Arquitectura de un sistema de la red inalámbrica de sensores de

área corporal de monitorio para la salud

La WBAN a tenido un gran avance con los nodos sensores los mismos que nos han permitido monitorear la salud humana

Este sensor nos permite conocer los signos vitales de los pacientes. Estos sensores se encontraran en el cuerpo del paciente que tendrán un medio de comunicación con el servidor médico.

Los nodos sensores son capaces de muestrear, procesar y avisar al

servidor médico que hay una emergencia y con esto tomar

acciones para salvar la vida del paciente .

La comunicación con el servidor médico se la hace por medio del

Internet

El servidor personal (que poseerá la información del paciente).Las partes de la configuración de red son: registro del nodo sensor,personalizacion, inicializacion y el sistema de una comunicación segura. El servidor personal nos ayuda para el control de los pacientes mayores en su hogar. Este interconecta nodos de WBAN a través de un coordinador de la red que utiliza ZigBee o Bluetooth. Para la comunicación con el médico, el servidor personal emplea redes telefónicas móviles (2G, GPRS, 3G) o WLANs.

•Una parte crucial del sistema de telemedicina es el nivel 1 – red inalámbrica de sensores de área corporal. Esto comprende un numero de nodos inteligentes, cada uno capaz de censar, muestrear procesar y comunicar señales fisiológicas. •Cada nodo sensor recibe comandos de inicio y responde a las preguntas del servidor personal. •Idealmente, los sensores periódicamente transmiten su estado y eventos, por lo tanto significativamente reduce el consumo de potencia y extiende la vida de la batería. •La privacidad del paciente, un asunto destacado y un requisito por ley, puede ser direccionala a todos los niveles en el sistema de cuidados de salud. •los mensajes pueden estar encriptados usando también técnicas relacionadas con hardware y software.•Algunas plataformas de sensores inalámbricos ya han suministrado una solución de encriptación de hardware de baja potencia para las comunicaciones de ZigBee.

3 Caso de Estudio• Es un caso de estudio hipotético para ilustrar la

utilidad de nuestro sistema propuesto. • Juan López esta recuperándose de un ataque

cardiaco • Sus médicos le prescribieron un régimen de

ejercicio en casa. • Juan no seguía rigurosamente los ejercicios

como fueron prescritos. • su medico no encuentra la manera cuantitativa

para verificar que Juan esta cumpliendo con el programa.

Los sensores minúsculos electrónicos de inercia miden los movimientos mientras que los electrodos miden la actividad del corazón.

El médico podrá medir el tiempo y duración de la ejercitación (mediante los sensores de movimiento) y a través del internet el medico verifica sus datos y niveles de ejercicio y coordina para visitas de oficina y demás actividades.

En casos de emergencia puede hacer uso del Emergency Medical Services (EMS)

Arquitectura de hardware

• El sistema consta de dos sensores de actividad (ActiS) , un sensor de inclinación (eActiS), un integrado ECG y un servidor personal.

• Cada nodo del sensor incluye un tablero específico de encargo de aplicación y utiliza la plataforma del cielo de Tmote para procesamiento y la comunicación de radio ZigBee. El servidor personal funciona en una computadora portátil

• El cielo de Tmote de Moteiv actúa como la plataforma embebida primaria para todos los sensores en nuestro sistema.

Arquitectura del software

• Este abarca los módulos del software que funcionan sobre el IAS/ISMP, la plataforma del cielo de Tmote, el coordinador de la red, y el servidor personal.

• Lo que se desea es crear resultados en tiempo real, fácil uso del interfaz y maximizar el uso de la batería.

Software del nodo del sensor • Los sensores analizaran los datos en tiempo

real y enviara inalámbricamente a través del nodo sensor.

• Se los analizado el software para dos tipos de sensores donde su prototipo esta sobre plataformas del cielo Tmote.

• ActiS para determinar la orientación • AEE estimación inducida por los gastos

energéticos• eActiS monitorea la actividad del corazón• El software y el nodo del sensor de la red se

ponen en funcionamiento en el ambiente de TinyOS.

Componentes de TinyOS • TinyOS es un sistema operativo con fuente abierta para

sensores embebidos inalámbricos.• Una aplicación de TinyOS se lleva a cabo como un

juego de módulos del componente escrito en el nesC. • GenericComm para el manejo de paquetes genéricos • SendMsg básico• ReceiveMsg une usando mensajes de TinyOS. • Protocolo de comunicación y sincronización de tiempo• Todas las comunicaciones se dan nodo sensor-

coordinador de la red.• La comunicación se da por super tramas dividida en

timeslot de 150ms algunos de beacon.• Cada sensor en WBAN tiene un reloj el mismo que

posee una posición oblicua asociada.

ADMINISTRACION DE POTENCIA

La aplicación del ancho de banda es decir la utilización del espectro también es un factor que influye en el consumo de potencia. Por ello los sensores sólo transmitirán datos imprescindibles en la comunicación.

ADMINISTRACION DE POTENCIA

El principal objetivo es la minimización en el consumo de potencia y con ello maximizar la duración de la batería.Alrededor del 95% del consumo de energía es adjudicado a la comunicación vía radio. Por este motivo el estudio se centra en la administración del tiempo en que trabaje el transmisor del sensor de la WBAN.

ADMINISTRACION DE EVENTOS

• Un sensor genera eventos para ser transmitidos cada vez que recibe una señal con ciertos rasgos característicos previamente programados.

• Para WBAN como la diseñada, es decir para monitoreo de la salud, es necesario que los sensores emitan datos que tengan relación con los datos de otros sensores de la red.

ADMINISTRACION DE EVENTOS

• En el presente diseño las transmisiones son redundantes para garantizar, haciendo al sistema robusto frente a posibles errores.

SOFTWARE DEL SERVIDOR PERSONAL• El software esta desarrollado en Visual

Basic, y almacena en una base de datos los datos recibidos desde los sensores para luego ser analizados.

INTERFAZ GRAFICO DE USUARIO

• Se define 5 objetivos claros que debe tener el servidor personal como interfaz con el usuario:

• Identificación del nodo

• Configuración de los sensores

• Calibración de los sensores

• Presentación Gráfica de eventos y alertas

• Visualización de los datos capturados en tiempo real (osciloscopio)

Identificación del nodo sensorial, Asociación y Calibración

•La identificación del nodo sensorial requiere un método para únicamente identificar un simple nodo sensorial para asociar el nodo con una función específica durante una sesión de monitoreo. •Un sensor móvil ubicado sobre un brazo realiza una función completamente diferente ante un sensor de movimiento ubicado sobre la pierna. •Para hacer que el usuario identifique los nodos amigable e intuitivamente, nosotros desarrollamos un esquema tomando ventaja de las capacidades de detectar movimiento, propias de cada sensor. •A través de una secuencia de fáciles instrucciones, somos capaces de identificar y asociar el sensor con la adecuada función. •Mientras el usuario esta moviendo el sensor, el PS transmite un ACTIS_EVENT_MASKMSG pidiendo a todos los sensores reportar las estimaciones de nivel de actividad.

• Los mensajes de mascara de evento también son usados para determinar el grado de procesamiento de señal.

• Se logro minimizar la complejidad del protocolo de comunicación, proveer un grupo abundante de características al diseñador de la aplicación y al usuario.

• El servidor personal y los nodos ActiS respaldan dos tipos de calibración.

• El primer tipo es un calibración de sensor; su propósito es acomodar las variaciones de sensor a sensor y la naturaleza exacta de la calibración depende del sensor.

• El segundo tipo de calibración es una calibración de sesión, requerida inmediatamente antes de empezar una nueva sesión de monitoreo, para calibrar el sensor en el contexto de su actual entorno.

Procesamiento de evento• El servidor personal es únicamente responsable de

coleccionar datos y eventos de la WBAN. • Dependiendo del tipo de sensor y del grado de

procesamiento especificado en la configuración, una variedad de eventos serán informados al servidor personal.

• Un registro de eventos es creado agregando los mensajes de eventos de todos los sensores en la WBAN; el registro debe entonces ser insertado en un archivo de sesión.

• Normalmente el R-pico o los eventos de latido no crean las alarmas, y son solamente registradas en el registro de eventos.

• El servidor personal puede alertar al usuario que su taza de latido a excedido el limite.

• En cada súper trama los siguientes eventos son respaldados:

• STEP(incluye fecha, duración de paso, fuerza máxima)• RPEAK – La detección de latidos usando

reconocimiento de la fase de R; el sistema genera una fecha precisa e intervalo de tiempo entre la corriente y un latido de corazón previo o intervalo R-R (RRINT)

• Error de Sensor (tal como un inesperado reinicio del sensor)

• Forzar Limite Excedido – Aceleraciones por encima de lo normal (la condición potencial de caída)

• La Actividad del Usuario – AEE (integración de un segundo del vector 3 D de movimiento)

• Actividad del Usuario Provocada – Genera un evento si el AEE supera un limite especificado.

Captura de datos en tiempo real

• Aunque todos los sensores en nuestro sistema llevan a cabo el procesamiento con sensor encendido y la detección de evento, hay eventos donde los eventos procesados y registrados no son suficientes y una captación de señal sin procesar en tiempo real es necesaria.

• Para sensores de ritmo cardiaco implementamos un trazo de electrocardiograma grafico.

• Para sensores de movimiento implementamos tres trazos que representan componentes de aceleración x, y y z sobre el mismo gráfico.

• Estos datos capturados también son guardados en un archivo y pueden ser analizados fuera de línea para mejorar los algoritmos de detección de paso.

• Cuando las rutinas de procesamiento de señal embebidas detectan un evento de arritmia, el nodo debe enviar un mensaje de evento al PS que entonces será transmitido al servidor medico apropiado.

• La grabación puede ser usada por el medico para evaluar el tipo y naturaleza exacta de el evento o para descartar esto como la grabación de un artefacto.