Rețeaua de calculatoare a corpului

Rețeaua de computere purtabile ( în engleză  rețeaua de zonă corporală, rețeaua de computere purtabile fără fir WBAN ) este o rețea fără fir de dispozitive computerizate purtabile . [1] [2] [3] [4] Dispozitivele BAN pot fi încorporate în corp, implantate, atașate la suprafața corpului într-o poziție fixă ​​sau combinate cu dispozitive pe care oamenii le poartă în diferite locuri (în buzunare, pe brațul sau în pungi) . În ciuda reducerii dimensiunii dispozitivelor, ca rețelele formate din mai multe unități de senzori miniaturale (BSU) sunt combinate cu o singură unitate centrală a corpului (BCU), [5] [6] dispozitivele mai mari decât un decimetru (tablete, PDA-uri) joacă în continuare un rol important, acționând ca concentratoare de informații, oferind interfață cu utilizatorul pentru a vizualiza și gestiona aplicațiile BAN pe loc. Dezvoltarea tehnologiei WBAN a început în jurul anului 1995, pe baza ideii de a utiliza rețele personale wireless pentru a implementa comunicarea „pe”, „aproape” și „în jurul” corpului uman. Aproximativ 6 ani mai târziu, termenul BAN a ajuns să se refere la sistemele în care comunicarea este în întregime „înăuntru”, „pe” sau „în imediata apropiere” a corpului uman. [7] [8] Sistemul WBAN poate folosi tehnologii wireless ca gateway pentru a realiza distanțe lungi. Prin intermediul gateway-urilor, dispozitivele purtabile pot fi conectate prin Internet . Așa, dragă. lucrătorii pot accesa online datele pacientului folosind internetul, indiferent de locația pacientului. [9]

Introducere generală

Progresele mari în aparatura fiziologică, circuitele integrate de putere redusă și comunicațiile fără fir au făcut posibilă o nouă generație de rețele de senzori fără fir, utilizate acum în scopuri precum monitorizarea traficului, culturilor, infrastructurilor și sănătății. Rețeaua de calculatoare corporale permite monitorizarea în timp real a corpului, ieftină și pe termen lung, prin Internet. Mai multe dispozitive fiziologice inteligente pot fi integrate în dispozitive purtabile care pot fi utilizate pentru reabilitarea asistată de computer sau pentru screening-ul avansat al sănătății. Această zonă se bazează pe posibilitatea implantării unor senzori foarte mici în interiorul corpului uman, care sunt foarte convenabile și nu interferează cu activitățile umane normale. Dispozitivele implantate în organism vor urmări diferite modificări fiziologice pentru a monitoriza starea de sănătate a pacientului, indiferent de locație. Aceste informații vor fi transmise wireless. Dispozitivul va transmite instantaneu toate informațiile în timp real medicilor din întreaga lume. Dacă este detectată o urgență, medicii vor informa imediat pacientul prin intermediul sistemului informatic, trimițând mesaje sau alarme corespunzătoare. Deși tehnologia este încă la început, este cercetată pe larg și se așteaptă un progres în domeniul sănătății odată ce este adoptată.

Aplicații

Aplicațiile inițiale ale rețelei de calculatoare purtate pe corp sunt așteptate în primul rând în domeniul asistenței medicale, în special pentru monitorizarea continuă și înregistrarea datelor critice privind pacienții care suferă de boli cronice precum diabetul, astmul și infarctul.

• Rețeaua de computere purtabile poate alerta spitalul prin intermediul rețelei chiar înainte ca pacientul să aibă un atac de cord, prin monitorizarea schimbărilor umane importante.
• De asemenea, tehnologia permite administrarea automată a insulinei pacienților diabetici de îndată ce nivelul de insulină scade.

Tehnologia este aplicabilă și în sport, militar sau securitate. Avansarea tehnologiei în noi domenii va ajuta schimbul wireless de informații atât între oameni, cât și între mașini.

Componente

Un sistem tipic BAN/BSN include monitoare de semne vitale, detectoare de mișcare (prin accelerometre) pentru a determina locația persoanei monitorizate și o formă de comunicare pentru a transmite citirile către medicii generaliști. Un astfel de set va consta din dispozitive, un procesor, un transceiver și o baterie. Dispozitivele fiziologice precum ECG și Sp02 au fost deja dezvoltate. Alte dispozitive, cum ar fi un aparat de tensiune arterială, un aparat EEG și un PDA pentru interfața BSN sunt în curs de dezvoltare. [zece]

Rețele wireless din SUA

Agenția Federală de Comunicații (SUA) a aprobat alocarea spectrului de 40 MHz pentru un sistem BAN medical de putere redusă, canale radio cu acoperire largă difuzate în banda 2360-2400 MHz , care vă permite să primiți mesaje MBAN în zonele Wi-Fi obișnuite. [unsprezece]

Gama de frecvență 2360-2390 MHz este disponibilă pe bază secundară. Agenția federală va extinde legăturile radio existente pentru dispozitivele medicale. Dispozitivele MBAN care utilizează linkul vor funcționa sub o licență de management. Utilizarea frecvențelor 2360-2390 MHz se operează numai în interior la persoanele studiate, este supusă înregistrării și aprobării pe site de către coordonatori pentru a exclude utilizarea în scop personal. Funcționarea în intervalul 2390-2400 MHz nu este supusă înregistrării și aprobării și poate fi utilizată în orice incintă, inclusiv rezidențială. [12]

Dificultăți

Problemele legate de utilizarea tehnologiei pot include:

• Interoperabilitate : sistemele WBAN trebuie să ofere transfer de date fără întreruperi prin standarde precum Bluetooth , ZigBee etc. pentru a facilita schimbul de informații între dispozitivele care interacționează. În plus, aceste sisteme trebuie să fie scalabile, să ofere o tranziție eficientă între rețele și să ofere conectivitate continuă.
• Dispozitive de sistem : Senzorii utilizați în WBAN ar trebui să fie de complexitate redusă, dimensiuni mici, greutate redusă, puternici, ușor de utilizat și configurabili. În plus, dispozitivele de stocare a datelor ar trebui să faciliteze stocarea dispozitivelor de la distanță și vizualizarea pacienților, precum și accesul la instrumente externe de procesare și analiză prin Internet .
• Securitatea sistemului și hardware : este necesar un efort semnificativ pentru ca BAN să fie sigur și precis. Trebuie să ne asigurăm că datele pacientului nu pot fi amestecate.
• Invazia confidențialității : Oamenii pot vedea tehnologia BAN ca o potențială amenințare la adresa libertății lor, dacă cercetarea depășește securitatea sănătății. Acceptarea publicului ar fi cheia pentru ca această tehnologie să fie utilizată mai pe scară largă.
• Verificare senzor : Dispozitivele de detectare obișnuite au limitări hardware și de rețea. Acest lucru poate duce la trimiterea datelor eronate înapoi către utilizatorul final. De o importanță capitală, în special în domeniul asistenței medicale, este verificarea citirilor senzorilor. Acest lucru reduce numărul de alarme false și identifică posibile deficiențe hardware și software.
• Consecvența datelor : date care se află pe mai multe dispozitive mobile și dispozitive fără fir

pacientii trebuie colectati si analizati. În BNA, datele vitale ale pacientului pot circula prin mai multe noduri, rețele și computere. Dacă dispozitivul mobil al medicului nu conține toate informațiile cunoscute, atunci calitatea îngrijirii poate fi redusă. [13]

• Interferență : Comunicarea fără fir utilizată pentru senzorii corpului ar trebui să minimizeze interferențele și să crească coexistența nodurilor dispozitivelor cu senzori cu alte dispozitive în rețea disponibile în mediu. Acest lucru este deosebit de important pentru implementarea sistemelor WBAN la scară largă. [14] [15]
• Gestionarea datelor : BAN generează date în volume mari, astfel încât gestionarea informațiilor este de o importanță capitală. [16]

În plus față de sarcinile orientate pe hardware, în dezvoltarea BAN ar trebui luate în considerare următoarele aspecte legate de om: [17]

• Cost : Consumatorii din zilele noastre se așteaptă ca prețurile mici pentru monitorizarea sănătății să fie combinate cu funcționalitate ridicată.
• Monitorizare constantă : utilizatorii pot necesita diferite niveluri de monitorizare, de exemplu cei cu risc de boală coronariană au nevoie ca BAN să fie permanent activat, în timp ce alții expuși riscului ar putea avea nevoie să monitorizeze BAN doar atunci când merg sau se mișcă. Nivelul de monitorizare afectează cantitatea de energie necesară și încărcătura specifică de energie.
• Plasare : WBAN-ul trebuie să fie ușor de pus, ușor și discret. Nu ar trebui să schimbe activitățile zilnice ale utilizatorului, să-l împovărească. În cele din urmă, tehnologia trebuie să fie ușor de utilizat, îndeplinindu-și sarcinile de monitorizare fără știrea utilizatorului.
• Performanță : performanța WBAN ar trebui să fie stabilă. Măsurătorile senzorului trebuie să fie precise chiar dacă WBAN-ul este oprit și pornit din nou. Canalele de comunicație fără fir trebuie să fie fiabile și să funcționeze în diferite medii de utilizator.

Vezi și

• Rețea de calculatoare
• Transfer de date
• Rețele fără fir

Note

1. ↑ Dezvoltarea standardului de rețele wireless pentru zona corpului
2. ↑ Sana Ullah, Henry Higgins, Bart Braem, Benoit Latre, Chris Blondia, Ingrid Moerman, Shahnaz Saleem, Ziaur Rahman și Kyung Sup Kwak, A Comprehensive Survey of Wireless Body Area Networks: On PHY, MAC, and Network Layers Solutions, Journal of Medical Systems (Springer), 2010.  (link indisponibil) doi : 10.1007/s10916-010-9571-3 .
3. ↑ Chen, Min; Gonzalez, Sergio și Vasilakos, Athanasios și Cao, Huasong și Leung, Victor. Body Area Networks: Un sondaj (nedefinit)  // Mobile Networks and Applications (MONET). - Springer Olanda, 2010. - V. 16 , Nr. 2 . - S. 1-23 . — ISSN 1383-469X . - doi : 10.1007/s11036-010-0260-8 .  
4. ↑ Movassaghi, Samaneh; Abolhasan, Mehran și Lipman, Justin și Smith, David și Jamalipour, Abbas. Rețele fără fir de suprafață corporală: un sondaj  // Sondaje și tutoriale privind comunicațiile IEEE   : jurnal. — IEEE, 2014.
5. ↑ Schmidt R., Norgall T., Mörsdorf J., Bernhard J., von der Grün T. Body Area Network BAN--a element cheie de infrastructură pentru aplicații medicale centrate pe pacient  (engleză)  // Biomed Tech : jurnal. - 2002. - Vol. 47 , nr. 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. și O'Connor, K.: A Context Aware Wireless Body Area Network (BAN), În lucrările Conferinței Pervasive Health 2009, arhivată din original pe 21 iulie 2011.
7. ↑ M.R. Yuce. Implementarea zonei de rețele corporale fără fir pentru sistemele de sănătate  //  Senzori și actuatori A: Fizic : jurnal. - 2010. - Vol. 162 . - P. 116-129 . - doi : 10.1016/j.sna.2010.06.004 .  (link indisponibil)
8. ↑ Body Area Networks for Healthcare - University of Twente Research Information
9. ↑ MR Yuce și JY Khan. Wireless Body Area Networks: Technology, Implementation, and Applications  //  Pan Stanford Publishing: jurnal. — 2011.
10. ↑ http://vip.doc.ic.ac.uk/bsn/m621.html
11. ↑ „Body Area Networks” ar trebui să elibereze lățimea de bandă a spitalului, să elibereze pacienții - Computerworld . Preluat: 6 iunie 2012. (nedefinit)
12. ↑ FCC dedică spectrul de rețele medicale pentru corp | FCC.gov . Preluat: 6 iunie 2012. (nedefinit)
13. ^ O?Donoghue, J., Herbert, J. și Kennedy, R.: Data Consistency within a Pervasive Medical Environment, In Proceedings of IEEE Sensors, Coreea de Sud, ISBN 1-4244-0376-6, 2006. Arhivat 2011-07 -21 al anului.
14. ↑ ScienceDirect  (link în jos)
15. ↑ Garcia P., „A Methodology for the Deployment of Sensor Networks”, IEEE Transactions On Knowledge And Data Engineering, vol. 11, nr. 4 decembrie 2011.
16. ↑ Managementul datelor în mediile mHealth
17. ↑ Lai, D., Begg, RK și Palaniswami, M. eds, Healthcare Sensor Networks: Challenges to practice implementation, ISBN 978-1-4398-2181-7, 2011 (link indisponibil) . Consultat la 21 decembrie 2014. Arhivat din original la 26 octombrie 2011. (nedefinit)