Jump to content

Сеть областей тела

Сеть области тела ( BAN ), также называемая беспроводной сетью области тела (WBAN), сетью датчиков тела (BSN) или медицинской сетью области тела (MBAN), представляет собой беспроводную сеть носимых вычислительных устройств. [1] [2] [3] [4] [5] Устройства BAN могут быть встроены в тело в виде имплантатов или таблеток. [6] могут быть установлены на поверхности тела в фиксированном положении или могут сопровождать устройства, которые люди могут носить в разных положениях, например, в карманах одежды, в руках или в различных сумках. [7] Устройства становятся меньше, особенно в сетях на теле. Эти сети включают в себя несколько небольших блоков датчиков тела (BSU) и один центральный блок (BCU). [8] Несмотря на эту тенденцию, интеллектуальные устройства дециметрового размера (вкладки и планшеты) по-прежнему играют важную роль. Они действуют как концентраторы данных или шлюзы и предоставляют пользовательский интерфейс для просмотра и управления приложениями BAN на месте. Разработка технологии WBAN началась примерно в 1995 году вокруг идеи использования технологий беспроводной персональной сети (WPAN) для реализации связи на теле человека, вблизи него и вокруг него. Примерно шесть лет спустя термин «БАН» стал обозначать системы, в которых связь полностью осуществляется внутри, внутри и в непосредственной близости от человеческого тела. [9] [10] Система WBAN может использовать беспроводные технологии WPAN в качестве шлюзов для достижения большего радиуса действия. Через шлюзовые устройства можно подключить носимые устройства на теле человека к Интернету. Таким образом, медицинские работники могут получить доступ к данным пациентов в режиме онлайн, используя Интернет, независимо от местонахождения пациента. [11]

Концепция [ править ]

Быстрый рост физиологических датчиков, маломощных интегральных схем и беспроводной связи позволил создать новое поколение беспроводных сенсорных сетей , которые теперь используются для таких целей, как мониторинг дорожного движения, посевов, инфраструктуры и здоровья. Сеть областей тела представляет собой междисциплинарную область, которая может обеспечить недорогой и непрерывный мониторинг состояния здоровья с обновлением медицинских записей в режиме реального времени через Интернет. Ряд интеллектуальных физиологических датчиков можно интегрировать в носимую беспроводную сеть, которая может использоваться для компьютерной реабилитации или раннего выявления заболеваний. Эта область опирается на возможность имплантации в человеческое тело очень маленьких биосенсоров, которые удобны и не мешают нормальной деятельности. Имплантированные в тело человека датчики будут собирать различные физиологические изменения, чтобы отслеживать состояние здоровья пациента независимо от его местонахождения. Информация будет передаваться по беспроводной сети на внешний процессор. Это устройство мгновенно передаст всю информацию в режиме реального времени врачам по всему миру. Если будет обнаружена чрезвычайная ситуация, врачи немедленно проинформируют пациента через компьютерную систему, отправив соответствующие сообщения или сигналы тревоги. В настоящее время уровень предоставляемой информации и энергетических ресурсов, способных питать датчики, ограничены. Хотя эта технология все еще находится на примитивной стадии, она широко исследуется и, как только она будет принята на вооружение, ожидается, что она станет прорывным изобретением в мире. здравоохранение , что приведет к тому, что такие концепции, как телемедицина и MHealth, станут реальностью.

Приложения [ править ]

Ожидается, что первые применения BAN появятся в первую очередь в сфере здравоохранения, особенно для непрерывного мониторинга и регистрации жизненно важных параметров пациентов с хроническими заболеваниями, такими как диабет , астма и сердечные приступы .

  • Запрет, установленный для пациента, может предупредить больницу даже до того, как у него случится сердечный приступ, путем измерения изменений в его жизненно важных показателях .
  • ЗАПРЕТ пациентам с диабетом может автоматически вводить инсулин через помпу, как только уровень инсулина у них снизится.
  • БАН можно использовать для изучения основных изменений состояния здоровья и динамики заболевания . [5]

Другие применения этой технологии включают спорт, военные действия или безопасность. Распространение технологии на новые области также может способствовать общению посредством беспрепятственного обмена информацией между людьми или между людьми и машинами.

Стандарты [ править ]

Последним международным стандартом BAN является стандарт IEEE 802.15.6 . [12]

Компоненты [ править ]

Типичный BAN или BSN требует датчиков мониторинга жизненно важных функций , детекторов движения (через акселерометры ), чтобы помочь определить местоположение контролируемого человека, и некоторой формы связи для передачи показателей жизненно важных функций и движения практикующим врачам или лицам, осуществляющим уход. Типичный комплект нательной сети состоит из датчиков, процессора , приемопередатчика и аккумулятора . физиологические датчики, такие как датчики ЭКГ и SpO2 Были разработаны . Другие датчики, такие как датчик артериального давления, датчик ЭЭГ и интерфейс PDA для BSN, находятся в стадии разработки. [13]

Беспроводная связь в США [ править ]

Федеральная комиссия по связи (FCC) утвердила выделение полосы спектра шириной 40 МГц для маломощных широкозонных радиолиний медицинской BAN в диапазоне 2360–2400 МГц. Это позволит разгрузить связь MBAN из уже насыщенного стандартного спектра Wi-Fi в стандартный диапазон. [14]

Диапазон частот 2360–2390 МГц доступен на вторичной основе. FCC расширит существующую Службу радиосвязи медицинского оборудования (MedRadio) в Части 95 своих правил. Устройства MBAN, использующие этот диапазон, будут работать по принципу «лицензия по правилу», что устраняет необходимость подавать заявку на получение индивидуальных лицензий на передатчик. Использование частот 2360–2390 МГц ограничено использованием внутри помещений медицинских учреждений и подлежит регистрации и утверждению координаторами на месте для защиты первичного использования авиационной телеметрии. Работа в диапазоне 2390–2400 МГц не подлежит регистрации и согласованию и может использоваться во всех помещениях, включая жилые. [15]

Проблемы [ править ]

Проблемы с использованием этой технологии могут включать в себя:

  • Качество данных . Данные, генерируемые и собранные с помощью BAN, могут играть ключевую роль в процессе ухода за пациентами. Очень важно, чтобы качество этих данных соответствовало высоким стандартам, чтобы гарантировать, что принимаемые решения основаны на наилучшей возможной информации.
  • Управление данными : поскольку BAN генерируют большие объемы данных, необходимость управления и обслуживания этих наборов данных имеет первостепенное значение. [16]
  • Проверка датчиков . Распространенные сенсорные устройства подвержены присущим им ограничениям связи и аппаратным средствам, включая ненадежные проводные/беспроводные сетевые соединения, помехи и ограниченные резервы мощности. Это может привести к передаче ошибочных наборов данных обратно конечному пользователю. Крайне важно, особенно в сфере здравоохранения, чтобы все показания датчиков были проверены. Это помогает уменьшить количество ложных срабатываний и выявить возможные слабые места в конструкции аппаратного и программного обеспечения.
  • Согласованность данных . Данные, хранящиеся на нескольких мобильных устройствах, а также беспроводные записи пациентов, должны собираться и анализироваться бесперебойным образом. В сетях обработки данных жизненно важные наборы данных о пациентах могут быть фрагментированы по множеству узлов и по множеству сетевых ПК или ноутбуков. Если мобильное устройство практикующего врача не содержит всей известной информации, качество ухода за пациентами может ухудшиться.
  • Безопасность : потребуются значительные усилия, чтобы сделать передачу WBAN безопасной и точной. Необходимо убедиться, что защищенные данные пациента извлекаются только из специальной системы WBAN каждого пациента и не смешиваются с данными других пациентов. Кроме того, данные, генерируемые из WBAN, должны иметь безопасный и ограниченный доступ. Хотя безопасность является высоким приоритетом в большинстве сетей, для WBAN в этой области было проведено мало исследований. Поскольку WBAN ограничены в ресурсах с точки зрения мощности, памяти, скорости передачи данных и вычислительных возможностей, решения безопасности, предлагаемые для других сетей, могут быть неприменимы к WBAN. Конфиденциальность, аутентификация, целостность и актуальность данных вместе с доступностью и безопасным управлением являются требованиями безопасности в WBAN. Стандарт IEEE 802.15.6, который является новейшим стандартом WBAN, пытается обеспечить безопасность WBAN. Однако у него есть несколько проблем с безопасностью. [17]
  • Функциональная совместимость : системы WBAN должны будут обеспечивать бесперебойную передачу данных по таким стандартам, как Bluetooth , Zigbee и т. д., чтобы способствовать обмену информацией, принципу «включай и работай» взаимодействию устройств по . Кроме того, системы должны быть масштабируемыми , обеспечивать эффективную миграцию между сетями и обеспечивать бесперебойное соединение.
  • Системные устройства : Датчики, используемые в WBAN, должны быть несложными, небольшими по форм-фактору, легкими по весу, энергоэффективными, простыми в использовании и реконфигурируемыми. Кроме того, устройства хранения должны обеспечивать удаленное хранение и просмотр данных пациентов, а также доступ к внешним инструментам обработки и анализа через Интернет .
  • Энергия против точности : политика активации датчиков должна быть определена таким образом, чтобы оптимизировать компромисс между энергопотреблением BAN и вероятностью неправильной классификации состояния здоровья пациента. Высокое энергопотребление часто приводит к более точным наблюдениям за состоянием здоровья пациента и наоборот. [18]
  • Конфиденциальность : люди могут рассматривать технологию WBAN как потенциальную угрозу свободе, если приложения выходят за рамки «безопасного» медицинского использования. Социальное признание будет ключом к тому, чтобы эта технология нашла более широкое применение.
  • Помехи . Беспроводная связь, используемая для датчиков тела, должна уменьшать помехи и повышать сосуществование узловых устройств датчиков с другими сетевыми устройствами, доступными в окружающей среде. Это особенно важно для крупномасштабного внедрения систем WBAN. [9] [19]
  • Стоимость : Сегодняшние потребители ожидают недорогих решений для мониторинга состояния здоровья, которые обеспечивают высокую функциональность. Реализации WBAN должны быть оптимизированы по затратам, чтобы стать привлекательной альтернативой для потребителей, заботящихся о своем здоровье.
  • Постоянный мониторинг : пользователям могут потребоваться различные уровни мониторинга, например, те, кто подвержен риску сердечной ишемии, могут захотеть, чтобы их WBAN функционировали постоянно, в то время как другим людям, подверженным риску падений, WBAN могут понадобиться только для мониторинга во время ходьбы или движения. Уровень мониторинга влияет на количество необходимой энергии и жизненный цикл BAN до того, как источник энергии будет исчерпан. [5] [18]
  • Ограниченное развертывание : WBAN должна быть носимой, легкой и ненавязчивой. Оно не должно изменять или обременять повседневную деятельность пользователя. В конечном итоге технология должна быть прозрачной для пользователя, т. е. она должна выполнять задачи мониторинга так, чтобы пользователь этого не осознавал.
  • Стабильная производительность : Производительность WBAN должна быть стабильной. Измерения датчиков должны быть точными и калиброванными, даже если WBAN выключается и снова включается. [20] Беспроводные каналы связи должны быть надежными и работать в различных пользовательских средах.

См. также [ править ]

Ссылки [ править ]

  1. ^ «Сети области тела IEEE 802.15 WPAN Task Group 6» . Архивировано из оригинала 25 марта 2018 г. Проверено 3 февраля 2011 г.
  2. ^ Улла, С.; Хиггинс, Х.; Брэм, Б.; Латре, Б.; Блондия, К.; Моерман, И.; Салим, С.; Рахман, З.; Квак, К.С. (2012). «Комплексное исследование беспроводных сетей тела: решения на физическом, MAC- и сетевом уровнях» . Журнал медицинских систем . 36 (3): 1065–1094. дои : 10.1007/s10916-010-9571-3 . hdl : 1854/LU-3234782 . ПМИД   20721685 . S2CID   7988320 . Архивировано из оригинала 15 февраля 2020 г. Проверено 13 декабря 2019 г.
  3. ^ Чен, Мин; Гонсалес, Серхио; Василакос, Афанасий; Цао, Хуасун; Люнг, Виктор (2010). «Сети областей тела: исследование» (PDF) . Мобильные сети и приложения . 16 (2): 1–23. CiteSeerX   10.1.1.329.7097 . дои : 10.1007/s11036-010-0260-8 . ISSN   1383-469X . S2CID   16514036 . Архивировано (PDF) из оригинала 10 августа 2017 г. Проверено 5 сентября 2010 г.
  4. ^ Мовассаги, Самане; Абольхасан, Мехран; Липман, Джастин; Смит, Дэвид; Джамалипур, Аббас (2014). «Беспроводные сети тела: обзор» . Обзоры и учебные пособия IEEE по коммуникациям . 16 (3): 1658–1686. дои : 10.1109/SURV.2013.121313.00064 . S2CID   3835757 .
  5. Перейти обратно: Перейти обратно: а б с Геллер Т., Дэвид Ю.Б., Хмельницкий Э., Бен-Гал И., Уорд А., Миллер Д. и Бамбос Н. (май 2019 г.). «Изучение вероятностей перехода состояний здоровья через беспроводные сети тела» (PDF) . В ICC 2019–2019 Международная конференция IEEE по коммуникациям (ICC), стр. 1–6. IEEE. 2019. {{cite web}}: CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка ) CS1 maint: числовые имена: список авторов ( ссылка ) [ постоянная мертвая ссылка ]
  6. ^ Ламанна, Леонардо; Катальди, Пьетро; Фриули, Марко; Дмитрий, Кристиан; Кайрони, Марио (январь 2023 г.). «Мониторинг высвобождения лекарственного средства посредством внутриорганной связи со съедобной таблеткой» . Передовые технологии материалов . 8 (1): 2200731. doi : 10.1002/admt.202200731 . ISSN   2365-709X . S2CID   253174336 .
  7. ^ Послад, Стефан (2009). Повсеместные вычисления «умные устройства», «умная среда» и «умное взаимодействие» . Уайли. ISBN  978-0-470-03560-3 . Архивировано из оригинала 15 февраля 2012 г. Проверено 23 июня 2014 г.
  8. ^ Шмидт Р., Норгалл Т., Мёрсдорф Дж., Бернхард Дж., фон дер Грюн Т. (2002). «Body Area Network BAN — ключевой элемент инфраструктуры для медицинских приложений, ориентированных на пациента». Биомедицинская технология . 47 (1): 365–8. дои : 10.1515/bmte.2002.47.s1a.365 . ПМИД   12451866 . S2CID   37439434 .
  9. Перейти обратно: Перейти обратно: а б Г-н Юс (2010). «Внедрение беспроводных нательных сетей для систем здравоохранения». Датчики и исполнительные механизмы A: Физические . 162 (1): 116–129. CiteSeerX   10.1.1.476.3929 . дои : 10.1016/j.sna.2010.06.004 .
  10. ^ Вирхаут, П.а. М.; Константас, Д.; Балтс, Ричард Джорджия; Джонс, Валери М. (18 сентября 2001 г.). «Сети областей тела для здравоохранения» (PDF) . Архивировано из оригинала (PDF) 15 июня 2013 г. Проверено 3 февраля 2011 г. {{cite journal}}: Для цитирования журнала требуется |journal= ( помощь )
  11. ^ Г-н Юс и Дж. Я. Хан (2011). Юс, Мехмет Р. и Хан, Джамиль (ред.). Беспроводные сети тела: технология, реализация и применение . дои : 10.1201/b11522 . ISBN  9780429184932 . Архивировано из оригинала 17 января 2023 года . Проверено 28 апреля 2017 г. {{cite book}}: |journal= игнорируется ( помогите )
  12. ^ «Стандарт IEEE P802.15.6-2012 для беспроводных сетей на теле» . Архивировано из оригинала 19 января 2018 г. Проверено 12 марта 2015 г.
  13. ^ «Сети датчиков тела» . Архивировано из оригинала 16 декабря 2009 г. Проверено 12 августа 2010 г.
  14. ^ « Сети области тела должны освободить больничную полосу пропускания и освободить пациентов от привязи – Computerworld» . 04.06.2012. Архивировано из оригинала 19 июня 2013 г. Проверено 6 июня 2012 г.
  15. ^ «FCC выделяет спектр для сетей медицинских учреждений | FCC.gov» . Архивировано из оригинала 30 мая 2012 г. Проверено 6 июня 2012 г.
  16. ^ Проблемы практической реализации сенсорных сетей в здравоохранении . ЦРК Пресс. 19 апреля 2016 г. ISBN  9781000755701 . Архивировано из оригинала 17 января 2023 года . Проверено 11 июня 2021 г.
  17. ^ Турани, Мохсен (2015). «Об уязвимостях ассоциации безопасности в стандарте IEEE 802.15.6». Финансовая криптография и безопасность данных . Конспекты лекций по информатике. Том. 8976. стр. 245–260. arXiv : 1501.02601 . дои : 10.1007/978-3-662-48051-9_18 . ISBN  978-3-662-48050-2 .
  18. Перейти обратно: Перейти обратно: а б Миллер, Дэниел; Чжоу, Чжэнъюань; Бамбос, Николас; Бен-Гал, Ирад (2018). «Управление мощностью с сенсорными ограничениями в цифровом здравоохранении». Ежегодная Американская конференция по контролю (ACC) 2018 г. стр. 4213–4220. дои : 10.23919/ACC.2018.8431675 . ISBN  978-1-5386-5428-6 . S2CID   52020398 .
  19. ^ Гарсия, П. (декабрь 2011 г.). «Методология развертывания сенсорных сетей». Транзакции IEEE по знаниям и инженерии данных . 11 (4).
  20. ^ О'Донован, Тони; О'Донохью, Джон; Сринан, Кормак; Саммон, Дэвид; О'Рейли, Филип; О'Коннор, Киран А. (2009). «Контекстно-зависимая беспроводная сеть тела (BAN)» (PDF) . Материалы 3-й Международной конференции ICST по универсальным вычислительным технологиям в здравоохранении . doi : 10.4108/ICST.PERVASIVEHEALTH2009.5987 . S2CID   14131365 . Архивировано (PDF) из оригинала 9 октября 2016 г. Проверено 5 июня 2016 г.

Дальнейшее чтение [ править ]

Внешние ссылки [ править ]

Arc.Ask3.Ru: конец переведенного документа.
Arc.Ask3.Ru
Номер скриншота №: 705c9eaebd421e806d467f24006afaa8__1713874140
URL1:https://arc.ask3.ru/arc/aa/70/a8/705c9eaebd421e806d467f24006afaa8.html
Заголовок, (Title) документа по адресу, URL1:
Body area network - Wikipedia
Данный printscreen веб страницы (снимок веб страницы, скриншот веб страницы), визуально-программная копия документа расположенного по адресу URL1 и сохраненная в файл, имеет: квалифицированную, усовершенствованную (подтверждены: метки времени, валидность сертификата), открепленную ЭЦП (приложена к данному файлу), что может быть использовано для подтверждения содержания и факта существования документа в этот момент времени. Права на данный скриншот принадлежат администрации Ask3.ru, использование в качестве доказательства только с письменного разрешения правообладателя скриншота. Администрация Ask3.ru не несет ответственности за информацию размещенную на данном скриншоте. Права на прочие зарегистрированные элементы любого права, изображенные на снимках принадлежат их владельцам. Качество перевода предоставляется как есть. Любые претензии, иски не могут быть предъявлены. Если вы не согласны с любым пунктом перечисленным выше, вы не можете использовать данный сайт и информация размещенную на нем (сайте/странице), немедленно покиньте данный сайт. В случае нарушения любого пункта перечисленного выше, штраф 55! (Пятьдесят пять факториал, Денежную единицу (имеющую самостоятельную стоимость) можете выбрать самостоятельно, выплаичвается товарами в течение 7 дней с момента нарушения.)