Testterületi hálózat - Body area network

Számítógépes hálózati típusok
térbeli hatály szerint
Adathálózatok osztályozása térbeli kiterjedés szerint.svg

A testterületi hálózat ( BAN ), amelyet vezeték nélküli testhálózatnak (WBAN) vagy testérzékelő hálózatnak (BSN) vagy orvosi testterületi hálózatnak (MBAN) is neveznek, a hordozható számítástechnikai eszközök vezeték nélküli hálózata. A BAN eszközök implantátumként beágyazódhatnak a test belsejébe, rögzítve lehetnek a testre rögzítve , vagy kísérhetik azokat az eszközöket, amelyeket az emberek különböző helyzetben hordozhatnak, például ruhazsebekben, kézzel vagy különféle zacskókban. . Míg a készülékek miniatürizálása felé mutat tendencia, a testterület hálózatai több miniatürizált testérzékelő egységből (BSU) állnak, egyetlen test központi egységgel (BCU) együtt, még mindig nagyobb deciméteres (fül és párna) méretű intelligens eszközök játszanak fontos szerepet játszik abban, hogy adatközpontként vagy adatátjáróként működjön, és felhasználói felületet biztosítson a BAN alkalmazások megtekintéséhez és kezeléséhez. A WBAN technológia fejlesztése 1995 körül kezdődött a vezeték nélküli személyi hálózati (WPAN) technológiák alkalmazásának ötlete körül az emberi testen, annak közelében és annak körüli kommunikáció megvalósításához. Körülbelül hat évvel később a "BAN" kifejezés olyan rendszerekre vonatkozott, ahol a kommunikáció teljes egészében az emberi testen belül, annak közvetlen közelében található. A WBAN rendszer a WPAN vezeték nélküli technológiákat átjáróként használhatja a nagyobb hatótávolság eléréséhez. Átjáró eszközökön keresztül lehetőség van az emberi testen hordható eszközök internethez csatlakoztatására. Így az egészségügyi szakemberek online hozzáférhetnek a betegadatokhoz a beteg helyétől függetlenül az interneten keresztül.

Koncepció

A fiziológiai érzékelők, az alacsony fogyasztású integrált áramkörök és a vezeték nélküli kommunikáció gyors növekedése lehetővé tette a vezeték nélküli érzékelő hálózatok új generációját , amelyet ma már olyan célokra használnak, mint a forgalom, a növények, az infrastruktúra és az egészség figyelemmel kísérése. A testterületi hálózat egy interdiszciplináris terület, amely lehetővé teheti az olcsó és folyamatos állapotfigyelést az orvosi nyilvántartások valós idejű frissítésével az interneten keresztül. Számos intelligens fiziológiai érzékelő integrálható egy hordható vezeték nélküli testterületi hálózatba, amelyek felhasználhatók számítógéppel segített rehabilitációhoz vagy az egészségi állapot korai felismeréséhez. Ez a terület azon alapul, hogy az emberi testbe nagyon kicsi bioszenzorokat lehet beültetni, amelyek kényelmesek és nem rontják a normális tevékenységeket. Az emberi testbe beültetett érzékelők különféle fiziológiai változásokat fognak gyűjteni annak érdekében, hogy figyelemmel kísérjék a beteg egészségi állapotát, függetlenül a tartózkodási helyétől. Az információkat vezeték nélkül továbbítják egy külső feldolgozó egységhez. Ez az eszköz azonnal, valós időben továbbítja az összes információt az orvosoknak a világ minden tájáról. Vészhelyzet észlelése esetén az orvosok a számítógépes rendszeren keresztül azonnal tájékoztatják a beteget megfelelő üzenetek vagy riasztások küldésével. Jelenleg a rendelkezésre álló információk és az érzékelők táplálására alkalmas energiaforrások szintje korlátozott. Míg a technológia még csak kezdeti stádiumában van, széles körben kutatják és elfogadják, várhatóan áttörő találmány lesz az egészségügyben , ami valósággá fog vezetni olyan fogalmakat, mint a telemedicina és az MHealth .

Alkalmazások

A BAN-ok kezdeti alkalmazása várhatóan elsősorban az egészségügyi területen jelenik meg, különösen a krónikus betegségekben , például cukorbetegségben , asztmában és szívrohamokban szenvedő betegek életfontosságú paramétereinek folyamatos nyomon követése és naplózása céljából .

  • A betegnél alkalmazott tilalom figyelmeztetheti a kórházat, még mielőtt szívrohamot kapna, azáltal, hogy méri az életfontosságú tüneteinek változását .
  • A diabéteszes beteg BAN-ja automatikusan beinjektálhatja az inzulint egy pumpán keresztül, amint az inzulinszintje csökken.
  • A BAN felhasználható a betegség mögöttes egészségi állapotátalakulásainak és dinamikájának megismerésére

A technológia egyéb alkalmazásai közé tartozik a sport, a katonaság vagy a biztonság. A technológia új területekre történő kiterjesztése elősegítheti a kommunikációt az egyének közötti, illetve az egyének és a gépek közötti zökkenőmentes információcserével is.

Szabványok

A BAN-ok legújabb nemzetközi szabványa az IEEE 802.15.6 szabvány.

Alkatrészek

Egy tipikus BAN vagy BSN megköveteli a létfontosságú jelek megfigyelésére szolgáló érzékelőket , mozgásérzékelőket ( gyorsulásmérőkön keresztül ), amelyek segítenek azonosítani a megfigyelt egyén helyét és a kommunikáció valamilyen formáját, hogy továbbítsák az életfontosságú jelek és mozgásolvasásokat orvosoknak vagy gondozóknak. A tipikus testterületi hálózati készlet érzékelőkből, processzorból , adó-vevőből és akkumulátorból áll . Fiziológiai szenzorokat, például EKG és SpO2 szenzorokat fejlesztettek ki. További érzékelők, például vérnyomás-érzékelő, EEG- érzékelő és PDA for BSN interfész fejlesztés alatt állnak.

Vezeték nélküli kommunikáció az Egyesült Államokban

Az FCC jóváhagyta a 40 MHz-es spektrum sávszélesség kiosztását az orvosi BAN kis teljesítményű, széles területű rádiós kapcsolatok számára a 2360–2400 MHz sávban. Ez lehetővé teszi az MBAN-kommunikáció kikapcsolását a már telített szabványos Wi-Fi-spektrumból egy szabványos sávba.

A 2360–2390 MHz frekvenciatartomány másodlagos alapon érhető el. Az FCC szabályainak 95. részében kibővíti a meglévő orvostechnikai eszközök rádiótávközlési (MedRadio) szolgáltatását. A sávot használó MBAN-eszközök „licencenkénti alapon” működnek, így nincs szükség egyedi adó-licenc igénylésére. A 2360–2390 MHz frekvenciák használata az egészségügyi intézmények beltéri működésére korlátozódik, és a koordinátorok regisztrációhoz és helyszíni jóváhagyáshoz kötöttek az elsődleges repülési telemetriai használat védelme érdekében. A 2390–2400 MHz sávban történő üzemeltetést nem kell regisztrációhoz vagy koordinációhoz kötni, és minden területen használható, beleértve a lakóhelyeket is.

Kihívások

Ennek a technológiának a használatával kapcsolatos problémák a következők lehetnek:

  • Adatminőség : A BAN-okon keresztül generált és összegyűjtött adatok kulcsszerepet játszhatnak a betegellátási folyamatban. Elengedhetetlen, hogy ezen adatok minősége magas színvonalú legyen annak biztosítása érdekében, hogy a meghozott döntések a lehető legjobb információkon alapuljanak
  • Adatkezelés : Mivel a BAN-ok nagy mennyiségű adatot generálnak, rendkívül fontos az ezen adatkészletek kezelésének és karbantartásának szükségessége.
  • Az érzékelő ellenőrzése : A pervazív érzékelő eszközökre a kommunikáció és a hardver korlátai vonatkoznak, ideértve a megbízhatatlan vezetékes / vezeték nélküli hálózati kapcsolatokat, az interferenciát és a korlátozott teljesítménytartalékokat. Ez azt eredményezheti, hogy hibás adatkészleteket továbbítanak a végfelhasználónak. Különösen az egészségügyi területeken rendkívül fontos, hogy az összes érzékelő leolvasása érvényes legyen. Ez segít csökkenteni a téves riasztások generálását, valamint felismerni a hardver- és szoftvertervezés lehetséges gyengeségeit.
  • Adatkonzisztencia : A több mobil eszközön tárolt adatokat és a vezeték nélküli betegjegyzeteket zökkenőmentesen kell összegyűjteni és elemezni. A testterületi hálózatokon belül a létfontosságú betegadatok több csomóponton és számos hálózatba kapcsolt számítógépen vagy laptopon keresztül feloszthatók. Ha egy orvos mobil eszköze nem tartalmaz minden ismert információt, akkor a betegellátás minősége romolhat.
  • Biztonság : Jelentős erőfeszítésekre lenne szükség ahhoz, hogy a WBAN átvitel biztonságos és pontos legyen. Biztosítani kell, hogy a beteg „biztonságos” adatai csak az egyes betegek dedikált WBAN-rendszereiből származzanak, és ne keveredjenek a többi beteg adataival. Ezenkívül a WBAN-ból származó adatoknak biztonságos és korlátozott hozzáféréssel kell rendelkezniük. Bár a biztonság a legtöbb hálózatban kiemelt fontosságú, ezen a területen kevés tanulmány készült a WBAN-okról. Mivel a WBAN-ok erőforrás-korlátozottak az energia, a memória, a kommunikációs sebesség és a számítási képesség tekintetében, előfordulhat, hogy más hálózatokra javasolt biztonsági megoldások nem alkalmazhatók a WBAN-okra. Az adatok bizalmas jellege, hitelesítése, integritása és frissessége, valamint a rendelkezésre állás és a biztonságos kezelés a WBAN biztonsági követelményei. Az IEEE 802.15.6 szabvány, amely a WBAN legújabb szabványa, megpróbálta biztonságot nyújtani a WBAN-ban. Ennek azonban számos biztonsági problémája van.
  • Az interoperabilitás : WBAN rendszerek volna zökkenőmentes adatátvitel szerte szabványok, mint a Bluetooth , ZigBee stb információcsere ösztönzése, plug and play eszköz interakció. Ezenkívül a rendszereknek skálázhatónak kell lenniük , biztosítaniuk kell a hatékony áttérést a hálózatokon és megszakítás nélküli kapcsolatot kell kínálniuk.
  • Rendszereszközök : A WBAN-ban használt érzékelőknek bonyolultnak kell lenniük, kis formájúak, könnyűek, energiatakarékosak, könnyen használhatók és újrakonfigurálhatók. Ezenkívül a tárolóeszközöknek megkönnyíteniük kell a betegadatok távoli tárolását és megtekintését, valamint az Interneten keresztüli hozzáférést a külső feldolgozó és elemző eszközökhöz .
  • Energia vs. pontosság : Az érzékelők aktiválási politikáját úgy kell meghatározni, hogy optimalizálják a kompromisszumot a BAN energiafogyasztása és a beteg egészségi állapota téves besorolása valószínűsége között. A nagy energiafogyasztás gyakran pontosabb megfigyeléseket eredményez a beteg egészségi állapotáról és fordítva.
  • A magánélet megsértése : Az emberek a WBAN technológiát potenciális fenyegetésnek tekinthetik a szabadságra, ha az alkalmazások meghaladják a "biztonságos" orvosi felhasználást. A társadalmi elfogadottság kulcsfontosságú ahhoz, hogy ez a technológia szélesebb körű alkalmazást találjon.
  • Zavar : A testérzékelőkhöz használt vezeték nélküli kapcsolatnak csökkentenie kell az interferenciát, és növelnie kell az érzékelő csomópont-eszközök és a környezetben elérhető más hálózati eszközök együttélését. Ez különösen fontos a WBAN rendszerek nagyszabású megvalósítása szempontjából.
  • Költség : A mai fogyasztók alacsony költségű, magas funkcionalitást biztosító egészségügyi monitoring megoldásokra számítanak. A WBAN-megvalósításokat költségoptimalizálásnak kell alávetni, hogy az egészségtudatos fogyasztók alternatívái legyenek.
  • Folyamatos monitorozás : A felhasználóknak különböző szintű monitorozásra lehet szükségük, például a szív ischaemia kockázatának kitett személyek azt akarják, hogy WBAN-jaik folyamatosan működjenek, míg másoknak, akiket az esés veszélye fenyeget, csak WBAN-okra lehet szükségük, hogy figyeljék őket, miközben járnak vagy mozognak. A monitorozás szintje befolyásolja a szükséges energia mennyiségét és a BAN életciklusát, mielőtt az energiaforrás kimerülne.
  • Korlátozott telepítés : A WBAN-nak viselhetőnek, könnyűnek és nem tolakodónak kell lennie. Nem szabad, hogy megváltoztassa vagy megterhelje a felhasználó napi tevékenységeit. A technológiának végső soron átláthatónak kell lennie a felhasználó számára, azaz a felügyeleti feladatait anélkül kell végrehajtania, hogy a felhasználó észrevenné.
  • Állandó teljesítmény : A WBAN teljesítményének következetesnek kell lennie. Az érzékelők méréseinek pontosaknak és kalibráltaknak kell lenniük, még akkor is, ha a WBAN ki van kapcsolva és újra be van kapcsolva. A vezeték nélküli kapcsolatoknak robusztusaknak és különféle felhasználói környezetekben működniük kell.

Lásd még

Hivatkozások

További irodalom

Külső linkek