Consulta la posibilidad de utilizar la tecnología ZigBee en el seguimiento de signos vitales. Así, estas redes se han convertido en herramientas de seguimiento y cuidado de la salud de las personas.
Comunicaciones Inalámbricas
Tipos de comunicaciones inalámbricas en Radiofrecuencia
- Consideraciones sobre las comunicaciones RF de corto alcance
Banda ISM (Industrial, Scientific and Medical)
Tecnologías y estándares inalámbricos
Las redes WLAN (Wireless Local Area Network) permiten establecer conexiones inalámbricas entre dispositivos que se encuentran en un área local. Por sus siglas en inglés Wireless Metropolitan Area Network, las redes WMAN se utilizan para interconectar dispositivos ubicados dentro de un área metropolitana.
Redes de sensores
- Redes de sensores cableadas
- Redes de sensores Inalámbricas
Las redes de sensores cableados no son nuevas y entre sus funciones se encuentran la medición de temperatura, líquido, humedad, etc. Las redes de sensores inalámbricos son redes de dispositivos autónomos capaces de comunicarse de forma inalámbrica y representan uno de los desarrollos tecnológicos más investigados en la actualidad.
Estándares utilizados en las redes de sensores
- ZigBee
- Estándar IEEE 802.15.4
- Arquitectura de protocolos
- Dispositivos de una red ZigBee
- Comunicación y descubrimiento de dispositivos
- Modos de funcionamiento
- Modelo de Redes ZigBee
- Seguridad
- Modelo básico de seguridad
- Arquitectura de seguridad
Tan pronto como el coordinador termina de enviar señales, todos los dispositivos de la red vuelven a "dormir". En este caso, el coordinador de red está alimentado en todo momento por la red principal.
Desarrollo de pruebas con sensores y pruebas con el cuerpo humano
Un dispositivo solo aceptará conexiones que se originen a partir de una clave enviada por el centro de confianza, excluyendo la clave maestra original. MyHeart utiliza un sistema electrónico que se coloca en un bolsillo lateral de la ropa.
Sensores para el cuerpo
Tipos de sensores
Existen algunos desafíos y dificultades que los sensores deben enfrentar para lograr un rendimiento óptimo y una buena conectividad en la solución de las necesidades que surgen cada día en el campo de la medicina. Estos desafíos son: físicos, desarrollados principalmente con el tamaño de los sensores, mejorar su sensibilidad, energía requerida para su funcionamiento, mejora en la forma de captura y transmisión de datos, mayor compatibilidad entre sensores y gestión del ancho de banda y mejorar la calidad del servicio. Voladizo piezoeléctrico de silicio.- Detección de Escherichia coli mediante evaluación del cambio en la frecuencia de resonancia.
Sensores Inalámbricos
No todas las aplicaciones están diseñadas para funcionar en tiempo real, algunas lo hacen como mejora futura, y otras lo hacen como un registro en tiempo real, pero no en el análisis de la información para un aviso o tratamiento concreto.
Sensores para monitorear los indicadores vitales
- Nociones sobre la Temperatura Corporal
- Especificaciones técnicas del sensor de temperatura
- Nociones de la Frecuencia Cardiaca
- Especificaciones técnicas del sensor de Frecuencia Cardiaca
Y solo se activa cuando mides la temperatura y envías los datos a otro dispositivo. Se describen algunos dispositivos que satisfacen las necesidades de control de temperatura. El valor disminuye al aumentar la temperatura, dando una relación de resistencia exponencial.
Intensidad del ejercicio basada en la frecuencia cardíaca durante una sesión de aeróbic. El triángulo de Einthoven es la medida más popular para medir la frecuencia cardíaca (Figura 2.12).
Diseño de la simulación
Red empleada para el sistema
Mezclando una red con una red inalámbrica de dos tipos de topología, la ad-hoc que permite la movilidad de los transmisores y la infraestructura en la que se ubicará el centro de monitoreo; es decir, una red de sensores con una topología multipunto (Figura 3.3). Las redes de sensores se centran en múltiples aplicaciones para sensores industriales, de automatización del hogar, ambientales y de otro tipo. La topología de una red de sensores siempre estará en constante movimiento, ya que esto le permite adaptarse para comunicar los datos que recopila (Figura 3.4).
En la mayor parte de una red de sensores no se utiliza infraestructura, por lo que los nodos, que funcionan como transmisores, receptores o enrutadores de información, tienen la capacidad de recolectar datos y transmitirlos a una computadora, la cual puede recolectar la información según la ubicación donde se encuentre. ellos son. Las redes de sensores utilizan comunicaciones de transmisión o de múltiples saltos para transmitir su información, y la mayoría opera bajo el mismo protocolo de enrutamiento.
Etapa de sensado
La primera etapa del circuito es la más importante, ya que es la que permite a las siguientes realizar el procesamiento requerido, y es parte fundamental de cualquier tipo de análisis de señal realizado sobre la onda cardíaca. Para evitar este tipo de interferencias en la onda cardíaca se utiliza una segunda etapa que es el filtrado de la señal. Se utiliza un filtro de rechazo de paso de banda (filtro Notch), Figura 3.8, el cual se caracteriza por rechazar una determinada frecuencia que interfiere con el circuito, es decir la frecuencia de 60 Hz generada por la línea de transmisión.
Para estas condiciones, se diseña un filtro de paso bajo de 0,7 Hz en serie con el filtro de paso alto de 0,1 Hz (Figura 3.10). 52 El formador de ondas (Figura 3.11) intenta convertir la señal respiratoria en una onda cuadrada para enviarla a la entrada digital del microcontrolador y de esta manera se puede medir el número de respiraciones por minuto.
Etapa de procesamiento digital
El procesamiento de señales digitales se ocupa de la representación, transformación y manipulación de señales discretas en términos de la información que contienen. 54 El diagrama de bloques de la Figura 3.14 de la red de procesamiento se basa específicamente en el uso del convertidor analógico a digital y la comunicación serial USART (transmisor y receptor síncrono/asíncrono universal), los cuales son responsables de recibir la señal fisiológica detectada y realizando la conversión y procesamiento para luego realizar la transmisión al sistema de visualización, que estará en la pantalla LCD gráfica y en la PC. Las funciones que debe cumplir el microcontrolador son comunicarse con los módulos Xbee y leer los sensores de temperatura corporal y frecuencia cardíaca.
Debería funcionar en modo de bajo consumo y activarse solo después de un tiempo determinado.
Etapa de transmisión inalámbrica
En este modo, el dispositivo cambia a bajo consumo de energía y transmite o recibe solo cuando lo requiere la red. Para ingresar a este modo de operación, debe configurar el dispositivo según la asignación de pines y la sincronización controlada por el microcontrolador. Este tipo de operación se llama cuando no está transmitiendo, recibiendo, ahorrando energía, ni en modo comando, entonces está en modo IDLE.
Este tipo de configuración de red permite mayores funciones como seguridad, confiabilidad de datos y más. Para este tipo de configuración de red necesitamos que la red tenga un direccionamiento de 16 bits y que nuestro Pan ID o identificador de red pertenezca a la misma red.
Etapa de Visualización
Al igual que el gráfico de la Figura 3.19, hay 16 canales pero la asignación se realiza del canal 11 al canal 26; La siguiente fórmula se utiliza para determinar la frecuencia central:
Etapa de alimentación
Desarrollo de la simulación de la red
Al utilizar esta frecuencia, el período de la señal parece ser lo suficientemente alto como para que su uso sea más cómodo en la simulación. Este generador puede cambiar la frecuencia para obtener diferentes estados de frecuencia cardíaca. 67 Se utiliza un sensor LM35 con una precisión calibrada de 1°C para registrar la temperatura.
La visualización de la señal cuando la temperatura aumenta, cuanto mayor sea la temperatura, la gráfica aumentará, y si la temperatura es baja, disminuirá, como se ve en la Figura 3.28. La Figura 3.29 muestra cómo los dos sensores están conectados al PIC para que pueda procesar la señal.
Comparación con otros proyectos
Se analizó el rendimiento del sistema de medición de temperatura corporal, frecuencia cardíaca y respiratoria y la transmisión de datos. Para controlar la frecuencia cardíaca, se trata de las contracciones del corazón o los latidos del corazón por unidad de tiempo. La interfaz LCD se muestra en la Figura 4.3, donde se muestra el número de pulsos por minuto y el estado representado por el número de pulsos.
Para ello se utilizó la herramienta Compim, la cual sirve para experimentar con la transmisión de datos. Para mostrar la transmisión de datos se utiliza el sistema RS232, de características similares a los módulos Xbee.
Resultados
Pruebas experimentales
- Monitorización de la temperatura corporal
- Monitorización de la frecuencia cardiaca
Se supone que el monitoreo de temperatura es de 24 horas seguidas o hasta que el sistema se detenga. Se realizaron experimentos con varias muestras de temperatura corporal, cambiándola para verificar si el sistema está funcionando correctamente, pasando de temperatura baja a alta. En el gráfico 4.2 entendemos que monitorea los valores correctamente, el gráfico muestra un aumento de temperatura a partir de >35 grados centígrados con baja temperatura.
Mientras que el procesamiento de la información se realiza mediante pulsaciones durante 10 segundos, el ICP calcula la frecuencia cardíaca al final. Como se ve en la simulación, se observa que el pulso es más rápido y el PIC cuenta efectivamente los pulsos y produce el resultado que se muestra en la Figura 4.9.
Proceso de Trasmisión y Recepción de datos
Las configuraciones descritas en el capítulo 3 son las siguientes en cada uno de los programas utilizados. Para emular puertos Proteus con interfaces como Matlab y Visual Basic en este caso se utilizó Virtual Serial Port Driver, un kit que crea pares de puertos COM virtuales en la computadora. Para transmitir las lecturas del sensor, se creó una interfaz de usuario simple para ver los datos de monitoreo.
Éste verifica el funcionamiento del sistema, es decir, si los datos recogidos por cada uno de los sensores se transmiten correctamente a la fase de transmisión y recepción de datos. Una vez verificados, los datos se envían a la interfaz de Visual Basic a través de los puertos virtuales creados. Los resultados obtenidos fueron que los datos llegan correctamente a su destino sin pérdida de información.
Graficación de datos de la Frecuencia Cardiaca
La ventaja de implementar la tecnología ZigBee radica en la capacidad de implementar una red de equipos que transmiten simultáneamente sin colisiones ni pérdida de datos. Broadcast.- La transmisión de datos recibidos por todos los dispositivos de una red. Carga útil: Paquete de red o paquete de datos es cada uno de los bloques en los que se divide la información a transmitir a nivel de red.
Es el equivalente a un paquete de datos o paquete de red, en el nivel de enlace de datos del modelo OSI. Balizas de red.- Cuando se envían paquetes de datos por puntos de acceso para operar una red.
