Test számítógépes hálózat

A viselhető számítógépes hálózat ( angl .  body area network , vezeték nélküli viselhető számítógépes hálózat, WBAN ) hordható számítógépes eszközök vezeték nélküli hálózata . [1] [2] [3] [4] A BAN eszközök beépíthetők a testbe, beültethetők, fix helyzetben rögzíthetők a test felületére, vagy kombinálhatók olyan eszközökkel, amelyeket az emberek különböző helyeken (zsebekben, a karban vagy táskákban) . Az eszközök méretének csökkenése ellenére, mint a több miniatűr érzékelőegységből (BSU) álló hálózatokat egyetlen központi testegységgel (BCU) kombinálják, [5] [6] a deciméternél nagyobb eszközök (táblagépek, PDA-k) továbbra is nagy szerepet játszanak, információkoncentrátorként működnek, biztosítva felhasználói felület a BAN-alkalmazások helyszíni megtekintéséhez és kezeléséhez. A WBAN technológia fejlesztése 1995 körül kezdődött, azon az elgondoláson alapulva, hogy vezeték nélküli személyi hálózatokat használnak az emberi testben, "közelben" és "körül" történő kommunikáció megvalósítására. Körülbelül 6 évvel később a BAN kifejezés olyan rendszereket jelentett, ahol a kommunikáció teljes mértékben az emberi testen belül, "bekapcsolva" vagy "közelben" zajlik. [7] [8] A WBAN rendszer vezeték nélküli technológiákat használhat átjáróként nagy távolságok eléréséhez. Átjárókon keresztül a hordható eszközök az interneten keresztül csatlakoztathatók . Így édesem. a dolgozók az interneten keresztül online hozzáférhetnek a betegadatokhoz, függetlenül a beteg tartózkodási helyétől. [9]

Általános bemutatkozás

A fiziológiai berendezések, az alacsony fogyasztású integrált áramkörök és a vezeték nélküli kommunikáció terén elért nagy előrelépések lehetővé tették a vezeték nélküli szenzorhálózatok új generációját, amelyeket ma már olyan célokra használnak, mint például a forgalom, a termés, az infrastruktúra és az egészség felügyelete. A test számítógépes hálózat olcsó és hosszú távú valós idejű testfigyelést tesz lehetővé az interneten keresztül. Számos intelligens fiziológiai eszköz integrálható hordható készülékekbe, amelyek segítségével számítógéppel segített rehabilitációt, vagy előzetes egészségügyi szűrést lehet végezni. Ez a terület azon a lehetőségen alapul, hogy nagyon kicsi érzékelőket lehet beültetni az emberi testbe, amelyek nagyon kényelmesek és nem zavarják a normál emberi tevékenységeket. A testbe ültetett eszközök különféle élettani változásokat követnek nyomon, hogy helytől függetlenül nyomon követhessék a páciens egészségi állapotát. Ezt az információt vezeték nélkül továbbítják. A készülék minden információt azonnal, valós időben továbbít az orvosoknak a világ minden tájáról. Vészhelyzet észlelése esetén az orvosok a számítógépes rendszeren keresztül haladéktalanul értesítik a beteget megfelelő üzenetekkel vagy riasztásokkal. Bár a technológia még gyerekcipőben jár, alaposan kutatják, és áttörés várható az egészségügyben, ha elfogadják.

Alkalmazások

A testen viselhető számítógépes hálózat kezdeti alkalmazásai elsősorban az egészségügy területén várhatók, különös tekintettel a krónikus betegségekben, például cukorbetegségben, asztmában és szívinfarktusban szenvedő betegek kritikus adatainak folyamatos monitorozására és rögzítésére.

• A hordható számítógépes hálózat a fontos emberi változások figyelésével még a beteg szívinfarktusa előtt riaszthatja a kórházat a hálózaton keresztül.
• Ezenkívül a technológia lehetővé teszi az inzulin automatikus adagolását a cukorbetegek számára, amint az inzulinszint lecsökken.

A technológia sportban, katonai vagy biztonsági területen is alkalmazható. A technológia fejlődése új területeken segíti az emberek és a gépek közötti vezeték nélküli információcserét.

Összetevők

Egy tipikus BAN/BSN rendszer életjel-monitorokat, mozgásérzékelőket (gyorsulásmérőn keresztül) tartalmaz a megfigyelt személy helyének meghatározására, valamint valamilyen kommunikációs formát a leolvasások továbbítására a háziorvosoknak. Egy ilyen készlet eszközökből, processzorból, adó-vevőből és akkumulátorból fog állni. Már kifejlesztettek olyan fiziológiai eszközöket, mint az EKG és az Sp02. További eszközök, például vérnyomásmérő készülék, EEG készülék és PDA a BSN interfészhez fejlesztés alatt állnak. [tíz]

Vezeték nélküli hálózatok az Egyesült Államokban

A Szövetségi Kommunikációs Ügynökség (USA) jóváhagyta a 40 MHz -es spektrum kiosztását egy kis fogyasztású orvosi BAN-rendszer, széles lefedettségű rádiócsatornák számára a 2360-2400 MHz-es sávban , amely lehetővé teszi az MBAN üzenetek fogadását a szokásos Wi-Fi zónákban. [tizenegy]

A 2360-2390 MHz frekvenciatartomány másodlagos jelleggel áll rendelkezésre. A szövetségi ügynökség kibővíti a meglévő rádiókapcsolatokat az orvostechnikai eszközök számára. A hivatkozást használó MBAN-eszközök kezelési licenc alatt működnek. A 2360-2390 MHz -es frekvenciahasználat a vizsgált személyeknél csak zárt térben üzemeltethető, regisztrációhoz és a helyszínen a koordinátorok jóváhagyásához kötött, a személyes célú felhasználás kizárása érdekében. A 2390-2400 MHz tartományban történő működés nem regisztrációhoz és jóváhagyáshoz kötött, és bármely helyiségben használható, beleértve a lakóépületeket is. [12]

Nehézségek

A technológia használatával kapcsolatos problémák a következők lehetnek:

• Együttműködés : A WBAN-rendszereknek zökkenőmentes adatátvitelt kell biztosítaniuk szabványokon, például Bluetoothon , ZigBee -n stb., hogy megkönnyítsék az egymással együttműködő eszközök közötti információcserét. Ezenkívül ezeknek a rendszereknek méretezhetőnek kell lenniük, hatékony átmenetet kell biztosítaniuk a hálózatok között, és folyamatos kapcsolatot kell biztosítaniuk.
• Rendszereszközök : A WBAN-ban használt érzékelőknek alacsony bonyolultságúnak, kis méretűnek, könnyűnek, erősnek, könnyen használhatónak és konfigurálhatónak kell lenniük. Ezenkívül az adattároló eszközöknek lehetővé kell tenniük az eszközök távoli tárolását és a betegek megtekintését, valamint a külső feldolgozó és elemző eszközökhöz való hozzáférést az interneten keresztül .
• Rendszer- és hardverbiztonság : Jelentős erőfeszítésekre van szükség a BAN biztonságossá és pontossá tételéhez. Biztosítanunk kell, hogy a betegek adatait ne keverjék össze.
• A magánélet megsértése: Az emberek a BAN technológiát potenciális veszélynek tekinthetik szabadságukra nézve, ha a kutatás túlmutat az egészségügyi biztonságon. A nyilvánosság elfogadása lenne a kulcsa ennek a technológiának a szélesebb körű használatához.
• Érzékelő ellenőrzése : A közös érzékelő eszközöknek hardveres és hálózati korlátai vannak. Ez hibás adatok visszaküldését eredményezheti a végfelhasználónak. Kiemelkedő jelentőségű, különösen az egészségügy területén, a szenzorok leolvasásának ellenőrzése. Ez csökkenti a téves riasztások számát, és azonosítja a lehetséges hardver- és szoftverhiányokat.
• Adatkonzisztencia : Több mobileszközön és vezeték nélküli eszközön található adatok

a betegeket össze kell gyűjteni és elemezni kell. A BNA-ban a létfontosságú páciensadatok több csomóponton, hálózaton és számítógépen keresztül áramolhatnak. Ha a kezelőorvos mobilkészüléke nem tartalmazza az összes ismert információt, akkor az ellátás minősége csökkenhet. [13]

• Interferencia : A testérzékelőkhöz használt vezeték nélküli kommunikációnak minimálisra kell csökkentenie az interferenciát, és növelnie kell az érzékelőeszközök csomópontjainak együttélését a környezetben elérhető más hálózati eszközökkel. Ez különösen fontos a nagyszabású WBAN rendszerek megvalósításához. [14] [15]
• Adatkezelés : A BAN nagy mennyiségben generál adatokat, ezért az információkezelés kiemelten fontos. [16]

A BAN fejlesztése során a hardverorientált feladatokon túl a következő, emberrel kapcsolatos kérdéseket kell figyelembe venni: [17]

• Költség : A fogyasztók manapság azt várják, hogy az egészségügyi monitorozás alacsony ára magas funkcionalitással párosuljon.
• Folyamatos megfigyelés : A felhasználóknak különböző szintű megfigyelésre van szükségük, például azoknak, akiknél fennáll a koszorúér-betegség kockázata, folyamatosan be kell kapcsolniuk a BAN-t, míg másoknak csak akkor kell figyelniük a BAN-t, amikor sétálnak vagy mozognak. A monitorozás szintje befolyásolja a szükséges energia mennyiségét és a fajlagos energiatöltést.
• Elhelyezés : A WBAN legyen könnyen felhelyezhető, könnyű és nem feltűnő. Nem szabad megváltoztatnia a felhasználó napi tevékenységét, ne terhelje. A technológiának végső soron felhasználóbarátnak kell lennie, felügyeleti feladatait a felhasználó tudta nélkül kell ellátnia.
• Teljesítmény : A WBAN teljesítményének stabilnak kell lennie. Az érzékelő méréseinek pontosnak kell lenniük még akkor is, ha a WBAN ki-, majd újra be van kapcsolva. A vezeték nélküli kommunikációs csatornáknak megbízhatónak kell lenniük, és különböző felhasználói környezetekben kell működniük.

Lásd még

• Számítógép hálózat
• Adatátvitel
• Vezeték nélküli hálózatok

Jegyzetek

1. ↑ Vezeték nélküli testterületi hálózatok szabványának fejlesztése
2. ↑ Sana Ullah, Henry Higgins, Bart Braem, Benoit Latre, Chris Blondia, Ingrid Moerman, Shahnaz Saleem, Ziaur Rahman és Kyung Sup Kwak, A Wireless Body Area Networks átfogó felmérése: PHY, MAC és Network Layers Solutions, Journal of Layers Medical Systems (Springer), 2010.  (nem elérhető link) doi : 10.1007/s10916-010-9571-3 .
3. ↑ Chen, Min; Gonzalez, Sergio és Vasilakos, Athanasios és Cao, Huasong és Leung, Victor. Body Area Networks: A Survey (határozatlan idejű)  // Mobilhálózatok és alkalmazások (MONET). - Springer Hollandia, 2010. - V. 16. , 2. sz . - S. 1-23 . — ISSN 1383-469X . - doi : 10.1007/s11036-010-0260-8 .  
4. ↑ Movassaghi, Samaneh; Abolhasan, Mehran és Lipman, Justin és Smith, David és Jamalipour, Abbas. Vezeték nélküli testterületi hálózatok: felmérés  // IEEE kommunikációs felmérések és oktatóanyagok   : folyóirat. – IEEE, 2014.
5. ↑ Schmidt R., Norgall T., Mörsdorf J., Bernhard J., von der Grün T. Body Area Network BAN--a keyinfrastruktúra elem a páciensközpontú orvosi alkalmazásokhoz  (angol)  // Biomed Tech : Journal. - 2002. - 20. évf. 47 , sz. 1 . - P. 365-368 . - doi : 10.1515/bmte.2002.47.s1a.365 . — PMID 12451866 .
6. ↑ O'Donovan, T., O'Donoghue, J., Sreenan, C., O'Reilly, P., Sammon, D. és O'Connor, K.: A Context Aware Wireless Body Area Network (BAN), A Pervasive Health Conference 2009 kiadványában, archiválva az eredetiből 2011. július 21-én.
7. ↑ M.R. Yuce. Vezeték nélküli testhálózati terület megvalósítása egészségügyi rendszerek számára  //  Érzékelők és működtetők A: Fizikai : napló. - 2010. - 20. évf. 162 . - 116-129 . o . - doi : 10.1016/j.sna.2010.06.004 .  (nem elérhető link)
8. ↑ Body Area Networks for Healthcare – University of Twente kutatási információ
9. ↑ MR Yuce és JY Khan. Vezeték nélküli törzshálózatok: technológia, megvalósítás és alkalmazások  //  Pan Stanford Publishing: folyóirat. – 2011.
10. ↑ http://vip.doc.ic.ac.uk/bsn/m621.html
11. ↑ A „Body Area Networks”-nek fel kell szabadítania a kórházi sávszélességet, le kell kötnie a betegeket – Computerworld . Letöltve: 2012. június 6. (határozatlan)
12. ↑ Az FCC spektrumot szentel az orvosi testterület hálózatainak | FCC.gov . Letöltve: 2012. június 6. (határozatlan)
13. ↑ O?Donoghue, J., Herbert, J. és Kennedy, R.: Adatkonzisztencia az átható orvosi környezetben, In Proceedings of IEEE Sensors, Dél-Korea, ISBN 1-4244-0376-6, 2006. Archivált 2011-07 -21 az év.
14. ↑ ScienceDirect  (downlink)
15. ↑ Garcia P., "A Methodology for the Deployment of Sensor Networks", IEEE Transactions on Knowledge And Data Engineering, vol. 11, sz. 2011. december 4.
16. ↑ Adatkezelés mHealth környezetben
17. ↑ Lai, D., Begg, RK és Palaniswami, M. szerk., Healthcare Sensor Networks: Challenges to gyakorlati megvalósítás, ISBN 978-1-4398-2181-7, 2011 (a hivatkozás nem elérhető) . Letöltve: 2014. december 21. Az eredetiből archiválva : 2011. október 26.. (határozatlan)