方案中，待传输的数据仅包括来自各种传感器设备9a至9c的数字化原始数据或数字化滤波数据。
然后根据本文所述的方法来传输该数据。例如，每个感测设备3a至3c可包含传输管理模块8a至8c，其是可在相应感测设备的计算系统135a至315c内执行的软件指令集以将数字化信号样本集分成两个或更多个交错子集，其中每个交错子集包含来自数字化样本流的非相邻信号样本。然后为两个或更多个交错子集中的每一者生成子集包，并且诸如向集线器15和/或向主机网络30传输每个子集包。下文结合图5至图9以及相关的描述更详细地描述并且举例说明了该过程。
在接收设备(诸如集线器15和/或主机网络30)处接收相应感测设备3a至3c所传输的子集包，在此处理这些子集包以从每个子集包提取信号样本的交错子集，然后将来自交错子集的非相邻信号样本拼接在一起以便重建数字化信号样本流。在图1的实施方案中，由集线器15中的接收管理模块23执行接收和重建步骤。具体地讲，可在集线器5内的处理器19上执行接收管理模块23以便从感测设备3a至3c中的一者或多者接收子集包并且从其提取非相邻信号样本的交错子集。接收管理模块23知道用于形成交错子集的一个或多个交错性图案，因此相应地将交错子集中的非相邻信号样本拼接在一起以便重建数字化信号样本流。接收管理模块23可还执行步骤以在集线器15上的或与该集线器相关联的显示器18上显示生理信号的图形表示。
为了传输子集包，每个无线感测设备3a至3c的接收器/发射器5a至5c经由相应通信链路11a至11c来与集线器15的接收器/发射器17通信，该接收器/发射器17可包括单独的接收和传输设备或者可包括提供这两种功能的集成设备，诸如收发器。无线感测设备3a至3c的接收器/发射器5a至5c和集线器15的接收器/发射器17可为本领域已知用于根据许多通信标准中的任何一种在两点之间无线传输数据的任何射频设备。在一个实施方案中，接收器/发射器5a至5c和17可为作为无线网络操作的体域网(BAN)设备，诸如医疗体域网(MBAN)设备。例如，无线感测设备3a至3c可为与定位在患者近侧的集线器15通信的可穿戴或便携式计算设备。可用于此目的的无线电协议的其他示例包括但不限于Wi-Fi、蓝牙、低功耗蓝牙(BLE)、ANT、IEEE 802.15.4(例如，ZIGBEE或6LoWPAN)。
然后集线器15可经由无线通信链路28来与主机网络30通信，诸如以将数据从相应无线感测设备3a至3c传输到主机网络30以便显示和/或存储在患者的医疗记录中。集线器15具有在通信链路28(其可根据适用于长距离无线传输的网络协议操作)上(诸如在无线医疗遥测服务(WMTS)频谱上或在Wi-Fi兼容无线局域网(LAN)上)与和主机网络30相关联的接收器/发射器31通信的接收器/发射器25。主机网络30可为例如具有容纳在治疗患者的医疗设施内的服务器的本地计算机网络，或其可为由云计算提供商托管的基于云的系统。主机网络30可包括容纳患者的医疗记录的医疗记录数据库33，可更新这些医疗记录以存储各种无线感测设备3a至3c所记录和传输的参数数据集。主机网络30可还包括其他患者护理数据库，诸如用于监测、评估和存储特定患者监测数据。例如，主机网络可包括ECG数据库，诸如由纽约州斯克内克塔迪的通用电气公司(General Electric Company,Schenectady,NewYork)生产的MUSE ECG管理系统。
在某些实施方案中，集线器15可将子集包传输或中继到主机网络30，该集线器可还包含提取交错子集中的非相邻信号样本并且将其拼接在一起的接收管理模块23。在其他实施方案中，集线器15可通过其他方式且以其他形式传输数据，诸如直接传输未压缩的数字化信号样本流。
在还其他实施方案中，感测设备3a至3c中的一者或多者可将子集包直接传输到主机网络30。在图2的实施方案中，省略了集线器设备15并且无线感测设备3a至3c直接与主机网络30通信。因此，每个无线感测设备3a至3c的接收器/发射器5a至5c可通过相应通信链路11a至11e来与和主机网络30相关联的接收器/发射器31通信。在该实施方案中，通信链路11a至11e可根据上列任何无线通信协议操作。可能有利的是根据适用于长距离传输的无线通信协议来操作该通信。例如，无线感测设备3a至3c可在WMTS频谱上或在Wi-Fi频谱上与主机网络30通信。在这种实施方案中，可根据需要基于系统配置和无线传感器设备所监测的患者的位置来在整个患者护理设施(诸如医院)中提供接收器/发射器31。主机网络30可容纳包含监测调节模块23的计算系统235，因此可通过容纳在主机网络30中的计算系统235进行患者条件指数的计算和测量间隔分配。此外，主机网络30可提供一个或多个中心监测站，诸如主治临床医师的中心位置处的用户界面，以监测患者条件和/或接收报警通知。
图3提供了具有传输管理模块8的计算系统135(例如，每个感测设备3a至3c中的计算系统135a至135c中的每一者)的系统图，该传输管理模块可执行以将数字化信号样本流45分成多个交错子集(在所描绘的实施方案中包括5个交错子集)，并且相应地生成并且传输子集包47至47e。计算系统135包括处理器119、存储器121、软件137和通信接口139。处理器19从存储器21加载并且执行软件37，该软件包括传输管理模块8，其是软件37内的应用程序。每个传输管理模块8包括计算机可读指令，当由计算系统135(包括处理器19)执行时，所述计算机可读指令指导如本文详述的操作。
尽管如图3所描绘的计算系统135包括包封一个传输管理模块8的一个软件元件137，但应当理解，具有一个或多个模块的一个或多个软件元件可以提供相同的操作。类似地，虽然本文提供的描述涉及具有单个处理器119的单个计算系统135，但是应当认识到，可以使用一个或多个处理器来执行这些系统的实施方式，这些处理器可以通信连接，并且这些实施方式被认为在描述的范围内。同样，计算系统135可被实现为包括在云计算环境中的一起联网的若干计算系统。例如在主机网络30中实现计算系统135的情况下，可利用这种实施方案。还应当注意，虽然传输管理模块8在本文中被描述为在感测设备3a至3c上且由这些感测设备实现，但在其他实施方案中，传输管理模块8可由系统内用于安全、可靠、低功率传输的其他设备实现(例如，由用于传输到主机网络30或传输到系统1中的另一个设备的集线器15实现)。
存储器121(其包括医疗记录数据库133)可包括可由处理器119读取和/或能够存储软件137的任何存储介质或存储介质组。存储器121可包括以用于存储信息的任何方法或技术实现的易失性和非易失性、可移动和不可移动存储介质，所述信息诸如是计算机可读指令、数据结构、程序模块或其他数据。存储器121可被实现为单个存储设备，但是可也在多个存储设备或子系统上实现。例如，软件137可存储在医疗记录数据库133之外的单独存储设备上。此外，在一些实施方案中，存储器121可还存储医疗记录数据库133，该医疗记录数据库可也在主机网络130内可访问的一个或多个存储介质或存储介质组上分布和/或实现。类似地，医疗记录数据库133可涵盖多个不同子数据库，所述多个不同子数据库位于不同存储位置和/或包含可按不同格式存储的不同信息。
存储器设备或存储介质的示例包括随机存取存储器、只读存储器、磁盘、光盘、闪存存储器、虚拟存储器和非虚拟存储器、磁组、磁带、磁盘存储或其他磁存储设备，或可用于存储所需信息并且可以由指令执行系统访问的任何其他介质，以及它们的任何组合或变型，或任何其他类型的存储介质。同样，存储介质可以与处理器19一起本地容纳，或者可以分布在一个或多个服务器中，这些服务器可以位于多个位置并且联网，诸如在云计算应用和系统中。在一些实施方式中，存储介质可以是非暂时性存储介质。在一些实施方式中，存储介质的至少一部分可以是暂时性的。存储器121可还包括附加元件，诸如能够与处理器119通信的控制器。
通信接口139被配置为提供处理器19与系统1的各种其他方面(包括A/D转换器13a至13b)之间的通信以接收数字化信号样本流45，并且与接收器/发射器5a至5c通信以将子集包47a至47e传输到集线器15和/或主机网络30。
图5描绘了作为ECG的示例性生理信号41，基于该生理信号，已生成数字化样本流45。图5示出了由600个数字化信号样本(沿着x轴表示样本数)表示的1秒ECG信号的示例性时间部分。ECG包括QRS波42a和T波42b，它们一般被视为ECG生理信号41的重要方面。图6描绘了被分成五个示例***错子集46a至46e的图5的相同数字化样本集。具体地讲，图4的数字化信号样本45被分成包括样本N、N+5、N+10等的第一交错子集46a；包括样本N+1、N+6、N+11等的第二交错子集46b；包括样本N+2、N+7、N+12等的第三交错子集46c；包括样本N+3、N+8、N+13等的第四交错子集；以及包括样本N+4、N+9、N+14等的第五交错子集46e。图6用不同符号描绘了每个相应交错子集中的信号样本。如图所描绘，每个交错子集46a至46e由非相邻信号样本构成，在所描绘的实施方案中，这些非相邻信号样本按每五个样本的方式彼此在时间上等距分布(即，每个交错子集中的每个非相邻信号样本之间的样本间隔为五个样本)。
在该示例中，每个子集一般包含足以估计ECG信号的相应时间部分的信息。虽然每个信号不包含ECG的所有重要细节，诸如描述相应QRS波的每个峰的点，但每个子集提供足以粗略描绘ECG信号的信息。在丢失包含QRS波群的信号样本的数据包的情况下，该方法优于上述现有技术数据传输方法，因为仅丢失QRS波群数据的一部分。在所描绘的实施方案中，可利用剩余的所接收的交错子集，并且可执行内插以基于可用数据尽可能准确地描绘生理信号。
在一个或多个子集包47a至47e中传输每个交错子集46a至46e。在某些实施方案中，可压缩信号样本的交错子集以便减小每个子集包47a至47e的大小。子集包47a至47e可各自在感测设备3a至3c与集线器15或主机网络30之间的单独传输通道上传输。在这种实施方案中，子集包47a至47e可同时传输或该传输可在时间上交错以便掩蔽有关其中所含的生理数据的任何信息。在其他实施方案中，子集包47a至47e可在单个通道上传输，因此顺序地传输。在各种感测应用中，多个生理信号或导联通道可同时记录(例如，对于十二导联ECG而言)，并且每个生理信号或导联被分成交错子集(例如，46a至46e)并且作为子集包(例如，47a至47e)传输，如本文所述。参见图9，例如，接收到三个数字化信号样本流，三个所描绘的导联通道中各有一个。然后每个数字化信号样本流被分成三个子通道。每个子通道提供包含信号样本的交错子集中的一者的相应子集包的传输。
在某些实施方案中，可延迟一个或所有子集包的传输以便掩蔽任何生理信号方面。此外，分布传输开始时间可用于更均匀地分布数据包，从而通过随时间分布数据包来更有效地使用无线电带宽。图8描绘了一种此类实施方案，其中每个子集包的传输开始时间不同。在所描绘的实施方案中，通过每个交错子集46a至46e之间约225毫秒的恒定且相等的延迟使这些开始时间交错。该图表示每个交错子集46a至46e(这些交错子集将被压缩并且编码在子集包中以便传输)的传输开始时间50a至50e的时间分布。这些交错子集仅沿着Y轴分开以提高可读性，因此应忽略图8中的样本点的Y轴值。在所描绘的示例中，总传输时间为900毫秒以便发送ECG信号的一个时间部分的所有交错子集。在其他实施方案中，根据传输开始时间之间的延迟持续时间，总传输时间可更长或更短。
虽然每个开始时间50a至50e之间的延迟持续时间在所描绘的实施方案中均匀分布，但其他实施方案可提供每个开始时间50a至50e之间的变化的延迟持续时间。在一个实施方案中，每个开始时间50a至50e之间的延迟可为最小延迟量与最大延迟量之间的随机化值。这可通过以下方式甚至进一步改善生理信号掩蔽：使子集之间的延迟随机化，以使得不能基于子集包47a至47e的包大小来搜集信息。
在另一个实施方案中，可通过改变相应交错子集中包括的数字化信号样本的时间部分来掩蔽子集包的大小。即，交错非相邻信号样本的图案可在不同样本点(不同N数点)开始。如图9所示，每个子通道中的交错子集在不同样本点开始，因此包括数字化信号样本流的不同时间部分。除了经由时间延迟的交错之外，这可提供进一步的数据安全性，或者可为传输开始时间延迟的替代形式。
可使用任何数量的交错性图案由数字化信号样本流形成交错子集，这些交错性图案可全都相对于单个样本点开始或者可如上文结合图9所述的那样交错。图6至图8展示了每五个样本点的交错性图案，因此所有交错性子集包含在时间上均匀分布且由五个样本的样本间隔分开的非相邻信号样本。在其他实施方案中，交错性子集可具有变化图案，诸如各交错子集之间或甚至单个交错子集内的非相邻信号样本间的变化间隔。此外，在某些实施方案中，交错子集中的一者或多者可包括相邻和非相邻样本—即，由样本间隔分开的一系列相邻样本。仅举一例，可提供两个交错子集的交错性图案，其中第一交错子集包括样本N、N+1、N+4、N+5等；并且第二交错子集可包括样本N+2、N+3、N+6、N+7等。在这种实施方案中，每个交错子集同时包含相邻和非相邻信号样本。
另外，可实现各种实施方案，其中数字化信号样本流可被分成任何数量的两个或更多个交错子集。虽然本文提供并且描绘了包含两个、三个和五个交错子集的示例，但本领域普通技术人员将理解，可通过将数字化信号分成任何数量的两个或更多个交错子集以便传输，从而优化生理信号传输的不同应用。
本发明人还认识到，在生理性患者监测中，应尽可能使从患者感测数据与向临床医师显示数据之间的时间延迟最小化。因此，本发明人认识到所公开的方法的进一步潜在有益效果在于可基于单个子集包来估计生理信号。因此，在接收设备处接收并且处理第一子集包(例如，47a)之后，可向临床医师显示信息。例如，可内插包含第一交错子集46a的第一子集包47a以提供并且显示第一内插生理信号部分，从而为临床医师估计生理数据，直到更新的且更精确的信息可用。图8展示了该概念，其中基于第一交错子集46a中的非相邻信号样本来呈现第一内插生理信号部分55。从图6中的曲线图可以看出，第一交错子集46a中的非相邻信号样本并未提供数字化信号样本流的完美表示，因为例如它们不包含数字化生理信号的Q峰或R峰值。然而，它们能够估计足以在显示器上呈现生理信号的相关时间部分的初始图形表示的数字化数据样本流。然后可在后续数据变得可用时，由改进的描绘来更新和更换第一内插生理信号部分55。
例如，在接收到后续交错子集后，可基于第一交错子集46a和可用的任何后续交错子集(例如，47b至46e)来执行新内插以便生成后续内插生理信号部分。然后可更新该显示以将第一内插生理信号部分55更换为最准确的可用后续内插生理信号部分。一旦接收到所有交错子集(例如，46a至46e)，就可最终确定该显示。然而，如果丢失一个或多个数据包，则可提供生理信号的相关时间部分的至少近似值，临床医师可基于该近似值来获得信息。在某些实施方案中，可连同生理信号一起提供警报或通知以向临床医师通知交错子集(例如，46a至46e)中的一者或多者尚未接收到并且未在生理信号的表示中呈现。
图10描绘了患者监测的方法的一个实施方案，包括由传输管理模块执行的以生成并且传输子集包的步骤。在步骤72处感测生理信号，并且在步骤74处基于所感测的生理信号来生成数字化信号样本流。在步骤76处根据上述各种实施方案中的一个实施方案将数字化信号样本流分成两个或更多个交错子集。在步骤78处生成每个交错子集的子集包，这可包括压缩每个交错子集中的信号样本并且编码压缩数据。在步骤80处传输子集包。
图11描绘了监测患者的方法70的一个实施方案，包括由接收管理模块执行的接收并且显示子集包中所含的数据的步骤。在步骤82处接收第一子集包，并且在步骤84处提取第一交错子集数据，诸如通过解密和解压缩子集包。在步骤86处执行指令以基于第一交错子集中的非相邻信号样本来内插，从而生成第一内插生理信号部分。在步骤88处显示第一内插生理信号部分。与此同时，在步骤90处接收后续子集包并且在步骤92处提取后续交错子集。在步骤94处，将来自后续交错子集的非相邻样本与来自生理信号的相应时间部分的先前接收的交错子集的先前接收的非相邻信号样本拼接在一起。执行步骤96以确定是否已接收到相关时间部分的所有交错子集。如果是这样，则在步骤98处重建生理信号的时间部分并且在步骤100处显示最终确定的重建信号。
返回到步骤96，如果尚未接收到所有交错子集，则内插可用数据以估计缺失数据的值。然后更新该显示以显示后续内插生理信号部分代替第一内插生理信号部分。执行步骤101以确定任何子部分是否被视为丢失—即，不会被接收或恢复。例如，这可为基于时间的分析或者可基于相应发射器/接收器设备和模块所执行的恢复步骤的用尽。如果一个或多个子部分被视为丢失且不可恢复，则在步骤103处生成缺失数据通知以提供与缺失数据有关的通知，从而提供与最新后续内插生理信号部分的可能不可靠性有关的通知。在另一个实施方案中，缺失数据通知可连同第一内插生理信号部分一起生成和/或显示，并且缺失数据通知可继续与每个后续内插信号部分一起显示直到已接收到该时间部分的所有交错子集包。
该书面描述使用示例来公开本发明，包括最佳模式，并且还使得本领域技术人员能够执行和使用本发明。为了简洁、清楚和易于理解而使用了某些术语。除了现有技术的要求之外，不应从中推断出不必要的限制，因为此类术语仅用于描述目的并且旨在被广义地理解。本发明的专利范围由权利要求书限定，并且可包括本领域技术人员想到的其他示例。如果这些其他示例具有与权利要求书的字面语言没有不同的特征或结构元件，或者如果它们包括与权利要求书的字面语言无实质差别的等效特征或结构元件，则这些其他示例旨在在权利要求书的范围内。