Body computer netværk

Wearable computernetværk ( engelsk  body area network , wireless wearable computer network WBAN ) er et trådløst netværk af bærbare computerenheder . [1] [2] [3] [4] BAN-enheder kan indbygges i kroppen, implanteres, fastgøres til kroppens overflade i en fast position eller kombineres med enheder, som folk bærer forskellige steder (i lommer, på armen eller i poser). På trods af reduktionen i størrelsen af ​​enheder, som netværk bestående af flere miniature sensorenheder (BSU'er) er kombineret med en enkelt central kropsenhed (BCU), [5] [6] enheder større end en decimeter (tablets, PDA'er) spiller stadig en stor rolle, idet de fungerer som informationskoncentratorer, hvilket giver brugergrænseflade til at se og administrere BAN-applikationer på stedet. Udviklingen af ​​WBAN-teknologi begyndte omkring 1995 baseret på ideen om at bruge trådløse personlige netværk til at implementere kommunikation "på", "nær" og "omkring" den menneskelige krop. Omkring 6 år senere kom udtrykket BAN til at henvise til systemer, hvor kommunikationen er fuldstændig "inden for", "på" eller "i umiddelbar nærhed" af den menneskelige krop. [7] [8] WBAN-systemet kan bruge trådløse teknologier som gateways for at opnå lange afstande. Via gateways kan bærbare enheder forbindes via internettet . Altså, skat. medarbejdere kan få adgang til patientdata online via internettet, uanset patientens placering. [9]

Generel introduktion

Store fremskridt inden for fysiologiske apparater, integrerede kredsløb med lav effekt og trådløs kommunikation har muliggjort en ny generation af trådløse sensornetværk, som nu bruges til formål såsom overvågning af trafik, afgrøder, infrastrukturer og sundhed. Kropscomputernetværket tillader billig og langsigtet kropsovervågning i realtid via internettet. Adskillige intelligente fysiologiske enheder kan integreres i bærbare enheder, der kan bruges til computerstøttet genoptræning eller forudgående sundhedsscreening. Dette område er baseret på muligheden for at implantere meget små sensorer inde i den menneskelige krop, som er meget praktiske og ikke forstyrrer normale menneskelige aktiviteter. Enheder implanteret i kroppen vil spore forskellige fysiologiske ændringer for at overvåge patientens helbredstilstand uanset placering. Disse oplysninger vil blive transmitteret trådløst. Enheden vil øjeblikkeligt overføre al information i realtid til læger over hele verden. Hvis en nødsituation opdages, vil lægerne straks informere patienten via computersystemet ved at sende passende beskeder eller alarmer. Selvom teknologien stadig er i sin vorden, bliver den grundigt undersøgt, og et sundhedsmæssigt gennembrud forventes, når den er vedtaget.

Ansøgninger

Indledende anvendelser af det kropsbårne computernetværk forventes primært inden for sundhedsområdet, især til kontinuerlig overvågning og registrering af kritiske data om patienter, der lider af kroniske sygdomme som diabetes, astma og hjerteanfald.

• Det bærbare computernetværk kan advare hospitalet over netværket, selv før patienten får et hjerteanfald ved at overvåge vigtige menneskelige ændringer.
• Teknologien giver også mulighed for automatisk administration af insulin til diabetespatienter, så snart insulinniveauet falder.

Teknologien er også anvendelig i sport, militær eller sikkerhed. Teknologiens fremskridt på nye områder vil hjælpe den trådløse udveksling af information mellem både mennesker og maskiner.

Komponenter

Et typisk BAN/BSN-system omfatter vitale tegnmonitorer, bevægelsesdetektorer (via accelerometre) til at bestemme placeringen af ​​den overvågede person og en eller anden form for kommunikation til at videresende aflæsninger til praktiserende læger. Et sådant sæt vil bestå af enheder, en processor, en transceiver og et batteri. Fysiologiske apparater såsom EKG og Sp02 er allerede blevet udviklet. Andre enheder såsom en blodtryksmaskine, en EEG -maskine og en PDA til BSN-grænsefladen er under udvikling. [ti]

Trådløse netværk i USA

Federal Communications Agency (USA) godkendte tildelingen af ​​40 MHz -spektrum til et laveffekt medicinsk BAN-system, breddækkende radiokanaler, der udsendes i 2360-2400 MHz-båndet , hvilket giver dig mulighed for at modtage MBAN-beskeder i almindelige Wi-Fi-zoner. [elleve]

Frekvensområdet 2360-2390 MHz er tilgængeligt på sekundær basis. Det føderale agentur vil udvide eksisterende radioforbindelser til medicinsk udstyr. MBAN-enheder, der bruger linket, vil fungere under en administrationslicens. Brugen af ​​frekvenser 2360-2390 MHz betjenes kun indendørs på de undersøgte personer, er betinget af registrering og godkendelse på stedet af koordinatorerne for at udelukke brug til personlige formål. Drift i området fra 2390-2400 MHz er ikke underlagt registrering og godkendelse og kan bruges i alle lokaler, inklusive boliger. [12]

Vanskeligheder

Problemer med brugen af ​​teknologi kan omfatte:

• Interoperabilitet : WBAN-systemer skal levere problemfri dataoverførsel via standarder som Bluetooth , ZigBee osv. for at lette udvekslingen af ​​information mellem interagerende enheder. Derudover skal disse systemer være skalerbare, give effektiv overgang mellem netværk og tilbyde kontinuerlig forbindelse.
• Systemenheder : De sensorer, der bruges i WBAN, skal være af lav kompleksitet, små i størrelse, lette i vægt, kraftfulde, nemme at bruge og konfigurerbare. Derudover bør datalagringsenheder lette fjernlagring af enheder og patientvisning samt adgang til eksterne behandlings- og analyseværktøjer via internettet .
• System- og hardwaresikkerhed : Der kræves en betydelig indsats for at gøre BAN sikkert og nøjagtigt. Vi skal sørge for, at patientdata ikke kan blandes sammen.
• Invasion af privatlivets fred : Folk kan se BAN-teknologi som en potentiel trussel mod deres frihed, hvis forskning går ud over sundhedssikkerhed. Offentlig accept ville være nøglen til, at denne teknologi bliver brugt mere bredt.
• Sensortjek : Almindelige sensorer har hardware- og netværksbegrænsninger. Dette kan resultere i, at fejlagtige data sendes tilbage til slutbrugeren. Af afgørende betydning, især inden for sundhedsområdet, er verifikationen af ​​sensoraflæsninger. Dette reducerer antallet af falske alarmer og identificerer mulige svagheder i hardware og software.
• Datakonsistens : Data, der findes på tværs af flere mobile enheder og trådløse enheder

patienter bør indsamles og analyseres. I BNA kan vitale patientdata flyde gennem flere noder, netværk og computere. Hvis praktiserende læges mobile enhed ikke indeholder alle kendte oplysninger, kan kvaliteten af ​​behandlingen blive reduceret. [13]

• Interferens : Den trådløse kommunikation, der bruges til kropssensorer, bør minimere interferens og øge sameksistensen af ​​sensorenhedsknuder med andre netværksenheder, der er tilgængelige i miljøet. Dette er især vigtigt for implementering af WBAN-systemer i stor skala. [14] [15]
• Datahåndtering : BAN genererer data i store mængder, så informationshåndtering er af største vigtighed. [16]

Ud over hardwareorienterede opgaver bør følgende menneskelige problemer tages i betragtning ved udviklingen af ​​BAN: [17]

• Omkostninger : Forbrugerne forventer i disse dage, at lave priser for sundhedsovervågning kombineres med høj funktionalitet.
• Konstant overvågning : Brugere kan kræve forskellige niveauer af overvågning, for eksempel skal de, der er i risiko for koronarsygdom, have BAN konstant på, mens andre i risikogruppen kun behøver at overvåge BAN, når de går eller bevæger sig. Overvågningsniveauet påvirker mængden af ​​krævet energi og den specifikke energiafgift.
• Placering : WBAN skal være let at sætte på, let og diskret. Det bør ikke ændre brugerens daglige aktiviteter, belaste ham. Teknologien skal i sidste ende være brugervenlig og udføre sine overvågningsopgaver uden brugerens viden.
• Ydeevne : WBAN-ydeevnen skal være stabil. Sensormålinger skal være nøjagtige, selvom WBAN er slukket og tændt igen. Trådløse kommunikationskanaler skal være pålidelige og fungere under forskellige brugermiljøer.

Se også

• Computer netværk
• Dataoverførsel
• Trådløse netværk

Noter

1. ↑ Udvikling af trådløse kropsnetværksstandarder
2. ↑ Sana Ullah, Henry Higgins, Bart Braem, Benoit Latre, Chris Blondia, Ingrid Moerman, Shahnaz Saleem, Ziaur Rahman og Kyung Sup Kwak, A Comprehensive Survey of Wireless Body Area Networks: On PHY, MAC, and Network Layers Solutions, Journal of Medical Systems (Springer), 2010.  (utilgængeligt link) doi : 10.1007/s10916-010-9571-3 .
3. ↑ Chen, Min; Gonzalez, Sergio og Vasilakos, Athanasios og Cao, Huasong og Leung, Victor. Body Area Networks: En undersøgelse (ubestemt)  // Mobile Networks and Applications (MONET). - Springer Holland, 2010. - V. 16 , nr. 2 . - S. 1-23 . — ISSN 1383-469X . - doi : 10.1007/s11036-010-0260-8 .  
4. ↑ Movassaghi, Samaneh; Abolhasan, Mehran og Lipman, Justin og Smith, David og Jamalipour, Abbas. Wireless Body Area Networks: A Survey  // IEEE Communications Surveys and Tutorials   : journal. — IEEE, 2014.
5. ↑ Schmidt R., Norgall T., Mörsdorf J., Bernhard J., von der Grün T. Body Area Network BAN--et centralt infrastrukturelement for patientcentrerede medicinske applikationer  (engelsk)  // Biomed Tech : journal. - 2002. - Bd. 47 , nr. 1 . - S. 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. og O'Connor, K.: A Context Aware Wireless Body Area Network (BAN), I forhandlingerne om Pervasive Health Conference 2009, Arkiveret fra originalen den 21. juli 2011.
7. ↑ M.R. Yuce. Implementering af trådløse kropsnetværksområde for sundhedssystemer  //  Sensorer og aktuatorer A: Fysisk : journal. - 2010. - Bd. 162 . - S. 116-129 . - doi : 10.1016/j.sna.2010.06.004 .  (utilgængeligt link)
8. ↑ Body Area Networks for Healthcare - University of Twente Research Information
9. ↑ MR Yuce og JY Khan. Wireless Body Area Networks: Technology, Implementation, and Applications  //  Pan Stanford Publishing: tidsskrift. – 2011.
10. ↑ http://vip.doc.ic.ac.uk/bsn/m621.html
11. ↑ 'Body Area Networks' bør frigøre hospitalsbåndbredde, untether patienter - Computerworld . Hentet: 6. juni 2012. (ubestemt)
12. ↑ FCC dedikerer spektrum, der muliggør medicinske kropsområdenetværk | FCC.gov . Hentet: 6. juni 2012. (ubestemt)
13. ↑ O?Donoghue, J., Herbert, J. og Kennedy, R.: Data Consistency within a Pervasive Medical Environment, In Proceedings of IEEE Sensors, Sydkorea, ISBN 1-4244-0376-6, 2006. Arkiveret 2011-07 -21 i året.
14. ↑ ScienceDirect  (downlink)
15. ↑ Garcia P., "A Methodology for the Deployment of Sensor Networks", IEEE Transactions On Knowledge And Data Engineering, vol. 11, nr. 4, december 2011.
16. ↑ Data Management indenfor mHealth Environments
17. ↑ Lai, D., Begg, RK og Palaniswami, M. eds, Healthcare Sensor Networks: Challenges towards practice implementation, ISBN 978-1-4398-2181-7, 2011 (link unavailable) . Hentet 21. december 2014. Arkiveret fra originalen 26. oktober 2011. (ubestemt)