DE10220366B4

DE10220366B4 - Lokalisierungssystem mit einer Rückübertragung der Identifikationsinformation

Info

Publication number: DE10220366B4
Application number: DE10220366A
Authority: DE
Inventors: Kenneth Brakeley Welles II; John Erik Hershey; Ralph Thomas Hoctor; David M. Davenport
Original assignee: GE Medical Systems Information Technologies Inc
Current assignee: GE Medical Systems Information Technologies Inc
Priority date: 2001-05-10
Filing date: 2002-05-07
Publication date: 2011-09-22
Anticipated expiration: 2022-05-08
Also published as: US20020167417A1; DE10220366A1; FR2825820A1; US6970097B2; FR2825820B1

Abstract

Lokalisierungssystem (30, 200, 245, 300) zur Bestimmung des Orts eines Patienten in einer Anlage (32, 202, 246, 302), wobei das System (30, 200, 245, 300) umfasst: eine Vielzahl von Raumsendern (44, 46, 48, 50, 52, 65, 73, 95, 101, 212, 214, 216, 218, 220, 222, 224, 226, 228, 250, 252, 264, 312, 314, 316) die geeignet sind für eine Anordnung überall in der gesamten Anlage, wobei jeder Raumsender eine eindeutige modulierte Kennung aufweist, zumindest ein Gegenstandsetikett (54, 56, 230, 232, 254) das einem Gegenstand zur Erfassung von Patientendaten zugeordnet ist und aufweist: ein Identifikationsmodul (128) zur Speicherung einer Identität des Gegenstandsetiketts, einen Empfänger (126), der betreibbar ist zum Empfangen der Kennungen der Raumsender, einen Schalter (144) zum Koppeln der Patientendaten zu dem Empfänger und dem Identifikationsmodul, und einen Sender (124) zum Senden eines Signals mit einer Information bezüglich der Kennung eines Raumsenders innerhalb des...

Description

Die Erfindung betrifft Systeme zur Verwendung bei der Lokalisierung von Ausstattungsgegenständen oder Personen oder, in allgemeiner Weise, von Gegenständen innerhalb einer vorbestimmten Örtlichkeit oder eines vorbestimmten Bereichs. Im Einzelnen betrifft die Erfindung ein System zum Lokalisieren von Gegenständen innerhalb einer Einrichtung, wie beispielsweise eines Krankenhauses, einer Schule, einer Fertigungsanlage oder einer anderen Örtlichkeit oder Anlage, bei der ein automatisches Auffinden hilfreich ist.
Es wird eine Vielzahl von Systemen verwendet zum Überwachen oder Verfolgen von Gegenständen oder Personen innerhalb einer Anlage bzw eines Bereichs. Beispielsweise wird ein Kinderüberwachungssystem verwendet zum Alarmieren von Anlagenpersonal im Falle eines Versuchs, ein markiertes Kleinkind beispielsweise auf einer Entbindungsstation zu entfernen. Andere Systeme, wie das globale Positionierungssystem (Global Positioning System, ”GPS”) werden verwendet zur Bestimmung des Ortes eines Gegenstandes, der mit einem speziellen Sender (Transmitter) ausgestattet ist. Die bestehenden Systeme sind im allgemeinen funktionstüchtig, sind jedoch oft von komplizierter Bauart, sehr teuer und ungenau. Ferner sind die meisten bestehenden Systeme nicht ausgelegt für eine Zusammenarbeit mit Telemetrieeinrichtungen, die innerhalb einer Anlage Gegenstände oder die physiologische Aktivität von Personen oder Tieren überwachen.
Die US 5 748 103 A beschreibt ein Lokalisierungssystem zur Bestimmung des Orts eines Patienten in einer Anlage durch einen Patientenlokalisierer, der Lokalisierungssignale zu entfernten Telemetrieeinrichtungen sendet. Jede Telemetrieeinrichtung enthält eine Sensorschaltung, eine Sende-/Empfangseinrichtung, eine Batterie und eine Antenne.
Die DE 22 32 946 C2 offenbart eine Ultraschall-Ortungsanlage, welche eine Vielzahl von kodierten Impulsen aussendet, die in den Räumen eines für die Überwachung vorgesehenen Gebäudes von einem von Personen mitgeführten Sende-Empfangsgerät empfangen werden.
Aus der US 5 917 425 A ist eine Infrarot-/Hochfrequenz-Lokalisierungsvorrichtung bekannt, bei der eine Vielzahl von stationären Einheiten in Zonen über ein Gebäude verteilt sind. Ein Infrarot-Objekt führt eine tragbare Einrichtung mit sich, so dass eine Infrarot-Kommunikationsverbindung lokal Informationen darüber liefern kann, wo das Objekt ist. Eine Hochfrequenzverbindung wird zur Übertragung der lokalen Informationen zu einem zentralen Prozessor verwendet.
Die DE 43 03 804 C2 beschreibt eine Einrichtung zur Entfernungsmessung mit einem Sendelicht emittierenden Laser, dessen Sendelichtstrahl mit zwei vorgegebenen Modulationsfrequenzen amplitudenmoduliert ist, sowie mit einem Empfänger und einem Phasendetektor zur Ermittlung der Phasendifferenz des Sendelichtstrahls und des von einem Objekt reflektierten Empfangslichtstrahls.
Es besteht ein Bedarf an verbesserten Lokalisierungssystemen zur Bestimmung des Ortes von Gegenständen innerhalb einer Anlage (Örtlichkeit, Bereich). Es besteht ferner ein Bedarf an einem Lokalisierungssystem, das in Verbindung mit Telemetrieeinrichtungen betreibbar ist.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Lokalisierungssystem der eingangs genannten Art derart auszugestalten, dass eine verbesserte Wirkungsweise in Verbindung mit Telemetrieeinrichtungen gewährleistet ist.
Erfindungsgemäß ist ein Lokalisierungssystem nach Anspruch 1, ein Lokalisierungssystem nach Anspruch 18, ein Verfahren nach Anspruch 27, ein Verfahren nach Anspruch 36 und ein Lokalisierungssystem nach Anspruch 46 ausgestaltet.
In einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wird ein Lokalisierungssystem bereitgestellt, das den Ort (Anwesenheitsort, Position) eines etikettierten (bzw. markierten) Gegenstands in einer Anlage bestimmt. Das Lokalisierungssystem umfasst eine Vielzahl von Raumsendern (Sender in einem Zimmer oder Raum), die vorgesehen sind für eine über die gesamte Anlage verteilte Anordnung (Positionierung), wobei im allgemeinen eine raumbezogene (zimmerbezogene) Anordnung vorliegt. In einigen Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung sind mehrere Raumsender in jedem Raum angeordnet. In anderen hingegen weist jeder Raum lediglich einen Raumsender auf. Jeder Raumsender umfasst eine Leistungsversorgung, eine Steuerungsschaltung, einen Sendertreiber und einen Sender. Vorzugsweise besteht die Steuerungsschaltung aus einer programmierbaren Einrichtung wie einem ASIC-Bauteil (anwendungsspezifische integrierte Schaltung, anwendungsspezifischer IC). Die Steuerungsschaltung und der Sendertreiber arbeiten zusammen zum Ansteuern des Senders zur Erzeugung einer eindeutigen Kennung (Kennzeichen, Signatur).
Das System umfasst ferner zumindest ein Gegenstand- oder Raumetikett (Marke), vorzugsweise jedoch viele Etiketten. Jedes Etikett ist vorgesehen zur Befestigung an oder einer anderweitigen Verbindungen mit einer Person, einem Einrichtungsgegenstand oder einer Telemetrieeinrichtung (im allgemeinen als ”Gegenstand” bezeichnet). Jedes Etikett umfasst ein Identifikationsmodul, einen zum Empfangen der Kennungen des Raumsenders betreibbaren Empfänger, eine Leistungsversorgung und einen Sender. Der Sender ist betreibbar zum Senden eines Signals einschließlich einer Information mit Bezug zu der Kennung eines Raumsenders innerhalb des Empfangsbereichs des Etiketts sowie einer Information bezüglich der Identifikation des Etiketts. Eine Steuerungsschaltung steuert den Sender.
Signale des Etiketts werden mittels eines oder mehrerer Lokalisierungsempfänger empfangen. Jeder Lokalisierungsempfänger umfasst einen Identifikationsdekoder und einen Kennzeichnungsanalysator. Jeder Lokalisierungsempfänger ist betreibbar zur Bestimmung der Identität des Gegenstandsetiketts und des wahrscheinlichen Ortes des Gegenstandsetiketts innerhalb der Anlage.
Ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung betrifft ein Verfahren zum Lokalisieren eines Gegenstands in einer Anlage. Das Verfahren umfasst das Positionieren einer Anzahl von Raumsendern in verschiedenen Bereichen innerhalb einer Anlage; das Konfigurieren jedes Raumsenders zum Erzeugen einer eindeutigen Kennung; das Ausstatten eines oder mehrerer Gegenstände mit einem Lokalisierungsetikett; das Konfigurieren jedes Lokalisierungsetiketts zur Erzeugung eines Signals mit einer Information bezüglich der Identität des Lokalisierungsetiketts und der Kennung eines der Raumsender innerhalb des Empfangsbereichs des jeweiligen Etiketts; das Positionieren von zumindest einem der Lokalisierungsempfänger innerhalb der Anlage innerhalb des Sendebereichs von zumindest einem Lokalisierungsetikett; und das Bestimmen des wahrscheinlichen Orts und der Identität des Lokalisierungsetiketts auf der Basis des Signals des Lokalisierungsetiketts.
Das Verfahren kann dabei ebenfalls eine Verbindung mit einem Steuerungscomputer (Steuerungsrechner) mit zumindest einem Lokalisierungsempfänger umfassen, sowie das Erzeugen eines Ausgangssignals zur Angabe des Orts und der Identität des Lokalisierungsetiketts. Das Ausgangssignal kann auf einem mit dem Computer verbundenen Monitor angezeigt werden.
Die Raumsender können dabei in einer Vielzahl von Formen ausgeführt sein und können in bestimmten Formen (Ausführungen) vorgesehen sein zur Bereitstellung einer Synchronisation ihres jeweiligen Sendens. Somit umfasst in einem Ausführungsbeispiel der Erfindung das Verfahren des Lokalisierens eines Gegenstands das Synchronisieren der Raumsender innerhalb eines Raums, so dass jeder Raumsender ein eindeutiges zeitabhängiges Signal sendet. Das Verfahren kann ebenfalls das Konfigurieren eines ersten Raumsenders zum Senden eines zeitveränderlichen Signals, das sich zwischen einer ersten und einer zweiten Frequenz verändert, und das Konfigurieren eines zweiten Raumsenders umfassen zum Senden eines zeitveränderlichen Signals, das sich zwischen einer dritten und vierten Frequenz während der gleichen Zeit ändert, in welcher der erste Sender sein zeitveränderliches Signal sendet.
Die Synchronisation des Systems bewirkt eine verbesserte Erkennungs- bzw. Lokalisierungsfähigkeit. Somit kann das Verfahren des Lokalisierens eines Gegenstands ebenfalls die Bestimmung des Lokalisierens eines Lokalisierungsetiketts auf der Basis eines Versatzes bzw. eines Offsets des zeitveränderlichen Signals vom ersten zum zweiten Raumsender umfassen. Weitere Synchronisationsmöglichkeiten und Vorteile sind nachstehend angegeben.
Gemäss der vorstehenden Darstellung ist es ein Vorteil der Erfindung, ein Verfahren und ein System zum Lokalisieren von Gegenständen in einer Anlage bereitzustellen.
Die Erfindung wird nachstehend unter Bezugnahme auf die Zeichnung beschrieben, wobei weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung veranschaulicht werden.
Es zeigen:
1 eine schematische Darstellung einer mit einem Lokalisierungssystem gemäss einem Ausführungsbeispiel der Erfindung ausgestatteten Anlage,
2 eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels eines Ultraschallraumsenders zur Verwendung in den Ausführungsbeispielen,
3 eine schematische Darstellung eines weiteren Ausführungsbeispiels eines Ultraschallraumsenders zur Verwendung in den Ausführungsbeispielen,
4 eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels einer Schaltungsanordnung zur Verwendung in den Raumsendern gemäss den 2 und 3,
5 ist eine schematische Darstellung eines alternativen Ausführungsbeispiels der Schaltungsanordnung zur Verwendung in den Raumsendern gemäss den 2 und 3,
6 eine schematische Darstellung eines alternativen Ausführungsbeispiels einer Schaltungsanordnung zur Verwendung in den Raumsendern gemäss den 2 und 3,
7 eine schematische Darstellung eines weiteren alternativen Ausführungsbeispiels der Schaltungsanordnung zur Verwendung in den Raumsendern gemäss den 2 und 3,
8 ein Ausführungsbeispiel eines Infrarotraumsenders zur Verwendung in den Ausführungsbeispielen,
9 ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Infrarotraumsenders zur Verwendung in den Ausführungsbeispielen,
10 eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels einer Schaltungsanordnung zur Verwendung in den Raumsendern gemäss den 8 und 9,
11 eine schematische Darstellung einer an einem Gegenstandsetikett verwendeten Schaltungsanordnung zur Verwendung in den Ausführungsbeispielen,
12 eine schematische Darstellung einer mit einem Gegenstandsetikett ausgestatteten Telemetrieeinrichtung,
13 eine schematische Darstellung eines Lokalisierungsempfängers zur Verwendung in den Ausführungsbeispielen,
14 eine schematische Darstellung einer Anlage, die mit einem Lokalisierungssystem gemäss einem zusätzlichen Ausführungsbeispiel ausgestattet ist,
15 eine schematische Darstellung einer Anlage, die mit einem Lokalisierungssystem gemäss einem weiteren zusätzlichen Ausführungsbeispiel ausgestattet ist,
16 eine schematische Darstellung einer Anlage, die mit einem Lokalisierungssystem gemäss einem weiteren zusätzlichen Ausführungsbeispiel ausgestattet ist,
17 eine schematische Darstellung (Skizze) eines Signals eines Raumsenders gemäss einem Ausführungsbeispiel,
18 eine schematische Darstellung (Skizze) eines Signals eines Raumsenders eines weiteren Ausführungsbeispiels,
19 eine schematische Darstellung (Skizze) von Signalen zweier Raumsender zur Veranschaulichung eines Synchronisationszustands,
20 eine schematische Darstellung (Skizze) von Signalen zweiter Raumsender zur Veranschaulichung eines nicht synchronisierten Zustands,
21 eine schematische Darstellung einer Ultraschalltreiberschaltung, und
22 eine schematische Darstellung einer Transformatorkopplungsschaltung zur Verwendung in Verbindung mit der Treiberschaltung gemäss 21 zum Ansteuern eines Ultraschallmesswandlers (Transducer).
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG BEVORZUGTER AUSFÜHRUNGSBEISPIELE
Nachstehend werden Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung beschreiben, wobei die Erfindung nicht auf die Anwendungen und Einzelheiten des Aufbaus und die Anordnung der angegebenen Komponenten im Rahmen der nachstehenden Beschreibung oder Veranschaulichung in den Figuren beschränkt ist. Bezüglich der Erfindung sind weitere Ausführungsbeispiele und Abwandlungen in gleicher Weise wie die beschriebenen Ausführungsbeispiele möglich. Ferner dienen die sprachlichen Darstellungen und die Bezeichnungen lediglich zur Beschreibung der Erfindung und sind nicht einschränkend auszulegen.
1 veranschaulicht ein System 30 eines Ausführungsbeispiels, wie es beispielhaft in einer Anlage (Einrichtung, Betriebsanlage, Anlagenkomplex, Bereich) 32 vorgesehen ist. Die Anlage 32 umfasst fünf Räume (Zimmer): Raum 34, Raum 36, Raum 38, Raum 40 und Raum 42. Jeder der Räume 34–42 ist jeweils mit einem Raumsender 44–52 ausgestattet. In dem veranschaulichten Ausführungsbeispiel ist jeder Sender (Transmitter) ein Ultraschallsender. Vorzugsweise erzeugt jeder Raumsender ein eindeutiges Signal, und es werden der Ort (Position, Lage) und das Signal oder eine Darstellung des durch jeden Raumsender erzeugten Signals in einem Speicher eines Computers oder einer gleichartigen Einrichtung gespeichert.
Das System 30 umfasst zwei Lokalisierungsetiketten (Lokalisierungsanhänger, Marken) 54 und 56. Jedes Lokalisierungsetikett bzw. Etikett 54 und 56 umfasst im allgemeinen einen Empfänger oder Sensor zum Empfangen des Signals der Raumsender 44–52. In dem gezeigten Ausführungsbeispiel befindet sich das Etikett 54 innerhalb des Übertragungsbereichs des Raumsenders 44 im Raum 34, und es befindet sich das Etikett 56 innerhalb des Übertragungsbereichs des Raumsenders 48 in dem Raum 40. Jedes Etikett 54 und 56 umfasst ferner einen Sender, der in dem gezeigten Ausführungsbeispiel ein Signal im Rundfunkfrequenzbereich (Radio Frequency, RF) zu einem Lokalisierungsempfänger 60 sendet. (Dabei ist zu beachten, dass die Etiketten jedoch eine Vielzahl von drahtlosen Kommunikationsverbindungsmöglichkeiten neben einer Rundfunkfrequenzkommunikation verwenden können). Die Etiketten 54 und 56 sind an einem Gegenstand befestigt oder diesem in anderer Weise zugeordnet. Wird der Gegenstand innerhalb der Anlage 32 bewegt, dann wird ebenfalls das Etikett bewegt. Jedes Etikett überträgt Daten, die repräsentativ sind für die Signale, die das Etikett von den Raumsendern während einer Bewegung in der Anlage erhält und wenn Raumsender in den Empfangsbereich des Etiketts gelangen. Jedes Etikett überträgt ebenfalls Informationen bezüglich seiner eigenen Identität. Vorzugsweise führen die Etiketten eine Rückübertragung des Signals oder einer Darstellung des Signals von den Raumsendern durch. Die Etiketten sind abgestimmt für ein Senden zu mehr als einem Lokalisierungsempfänger 60. Die Anzahl der Lokalisierungsempfänger kann dabei angepasst werden zur Optimierung der Systemkosten und im Hinblick auf ein Erfassen der gesamten Anlage.
Zumindest einer der Lokalisierungsempfänger 60 ist mit einer Zentralstation oder einem Computer (wie es nachstehend noch angegeben ist) verbunden, wobei Information von den Etiketten verwendet werden kann zur Identifikation des Orts bzw. der Position des Gegenstands, an welchem das Etikett befestigt oder welchem das Etikett zugeordnet ist. Wie es bereits erwähnt wurde und wie es nachstehend noch diskutiert wird, weist bevorzugt jedes Etikett eine eindeutige Identifikation oder einen Identifikationskode auf. Mittels dieser Ausgestaltung umfasst das Signal des Etiketts einen Identifikationsteil sowie einen Lokalisationsteil. Der Lokalisationsteil kennzeichnet das Raumsendersignal in dem Raum oder dem Bereich, in welchem das Etikett angeordnet ist. Vorzugsweise bestimmt der Lokalisierungsempfänger die Identität jedes Etiketts, das ein Signal zu dem Lokalisierungsempfänger sendet (überträgt). In bevorzugter Weise bestimmt ferner der Lokalisierungsempfänger den wahrscheinlichsten Ort des Etiketts durch Vergleiche zuvor programmierter Orte und Kennungsinformationen mit der Lokalisierungsinformation im Lokalisierungsteil des Signals des Etiketts. Die Information des Lokalisierungsempfängers wird einem Steuerungscomputer zugeführt, der die Identität und den Ort des mit einem Etikett versehenen Gegenstands anzeigt oder in anderer Weise angibt.
2 veranschaulicht einen Raumsender 65, der in den das System 30 enthaltenden Ausführungsbeispielen verwendet werden kann. Der Raumsender 65 ist ein Ultraschallsender und umfasst ein Gehäuse 67 mit einem Gitter 69, das ein Durchlaufen eines Ultraschallsignals durch das Gehäuse ermöglicht. Der Raumsender 65 ist ausgeführt für einen Einbau in eine elektrische Steckdose mittels zwei elektrischen Verbindungseinrichtungen 71. Der in 2 gezeigte Aufbau des Senders ist angemessen, da eine Leistung für den Raumsender auf einfache Weise durch die elektrische Steckdose verfügbar ist. Es können jedoch auch Batterien, Solarzellen und andere Leistungsversorgungseinrichtungen auf einfache Weise eingesetzt werden, und es kann der Raumsender 65 an einer Vielzahl von Positionen in einem Raum oder in einem Bereich einer Anlage angeordnet werden.
3 veranschaulicht einen alternativen Aufbau, wobei ein Raumsender 73 in der Weise aufgebaut ist, dass er innerhalb der Vertiefung einer elektrischen Wandsteckdose eingesetzt werden kann. Der Raumsender 73 umfasst eine Steckdosenfrontplatte 65 mit einem oder mehreren Gittern 77.
Ungeachtet ihrer jeweiligen exakten Form können die Raumsender 65 und 73 in der Weise ausgeführt sein, dass dieselbe Steuerungsschaltungsanordnung verwendet wird. Gemäss der Darstellung in 4 umfasst jeder Ultraschallraumsender 65 und 73 eine Leistungsversorgung 80, die mit einer Leistungsquelle wie einer Leistungssteckdose mit 110 V Wechselspannung verbunden ist. Die Leistungsversorgung 80 versorgt eine Steuerungsschaltung 82 mit entsprechender Leistung, wobei die Steuerungsschaltung 82 ein Mikrocomputer oder eine andere programmierbare Einrichtung wie eine anwendungsspezifische integrierte Schaltung (ASIC) sein kann. Jeder Raumsender 65 und 73 umfasst ferner einen Tongenerator 84 sowie einen Messwandler (Transducer). Die Steuerungsschaltung 82 steuert den Tongenerator zur Erzeugung eines eindeutigen Tons (Tonsignal) oder eines Satzes von Tönen zur Bildung eines Kennungssignal bzw. einer Kennung. Die Kennung kann dabei einen einzelnen festen Ton, eine Vielzahl fester Töne, eine bekannte zeitliche Abfolge unterschiedlicher Töne, oder eine Vielzahl von Tönen, die in bekannten Intervallen aus- und eingeschaltet werden, einen oder mehrere frequenzmodulierte Töne, einen oder mehrere Töne, die in digitaler Weise mittels eines digitalen Identifikationssignals ein- und aus-moduliert werden, oder einen mehrere Phasen-modulierte Töne aufweisen. Selbstverständlich ist es für den Fachmann auf diesem Gebiet möglich, weitere technische Möglichkeiten zur Erzeugung von Kennungen zu verwenden. Die Kennung oder der Satz von Tönen wird dem Messwandler 86 zugeführt, der die elektrischen Impulse der Kennung in einem Klang (Klangsignal) umwandelt. Der Klang dringt durch das Gitter 69 und 77 und gelangt in den den Raumsender umgebenden Bereich.
5 veranschaulicht ein weiteres optionales Ausführungsbeispiel der Schaltungsanordnung für die Raumsender 65 und 73, d. h. die Raumsenderschaltungsanordnung 87. Die Raumsenderschaltungsanordnung 87 umfasst eine Versorgungsleitungs-Kommunikationsträgerschaltung 88 (PLC Schaltung) wie eine Konsumelektronikbusschaltung (CEBus). Die PLC-Kommunikationsschaltung 88 ermöglicht eine Kommunikation und Rekonfiguration der Steuerungsschaltung 82 mittels einer Kommunikation über die Versorgungsleitungen. Die Kommunikationsverbindung mittels der PLC-Kommunikationsschaltung 88 ermöglicht die Kommunikation einer Vielzahl von Ultraschallsendern miteinander zum Zwecke einer Synchronisation (wird nachstehend noch beschrieben). Selbstverständlich können weitere technische Möglichkeiten zur Bereitstellung einer Kommunikation zwischen den Sendern einschließlich drahtloser Verfahren verwendet werden. Beispielsweise veranschaulicht 6 eine Senderschaltungsanordnung mit einem Ultraschallempfänger 89, der eine Kommunikation zwischen den Sendern ermöglicht. 7 veranschaulicht ein weiteres Ausführungsbeispiel der Raumsenderschaltungsanordnung mit einem Rundfunkempfänger (radio receiver) 90. Die Ausstattung mittels eines Rundfunkempfängers 90 ermöglicht es dem Raumsender 65 und 73, Rundfunkübertragungen von in der Nähe befindlichen Lokalisierungsetiketten zu erfassen.
Die 8 und 9 veranschaulichen Ultraviolett- oder Infrarotraumsender, die in dem System 30 verwendet werden können. Ein erster Infrarotsender 95 ist in 8 gezeigt. Der erste Infrarotraumsender 95 umfasst ein Fenster 97 und elektrische Verbindungseinrichtungen 99. Ein zweiter Infrarotraumsender 101 ist in 9 gezeigt. Der zweite Infrarotraumsender ist in der Weise ausgestaltet, dass er in die Vertiefung einer elektrischen Steckdose eingesetzt werden kann und eine Frontplatte 103 mit einem Fenster 105 aufweist. Während des Betriebs sind die Raumsender 95 und 101 gleichartig zu den Raumsendern 65 und 73 mit der Ausnahme, dass sie auf der Basis von Infrarotenergie im Vergleich zur Ultraschallenergie arbeiten und Fenster 97 und 105 aufweisen, die eine Übertragung der infraroten Abstrahlung ermöglichen im Vergleich zu den Gittern, die zum Durchlassen einer Ultraschallstrahlung vorgesehen sind.
Die Raumsender 95 und 101 teilen sich eine gemeinsame Steuerungsschaltung. Gemäss der Darstellung in 10 umfasst jeder Raumsender eine Leistungsversorgung 110, eine Steuerungsschaltung 112, einen Pulsgenerator 114, und eine Infraroteinrichtung 116, wie beispielsweise eine Leichtdiode (LED). Die in 10 gezeigte Schaltungsanordnung ist gleich derjenigen von 4 mit der Ausnahme, dass sie für Infrarotenergie ausgelegt ist. Der Pulsgenerator 114 wird mittels der Steuerungsschaltung 112 (vorzugsweise ein Mikroprozessor, eine andere programmierbare Einrichtung oder eine anwendungsspezifische integrierte Schaltung ASIC) gesteuert, so dass die Infraroteinrichtung 116 eine Raumsenderkennung in Form einer Reihe von Infrarotsignalen erzeugt. In gleicher Weise wie bei den Ultraschalraumsendern 65 kann die Kennung eine feste einzelne Frequenz, eine Vielzahl von festen Frequenzen, eine bekannte zeitliche Sequenz verschiedener Frequenzen, eine oder mehrere, in bekannten Intervallen ein- und ausgeschaltete Frequenzen, eine oder mehrere modulierte Frequenzsignale, eines oder mehrere mittels eines digitalen Identifikationssignals digital ein- und ausmodulierte Signale, oder ein oder mehrere phasenmodulierte Signale sein. Es ist für den Fachmann auf diesem Gebiet klar, dass weitere Kennungen möglich sind.
Dabei ist zu beachten, dass die Raumsender, sowohl mit Ultraschall als auch Infrarot oder auch mittels anderer Arbeitsweise in der Weise betrieben werden, dass die Steuerungsschaltung 82 und 112 in Verbindung mit einer Treibereinrichtung (wie beispielsweise der Tongenerator 84 oder der Pulsgenerator 114) bewirken, dass ein Sender (wie beispielsweise ein Messverstärker, eine Infraroteinrichtung oder anderer Abstrahlungseinrichtungen) eine Kennung sendet oder überträgt. Die Verbindung ist somit nicht auf Infrarot (oder Ultraviolett) oder Ausführungsbeispiele mit Ultraschall gemäss der vorstehenden Beschreibung beschränkt, sondern kann auch an andere Arten von Strahlungen angepasst werden, wie es für den Fachmann auf diesem Gebiet bekannt ist.
11 zeigt den Aufbau der Lokalisierungsetiketten 54 und 56. Jedes Lokalisierungsetikett 54 und 56 umfasst eine Leistungsversorgung 120, wie beispielsweise eine Batterie, eine Steuerungsschaltung 122, einen Rundfunksender 124 und einen Messwandler 126, der verwendet wird zum Empfangen einer Strahlungsenergie entsprechend der Strahlungsart, die durch die für eine spezielle Anwendung verwendeten Raumsender abgestrahlt wird. Jedes Etikett umfasst ferner ein Identifikationsmodul 128, das einen eindeutigen Identifikationskode aufweist, der jedes einzelne Etikett identifiziert. Vorzugsweise arbeitet die Steuerungsschaltung 122 (die eine anwendungsspezifische integrierte Schaltung ASIC oder einer von verschiedenen Mikrokontrollern wie beispielsweise 80C51 von Intel oder Phillips sein kann) in einer Klein-Leistungsbetriebsart (Schlafbetriebsart) während des größten Teils der Zeit. Bei ausgewählten Intervallen wie beispielsweise alle 15 Sekunden „wacht” die Steuerungseinheit 122 auf (wird aktiviert) und schaltet den Rundfunksender 124 ein. (Das Intervall muss dabei nicht periodisch sein). Der Radiosender 124 sendet ein Signal, das einen Einleitungsteil aufweisen kann zum Zwecke des Erlaubens des Lokalisierungsempfängers (wird nachstehend noch beschrieben), das Signal des Rundfunksenders 124 zu betrachten. Die Steuerungsschaltung 122 veranlasst sodann das Senden des Identifikationscodes mittels des Identifikationsmoduls 28, gefolgt von der Rundfunkübertragung der eingehenden Signale, die durch den Messwandler 126 erfasst werden. Die Übertragung der erfassten Signale dauert während einer vorbestimmten Zeitdauer, wie beispielsweise 50 Millisekunden an, worauf die Steuerungsschaltung 122 den Rundfunksender 124 ausschaltet und in die Schlafbetriebsart zurückversetzt. Vorzugsweise verwenden die Etiketten 54 und 56 ein Modulationsverfahren wie eine Amplitudenmodulation oder eine Frequenzmodulation zum Übertragen ihres Signals zu dem Lokalisierungsempfänger. Falls es erforderlich ist, kann ein komplizierteres Modulationsverfahren wie TDMA (time division multiple access) oder CDMA (code division multiple access) verwendet werden. Im Falle der Verwendung einer CDMA-Übertragung kann der CDMA-Code teilweise oder vollständig an die Stelle der Identifikationscodes des Identifikationsmoduls 128 treten.
Gemäss der vorstehenden Darstellung arbeitet das System gemäss einem Ausführungsbeispiel in Verbindung mit einer Telemetrieeinrichtung, die beispielsweise die physiologische Aktivität eines Patienten oder die Aktivität einer Einrichtung überwachen kann. 12 veranschaulicht ein Beispiel einer Telemetrieeinrichtung 130, die in funktionaler Hinsicht die Funktionen eines Etiketts, wie beispielsweise die Etiketten 54 oder 56, und eine Standardtelemetrieeinrichtung kombiniert. Die Einrichtung 130 umfasst drei Signalformer (wie beispielsweise A/D-Wandler) 132, 134 und 136, die die drei Telemetriesignale formen, die in den gezeigten Beispielen ECG-Signale sind. Die Einrichtung 130 umfasst ferner einen Messwandler 138 (oder in allgemeiner Form einen Empfänger), der Signale von dem einen Raumsender oder den mehreren Raumsendern innerhalb der Anlage 32 empfängt, wie beispielsweise der Raumsender 65, 73, 99, 101 oder dergleichen. Der Messwandler 138 kann vorgesehen sein zum kontinuierlichen Überwachen der Umgebung oder zum intermittierenden Abtasten von Signalen der Raumsender. Das mittels des Messwandlers 138 erfasste Signale oder die Signale werden in einem Filter- und Mischmodul 140 geformt bzw. aufbereitet. Das Filter- und Mischmodul verarbeitet das mittels des Messwandlers 138 empfangene Signal oder die Signale, beispielsweise durch Berechnen der Frequenz des Ultraschall- oder Infrarotsignals und Ausgeben lediglich des verarbeiteten Werts (d. h. der Frequenz). Ferner kann das Filter- und Mischmodul 140 vorgesehen sein, zum Modulieren des empfangenen Signals auf ein Sendesignal (Übertragungssignal) der Einrichtung 130 oder zum Mischen des empfangenen Signals zum Erzeugen eines heterodynen bzw. überlagerten Signals.
Die Einrichtung 130 umfasst ferner ein Identifikationsmodul 142, das eine eindeutige Identifikationsgröße der Einrichtung 130 speichert. Ausgangssignale der Signalformer 132, 134 und 136, des Filter- und Mischmoduls 140 und des Identifikationsmoduls 142 werden mit einem fünfpoligen Schalter 144 (schematisch dargestellt, beispielsweise Ausschalter) verbunden. Das Ausgangssignal des Schalters 144 wird einem Mehrkanalkombinierer 148 zugeführt. Der Mehrkanalkombinierer 148 empfängt ferner Steuerungseingaben einer Steuerungsschaltung 150, die ein Mikroprozessor oder eine programmierbare Einrichtung oder eine anwendungsspezifische integrierte Schaltung ASIC sein kann. Der Betrieb der Steuerungsschaltung 150 erfolgt in gleicher Weise wie derjenige der Steuerungsschaltung 122 gemäss der vorstehenden Beschreibung. Das Ausgangssignal des Mehrkanalkombinierers 148 wird einem Rundfunksender 152 zugeführt. Der Rundfunksender 152 erzeugt ein Ausgangssignal mit einem Lokalisierungsteil, wobei das verarbeitete Signal mittels des Messwandlers 138 empfangen wird, und einen Identifikationsteil, den Identifikationscode des Identifikationscodemoduls 142. Die Einrichtung 130 wird mittels einer Leistungsversorgung 154 mit Leistung versorgt.
13 veranschaulicht ein weiteres Beispiel eines Lokalisierungsempfängers 160, der in den in dem beschriebenen System 130 enthaltenen Ausführungsbeispiel verwendet werden kann. Der Lokalisierungsempfänger 160 umfasst einen Rundfunkempfänger 162 zum Empfangen von Übertragungen der Etiketten 54 und 56 und weiterer anderer Etiketten, die im Rahmen der Umsetzung der vorliegenden Erfindung verwendet werden. Das Ausgangssignal des Rundfunkempfängers 162 wird einem Identitätsdekoder 164 zugeführt zur Bestimmung der Identität des Etiketts, das das vom Rundfunkempfänger 162 empfangene Signal sendet. Das Ausgangssignal des Rundfunkempfängers 162 wird ebenfalls einem Kennungsanalysator 166 zugeführt. Der Kennungsanalysator 166 vergleicht das Signal des Rundfunkempfängers 162 mit aufgezeichneten und bekannten Kennungen sämtlicher Raumsender, die in dem implementierten System verwendet werden. Jedes aufgezeichnete Signal ist ebenfalls einem Ort jedes Raumsenders in dem System 30 zugeordnet. Wird eine Übereinstimmung übermittelt, dann bildet der Kennungsanalysator 166 ein Ausgangssignal entsprechend des wahrscheinlichen Orts des Etiketts innerhalb der Anlage 32, d. h. des Orts des (oder der) Raumsender(s) dessen/deren Signal(e) durch das Etikett empfangen wurde(n). Die Ausgangssignale des Identitätsdekoders 164 und des Kennungsanalysators 166 werden einem Steuerungscomputer 168 zugeführt. Der Steuerungscomputer 168 kann an einer geeigneten Stelle innerhalb oder mit einem entsprechenden Abstand zu dem Lokalisierungsempfänger 160 oder ebenfalls in der Anlage 32 angeordnet sein. Der Steuerungscomputer 168, wie dies für den Fachmann auf diesem Gebiet offensichtlich ist, kann eine Information auf einem (nicht gezeigten) Monitor oder einer anderen Ausgabeeinrichtung ausgeben zur Angabe des Orts eines mit einem Etikett versehenen Gegenstands oder der Telemetrieeinrichtung 130.
14 zeigt ein System 200, das eine Alternative zu dem System 30 darstellt. Das System 200 ist in einer Anlage bzw. Einrichtung 201 angeordnet und umfasst fünf Räume 202 bis 210. Neun Raumsender (in diesem Fall Ultraschallsender) 212–228, zwei Etiketten (Anhänger, Marken) 230 und 232 sowie ein Lokalisierungsempfänger 234 sind in den Räumen angeordnet. Sendet das Etikett 230, dann sind die stärksten, zu dem Lokalisierungsempfänger 234 gesendeten Ultraschallsignale die Signale der Raumsender 212, 214 und 216. Der Lokalisierungsempfänger 234 bestimmt, dass das Etikett 230 im Raum 202 angeordnet ist, auf der Basis des Rundfunksignals des Etiketts 230. In gleicher Weise kann der Lokalisierungsempfänger 234 auf der Basis des Signals des Etiketts 232 bestimmen, dass sich das Etikett 232 im Raum 208 befindet.
Ein weiteres Verfahren zum Lokalisieren von Etiketten oder Telemetrieeinrichtungen innerhalb eines Raums ist die Synchronisation der Raumsender innerhalb eines Raums und das Aussenden eines eindeutigen zeitabhängigen Signals durch jeden Raumsender. 15 veranschaulicht ein System 245, das in einer Anlage (Einrichtung) 246 einschließlich eines Raums 247 eingesetzt ist. Ein Raumsender 250 innerhalb des Raums 247 sendet ein zeitveränderliches Signal 251 (17), das sich zwischen einer ersten Frequenz f1 und einer zweiten Frequenz f2 während derselben Zeit ändert, in der ein Sender 252 ein zeitveränderliches Signal 253 (18) sendet, das zwischen einer dritten Frequenz f3 und einer vierten Frequenz f4 veränderlich ist. Die Entfernung von einem Etikett 254 zu dem Raumsender 250 beträgt dist1, und die Entfernung von dem Etikett 254 zu dem Raumsender 252 ist dist2. Gilt dist1 <> dist2, dann ist das von dem Etikett 254 empfangene Signal gleich dem in 20 gezeigten Signal, wobei die beiden Signale 251 und 253 einen Offset um einen Betrag Ω (in Sekunden) versetzt sind. Der Offset Ω, multipliziert mit der Schallgeschwindigkeit (wenn Ultraschallraumsender verwendet werden) ist gleich der Differenz dist1–dist2. Ist ein Raum durch drei (oder mehr) Ultraschallraumsender beschallt (mit Klang bzw. Schall gefüllt), die bekannte, zeitlich veränderliche und synchronisierte Frequenzmuster aufweisen, dann kann der Ort (die Position) des Etiketts 254 innerhalb des Raums mit einer Genauigkeit unter Verwendung des Verfahrens der Triangulation und des Offsets der Signale bestimmt werden. Ein Vorteil dieses Synchronisationsverfahrens besteht darin, dass die Sendersynchronisation lokal ist und keine Kommunikation zu einer zentralen Berechnungseinrichtung erforderlich ist.
Andere Lokalisierungsmechanismen können verwendet werden zum genaueren Lokalisieren von Etiketten innerhalb eines Raums. Gemäss der vorstehenden Darstellung in einem Ausführungsbeispiel (wie es in 7 gezeigt ist) können Raumsender mit Rundfunkempfängern (Radioempfänger) ausgestattet sein. Das in 15 gezeigte System in 245 kann mittels eines Lokalisierungsempfängers 260 modifiziert werden, der die Fähigkeit aufweist zum Senden eines Rundfunksignals 262A–C zu den Raumsendern 250 und 252 und einem Raumsender 264. Die Signale 262A–C sind Synchronisationscodes, die bewirken, dass die Sender 250, 252 und 264 ihr jeweiliges Ultraschallsignal zu bekannten Zeiten in synchronisierter Weise senden (übertragen), wie es für zwei Beispielsender in 19 dargestellt ist. Das Etikett 254 empfängt die Ultraschallsignale nach einer Verzögerung infolge der Entfernung von jedem Raumsender dividiert durch die Schallgeschwindigkeit. Der empfangene Ultraschall wird sodann von dem Etikett 254 zu dem Lokalisierungsempfänger 260 gesendet. Auf diese Weise wird der Abstand des Etiketts 254 von jedem Raumsender 250, 252 und 264 genau berechnet. Dies ermöglicht eine genaue Bestimmung des Orts des Etiketts 254 innerhalb des Raums 247.
Damit das vorstehend beschriebene Verfahren in der Lage ist, optimale Ergebnisse bereitzustellen, ist es erforderlich, dass der Lokalisierungsempfänger 260 die zeitliche Steuerung der von jedem Raumsender gesendeten (übertragenen) Ultraschallmuster kennt. Die Genauigkeit, mit der dies bekannt sein muss, beträgt etwa eine Millisekunde zur Berechnung des Orts des Etiketts innerhalb einer Entfernung von einem Fuß (entspricht etwa 30,48 cm). Während eine Synchronisation unter Verwendung einer Rundfunkübertragung von dem Lokalisierungsempfänger verwendet werden kann zur Erzeugung der Zeitsteuerungssicherheit können verschiedene andere Verfahren der Synchronisation wie eine andere drahtlose Kommunikation (Infrarot und andere Spektralfrequenzen) und einer drahtgebundenen Kommunikation verwendet werden, einschließlich derjenigen, die nachstehend beschrieben sind.
Ein weiteres Verfahren zur Synchronisation kann implementiert werden, wenn die Raumsender mit einem Rundfunksender oder anderen sekundären Sendern ausgestattet sind, wie dies beispielsweise in 7 veranschaulicht ist. Bei der Ausstattung mit einem Sekundärsender sendet jeder Raumsender periodisch ein Synchronisationssignal zu dem Lokalisierungsempfänger, wie beispielsweise einmal in jeder Minute oder auch so selten wie einmal je Stunde, zur Aufrechterhaltung einer bekannten Zeitsteuerung (timing).
Ein weiteres Verfahren der Synchronisation kann implementiert werden in der Verwendung einer PLC-Kommunikation und Raumsendern mit dem in 5 gezeigten Aufbau. Bei der Ausstattung mit einer PLC-Schaltung kann eine genaue zeitliche Synchronisation zwischen dem Lokalisierungsempfänger und den Raumsendern auf einfache Weise erhalten werden, da die Zeitsteuerung der Signale zu sämtlichen, mit der Versorgungsleitung verbundenen Einrichtungen und Geräten kommuniziert (gesendet, übertragen) wird.
Ein weiteres Verfahren der Synchronisation kann unter Verwendung eines Referenzetiketts implementiert werden. 16 veranschaulicht ein System 300 in einer Anlage 302 mit einem Referenzetikett 304 in einem Raum 306. Das Referenzetikett wird an einem bekannten festgelegten Ort innerhalb des Raums 306 angeordnet. Das Referenzetikett 304 überträgt ein Signal in periodischer Weise, beispielsweise einmal pro Minute. Ein Lokalisierungsempfänger 310 empfängt die Signale des Referenzetiketts 304 und berechnet die Zeitsteuerung dreier Raumsender 312, 314 und 316 entsprechend dem empfangenen Signal.
Ein weiteres Verfahren der Synchronisation kann implementiert werden unter Verwendung eines Raumsenders in dem in 6 gezeigten Raum. In diesem Ausführungsbeispiel weisen sämtliche Ultraschallsender auch Ultraschallempfänger auf. Innerhalb eines Raums achtet ein Raumsender auf die Signale der anderen Raumsender. Die Raumsender halten eine konstante relative Synchronisation untereinander aufrecht. Diese relative Synchronisation ermöglicht dem Lokalisierungsempfänger die Berechnung von Positionen bzw. Orten von Etiketten innerhalb des Raums einer Anlage.
21 zeigt ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel eines programmierbaren Rechteckwellentreibers 330 für einen Ultraschallraumsender (wie die Raumsender 65, 73 und 212–228). Der Rechteckwellentreiber 330 umfasst eine Taktschaltung 332, die ein Taktsignal einem Binärratenmultiplizierer 334 zuführt. Der Binärratenmultiplizierer empfängt ”n” Signale von einem Mikrokontroller 336, wobei ”n” der Anzahl der durch den Binärratenmultiplizierer 334 verarbeiteten Bits entspricht. Der Mikrokontroller 336 erzeugt ein Anfangssteuerungssignal auf der Basis des Raumorts der Schaltung, d. h. des Raums, in welcher die Schaltung angeordnet ist. Das Ausgangssignal des Binärratenmultiplizierers 334 wird einem Binärzähler 338 zugeführt, der aufgebaut ist zur Durchführung einer Divisionsoperation durch 16. Das Ausgangssignal des Binärzählers 338 wird einem zweiten Binärzähler 340 zugeführt, der ebenfalls aufgebaut ist zur Durchführung einer Divisionsoperation durch 16. Das Ausgangssignal des Binärzählers 340 wird einem Treibertransistor (ein Steuerungstransistor) 342 zugeführt. Das Ausgangssignal des Treibertransistors 342 und eine Vorspannung einer Versorgungswelle 344 werden als Zweileitungssignale an Anschlüssen 346 und 348 bereitgestellt. Wie es am besten in 22 dargestellt ist, wird das Zweileitungsausgangssignal einem Übertrager (step-up transformer) 350 zugeführt, der eine Primärwicklung 351 und eine Sekundärwicklung 352 aufweist. Die Sekundärwicklung 352 treibt einen Ultraschallmesswandler 354. Durch sowohl das Netzwerk als auch die Spektralanalyse wurde von den Erfindern ermitteln, dass die Ansteuerung des Ultraschallmesswandlers mit einem Rechteckwellentreiber besondere Frequenzen mit einer angemessenen Spektralreinheit mit relativ niedrigen Kosten erzeugt werden.
Gemäss der vorstehenden Darstellung stellt die Erfindung unter anderem ein Verfahren und ein System bereit, das Gegenstände innerhalb einer Anlage lokalisieren kann.
Verschiedene Merkmale und Vorteile der Erfindung sind in den Nachfolgenden Patentansprüchen dargestellt.
Vorstehend wurden ein Lokalisierungssystem 30, 200, 245, 300 und ein Verfahren zur Bestimmung des Orts eines mit einem Etikett versehenen Gegenstands in einer Anlage 32, 201, 246, 302 beschrieben. In einem Ausführungsbeispiel umfasst das Lokalisierungssystem 30, 200, 245, 300 eine Vielzahl von Raumsendern 44, 46, 48, 50, 52, 65, 73, 95, 101, 212, 214, 216, 218, 220, 222, 224, 226, 228, 250, 252, 264, 312, 314, 316, die aufgebaut sind für eine Anordnung in verteilter Weise in der Anlage 32, 201, 246, 302. Jeder Raumsender 44, 46, 48, 50, 52, 65, 73, 95, 101, 212, 214, 216, 218, 220, 222, 224, 226, 228, 250, 252, 264, 312, 314, 316 weist eine eindeutige Kennung auf. Das System 30, 200, 245, 300 umfasst ferner zumindest einen Gegenstand oder ein Lokalisierungsetikett 54, 56, 230, 232, 254, das an einem Gegenstand angeordnet oder ihm in anderer Weise zugeordnet ist. Jedes Etikett 54, 56, 230, 232, 254 kann betrieben werden zum Senden eines Signals mit einer Information bezüglich der Kennung eines Raumsenders 44, 46, 48, 50, 52, 65, 73, 95, 101, 212, 214, 216, 218, 220, 222, 224, 226, 228, 250, 252, 264, 312, 314, 316 innerhalb des Empfangsbereichs des Etiketts 54, 56, 230, 232, 254 und einer Information bezüglich der Identität des Etiketts 54, 56, 230, 232, 254. Signale der Etiketten 54, 56, 230, 232, 254 werden von einem oder mehreren Lokalisierungsempfängern 60, 160, 234, 260 empfangen. Jeder Lokalisierungsempfänger 60, 160, 234, 260 wird betrieben zur Bestimmung der Identität eines Gegenstandsetiketts 54, 56, 230, 232, 254 und des wahrscheinlichen Orts des Gegenstandsetiketts 54, 56, 230, 232, 254 innerhalb der Anlage 32, 201, 246, 302 auf der Basis des Signals der Etiketten 54, 56, 230, 232, 254. Die Erfindung stellt ebenfalls ein Verfahren des Lokalisierens eines Gegenstands in einer Anlage 32, 201, 246, 302 bereit. In einem Ausführungsbeispiel umfasst das Verfahren das Positionieren von Raumsendern 44, 46, 48, 50, 52, 65, 73, 95, 101, 212, 214, 216, 218, 220, 222, 224, 226, 228, 250, 252, 264, 312, 314, 316 in verschiedenen Bereichen innerhalb einer Anlage 32, 201, 246, 302; Konfigurieren jedes Raumsenders 44, 46, 48, 50, 52, 65, 73, 95, 101, 212, 214, 216, 218, 220, 222, 224, 226, 228, 250, 252, 264, 312, 314, 316 zum Erzeugen einer eindeutigen Kennung; Ausstatten der Gegenstände mit einem Etikett 54, 56, 230, 232, 254; Konfigurieren jedes Etiketts 54, 56, 230, 232, 254 zur Erzeugung eines Signals mit einem Lokalisierungsteil und einem Kennungsteil; Positionieren eines Lokalisierungsempfängers 60, 160, 234, 360 innerhalb der Anlage 32, 201, 246, 302; und Bestimmen des wahrscheinlichen Orts und der Identität des Etiketts 54, 56, 230, 232, 254 auf der Basis des Signals des Etiketts 54, 56, 230, 232, 254.

Claims

Lokalisierungssystem (30, 200, 245, 300) zur Bestimmung des Orts eines Patienten in einer Anlage (32, 202, 246, 302), wobei das System (30, 200, 245, 300) umfasst: eine Vielzahl von Raumsendern (44, 46, 48, 50, 52, 65, 73, 95, 101, 212, 214, 216, 218, 220, 222, 224, 226, 228, 250, 252, 264, 312, 314, 316) die geeignet sind für eine Anordnung überall in der gesamten Anlage, wobei jeder Raumsender eine eindeutige modulierte Kennung aufweist, zumindest ein Gegenstandsetikett (54, 56, 230, 232, 254) das einem Gegenstand zur Erfassung von Patientendaten zugeordnet ist und aufweist: ein Identifikationsmodul (128) zur Speicherung einer Identität des Gegenstandsetiketts, einen Empfänger (126), der betreibbar ist zum Empfangen der Kennungen der Raumsender, einen Schalter (144) zum Koppeln der Patientendaten zu dem Empfänger und dem Identifikationsmodul, und einen Sender (124) zum Senden eines Signals mit einer Information bezüglich der Kennung eines Raumsenders innerhalb des Empfangsbereichs des Gegenstandsetiketts (54, 56, 230, 232, 254), den Patientendaten und einer Information bezüglich der Identität des Gegenstandsetiketts, und zumindest einen Lokalisierungsempfänger (60, 160, 234, 260), der abgestimmt ist zum Empfangen eines Signals des zumindest einen Gegenstandsetiketts und der Bestimmung der Identität des Gegenstandsetiketts und des wahrscheinlichen Orts des Patienten innerhalb der Anlage.
System (30, 200, 245, 300) nach Anspruch 1, ferner mit einem Steuerungscomputer (168), der mit zumindest einem Lokalisierungsempfänger (60, 160, 234, 260) verbunden ist und betreibbar ist zum Erzeugen eines Ausgangssignals zur Angabe des Orts des zumindest einen Gegenstandsetiketts (54, 56, 230, 232, 254).
System (30, 200, 245, 300) nach Anspruch 1, ferner mit zumindest zwei Gegenstandsetiketten (54, 56, 230, 232, 254).
System (30, 200, 245, 300) nach Anspruch 1, ferner mit zumindest zwei Lokalisierungsempfängern (60, 160, 234, 260).
System (30, 200, 245, 300) nach Anspruch 1, wobei jeder der Vielzahl von Raumsendern eine Leistungsversorgung (80, 110), eine Steuerungsschaltung (82, 112), einen Tongenerator (84) und einen Messwandler (86) umfasst.
System (30, 200, 245, 300) nach Anspruch 5, wobei zumindest eines der Gegenstandsetiketten (54, 56, 230, 232, 254) einen Messwandler (126), ein Identifikationsmodul (128), eine Leistungsversorgung (120) und eine mit dem Sender (124) verbundene Steuerungsschaltung (122) aufweist.
System (30, 200, 245, 300) nach Anspruch 1, wobei jeder der Vielzahl der Raumsender eine Leistungsversorgung (80, 110), eine Steuerungsschaltung (82, 112), einen Pulsgenerator (114) und eine Infraroteinrichtung (116) aufweist.
System (30, 200, 245, 300) nach Anspruch 7, wobei zumindest eines der Gegenstandsetiketten (54, 56, 230, 232, 254) ein Infrarotsensor, ein Identifikationsmodul (128), eine Leistungsversorgung (120) und eine mit dem Sender (124) verbundene Steuerungsschaltung (122) aufweist.
System (30, 200, 245, 300) nach Anspruch 1, wobei der Lokalisierungsempfänger (60, 160, 234, 260) einen Signalempfänger (162), einen Identifikationsdekoder (164) und einen Kennungsanalysator (166) aufweist, wobei der Identifikationsdekoder (164) und der Kennungsanalysator (166) jeweils mit dem Signalempfänger (162) verbunden sind.
System (30, 200, 245, 300) nach Anspruch 1, wobei ein Raumsender oder mehrere der Vielzahl der Raumsender ein Gehäuse (67) mit einem Gitter (69, 77) und elektrischen Verbindungseinrichtungen (71, 99) umfassen und ausgebildet sind zum Einsetzen in eine elektrische Steckdose.
System (30, 200, 245, 300) nach Anspruch 1, wobei ein Raumsender oder mehrere der Vielzahl der Raumsender eine Frontplatte (75, 103) mit einem Gitter (69, 77) aufweisen und vorgesehen sind zum Einsetzen in die Vertiefung einer elektrischen Steckdose.
System (30, 200, 245, 300) nach Anspruch 1, wobei ein Raumsender oder mehrere der Vielzahl der Raumsender ein Gehäuse (67) mit einem Fenster (97) und elektrischen Verbindungseinrichtungen (71, 99) aufweisen und ausgebildet sind zum Einsetzen in eine elektrische Steckdose.
System (30, 200, 245, 300) nach Anspruch 1, wobei ein Raumsender oder mehrere der Vielzahl der Raumsender eine Frontplatte (75, 103) mit einem Fenster (97) umfassen und ausgelegt sind zum Einsetzen in die Vertiefung einer elektrischen Steckdose.
System (30, 200, 245, 300) nach Anspruch 1, wobei jeder der Vielzahl der Raumsender eine PLC-Schaltungsanordnung (88) aufweist.
System (30, 200, 245, 300) nach Anspruch 1, wobei zwei Raumsender oder mehrere der Vielzahl der Raumsender einen Sekundärempfänger (90) aufweisen.
System (30, 200, 245, 300) nach Anspruch 15, wobei jeder der Sekundärempfänger (90) ein Rundfunkempfänger ist.
System (30, 200, 245, 300) nach Anspruch 15, wobei jeder der Sekundärempfänger (90) ein Ultraschallempfänger ist.
Lokalisierungssystem (30, 200, 245, 300) zur Bestimmung des Orts einer in einer Anlage (32, 202, 246, 302) beweglichen Einrichtung, wobei das Lokalisierungssystem (30, 200, 245, 300) umfasst: eine Vielzahl von Raumsendern (44, 46, 48, 50, 52, 65, 73, 95, 101, 212, 214, 216, 218, 220, 222, 224, 226, 228, 250, 252, 264, 312, 314, 316) die vorgesehen sind für eine Anordnung innerhalb der gesamten Anlage (32, 201, 246, 302), wobei jeder Raumsender eine Leistungsversorgung (80, 110), eine Steuerungseinheit (82, 112), einen Sendertreiber und einen Sender aufweist, wobei die Steuerungsschaltung (82, 112) und der Sendertreiber betrieben werden können zum Erzeugen einer eindeutigen modulierten Kennung für jeden Raumsender, zumindest ein Gegenstandsetikett (54, 56, 230, 232, 254) zur Erfassung physiologischer Daten, mit dem die Einrichtung zu versehen ist und das umfasst ein Identifikationsmodul (128) zur Speicherung einer Identität des Gegenstandsetiketts, einen Empfänger (126), der betreibbar ist zum Empfangen der Kennungen der Raumsender, eine Leistungsversorgung (120), einen Schalter (144) zur Kopplung der physiologischen Daten zu dem Empfänger und dem Identifikationsmodul, einen Sender (124) zu Senden eines Signals mit einer Information bezüglich der Kennung eines Raumsenders innerhalb des Empfangsbereichs des Gegenstandsetiketts (54, 56, 230, 232, 254) und einer Information bezüglich der Identität des Gegenstandsetiketts (54, 56, 230, 232, 254), und eine mit dem Sender (124) verbundene Steuerungsschaltung (122), und zumindest einen Lokalisierungsempfänger (60, 160, 234, 260) zum Empfangen des Signals von zumindest einem Gegenstandsetikett (54, 56, 230, 232, 254), wobei der zumindest eine Lokalisierungsempfänger (60, 160, 234, 260), der einen Identitätsdekoder (164) und einen Kennungsanalysator (166) aufweist, betreibbar ist zum Bestimmen der Identität des Gegenstandsetiketts (54, 56, 230, 232, 254) und des wahrscheinlichen Orts der Einrichtung innerhalb der Anlage (32, 201, 246, 302).
System (30, 200, 245, 300) nach Anspruch 18, wobei ein Raumsender oder mehrere der Vielzahl der Raumsender ein Gehäuse (67) mit einem Gitter (69, 77) und elektrischen Verbindungseinrichtungen (71, 99) aufweisen und ausgelegt sind für ein Einsetzen in eine elektrische Steckdose.
System (30, 200, 245, 300) nach Anspruch 18, wobei ein Raumsender oder mehrere der Vielzahl der Raumsender eine Frontplatte (75, 103) mit einem Gitter (69, 77) umfassen und ausgelegt sind für ein Einsetzen in die Vertiefung einer elektrischen Steckdose.
System (30, 200, 245, 300) nach Anspruch 18, wobei ein Raumsender oder mehrere der Vielzahl der Raumsender ein Gehäuse (67) mit einem Fenster (97) und elektrischen Verbindungseinrichtungen (71, 99) umfassen und ausgelegt sind für ein Einsetzen in eine elektrische Steckdose.
System (30, 200, 245, 300) nach Anspruch 18, wobei ein Raumsender oder mehrere der Vielzahl der Raumsender eine Frontplatte (75, 103) und ein Fenster (97) umfassen und ausgelegt sind für ein Einsetzen in die Vertiefung einer elektrischen Steckdose.
System (30, 200, 245, 300) nach Anspruch 18, wobei jeder der Vielzahl der Raumsender eine PLC-Schaltung (88) umfasst.
System (30, 200, 245, 300) nach Anspruch 18, wobei zwei Raumsender oder mehrere der Vielzahl der Raumsender einen Sekundärempfänger (90) aufweisen.
System (30, 200, 245, 300) nach Anspruch 24, wobei jeder Sekundärempfänger (90) ein Rundfunkfrequenzempfänger ist.
System (30, 200, 245, 300) nach Anspruch 24, wobei jeder Sekundärempfänger ein Ultraschallempfänger ist.
Verfahren zum Lokalisieren zumindest eines Gegenstands in einer Anlage (32, 201, 246, 302), wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfasst: Positionieren einer Anzahl von Raumsendern (44, 46, 48, 50, 52, 65, 73, 95, 101, 212, 214, 216, 218, 220, 222, 224, 226, 228, 250, 252, 264, 312, 314, 316) in einer Vielzahl von Bereichen innerhalb der Anlage (32, 201, 246, 302), Konfigurieren jedes Raumsenders zur Erzeugung einer eindeutigen modulierten Kennung, wobei das Konfigurieren jedes Raumsenders ein Konfigurieren eines ersten Raumsenders (250) zum Senden eines zeitveränderlichen Signals, das sich zwischen einer ersten (f1) und einer zweiten Frequenz (f2) verändert, und Konfigurieren eines zweiten Raumsenders (252) zum Senden eines zeitveränderlichen Signals umfasst, das sich zwischen einer dritten (f3) und vierten Frequenz (f4) während der gleichen Zeit ändert, in welcher der erste Sender sein zeitveränderliches Signal sendet, wobei das Konfigurieren jedes Raums ein Synchronisieren der Raumsender innerhalb eines Raums derart enthält, dass jeder Raumsender ein eindeutiges, zeitabhängiges Signal sendet, Ausstatten eines oder mehrerer Gegenstände mit einem Lokalisierungsetikett (54, 56, 230, 232, 254), wobei zumindest ein Gegenstand der Gegenstände zur Erfassung physiologischer Daten von einem Patienten betreibbar ist, der mit dem zumindest einen Gegenstand versehen ist, Konfigurieren jedes Lokalisierungsetiketts (54, 56, 230, 232, 254) zur Erzeugung eines Signals mit einer Information bezüglich der Identität des Lokalisierungsetiketts (54, 56, 230, 232, 254), den physiologischen Daten und der Kennung eines Raumsenders innerhalb des Empfangsbereichs des jeweiligen Etiketts (54, 56, 230, 232, 254), Positionieren zumindest eines Lokalisierungsempfängers (60, 160, 234, 260) innerhalb der Anlage (32, 201, 246, 302), und Bestimmen des wahrscheinlichen Orts und der Identität des Lokalisierungsetiketts (54, 56, 230, 232, 254) auf der Basis des Signals des Lokalisierungsetiketts (54, 56, 230, 232, 254), wobei das Bestimmen des wahrscheinlichen Orts ein Bestimmen des wahrscheinlichen Orts des Lokalisierungsetiketts auf der Basis eines Offsets der zeitveränderlichen Signale vom ersten und zweiten Raumsender umfasst.
Verfahren nach Anspruch 27, ferner mit dem Verbinden eines Steuerungscomputers (168) mit zumindest einem Lokalisierungsempfänger (60, 160, 234, 260) und Erzeugen eines Ausgangssignals zur Angabe des Orts und der Identität des Lokalisierungsetiketts (54, 56, 230, 232, 254).
Verfahren nach Anspruch 27, ferner mit dem Konfigurieren jedes Raumsenders mit einem Sekundärempfänger (90)
Verfahren nach Anspruch 29, ferner mit dem Senden eines Signals von zumindest einem Lokalisierungsempfängers (60, 160, 234, 260) zu jedem Raumsender.
Verfahren nach Anspruch 30, ferner mit den Schritten: Senden eines Synchronisationscodes (262A, 262B, 262C) zu jedem Raumsender (250, 252, 264), wodurch jeder Raumsender (250, 252, 264) veranlasst wird zum Senden eines jeweiligen Kennungssignals zu einer bekannten Zeit, und Bestimmen des Orts eines Lokalisierungsetiketts (254) auf der Basis der Zeit, zu der das Lokalisierungsetikett (254) die Kennungssignale der Raumsender (250, 252, 264) empfängt.
Verfahren nach Anspruch 27, ferner mit dem Konfigurieren jedes Raumsenders (250, 252, 264) mit einer PLC-Schaltung (88).
Verfahren nach Anspruch 27, ferner mit dem Positionieren eines Referenzetiketts (304) an einem Ort innerhalb der Anlage (32, 201, 246, 302).
Verfahren nach Anspruch 33, ferner mit dem Konfigurieren des Referenzetiketts (304) zum Übertragen eines Referenzsignals auf einer periodischen Basis.
Verfahren nach Anspruch 27, ferner mit dem Konfigurieren jedes Raumsenders zum Aufnehmen von Signalen anderer Raumsender.
Verfahren zum Lokalisieren einer Vielzahl von Gegenständen in einer Anlage (32, 201, 246, 302), wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfasst: Positionieren einer Anzahl von Raumsendern in einer Vielzahl von Bereichen innerhalb der Anlage (32, 201, 246, 302), Konfigurieren jedes Raumsenders zur Erzeugung einer eindeutigen modulierten Kennung, wobei das Konfigurieren jedes Raumsenders ein Konfigurieren eines ersten Raumsenders (250) zum Senden eines zeitveränderlichen Signals, das sich zwischen einer ersten (f1) und einer zweiten Frequenz (f2) verändert, und Konfigurieren eines zweiten Raumsenders (252) zum Senden eines zeitveränderlichen Signals umfasst, das sich zwischen einer dritten (f3) und vierten Frequenz (f4) während der gleichen Zeit ändert, in welcher der erste Sender sein zeitveränderliches Signal sendet, Ausstatten eines oder mehrerer Gegenstände mit einem Lokalisierungsetikett (54, 56, 230, 232, 254), wobei zumindest ein Gegenstand der Gegenstände zur Erfassung physiologischer Daten betreibbar ist, Verteilen der mit Etiketten versehenen Gegenstände über die Anlage (32, 201, 246, 302), Konfigurieren jedes Lokalisierungsetiketts (54, 56, 230, 232, 254), so dass diese eine Identität aufweisen, zum Senden ihrer Identität und der physiologischen Daten und zum Rückübertragen der Kennung oder einer Darstellung der Kennung eines Raumsenders innerhalb eines Empfangsbereichs des jeweiligen Etiketts (54, 56, 230, 232, 254), Positionieren zumindest eines Lokalisierungsempfängers (60, 160, 234, 260) innerhalb der Anlage (32, 201, 246, 302), und Bestimmendes wahrscheinlichen Orts und der Identität von zumindest einem der Lokalisierungsetiketten (54, 56, 230, 232, 254) auf der Basis von durch den Lokalisierungsempfänger (60, 160, 234, 260) empfangenen Sendungen des Lokalisierungsetiketts (54, 56, 230, 232, 254), wobei das Bestimmen des wahrscheinlichen Orts ein Bestimmen des Orts eines der Lokalisierungsetiketten auf der Basis des Offsets (Ω) der zeitveränderlichen Signale vom ersten und zweiten Raumsender umfasst.
Verfahren nach Anspruch 36, ferner mit dem Erzeugen eines Ausgangssignals zur Angabe des Orts und der Identität des Lokalisierungsetiketts (54, 56, 230, 232, 254).
Verfahren nach Anspruch 36, ferner mit dem Synchronisieren des Raumsenders innerhalb eines Bereichs innerhalb der Anlage (32, 201, 246, 302), so dass jeder Raumsender ein eindeutiges zeitabhängiges Signal sendet.
Verfahren nach Anspruch 36, ferner mit dem Konfigurieren jedes Raumsenders mit einem Sekundärempfänger (90).
Verfahren nach Anspruch 39, ferner mit dem Senden eines Signals von zumindest einem Lokalisierungsempfänger (60, 160, 234, 260) zu jedem Raumsender.
Verfahren nach Anspruch 40, ferner mit den Schritten: Senden eines Synchronisationscodes (262A, 262B, 262C) zu jedem Raumsender (250, 252, 264) zum Bewirken, dass jeder Raumsender (250, 252, 264) sein jeweiliges Kennungssignal zu einer bekannten Zeit sendet, und Bestimmen des Orts eines Lokalisierungsetiketts (254) auf der Basis der Zeit, zu der das Lokalisierungsetikett (254) die Kennungssignale der Raumsender (250, 252, 264) empfängt.
Verfahren nach Anspruch 36, ferner mit dem Konfigurieren jedes Raumsenders mit einer PLC-Schaltung (88).
Verfahren nach Anspruch 36, ferner mit dem Positionieren eines Referenzetiketts (304) an einem Ort innerhalb einer Anlage (32, 201, 246, 302).
Verfahren nach Anspruch 43, ferner mit dem Konfigurieren des Referenzetiketts (304) zum Senden eines Referenzsignals auf einer periodischen Basis.
Verfahren nach Anspruch 44, ferner mit dem Konfigurieren jedes Raumsenders zum Empfangen der Signale der anderen Raumsender.
Lokalisierungssystem (30, 200, 245, 300) zur Bestimmung des Orts eines in einer Anlage (32, 201, 246, 302) beweglichen Gegenstands, wobei das Lokalisierungssystem (30, 200, 245, 300) umfasst: eine Vielzahl von Raumsendern (44, 46, 48, 50, 52, 65, 73, 95, 101, 212, 214, 216, 218, 220, 222, 224, 226, 228, 250, 252, 264, 312, 314, 316), die über die gesamte Anlage (32, 201, 246, 302) angeordnet sind, wobei jeder Raumsender eine eindeutige modulierte Kennung aufweist, zumindest ein Etikett (54, 56, 230, 232, 254) zur Erfassung physiologischer Daten, mit dem der Gegenstand zu versehen ist und das aufweist ein Identifikationsmodul (128) zur Speicherung einer Identität des Etiketts, einen Empfänger (126, 138), der betreibbar ist zum Empfangen der Kennungen der Raumsender, einen Schalter (144) zur Kopplung der physiologischen Daten zu dem Empfänger und dem Identifikationsmodul, einen Prozessor (148) zum Kombinieren der physiologischen Daten, der Identität und der Kennung in ein Signal mit einer Information bezüglich der Kennung eines Raumsenders innerhalb des Empfangsbereichs des Etiketts (54, 56, 230, 232, 254) und einer Information bezüglich der Identität des Etiketts (54, 56, 230, 232, 254) und einen Sender (124, 125) zum Senden des Signals und, und zumindest einen Lokalisierungsempfänger (60, 160, 234, 260) zum Empfangen des Signals und zum Bestimmen der Identität des Etiketts (54, 56, 230, 232, 254) und des wahrscheinlichen Orts des mit dem Etikett versehenen Gegenstands innerhalb der Anlage (32, 201, 246, 302).
System (30, 200, 245, 300) nach Anspruch 46, wobei zumindest eines der Etiketten (54, 56, 230, 232, 254) in einer Telemetrieeinrichtung (130) enthalten ist.
System (30, 200, 245, 300) nach Anspruch 47, wobei die Telemetrieeinrichtung (130) umfasst: zumindest einen Signalformer (132, 134, 136) zum Formen eines Telemetrieeingangssignals, eine Filter- und Mischeinrichtung (140), die mit dem Empfänger (126) des Etiketts (54, 56, 230, 232, 254) verbunden ist, einen Mehrkanalkombinierer (148), der mit dem Sender (124) des Etiketts (54, 56, 230, 232, 254) verbunden ist, und einen Schalter (144), der zwischen zumindest einem der Signalformer (132, 134, 136), der Filter- und Mischeinrichtung (140) und dem Mehrkanalkombinierer (148) angeordnet ist.