12123 erisc rst etapa 4 2011

2011 www.erisc.ro Etapa - 4

1

1. Raportul Stiintific si Tehnic (RST) in extenso

PNCDI 2

Programul 4 Parteneriate in domenii prioritare

PLATFORMA E-HEALTH PENTRU MONITORIZARE, LOCALIZARE SI

PROCESARE IN TIMP REAL DESTINATA PACIENTILOR INREGISTRATI CU

RISC CARDIOVASCULAR E-RISC

Etapa IV:

Elaborare solutii de functionare; Proiectare model experimental ;

Realizare model experimental-hardware si software; Experimentare

sisteme si functii de localizare

Termen de predare: 10.12.2011

Decembrie 2011


2

CUPRINS

I.OBIECTIVE GENERALE 4

II. OBIECTIVELE ETAPEI DE EXECUTIE 6

III. REZUMATUL ETAPEI ..................................................................................................... 8

IV. RAPORTUL TEHNICO - STIINTIFIC ............................................................................. 10

A1. Elaborare solutii pentru model experimental - finalizare ........................................10

A1.1 Elaborare versiune alpha de software pentru management; Elaborare structura software medical; Elaborare model culegere cu senzori a informatiei; Elaborare solutie de comunicatie finalizare (CO-WING) .................................... 10

A1.1.1 Elaborare versiune alpha de software pentru management ................... 10

A1.1.2 Elaborare structura software medical ..................................................... 10

A1.1.3 Elaborare model culegere cu senzori a informatiei ................................. 11

A1.1.4 Elaborare solutie de comunicatie finalizare (CO - WING) .................... 14

A1.2 Elaborare solutie de localizare GPS/GSM finalizare (P3 IPA) ................. 21

A1.3 Elaborare solutie comunicatii cu fibra optica finalizare (P4 INOE) .......... 24

A1.4 Elaborare solutie comunicatii date cu un consum redus de energie finalizare (P5 IOEL) ............................................................................................ 26

A1.5 Elaborare solutie achizitie date multicanal finalizare (P6 ELCOS) .......... 30

A2. Elaborare solutii de functionare a sistemului cu relee personale GSM/GPRS ... 34

A2.1. Elaborare solutie generala a sistemului ....................................................... 34

A2.2. Elaborare solutie GSM GPRS (P3 IPA si P6 ELCOS) ........................... 36

A2.3. Elaborare solutie interconectare comunicatii (P4- INOE).37

A2.4. Elaborare solutie pentru modelul de comunicatii (P5 - INOE) ...................... 39

A3. Proiectare model experimental ................................................................................. 41

A3.1 Proiect general sistem; Proiectare sisteme senzori;Proiectare software comunicatii (CO-WING) ......................................................................................... 41

A3.1.1 Proiect general sistem ............................................................................ 41

A3.1.2 Proiectare sisteme senzori ..................................................................... 44


3

A3.1.3 Proiectare software comunicatii (CO-WING) 44

A3.2 Proiectare achizitii date (P2 UPB+P6-ELCOS) .......................................... 48

A3.3 Proiectare automatizari (P3 IPA) ................................................................ 50

A3.4 Proiectare canale legaturi (P4 INOE) ......................................................... 53

A4. Realizare hardware si software ................................................................................. 55

A4.1 Realizare globala sistem; Realizare software global (CO-WING) ................. 55

A4.1.1 Realizare globala sistem ......................................................................... 55

A4.1.2 Realizare software global ....................................................................... 57

A4.2 Realizare elemente de testare medicala (P1 SCUB) ................................. 67

A4.3 Realizarea automatizarilor (P3 IPA) ........................................................... 71

A4.4 Realizarea structurilor de comunicatie si software aferent (P4 INOE, P5 IOEL) ..................................................................................................................... 72

A4.5 Realizare structuri hardware de achizitie date (P6 ELCOS) ...................... 79

A5. Experimentare sistem pacient si functii de localizare ............................................. 82

A5.1 Experimentare sistem pacient; (CO-WING) .................................................. 82

A5.2 Experimentare medicala, solutii de optimizare (P1 SCUB) ........................ 86

A5.3 Experimentare sistem pacient (P2 UPB) .................................................... 95

A5.4 Experimentare functii de localizare (P3 IPA) ............................................ 101

V.ANEXE .......................................................................................................................... 103

ANEXA 1 104

ANEXA 2 105

ANEXA 3 109

ANEXA 4 112

ANEXA 5 115

ANEXA 6 117

VI. CONCLUZII ................................................................................................................. 124

VII. BIBLIOGRAFIE ........................................................................................................... 126


4

I. OBIECTIVE GENERALE

Obiectivul proiectului consta in dezvoltarea unor cercetari privind obtinerea

unei solutii de monitorizare on-line pentru pacientii tratati in ambulatoriu, prin

preluarea comoda de la pacient printr-un dispozitiv purtabil, transmiterea

GSM/GPRS la dispecerat, prelucrarea computerizata a semnalelor ECG si

monitorizarea continua sau periodica a valorilor predefinite pentru fiecare pacient in

parte.

In cazul aparitiei unor elemente critice predefinite serverul specializat

notifica dispeceratul despre eveniment si comunica si pozitia geografica a

pacientului (printr-o dubla tehnologie: GPS si GSM) pentru a putea fi recuperat de

ambulanta usor.

Proiectul isi propune sa reduca costurile de spitalizare si sa creasca numarul

de pacienti care beneficiaza de asistenta medicala de inalta specialitate.

Toate acestea se vor realiza prin implementarea unui software de

management care va administra toate componentele Subsistemului de Prelucrare la

Distanta (SPD) si care va lucra impreuna cu software-ul biomedical.

Obiectivul implica rezolvarea urmatoarelor aspecte in realizarea sistemului

informatic purtabil de tip e-health:

- evaluarea informatiilor transmise de complexul de senzori si elaborarea unei

proceduri de validare la distanta a pozitiei senzorilor ECG, a datelor analizate

si a pragurilor de alarmare, determinarea tipurilor de senzori auxiliari si

evaluarea interdependentelor.

- realizarea softului biomedical si de management.

- filtrare digitala autoadaptiva multidimensionala a semnalului ECG in corelatie

cu informatiile transmise de accelerometrele XYZ.

- analiza si prelucrarea in timp real a semnalului ECG prin metode de analiza in

domeniul timp, in domeniul frecventa si timp-frecventa analiza Wavelet 3D a

seriei RR a semnalului ECG;

- diagnoza automata a statusului medical in doua etape prin folosirea unei

matrici decizionale in cadrul subsistemului software de monitorizare a

pacientului.


5

- stabilirea schemei generale a sistemului informatic, proiectarea

componentelor, asamblarea acestora si testarea in conditii reale de lucru a

modelului experimental.

- rejectarea activa a artefactelor.

- metode pentru calibrarea sistemului in vederea reactiei active la artefacte.


6

II. OBIECTIVELE ETAPEI DE EXECUTIE

ETAPA IV. Elaborare solutii de functionare; Proiectare model experimental ;

Realizare model experimental-hardware si software; Experimentare sisteme si

functii de localizare

A1. Elaborare solutii pentru model experimental - finalizare

A1.1 Elaborare versiune alpha de software pentru management; Elaborare

structura software medical; Elaborare model culegere cu senzori a informatiei;

Elaborare solutie de comunicatie finalizare (CO-WING)

A1.2 Elaborare solutie de localizare GPS/GSM finalizare (P3 IPA)

A1.3 Elaborare solutie comunicatii cu fibra optica finalizare (P4 INOE)

A1.4 Elaborare solutie comunicatii date cu un consum redus de energie

finalizare (P5 IOEL)

A1.5 Elaborare solutie achizitie date multicanal finalizare (P6 ELCOS)

A2. Elaborare solutii de functionare a sistemului cu relee personale

GSM/GPRS

A2.1 Elaborare solutie generala a sistemului; Elaborare solutie GSM;

Elaborare solutii de conectare (CO-WING)

A2.2 Elaborare solutie GSM GPRS (P3 IPA + P6 ELCOS)

A2.3 Elaborare solutie interconectare comunicatii (P4 INOE)

A2.4 Elaborare solutie pentru modelul de comunicatii (P5 IOEL)

A3. Proiectare model experimental

A3.1 Proiect general sistem; Proiectare sisteme senzori;Proiectare software

comunicatii (CO-WING)


7

A3.2 Proiectare achizitii date (P2 UPB +P6 ELCOS)

A3.3 Proiectare automatizari (P3 IPA)

A3.4 Proiectare canale legaturi (P4 INOE)

A4. Realizare hardware si software

A4.1 Realizare globala sistem; Realizare software global (CO-WING)

A4.2 Realizare elemente de testare medicala (P1 SCUB)

A4.3 Realizarea automatizarilor (P3 IPA)

A4.4 Realizarea structurilor de comunicatie si software aferent (P4 INOE

,P5 IOEL)

A4.5 Realizare structuri hardware de achizitie date (P6 ELCOS)

A5. Experimentare sistem pacient si functii de localizare

A5.1 Experimentare sistem pacient; (CO-WING)

A5.2 Experimentare medicala, solutii de optimizare (P1 SCUB)

A5.3 Experimentare sistem pacient (P2 UPB)

A5.4 Experimentare functii de localizare (P3 IPA)


8

III. REZUMATUL ETAPEI

Avand in vedere ca multe din activitatile din aceasta etapa sunt o finalizare a

celor din etapa anterioara (din motive de restrictii bugetare unele activitati au fost

anulate, altele au fost reduse cu 50%, iar unele au comasate) acesta etapa finala a

trebuit sa 'inchida" toate cercetarile incepute in 2008-2009 cand proiectul avea o

finantare cu aproximativ 70% mai mare decat s-a dovedit in realitate.

1. Se analizeaza hardware-ul si software-ul din structura de comunicatii la nivel

de sistem. Sunt aratate imbunatatirile aduse acestor structuri de la ultima etapa si

este explicat modul in care acestea optimizeza functionarea sistemului;

2. Ca punct cheie privind dezvoltarea software-ului de mangement si biomedical,

automatizarea monitorizarii este descrisa atat ca schema bloc cat si ca

functionalitate;

3. Se prezinta studiul privind interfetele de emisie-receptie si de comunicatie om-

sistem in care sunt detaliate optiunile avute privind viitoarea implemetare;

4. Este studiat software-ul de achizitii date specific, si sunt luate in considerare

variantele care vor functiona pe convertoarele AD de tip Sigma-Delta. Sistemele

purtabile avand restrictii importante privind consumul energetic si dimensiunile,

solutia aleasa este cea mai eficienta.

5. In privinta studiului software-ului de comunicatii se arata ca folosirea solutiilor

de tip CRC si PKI permit functionarea in parametri nominali si asigura beneficiarul ca

datele vehiculate pe reteaua virtuala sunt integre.

6. S-a inceput elaborarea versiunii alpha a software-ului de management de

sistem. Astfel, s-a descris functionalitatea sa in conditiile rularii a catorva scenarii

de functionare, E-RISC demonstrand astfel ca automatizarea monitorizarii este un

deziderat realizabil. In plus s-au creat interfetele de lucru ale programului.

7. In ceea ce priveste software-ul biomedical, s-a inceput realizarea acestuia

functie de locul acestuia in Sistemul de Prelucrare la Distanta: analiza in timp,


9

frecventa si timp-frecventa, filtrare, tratare artefacte, dinamica pacient. In toate

aceste cazuri s-a specificat si modul in care, pe principalele bucle de lucru ale

programului de management, se realizeaza rejectia artefactelor ca element vital, in

buna functionare a sistemului E-RISC. S-au gasit in acest sens chei de control

pentru reglarea sistemului in cazul in care acesta este compromis de artefacte, prin

calibrarea Serverului de Artefacte functie de aparitia evenimentului unic din

prelucrarea timp-frecventa.

8. S-a prezentat elaborarea solutiei de localizare nonGPS si modul in care

aceasta va acompania sistemul GPS.

9. S-au elaborat solutiile privind functionarea sistemului de comunicatii in conditii

de consum redus de energie, si a solutiei de achizitii date multicanal aratand pentru

fiecare caz in parte avantajele variantelor alese.

10. In cazul conectarii SPD (Sistemul de Prelucrare la Distanta) la operatorul

GSM prin fibra optica este descrisa solutia de back-up si modalitatea prin care este

asigurata calitatea transmisiei in contextul descris.

11. Informatii suplimentare privind derularea proiectului se gasesc la:

www.erisc.ro .


10

IV. RAPORTUL TEHNICO - STIINTIFIC

A1. Elaborare solutii pentru model experimental - finalizare A1.1 Elaborare versiune alpha de software pentru management; Elaborare structura software medical; Elaborare model culegere cu senzori a informatiei; Elaborare solutie de comunicatie finalizare (CO-WING)

A1.1.1 Elaborare versiune alpha de software pentru management

Solutia aleasa pentru dezvoltarea software-ului de management al sistemului

E-RISC presupune existenta unei structuri de tip platforma in cadrul careia vom reuni

datele provenite de la toate subsistemele componente.Prin subsisteme componente,

intelegem subsistemul purtabil aflat la pacient si serverele intermediare utilizate

pentru preluarea informatiilor medicale si pozitionare GPS. Structura platformei de

management a sistemului trebuie sa permita atat colectarea datelor, cat si

prelucrarea acestora si gestionarea rezultatelor.

Proiectarea platformei are in vedere posibilitatea de a accesa in timp real

toate datele medicale aferente pacientului, datele suplimentare legate de pozitionare

si starea de functionarea a serverelor componente. Suplimentar, platforma trebuie sa

ofere posibilitatea conectarii la o baza de date ce ofera un istoric medical pacientilor.

Astfel in cazul apartitiei unei probleme, personalul medical va putea vizualiza

antecedentele medicale ale pacientului.

A1.1.2 Elaborare structura software medical

In etapa anterioara a proiectului a fost dezvoltat software-ul medical pentru

realizarea Transformatei Fourier, a Transformatei Wavelet, pentru Evaluare

interactiuni si Filtrare multidimensionala.In aceasta etapa ne propunem adaptarea

software-ul medical specific pentru analiza directa a biosemnalelor provenite de la

pacient si integrarea acestuia in cadrul platformei de management. Integrarea

software-ului medical in cadrul platformei de management ne ofera posibilitatea

realizarii analizei semnalelor pentru un esantion de date reale, inregistrate la


11

momentul de timp in care a fost semnalata aparitia unui eveniment. Acest lucru ne

ofera o imagine de ansamblu asupra starii de sanatate a pacientului si ajuta in

diagnosticarea corecta a pacientului.

Structura software-ului biomedical este urmatoarea:

a. Software biomedical on-line;

b. Software biomedical off-line.

Componenta celor doua categorii de software este:

a. Software biomedical on-line;

Cuprinde monitorizarea continua a urmatoarelor date:

Date vitale directe:

- RR online: prelucrare obtinuta direct in subsistemul purtabil;

- Variatia toracica respiratorie;

- ECG primar;

Date vitale prelucrate

- FFT aplicat pe RR;

b. Software biomedical off-line;

- Transformata Fourier;

- Transformata Wavelet;

- Evaluare interactiuni;

- Filtrare multidimensionala.

Modalitatea prin care aceasta structura a fost elaborata a fost prezentata in

predarea etapei din 2010.

A1.1.3 Elaborare model culegere cu senzori a informatiei

Culegerea informatiilor biologice si de pozitie reprezinta unul dintre

elementele principale ale proiectului si modul cum este tratat acest subiect este

hotarator asupra rezultatului final precum si a costurilor totale.

Modelul de achizitie de date ales induce in principal costul final al produsului,

regimul de utilizare precum si segmentul de piata caruia ii este destinat. Folosirea


12

unor senzori neadecvati va afecta in mod crucial precizia, dimensiunile sistemului

purtabil precum si indicele de purtabilitate al produsului nostru.In ultimi trei ani au

fost perfectionate in permenta tehnici si metode de masurare directa sau indirecta a

parametrilor biologici. Fiind un domeniu de granita, biosenzorii textili sunt o cota

importanta din gradul de noutate adus de proiectul nostru prin imperecherea

produselor fizice cu softul de achizitie si procesare a semnalelor provenite de la

acest tip de biosenzori. Dupa achizitionare si apoi testarea a diversilor senzorii ECG

pentru sisteme purtabile, echipa noastra a putut sa defineasca modelul experimental

ca un sistem de achizitie ECG ce foloseste senzori inteligenti de tip e-textil.

Figura.1 Senzori de tip e-textil

Senzorii inteligenti de tip e-textil permit cel mai scazut nivel al artefactelor de

miscare, din cei testati si analizati de echipa noastra in ultimii 2 ani. Folosirea unei

centuri elastice dotata cu acest tip de senzori permite reducerea semnificativa a

efortului de a filtra zgomotele produse de miscarile corpului, relative la senzor. In

sistemele clasice aceste zgomote sunt eliminate prin lipirea de tegument a senzorilor

metalici cu un gel special. Pentru ca sistemul nostru este purtabil, adica pacientul se

duce la plimbare, face sport sau efectueaza diverse munci cotidiene, folosirea

acestui tip de electrod este incomoda si mai ales nepractica pentru ca acesti

electrozi, fiind rigizi, genereaza tensiuni in gelul de lipire, la contactul cu pielea, care

duc in final la dezlipirea electrodului si pierderea semnalului ECG corespunzator.


13

Din motive de utilizare practica, in locul tricoului din e-tesut (foarte scump),

echipa noastra a folosit o centura ce este chiar lavabila, si pe care au fost cusute

portiuni de contact dintr-o tesatura speciala de tip Coolmax 70/80micro. In cursul

testelor sistemul de conectare a fost schimbat de mai multe ori, solutia actuala

dovedidu-se de departe cea mai stabila la numeroase montaje si demontaje a

CUTIEI asa cum este denumita cutiuta de sistem alarma auto in care au fost

montate elementele principale de procesare si control a modulului purtabil.

De mentionat ca au fost testate si doua tricouri produse de Numetrex pe baza

aceluiasi material textile tesut cu fir (Coolmax70/80), care sunt totusi mult mai

scumpe decat produsul nostru experimental manufacturat local.

Sen

zorii E

CG

Sen

zorii

res

pira

tie

preAm

plif.

analogice

Sen

zori

pozi

tie X

YZ

tem

p0

Mic

roco

ntroler M

SP430

Blu

etoo

thm

odu

lSurs

a Lipo

conv

erto

r CC

Figura.2 Arhitectura sistemului

Acesta arhitectura are avantajul ca permite modularizarea sistemului de

senzori, fiind posibil sa folosim doar o parte din senzorii disponibili si sa realizam

astfel importante economiii energetice in conditiile in care se reduc si numarul de

cicluri ale procesorului sistemului si deasemenea modularizarea permite sa

schimbam tipul senzorilor folositi.

Concluzie:

Achizitia datelor electrobiologice se va face prin intermediul senzorilor

e-textili tesuti, impreuna cu un set de informatii despre mediu si pozitia

subiectului in mediu. Modularizarea sectiuni de achizitie date permite

schimbarea cu usurinta a tipului de senzori utilizati.


14

A1.1.4 Elaborare solutie de comunicatie finalizare (CO - WING)

Alegerea finala a solutiei de comunicatii este generata de avansul tehnologic

inerent aparut in timpul desfasurari proiectului precum si de restrictiile financiare

aparute dupa semnarea contractului. In aceste conditii s-a avut in vedere adoptarea

unei solutii de comunicatii care sa reduca la jumatate costurile de realizare, testare,

imbunatatire, retestare si caracterizare a sistemului.

Desi teoretic, solutia Zigbee este mai buna pentru BAN (Body Area Network)

si echipa noastra avea cele mai bune rezultate de laborator lucrand cu

echipamentele Zigbee (pana la aparitia efectiva a BLE in 2011) faptul ca trebuia sa

construim un dispozitiv special pe post de statie releu intre reteaua BAN si reteaua

GSM/3G ridica destul de mult costurile proiectului.

Chiar si in cazul in care se construia doar o interfata usb speciala care trebuia

conectata la un telefon mobil, ridica probleme destul importante vizand fiabilitatea

finala a intregului lant de comunicatii.Reducerea bugetului operata in timpul

desfasurarii proiectului a decis abandonarea solutiei Zigbee si orientarea spre

Bluetooth.

Evaluarea solutiei de comunicatii finale a avut ca principal obiectiv gasirea

solutiei care permitea finalizarea proiectului prin incadrarea in bugetul de cercetare

redus cu aproximativ 50% efectuata in anul 2010.

OperatorGSM HUB

Statie baza

legatura FO(fibra optica)

legatura FO(fibra optica)

lega

tura

FO

(fib

ra o

ptic

a)

legatura FO(fibra optica) FireWall

FireWall

Medicprimesteonline

date ECG

Smartphonemedic

Administrator de

retea

Server comunicatii

SPITALsectia cardiologie

medic cardiolog

BAN (Body Area Network)

Retea GSM/3G

Serverprocesare

datebiomedicale

Figura.3 Structura retea comunicatii


15

In figura de mai sus se observa existenta a 4 tipuri de retele care

interactioneaza in mai multe puncte de contact prin routere sau telefoane inteligente.

Filtrarea modului de acces la datele personale care circula in aceste retele se

face pe baza unor protocoale speciale si a unor programe specifice. De exemplu,

pentru securizarea SO Android care ruleaza pe telefoanele inteligente, sistemul

nostru foloseste aplicatia Bitdefender mobil, pentru evitarea aparitiei de malware sau

virusi in aplicatie.In plus, pentru filtrarea traficului se foloseste Droidwall - o aplicatie

cu functie de firewall.

nr. crt.

Tip retea Vulnerabilitati Contramasuri Obs.

1 BAN (Body AreaNetwork)

sensibila la bruiaj activ, banda foarta aglomerata.

Monitorizarea prin software a calitatii legaturii radio si semnalarea disfunctionalitatiilor

Banda de 2.4Ghz este ocupata de cuptoarele cu microunde, WIFI, Zigbee,

2 GSM /3G

Sensibilitate la bruiaj activ, banda negarantata poate intrerupecomunicatia curenta

Facilitati de switch automat in GSM-GPRS chiar daca exista semnal 3G pentru prezervarea limitei de 32kbs necesare.

In timpul testelor a fost observata posibilitatea de a pastra deschis canalul de comunicatii in GPRS.

3 WAN /internet

Cyberatacuri, Malware

Firewall si arhitectura securizata

Sol. initiala de a folosi o retea dedicata de FO intre HUB GSM si Datacenter-ulWing a fost anulata din motive financiare

4 LAN Malware, virusi Solutii antivirus, proceduri speciale de acces in lan

Concluzie:

Lantul de comunicatii dezvoltat in cadrul acestui proiect se poate

caracteriza cel mai bine ca o solutie minimalista pentru a rezolva comunicatiile

sigure la cel mai bun raport pret/performanta.Schimbarea a doua tehnologii in


16

trei ani, datorita progreselor tehnice aparute in acest domeniu este dovada ca

proiectul se bazeaza pe un suport tehnic de ultima generatie astfel incat

elementele novatoare vor avea o viata tehnologica suficient de lunga pentru a

se impune pe piata.

Firewall

Poate fi de tip software sau hardware.Are rolul de a preveni intruziunile

externe, atacuri de tip informatic, etc.Un firewall este un echipament destinat

controlului comunicatiilor in retea pe baza unui set de reguli.Este des utilizat pentru

protectia retelelor in cazul incercarilor de acces neautorizat, permitand in acelasi

timp trecerea traficului legitim.

Figura.4 Firewall-ul filtreaza traficul intre o retea locala si internet

Router

Routerele opereaza la nivelul 3 al modelului OSI.Acest lucru inseamna ca

sunt utilizate adrese IP ale pachetelor aflate in tranzit pentru a se decide prin ce

interfata se va face trimiterea pachetului.Decizia este luat comparand adresa

calculatorului destinaie cu nregistrrile (campurile) din tabela de rutare.

In esenta, router-ul este un dispozitiv hardware sau software care conecteaz

dou sau mai multe reele de calculatoare bazate pe "comutarea de pachete"

(packet switching).Functia indeplinita de acesta se numeste rutare.

Router-ul trebuie sa asigure:

- legatura la internet;

- comutarea de pe o fibra optica pe cealalta.


17

Deoarece un gateway poate executa si functii de rutare si operatii

suplimentare, producatorii de echipamente pot include si functia de firewall in cadrul

produselor lor.

Server Comunicatii si Autentificare: masina destinata asigurarii transmisei

sigure a datelor.

Securitatea comunicatiilor trebuie sa fie asigurata in primul rand de criptarea

informatiei.Unul dintre modurile de utilizare este combinatia dintre TLS sau SSL si

protocolul de comunicatie utilizat: FTP / HTTP / etc.

TLS (Transport Layer Security), Secure Sockets Layer (SSL) si Transport

Layer Security (TLS), succesorul sau, sunt protocoale criptografice care permit

comunicatii sigure pe Internet.Intre SSL 3.0 si TLS 1.0 exista anumite diferente, dar

protocolul ramane aproximativ acelasi. Pentru a cripta datele TLS / SSL utilizeaza un

sistem criptografic cu doua chei: una publica, cunoscuta de oricine, si una privata,

secreta, cunoscuta numai de destinatarul mesajului.

TLS / SSL asigura autentificarea endpoint-urilor si confidentialitatea

comunicatiei prin Internet folosind criptografia.In utilizarile uzuale, numai serverul

este autentificat (identitatea sa este certificata), n timp ce clientul ramane

neautentificat; autentificarea mutuala presupune existenta unui mecanism de

distributie a cheilor publice (PKI) catre clienti.

TLS / SSL implica mai multe faze intermediare:

- Verificarea mutuala de suportare a protocolului;

- Schimbarea cheilor prin intermediul criptarii prin metoda cu chei

publice si autenficare pe baza de certificate;

- Trasmiterea de trafic criptat prin sistemul cheilor simetrice.

In timpul primei faze a protocolului serverul si clientul negociaza asupra

algoritmului de criptare care va fi folosit. Implementarile curente permit urmatoarele

posibilitati:

- criptografia bazata pe chei publice: RSA, Diffie-Hellman, DSA sau

Fortezza;

- pentru codari simetrice: RC2, RC4, IDEA, DES, Triple DES sau AES;


18

- pentru functii de hash unidirectional: MD5 sau SHA.

Switch management 1Gb FO

Caracteristica minimala:

- 1Gb pe port;

- Versatilitate in programare: management layer 3;

- Imunitate la influente electromagnetice: transmisie pe fibra optica.

O retea locala virtuala (VLAN - Virtual Local Area Network) reprezinta

gruparea logica a componentelor unei retele locale, fara a tine cont de gruparea lor

fizica. Segmentarea fizica a unui LAN cu echipamente de comunicatie de tip hub,

switch sau bridge face posibila segmentarea domeniului de coliziune initial in mai

multe domenii de coliziune, dar pastreaza un singur domeniu de broadcast, ceea ce

permite un control mai eficient al congestiilor din retea dar nu reduce incarcarea

retelei prin transmisia mesajelor de broadcast.

Routerul este singurul echipament care delimiteaza un domeniu de broadcast,

indeplinind functia de firewall.

In multe cazuri este utila gruparea calculatoarelor-gazda in domenii de

broadcast separate, pe diferite criterii independent de conexiunile fizice existente in

retea si de amplasarea lor in spatiul unei cladiri.

Definirea VLAN-urilor se poate face in functie de diversi factori:

numere de identificare (ID - identifier) a porturilor;

adrese MAC;

protocoale de retea;

porturi de aplicatie.

Fiecare VLAN reprezinta un domeniu de broadcast independent, ceea ce

permite reducerea incarcarii retelei prin difuzarea mesajelor catre toti utilizatorii.

Se poate defini cate un VLAN pe fiecare port al switch-ului. Mai multe porturi

din switch pot sa apartina aceluiasi VLAN. La nivelul switch-ului, transmisiile prin

broadcast se fac numai pe porturile asociate aceluiasi VLAN.


19

Subsistemul Prelucrare Evenimente primeste date de la Subsistemul de

Transmisie (ST), ce vor fi utilizate de Serverul Prelucrare si Analiza.Datele

pacientilor sunt necesare in detectia artefactelor (prin comparatia semnalelor

specifice pacientului), iar datele GPS sunt disponibile pentru cazurile in care se

doreste recuperarea pacientului.

Figura. 5 Functii servere

In componenta Subsistemului de Prelucrare Evenimente:

Server stocare - dupa cum spune numele, acest server va cuprinde toate

informatiile transmise de Subsistemele de Telecomunicatii.

Necesar:

- spatiu mare de stocare;

- timp de acces mic la datele stocate;

- acces compatibil cu multiple sisteme de operare;

- acces securizat la informatii;

- organizare flexibila a datelor.


20

Server Anamneza Pacienti si Patternuri Deplasari - va contine istoricul medical al

fiecarui pacient, istoricul de deplasari (coordonate GPS) si modele de deplasari

privind traseele acestora.

Cerinte:

- securitatea datelor (fiind vorba despre informatii personale medicale);

- acces facil la date;

- un sistem de stocare flexibil, compatibil cu multiple OS-uri.


21

A1.2 Elaborare solutie de localizare GPS/GSM finalizare (P3 IPA)

Solutia de localizare finala va integra tehnologia de localizare livrata de

versiunea 2.3.3 a Android perfectionata prin aplicarea unei solutii tehnice propietare

de expediere in regim de pachete de date de pozitie pentru a fi recalculate pe

serverul de comunicatii. Acesta solutie, obtinuta dupa mai multe iteratii a diverselor

tehnologii de localizare duala, disponibile in cadrul consortiului, este cea mai solida

desi nu este foarte precisa.

Faptul ca acesta solutie de localizare este integrata in SO al smartphone-ului

asigura intrisec functionarea sigura a sistemului si permite cresterea disponibilitatii

sistemului prin reducerea numarului de procese care ruleaza sub SO, inlaturand

redundanta unor procese.

Pentru a compensa problemele de precizie ale acestei solutii, sistemul va

trimite periodic (10s-30s) rapoarte de pozitie complete ce vor include toate datele

necesare recalcularii pozitiei de catre serverul de comunicatii. Pozitia post calculata

a pacientului este comparata cu pozitia raportata de sistemul mobil si, in functie de

diferentele determinate, este aplicat un script cu raspunsuri gradate, de la calcularea

unor corectii minore, pana la ridicarea unui steag de atentionare pentru probleme

majore asupra integritatii SO din terminalul mobil.

In cazul unor abateri majore dintre pozitiile calculate de sistemul mobil si

serverul de comunicatii, inainte de declansarea unei alarme de sistem, se va utiliza o

analiza a log-urilor de deplasare cautand corelatii intre pozitiile anterioare, stabilite

prin GPS, si pozitiile calculate pe baza statiilor GSM. Aceasta strategie va permite

reducerea majora a rapoartelor de pozitie eronate, care pentru Google sunt

neimportante, dar foarte importante pentru aplicatia noastra.

T1 T2

T3

Figura.6 Principiu pozitionare


22

Schema pe baza careia SO Android calculeaza pozitia geografica, se

bazeaza pe masurarea timpul de propagare de la statiile de baza pe care terminalul

le receptioneaza si astfel se determina distanta pana la respectivele statii.Pentru

aceasta solutie sunt necesare cel putin 3 statii de baza.

In orase, precizia este mult imbunatatita faptului ca pot fi receptionate mult

mai multe statii.ln zonele rurale, precizia este mult mai scazuta pentru ca de obicei

sunt receptionate doar una sau doua statii de baza.In ultima situatia se poata

determina doar un perimetru in jurul antenei statiei de baza.

Precizia obtinuta astfel este suficienta pentru marea majoritate a aplicatiilor de

tip LBS (location based service). In cazul in care se doreste o precizie crescuta, se

va folosi GPS-ul integrat in terminalul mobil de tip smartphone.Pentru scaderea

timpului de sincronizare in versiunile "high end" se folosesc tabele speciale cu

configuratia satelitilor GPS la data si ora respective.

Aceste tabele sunt actualizate prin internet permanent de catre producator si

se reduce astfel timpul de sincronizare la sub 15 secunde (in mod normal acest timp

poate fi de 1minut sau mai mult).In plus, prin folosirea localizarii primare, furnizata de

reteaua GSM, se obtine scurtarea timpului de determinare a pozitiei geografice de

nivel comercial (7m).

Pentru aplicatii profesionale,aceasta precizie poate creste pana la nivel de

cm.In plus combinarea datelor de la GPS cu sistemul rusesc GLONASS permite

scaderea suplimentarea a timpului de asteptare pentru calcularea pozitiei cu nivel

comercial de precizie.

Din pacate folosirea extensiva a functionalitatiilor GPS duce la cresterea

exagerata a consumului si reducerea timpului de functionare cu pana la 63% (valori

masurate pentru HTC Android si HTC Touch Pro).

In cazul telefonului Motorola RAZR, care foloseste un nou tip de GPS,

consumul total scade cu pana la 50% prin folosirea unei microantene optimizate

pentru telefoane mobile si mai ales prin utilizarea unei ferestre temporale care

permite functionarea antenei active (care este marele consumator energetic) in

segmente alternative de timp.

Progresul in domeniul antenelor active, care beneficiaza astazi de noi

materiale semiconductoare speciale pentru receptoarele GPS, permite scaderea


23

costurilor unor sisteme de asistenta medicala la distant, acest lucru fiind dovada de

netagaduit a interdependetelor din societatea contemporana.

Concluzie:

Pentru localizarea pacientului se vor folosi in principal informatiile de

pozitie din API Android, fara GPS si doar in cazul unui eveniment se va

declansa un proces care va activa antena GPS si va initia procesarea de

precizie a informatiilor de pozitie, care vor fi coroborate cu datele

postcalculate de serverul distant.Doar noile smartphone care vor fi dotate cu

noul tip de receptor GPS pot folosi fara restrictii localizarea AGPS.


24

A1.3 Elaborare solutie comunicatii cu fibra optica finalizare (P4 INOE)

Fibra optica reprezinta suportul fizic ales pentru realizarea legaturilor de

comunicatie, atat intre providerul de servicii internet si Subsistemul de prelucrare la

distanta, cat si intre echipamentele ce formeaza SPD.

Alegerea F.O este normala tinand cont de avantajele utilizarii acesteia:

- Distante de comunicatie foarte mari (de ordinul zecilor de km);

- Latimea de banda, ce poate ajunge la 100 Gbps;

- Flexibilitate;

- Imunitate la interferente electromagnetice;

- Costuri reduse;

- Compatibilitate echipamente.

Pentru realizarea redundantei in comunicatia dintre ISP si SPD se vor utiliza

doua fibre optice, al caror traseu metropolitan este diferit. Astfel in cazul aparitiei

defectiunilor pe un traseu, legatura va putea fi comutata pe fibra de pe cel de-al

doilea traseu.

Un plus pentru utilizarea F.O in anumite zone metropolitane este dat de

ingroparea acestora (proiectul NetCity national), acest lucru asigurand un nivel de

siguranta mai ridicat decat in cazul intinderii acestora aerian.

Figura.7 Trasee diferite fizic pentru fibra optica

In cazul utilizarii in interiorul SPD, pentru interconectarea echipamentelor

interne ale acestuia, se prefera fibra optica in detrimentul cablurilor de metal

deoarece:


25

- fibra optic economisete spaiu n conductele de cablu deoarece o

singur fibr poate transporta mai multe date dect un singur cablu

electric;

- fibra optica nu conduce electricitate, nefiind afectata de descarcari

electrice, putand fi folosita in medii in care sunt prezente gaze inflamabile;

- interceptarea comunicatiilor este mult mai dificila.

Concluzie:

Folosirea Fibrei Optice (FO) permite scaderea costurilor de utilizare si

mai ales asigura securitatea legaturilor dintre HUB-ul GSM si DataCenter prin

folosirea unui link FO de fibra neagra.


26

A1.4 Elaborare solutie comunicatii date cu un consum redus de energie

finalizare (P5 IOEL)

In cadrul acestui proiect, un element constant in proiectarea modulului purtabil

a fost grija de a asigura disponibilitatea energetica a sistemului. Faptul ca a existat

din proiectare o limita la 450mW/h, din cauza dimensiunilor impuse initial

acumulatorului, a reprezentat un obstacol abordat din mai multe directii.Dupa multe

eforturi a fost gasit un acumulator LiPo de generatie noua cu o capacitate de

650mW/h care permitea atingerea nivelului minim de disponibilitate si care se

incadra in limitele dimensionale. O alta solutie, mult mai eficienta era reducerea

consumurilor sistemelor active din modulul portabil.

Configuratia sistemelor posibil de utilizat in BAN este urmatoarea:

nr. crt.

Standard capacitatea raza de lucru

topologie consum memorie necesara

Banda lucru (Mhz)

1 Bluetooth 2.1 0.1-3Mb 10m star 40mA 50-90kb 2400

2 Bluetouth Low

Energy 4

1Mb 10m star 20mA 40kb 2400

3 ZigBee 20-

250kbps

100m mesh/star 20mA 100kb 2400;

868

Din acest tabel rezulta clar ca Bluetooth Low Energy este castigator, dar fiind

un produs foarte nou, primele kit-uri de dezvoltare au aparut in august 2011 iar

primele telefoane care suporta Bluetooth ver. 4.0 au aparut in aceasta toamna.

Pentru nevoile noastre a fost nevoie de un telefon mobil care foloseste SO Android,

in Romania in noiembrie 2011, doar noul Motorola RAZR si IPhone 4S dispun de

aceasta facilitate, deci a trebuit sa facem testele cu Motorola RAZR.

Pentru a folosi acest nou terminal mobil a trebuit sa folosim si noua versiune a

pachetului de dezvoltare pentru Android - Motodev Studio ce include toate update-

urile pentru lucrul cu Bluetooth 4.0 (BLE/ULP/Wibree).


27

Datorita timpului foarte scurt avut la dispozitie si a problemelor de

compatibilitate software aparute la folosirea noii tehnologii am testat doar 4zile

obtinand rezultatele din tabelul de mai jos.

Figura.8 Analiza disponibilitate sistem

Folosirea noului telefon de la Motorola face posibila ca sistemul Bluetooth ver.

4.0 instalat in luna oct. 2011 pe modulul purtabil sa lucreze in parametri nominali si

majoritatea problemelor privind resursele energetice ale sistemului portabil se

simplifica dupa cum se vede din tabel. Imbunatatirea este absolut fenomenala,

practic autonomia sistemului s-a dublat desi conform calculelor ar fi trebuit sa

creasca doar cu 48%. Din analiza datelor colectate in scurtul timp avut la dispozitie a

rezultat ca rescrierea intregului protocol de comunicatii a permis reducerea drastica

a energiei necesare functionarii (in mod nativ BLE 4.0) nu numai pe partea de radio

(asa cum se calculase) ci si asupra numarului de cicluri de procesor necesare

generari pachetetelor de date radio. Reducerea numarului de cicluri procesor a

permis scaderea la 54% a resurselor energetice necesare functionarii modulului

purtabil.

Astfel unul din obiectivele principale al proiectului, un sistem purtabil cu o

independenta energetica care sa acopere o zi de activitate normala a fost rezolvat.

Caracteristicele tehnice ale Bluetooth 4.0 (ULP- Ultra Low Power) folosit in

noua configuratie sunt urmatoarele:

39 canale cu 2Mhz latime;


28

Emisie in foarte scurte "burst-uri";

raza de actiune 10m la 0dbi;

Modulatie-FSK Gaussian cu BT=0.5;

Facilitate de sleep mode pentru economisire energie;

foloseste canale fixe pentru imperechere si detective dizpozitive noi;

protocol optimizat for comunicatii de banda ingusta;

numar redus de cicluri procesor si necesar de RAM mult scazut.

De specificat ca aceste date permit reconsiderarea solutiilor de comunicatii de

putere redusa pentru aplicatii medicale-majoritatea aplicatiilor medicale de

telemedicina pot folosi acesta tehnologie.Oricum experienta echipei noastre in acest

domeniu trebuie aprofundata pentru ca optimizarea softului dezvoltat de noi a fost

foarte sumara pentru lucrul cu Bluetooth ver.4.0

In aceste conditii celelalte tehnologii vor ramane incet, incet in afara zonei

medicale.Bluetooth ver.2.1 va pastra o pozitie dominanta datorita numarului urias de

echipamente care suporta standardul la ora acesta, insa din 2012 majoritatea

telefoanelor inteligente vor suporta BLE.

Noile module Bluetooth 4.0 sunt comparabile dimensional cu vechile module,

avand insa un alt mod de conectare, acest lucru asigurand un grad mai mare

integrare (vezi figura.9).

Figura.9 Module Bluetooth 4.0

Dotarea laboratorului de comunicatii de putere redusa cu kit-urile Zigbee a

ramas o referinta foarte utila in evaluarea lanturilor de comunicatii wireless ce includ


29

banda ISM mai ales cand, din diverse motive (mai ales suprapunerea diverselor

surse de semnal parazite in banda 2.4Ghz), apar probleme.

Concluzii:

Solutia noastra pentru comunicatiile dintre modulul purtabil este

Bluetooth 4.0 care asigura consum extrem de redus si permite functionarea

sistemului un timp considerabil mai lung datorita scaderii consumului si in

partea de terminal.


30

A1.5 Elaborare solutie achizitie date multicanal finalizare (P6 ELCOS)

Achizitia de date multi canal in cazul dispozitivelor purtabile este un subiect

delicat datorita limitariilor extreme de consum de putere si a restrictiilor dimensionale

implicate de notiunea de purtabilitate.Restrictiile de proiectare au modelat solutiile

noastre astfel incat la finalizarea proiectului s-a ajuns la urmatoarea arhitectura:

Figura.10 Schema interfata senzori

Pentru ca numarul de canale de masura este limitat dar mai ales din motive

de utilizare eficienta a resurselor energetice (folosirea a mai multor convertoare AD

creste semnificativ consumul sistemului am preferat sa utilizam multiplexarea pentru

semnalele care necesitau conversia pe 16bits. Pentru semnalele interne (tensiune

baterie si temperatura exterioara) modulului portabil am folosit convertoarele

analogic digitale pe 12bits, acest lucru permitand gestiunea informatiilor critice in

timp util si cu minim de resurse.

Pentru a putea compensa eventuale erori de pozitionare a senzorilor se vor

folosi doua solutii:


31

1. Referinta circulara - consta in efectuarea masuratorilor intre cei trei senzori

prin folosirea ca referinta a celorlalti doi senzori, in loc ca unul din senzori sa fie

considerat referinta.

2. Procedura de evaluare automata a coerentei masuratorilor - consta in

efectuarea de masuratori si compararea acestora cu mostre din memoria sistemului.

In cazul in care semnalele sunt iesite din plaja de valori se solicita repozitionarea

senzorilor.

Figura.11 Referinta circulara senzori

Senzorii ECG de tip e-textil au probleme inerente cu conexiunile, in conditiile

cand acestea trebuie sa asigure stabilitatea pe intreg lantul de masurare, de aceea

am testat multe solutii plecand de la conectoare de tip BNC pana la conectoare

SNB. Solutia finala pentru conector este o capsa metalica si care a fost tratata

chimic special pentru evitarea coroziunilor inerente care apar dupa spalarea centurii

sau de la transpiratie.

Obtinem astfel un contact sigur pentru o perioada mare de timp (una din

centurile de test a fost spalata in masina de spalat de 14 ori si inca este in plaja

normala de valori (important sa fie uscata rapid).

Figura.12 Centura test


32

Pentru a asigura contactul ferm pe o suprafata mare a materialului special, in

spatele acestuia este montata o umplutura de burete electroconductor

(1,6Ohmi/cm3). De mentionat ca banda elastica suport este un izolator si a fost

aleasa sa isi pastreze aceasta capacitate chiar si in cazul transpiratiei abundente

fiind puternic hidrofoba.

Determinarea suprafetei de contact (a cantitatii de material e-textil) pentru

fiecare senzor a reprezentat un element crucial, pentru ca nu exista referinte in

literatura stiintifica vizand acest aspect, in aceste conditii au fost efectuate teste de

dimensionare a suprafetei care a fost micsorata treptat pana cand suprafata ramasa

a inceput sa afecteze masuratorile in timpul miscarilor.

Penultima suprafata a fost considerata corecta si astfel, a fost dimensionat

fiecare electrod in parte.

In timpul testelor de dimensionare am constatat ca datorita diferentelor

anatomice trebuiesc efectuate dimensionari specifice fiecarui sex. Pentru o parte din

persoane este absolut necesar sa fie executate ajustari ale distantei intre senzorii.

Datorita limitarilor structurale ale sistemului bazat pe MSP430 este necesar

sa refolosim canalele de masurare pentru mai multe biosemnale.

Figura.13 Schema sistem purtabil si sisteme secundare


33

In figura de mai sus este aratata schema de baza a sistemului purtabil

impreuna cu sistemele secundare.Fata de varianta din figura 13, in versiunea finala

au aparut mici modificari la partea de interconectare dintre placa de baza si placa

secundara a modulului Bluetooth 4.0.De remarcat ca pentru fiecare varianta

constructiva a trebuit refacut PCB pentru ca exista diferente majore intre sistemele

de interconectare intre cele trei sisteme de comunicatii radio utilizate in decursul

dezvoltarii acestui proiect. Acest lucru a determinat si modul cum sunt utilizate

canalele de masurare si cum este folosita facilitatea MSP430 de a controla castigul

in canalul de masurare prin intermediul amplificatoarelor de programabile incluse in

chip.

Sistemul integrat al MSP430 de multiplexare multicanal utilizat in PCB ver.4.2

(ultima versiune realizata in cadrul acestui proiect) utilizeaza 4 canale diferentiale

care sunt conectate la senzorii externi.Datorita faptului ca raportul semnal zgomot

este foarte redus in cazul biosenzorilor, reproiectarea PCB din jurul MSP430 este

critica pentru prezervarea unor masuratori multi canal.Aceasta versiune este

prezentata in imaginea de mai jos.

Figura.14 Sistem MSP430

Concluzie:

Utilizarea unor sisteme de masura purtabile pe baza MSP430 este

posibila doar in conditiile in care proiectarea PCB-ului cuprinde tehnici

speciale de evitare a contaminarii cu zgomot a semnalelor utile datorita

raportului semnal zomot scazut specific.Pentru achizitia de date multe canal,

solutia noastra a fost folosirea unor trasee "izolatoare" de masa interpuse fata

de cele de semnal slab.


34

A2. Elaborare solutii de functionare a sistemului cu relee personale

GSM/GPRS

A2.1. Elaborare solutie generala a sistemului

Solutia generala de comunicatii vizeaza armonizarea interactiiunilor dintre

elementele constructive ale proiectului precum si intre diversele aspecte tehnice ale

lucrului cu echipe de specialisti cu prioritati diferite si culturi organizationale foarte

diverse. Daca pentru specialistii medicali importanta unei rezolutii cat mai mari era

evidenta, mai ales ca deja detineau aparate fixe cu rezolutii mari(16bits) si chiar mai

bune (ADC22bits), pentru specialistii care se luptau cu fiecare mA consumat, era

evident o cerinta aberanta in conditiile in care echipamentul trebuia sa se incadreze

in restrictii dimensionale si de greutate foarte stricte.

Acest sistem purtabil este clar un produs limitat de lipsa unei industrii de profil

care sa ofere suport tehnologic - a fost nevoie sa apelam la o colaborare cu o firma

din Bulgaria pentru a realiza un circuit imprimat si mai ales plantarea componentelor

SMD miniaturizate.Incercarile de plantare manuala in laboratorul nostru au generat

mai multe rezultate inestetice si mai ales nefiabile.

Daca obiectivele generale au ramas, solutiile prin care au fost atinse s-au

modificat de mai multe ori, de fiecare date obtinandu-se rezultate mai bune sau un

produs mai ieftin.

Figura. 15 Structura initiala sistem monitorizare pacient

Schema de mai sus reprezinta ideea de plecare din 2008 a proiectului si in

principiu, modelul experimental corespunde acestei idei (vezi figura 3 - structura


35

retelei de comunicatii de la A 1.1.4). Saltul tehnologic si constrangerile financiare au

generat solutii mai ieftine care permit cresterea evidenta a nivelului de

acceptabilitate a produsului de catre societate, acestea nefiind intodeauna si cele

mai bune solutii din punct de vedere tehnic.

De precizat ca dezvoltarea unei solutii de localizare duala (GPS/GPRS) de

catre Google-Android foarte apropiata de cea descrisa anterior (2008), de catre

echipa noastra la depunerea proiectului, este dovada ca avem un proiect in trendul

tehnologic chiar daca suportul financiar nu este comparabil.

Concluzie:

E-RISC - reprezinta un raspuns tehnologic la o problema umanitara si

economica - cum facem sa scadem costurile de spitalizare a bolnavilor cu risc

cardiac si cum reducem stresul si incomfortul acestora. Transferul in

ambulator reduce costurile si stresul, creste nivelul supravegherii medicale cu

mult peste limitele normale ( calculatoarele nu "obosesc" si nu serbeaza zile

onomastice) si asigura accesul la un diagnostician foarte specializat oriunde

se afla in realitate respectivul pacient.


36

A2.2. Elaborare solutie GSM GPRS (P3 IPA si P6 ELCOS)

Problemele de securizare si asigurare a legaturilor de date medicale prin

intermediul retelelor de telecomunicatii mobile GSM implica mai multe aspecte:

disponibilitate;

securitate;

integritate.

Disponibilitatea este definita ca procentul din populatia tarii pentru care este

disponibil din punct de vedere fizic un anumit nivel de serviciu de telecomuncatii. La

data redactarii acestui material, aceasta era in medie de peste 90%. Disponibilitatea

este importanta pentru ca doar in zonele respective se poate deplasa pacientul care

foloseste E-RISC.

Securitatea datelor medicale este impuse de normele medicale EHR care

sunt definite la nivel european. Dupa mai multe iteratii de folosire a unei legaturi

criptate s-a stabilit ca modelul experimental va folosii doar o legatura "autentificata",

pentru ca operatorii de telefonie mobila nu pot asigura canale garantate decat in

marile aglomerari urbane. Cum majoritatea utilizatorilor E-RISC vor activa in afara

zonelor urbane am preferat sa raman la nivelul general acceptat de EHR (Electronic

Health Records).

Integritatea datelor care sunt schimbate prin intermediul retelei GSM este

puternic influentata de configuratia retelelor si de faptul ca trecerea de la o celula

GSM cu acoperire 3G la o celula vecina care dispune doar de acoperire GPRS

cauzeaza aparitia problemelor la integritatea unor pachete. Daca la voce acest lucru

se observa prin scurte deformari ale vocii, la nivelul datelor ECG acest lucru face

imposibila utilizarea acestora, aparand o "fereastra" in continuitatea inregistrarilor.

Concluzie:

Folosirea unei solutii mixte 3G/GPRS permite folosirea mai comoda a

sistemului mai ales in cladiri, unde semnalul 3G are propagare mai buna dar

trecerile de la o celula GSM cu 3G la o celula care dispune doar de GPRS

genereaza pierderi de pachete de date care nu sunt deocamdata recuperabile.


37

Testele finale au fost facute in reteaua Cosmote care declara urmatoarea

configuratie a acoperirii:

Figura 16 Acoperire retea Cosmote

Dupa cum se vede serviciul 3G este disponibil aproape exclusiv in orase,

acest lucru reducand in mod semnificativ posibilitatea produsului nostru sa

foloseasca acesta tehnologie.

Concluzie:

Pentru a asigura disponibilitatea dorita la inceputul proiectului trebuie

sa folosim doar GPRS. 3G este o tehnologie care se adreseaza momentan doar

zonei urbane.


38

A2.3. Elaborare solutie interconectare comunicatii (P4- INOE)

Interconectarea sistemelor a fost un element destul de greu de implementat

fara "bug-uri" in conditiile cand am schimbat de mai multe ori specificatiile sistemului

de comunicatii interne.Elementul principal in jurul caruia s-a construit sistemul de

comunicatii este urmatoarea structura a pachetului de date:

Figura.17 Structura pachet de date

Aceasta structura a ramas nealterata de schimbarile efectuate in decursul

ultimilor 2 ani si a permis interconectarea diverselor solutii intr-un mod transparent

pentru pachetele software aflate la DataCenter.Renuntarea la versiunea Zigbee a

eliminat aproape toate problemele de intercomunicare intre sisteme.Actuala solutie

integreaza BT4.0 cu suportul GPRS/3G. Solutia finala pentru modelul experimental

include doar doua punti suport :

interconectarea modulului BT4.0 cu placa de baza a echipamentului purtabil

(SP);

interconectarea senzoriilor cu placa de baza (SP).

In plus, interconectarea senzorului de deformare toracica (detecteaza

respiratia si masoara amplitudinea efortului respirator) in final se face tot prin

bluetooth pentru ca interconctarea fizica poate genera probleme insurmontabile (cu

actualul buget) la nivel practic.

Concluzii:

Interconectarea diverselor tehnologii de comunicatii s-a facut prin

prezervarea unui format de date stabilit in prima etapa si care a permis

gestiunea datelor impachetate in acest format in orice conditii.


39

A2.4. Elaborare solutie pentru modelul de comunicatii (P5 - INOE)

Modelul general de comunicatii este produsul a mai multor teste, efectuate pe

module functionale, efectuate cu mult inainte de executia modelului experimental,

pentru interactiunile dintre diversele componente genereaza puternice elemente

perturbatoare in functionarea corecta a sistemului. Se poate spune ca acest proiect

a generat mult mai multe probleme si solutii in zona comunicatiilor decat in zona

biosenzorilor si a postprocesarii medicale a datelor.

Solutiile finale pentru modelul experimental sunt urmatoarele:

1. Bluetooth ULP (Ultra Low Power)

2. GPRS -EDGE ( 3G este doar optional )

3. FO TCP-IP

Figura 18 Structura platformelor de comunicatii in proiectul E-RISC

Din figura 18 se poate observa ca acest model implica folosirea protocolului

TCP-IP deasupra tuturor sistemelor de comunicatii implicate in desfasurarea

proiectului. De mentionat ca solutia noastra nu functioneza pe Blackberry tocmai

datorita acestui model - RIM foloseste un sistem de accelerare a datelor care

deformeaza mult prea mult protocolul TCP-IP pentru a putea functiona in cazul

nostru.


40

Alte doua platforme care lucreaza cu sisteme de accelerare a browsingului

(Iphone si Samsung BADA) nu pot folosi deocamdata acest produs.

Eventuala dezvoltare pentru Iphone a unei aplicatii echivalente presupune

modificarea acestui model care necesita ACK pentru fiecare pachet de date.

Sistemele de accelerare pentru aplicatii mobile comprima datele inainte de a le

trimite si in plus trimit pachetele de date fara a respecta cerinta expresa a TCP-IP

(verifica integritatea unui pachet de date si apoi sa trimita altul). Prin renuntarea la

acesta strategie se reduce traficul din retea - ACK se trimite pentru mai multe

pachete odata.

Concluzie:

Modelul de telecomunicatii se bazeaza pe protocolul TCP-IP standard,

care este suficient de cunoscut pentru a trebui sa fie explicat. Pentru orice alte

tipuri de SO decat Android, este necesar sa se dezvolte aplicatii specifice

odata cu produsul final.


41

A3. Proiectare model experimental A3.1 Proiect general sistem; Proiectare sisteme senzori;Proiectare software comunicatii (CO-WING)

A3.1.1 Proiect general sistem

Proiectare legaturi

Informatia de la Subsistemul Purtabil la Subsistemul de Telecomunicatii este

transmisa prin intermediul semnalului GPRS / 3G la Baza GSM (serverele

operatorului GSM).

Legatura dintre operatorul GSM si serverele E-RISC (Subsistemul de

Prelucrare la Distanta prezent in DataCenter) este realizata prin intermediul fibrei

optice. Comunicatia intre elementele Subsistemului de Prelucrare la Distanta (server

stocare, server evenimente, switch management) este asigurata de asemenea prin

intermediul fibrei optice.

Subsistemul de Prelucrare la Distanta este compus din mai multe

componente si anume:

- Server comunicatii si autentificare;

- Subsistem prelucrare evenimente;

- Factor decisional;

- Switch management (utilizat pentru conectarea celor de mai sus);

- Echipamente de gestiune si securitate a comunicatilor: firewall, router.

Toate echipamentele vor fi sustinute de UPS-uri, cu posibilitatea de a trece

alimentarea pe generator, atunci cand alimentarea cu energie electrica este

intrerupta pentru durate mai mari de timp.

Pentru toate echipamentele este necesara o camera speciala, dotata cu

instalatie de aer conditionat, izolatie termica, accesul fiind permis doar personalului

autorizat.

Software general

Serverul decizional este alcatuit dintr-o interfata grafica, ce reuneste in

structura sa un modul de achizitie a datelor din baza de date MySql, un modul de

prelucrare in timp real a datelor si de semnalizare a problemelor aparute, precum si


42

un modul de prelucrari ulterioare a biosemnalelor obtinute (prelucrari offline). Pentru

realizarea acestui server decizional am utilizat mediul de dezvoltare Matlab,

versiunea 2011b.

Figura.19 Structura server decizional

Mediul de programare Matlab prezinta avantajul unei flexibilitati mari in

utilizare, datorita posibilitatii de conectare a mai multor functii si aplicatii intr-o

entitate unica.Platforma de monitorizare tehnica conceputa se bazeaza pe acest

principiu. Structura globala a softului, organizata sub forma unui panou central ce

apeleaza functii specializate pentru fiecare operatie in parte, permite adaptarea cu

usurinta a programului, modificarea parametrilor de functionare si imbunatatirea

acestuia prin adaugarea de functii suplimentare.

Platforma de monitorizare tehnica a fost dezvoltata pentru a centraliza datele

provenite din toate subsistemele componente ale structurii E-RISC.Aceasta prezinta

o fereastra principala, denumita consola de monitorizare tehnica, in cadrul careia

sunt monitorizate atat datele corespunzatoare pacientilor cat si datele principale de

functionare ale subsistemelor componente: Server prelucrare si analiza si Server

stocare.Interfata comunica in timp real cu serverele si ofera personalului tehnic

detalii despre parametrii cei mai importanti ai serverelor, precum utilizare CPU,

latime de banda si erori sau atentionari existente.Consola de monitorizare tehnica

prezinta de asemenea o lista cu pacientii ce sunt monitorizati si afiseaza starea de

sanatate curenta a acestora: pacient ok sau alerta pacient. Conexiunea cu serverele

se face prin intermediul unei baze de date cu mai multe tabele. Vom avea un tabel

pentru datele corespunzatoare fiecarui pacient, ce va fi populat cu date primite de la

subsistemul purtabil si inca un tabel cu datele oferite de servere. Vom inregistra la

un interval de timp predefinit datele corespunzatoare serverelor intr-un tabel din


43

baza de date. Aplicatia software va citi in permanenta datele din baza de date, atat

cele corespunzatoare pacientilor de monitorizat (mai des - la un interval de o

secunda) cat si cele corespunzatoare serverelor (mai rar la un interval de 1 minut).

Am ales aceasta solutie constructiva deoarece este o solutie simpla si permite

totodata salvarea unui istoric al functionarii serverelor.


44

A3.1.2 Proiectare sisteme senzori

Sistemul de senzorii folosit in cadrul acestei versiuni finale ale modelului

functional-versiunea imbunatatita include urmatoarele elemente:

senzori ECG;

senzori miscare - accelerometre 3 axe;

senzor deformare cutie toracica;

senzor temperatura corp subiect.

Senzorii ECG sunt exteriori "Cutiei" si sunt cei mai supusi la zgomotul

exterior.In timpul testelor extinse nivelul de zgomot generat de mediu a fost un

element important mai ales ca acesta este de tip aditiv fiind exprimat astfel:

unde: (s) semnalul real, (n) semnalul parazit(zgomotul); (f) semnalul rezultat.

Acest zgomot este in general produs de dispozitive electrocasnice sau de

surse puternice radio ( in timpul testelor au fost masurate perturbatii puternice care

pe periade de aprox. 30sec. saturau amplificatoarele sistemului, prin apropierea de

un radar militar aflat pe soseaua Bucuresti -Giurgiu).Folosirea unor componente de

calitate si o proiectare atenta a permis realizarea unui model experimental care a

dovedit ca poate functiona in conditii normale de exploatare.

Rejectia digitala a zgomotului electric din mediu impreuna cu folosirea unor

proceduri speciale de proiectare prin care sistemul este protejat de perturbatiile EM

din mediu asigura functionarea sigura a sistemului chiar si in conditii de mediu

advers.

Concluzie:

Sistemele de senzori sunt proiectate sa functioneze in conditii

"normale" de lucru. Sunt necesare precautii speciale in zonele cu surse de

zgomot electric puternic. De asemenea echipamentul este sensibil la

dispozitive de tratament cu vibromasaj sau stimulare electrica a muschilor.


45

A3.1.3 Proiectare software comunicatii (CO-WING)

Software-ul folosit pentru comunicatiile din cadrul proiectului este structurat in

3 tipuri de legaturi:

Body AreaNetwork - Aplicatia ERISC ver.05 - dezvoltata sub Motodev Studio

(este un pachet personalizat de Motorola pe baza Eclipse) si Android SDK.Acesta

aplicatie asigura receptia, procesarea si trimiterea catre serverul de comunicatii aflat

la datacenter-ul din sediul Wing Computer Group srl. Pentru validarea comunicatiilor

la nivelul serverului de comunicatii de asemenea ruleaza un serviciu de certificare si

unul de autentificare cele doua aplicatii fiind scrise in C pentru ca serverele ruleaza

CERTOS - o versiune de Linux dezvoltata pe platforma RED HAT.

Cel mai important aspect al evolutiei aplicatiilor software care trateaza

comunicatiile, a fost trecerea intempestiva de la Eclipse, pe baza careia a fost

dezvoltata aplicatia ANDROID pentru HTC Desire, la o platforma derivata din

Eclipse dar care are si elemente de noutate special concepute pentru UI Motoblur si

pentru Bluetooth ULP vezi imaginea de mai jos.

Figura. 20 Dezvoltare aplicatie software

Aceasta evolutie a cauzat destule probleme mai ales datorita diferentelor

dintre modul cum sunt tratate optimizarile la nivelul procesoarelor noi.


46

Comunicatii 3G/GPRS - aplicatia Android gestioneaza si initierea

comunicatiilor cu serverul de comunicatii, asigura securitatea legaturii printr-un

protocol ce urmeaza sa fie dezvoltat ulterior.Modificarile la obiectivele definite la

startul proiectului au aparut dupa reducerea alocarilor bugetare.

Comunicatii incepand de la statia de baza GSM pana la Data Center care

asigura colocarea serverului de comunicatii precum si a serverului de analiza

medicala. Aplicatia de baza este insa in mod sigur software-ul dezvoltat pe platforma

Android care gestioneaza fluxul de date dintre SP (statia purtabila) si telefonul mobil.

Acesta aplicatie este scrisa in Java a necesitat foarte multe corectii in decursul

dezvoltarii proiectului, deoarece au fost modificate platformele suport de comunicatii,

de la Zigbee la Bluetooth si apoi la Bluetouth ULP (Ultra Low Power). Spre exemplu,

mai jos prezentam un extras din sursa programului E-RISC sub Motodev Studio:

@Override publicvoidonCreate(Bundle savedInstanceState) { super.onCreate(savedInstanceState); setContentView(R.layout.main); /*trimitecerere la undispbt */ IntentFilter filter = newIntentFilter("android.bluetooth.device.action.PAIRING_REQUEST"); /*inregistreazaunnou device BT dupaimperechere*/ this.getApplicationContext().registerReceiver(newBTBroadcastReceiver(), filter); // inregistreazaunnoudispozitv BT la reveniredacaestedejaimperecheat IntentFilter filter2 = newIntentFilter("android.bluetooth.device.action.BOND_STATE_CHANGED"); this.getApplicationContext().registerReceiver(newBTBondReceiver(), filter2); //Obtaining the handle to act on the CONNECT button TextViewtv = (TextView) findViewById(R.id.labelStatusMsg); String ErrorText ="Nu suntconectat la CUTIE ! !"; tv.setText(ErrorText); Button btnConnect = (Button) findViewById(R.id.ButtonConnect); if (btnConnect != null) { btnConnect.setOnClickListener(newOnClickListener() { publicvoidonClick(View v) { String BhMacID = "00:07:80:9D:8A:E8"; //String BhMacID = "00:07:80:88:F6:BF"; adapter = BluetoothAdapter.getDefaultAdapter(); SetpairedDevices = adapter.getBondedDevices();


47

if (pairedDevices.size() > 0) { for (BluetoothDevice device : pairedDevices) { if (device.getName().startsWith("ERC")) { BluetoothDevicebtDevice = device; BhMacID = btDevice.getAddress(); break; } }

Concluzii:

Dezvoltarea de aplicatii Android sub Motodev Studio este un element

important in modul cum echipa noastra va rezolva pe mai departe diverse

aplicatii pentru BLE. Aparita BLE va permite in mod sigur explozia

dispozitivelor medicale purtabile mai ales ca incet, incet toate telefoanele

mobile vor fi dotate cu acest tip de interfata. Acest avantaj este major fata de

Zigbee care necesita in continuare interfete propietare pentru a interactiona cu

un smartphone.


48

A3.2 Proiectare achizitii date (P2 UPB+P6-ELCOS)

Sistemul de senzorii folosit in cadrul acestei versiuni finale ale modelului

functional-versiune imbunatatita in mai multe etape, include urmatoarele elemente:

senzori ECG

senzori miscare - accelerometre 3 axe

senzor deformare cutie toracica

senzor temperatura corp subiect

Senzorii ECG sunt dispusi pe o centura elastica simpla pentru barbatii si o

centura elastica sustinuta si de o bretea pentru femei.In urma numeroaselor teste s-

a constat ca simpla centura elastica nu este suficienta (datorita particularitatiilor

anatomice) pentru ca folosirea unei centuri foarte stranse este incomoda de purtat o

perioada lunga de timp si 62% din pacienti afectati de probleme cardiace sunt femei.

Testele comparative rulate timp de 2 luni au aratat ca structura senzorilor

realizati de noi este net superioara celor comercializati in acest moment.

Figura.21 Solutie senzori purtabili

Faptul ca am interpus un substrat de burete conducator intre banda suport si

stratul e-textil permite reducerea drastica a artefactelor printr-un contact mult mai

bun, care poate prelua deformarile dinamice ale dermei fara sa ajunga la limita

minima de contact.


49

Acesta structura poate prelua deformari dinamice mult mai mari si permite un

grad mult mai mare de "purtabilitate". Buretele electroconductor are proprietatea de

a absorbi o parte din transpiratia generata de derma si a mentine contactul electric

si in plus nu mai permite alunecarea benzii elastice. Pentru celalalte solutii

constructive este nevoie sa fie crescuta forta de strangere a benzii elastice - lucru

care devine repede incomod pentru purtator.

De mentionat ca toate solutiile de mai sus pot fi spalate in masina de spalat si

asta este strict necesar pentru toate aceste sisteme de senzorii.

Senzorul de temperatura corporala este integrat in cutie si masoara

temperatura pe o suprafata de aprox. 12mm2 asigurata de capsa metalica care este

separata de derma doar de un strat subtire de material textil elastic. Datorita acestui

lucru, inertia masuratorilor este destul de mare (in media -1,4min/0C).

Senzorii de pozitie (accelerometrele 3D) permit cunoasterea pozitiei

pacientului si in plus daca se misca sau este in repaus.Acesti senzori sunt integrati

in cutie si sunt lipiti pe PCB.Datele normalizate sunt digitizate si citirea se face la

fiecare 0.5secunde.Obtinem astfel o corespondenta intre citirea ECG si activitatea

persoanei respective.

Concluzii:

Senzorii ECG imbunatatiti (prin adaugarea unui strat de burete

conductor sub e-textil) de echipa noastra au un comportament mult mai bun

cu derma uscata in conditiile unei activitati fizice ponderate asa cum au

pacienti nostri.Functionarea senzorilor de temperatura este stabila in noul

amplasament care permite "monolitizarea" intregului sistem.


50

A3.3 Proiectare automatizari (P3 IPA)

Procesul de automatizare, in cazul sistemului E-RISC, consta in preluarea

continua a datelor, prelucrarea lor si semnalizarea aparitiei evenimentelor in timp

real, fara interventia operatorului uman.Produsul software conceput realizeaza

achizitia de date medicale de la pacient prin intermediul subsistemului purtabil,

transmiterea lor in timp real la baza de date, de unde vor fi preluate ulterior in

fereastra de lucru a aplicatiei software si prelucrate cu ajutorul Sistemului Decizional.

Proiectare rutina software medical detectie artefacte

Exista doua modalitati prin care sistemul E-RISC realizeza detectia

artefactelor:

- detectia software din semnalul ECG si care poate fi corectata prin procedee

specifice, asa cum se poate vedea la analiza in frecventa in cazul filtrarii semnalului;

- detectia hardware provenita din elemente obtinute dinspre subsistemul purtabil,

astfel de la:

- accelerometru pe 3 axe;

- detectie amplitudine respiratie.

Sistemul decizional a fost conceput astfel incat sa realizeze in mod automat

preluarea datelor din baza de date Mysql, prelucrarea lor si semnalizarea

evenimentelor. Aceasta versiune software realizeaza o rejectie automata a

artefactelor.Detectia artefactelor si eliminarea acestora se face pe baza studiului

datelor provenite de la subsistemul purtabil (accelerometru si amplitudine respiratie).

Aplicatia software stabileste o conexiune cu baza de date, care ramane deschisa pe

toata functionarea echipamentului, si preia date in timp real, pe masura inserarii lor

in tabela Mysql. Prelucrarea acestor date in vederea gasirii unui eveniment se

realizeaza conform schemei-bloc prezentata in figura urmatoare.


51

Figura. 22 Schema bloc functionare algoritm

Functionarea schemei bloc

La fiecare citire noua din baza de date, programul preia valorile inserate in

tabela si calculeaza parametrul RR.Valoarea parametrului RR reprezinta conditia

generala pentru validarea datelor si semnalizarea evenimentelor.Daca valoarea

primita pentru acest parametru se incadreaza in limitele prestabilite, programul

continua citirea noilor valori. In conditiile aparitiei unui RR ce nu se incadreaza in

plaja de valori, programul va verifica o conditie suplimentara, si anume starea

accelerometrului. Aceasta conditie suplimentara se impune datorita posibilei aparitii

a artefactelor. Daca accelerometrul indica o miscare brusca sau are o valoare peste

o limita prestabilita (pacientul este supus unui efort fizic), valoarea RR-ului va fi

considerata normala si se vor continua citirile. In cazul in care accelerometrul nu va

indica miscare, dar vom avea o valoare RR in afara limitelor, programul va genera

un semnal de alarma care va fi transmis in consola principala de monitorizare.


52

O metoda de a realiza prelucrarea datelor se poate face prin rejectia

automata a artefactelor la nivelul subsistemului purtabil. In acest caz, structura

algoritmului se schimba, in sensul ca vom avea o conditie unica de test, si anume

cea impusa pentru valoarea RR-urilor. Subsistemul purtabil va oferi in acest caz

numai valori valabile ale RR-ului.

Concluzii

Algoritmul conceput este integrat in cadrul unui ciclu repetitiv de tip

while, care permite rularea lui un timp infinit lung, fara a necesita opriri, altele

decat cele impuse strict de mentenata sistemului.

Deoarece produsul software dezvoltat are o structura organizata pe

functii specifice, poate fi imbunatatit ulterior, prin adaugarea unei functii de

alertare automata a echipajului de interventie medicala (ambulanta), in cazul in

care operatorul uman nu este prezent si nu poate lua o decizie in alertarea

echipajului medical.


53

A3.4 Proiectare canale legaturi (P4 INOE)

Canalele de comunicatii folosite in cadrul versiuni finale ale acestui proiect

sunt urmatoarele:

Bluetooth Ver.4.0;

3G/GPRS;

FO link/LOS MIMO;

FO link.

Vezi figura de mai jos:

Pacient Telefoninteligent

Statiebaza

HUBGSM

Spital

Bluetoothver. 4.0

HSPDAGPRS

FO linkLOS MIMO

FO Link

Figura.23 Structura sistem transmisie date

Intre echipamentul purtabil si cel portabil comunicatia este realizata prin noua

versiune Bluetooth Ultra Low Power si asigura protectia informatiilor prin legatura

criptata care este standard la aceasta versiune.

Transferul intre telefonul inteligent si statia de baza este realizat prin

intermediul standardelor de comunicatii mobile GSM (3G sau GPRS). Aceste

standarde in mod implicit asigura legaturi protejate dar nu in mod special (criptarea

legaturilor mobile creste necesarul de banda si in mod curent operatori de

telecomunicatii mobile renunta la acesta protectia daca o statie de baza este

supraincarcata). In versiunea initiala de dezvoltare era prevazuta dezvoltarea unui

protocol de protective usor (56 sau 128biti) dar dupa reducerea fondurilor am

considerat suficient sa solicitam operatorului GSM protectia explicita a legaturilor de

date implicate in proiect.Legaturile dintre statia de baza si HUB GSM precum si intre

HUB si Spital sunt realizate in mod curent prin fibra optica, sporadic aceasta este

suplinita de legaturi radio in domeniul microundelor de tip (LOS MIMO) in banda

24GHz.


54

Concluzie

Asigurarea securitatii legaturilor de date implicate in proiect poate fi

facuta la un nivel rezonabil prin proiectarea atenta a modului cum sunt validate

pachetele de date si prin utilizarea resurselor de securitate si de bune practici

din acest domeniu.


55

A4. Realizare hardware si software

A4.1 Realizare globala sistem; Realizare software global (CO-WING)

A4.1.1 Realizare globala sistem

Sistemul E-RISC este un sistem complex care implica sisteme multiple de

comunicatii, platforme software si hardware dedicate, sisteme de biosenzori si

sisteme MEMS pentru determinarea pozitiei pacientului.

Figura. 24 Structura proiect E-RISC

Interactiunile dintre diversele module globale ale sistemului sunt prezentate

in figura 24.

Se observa ca aceste platforme intereactioneaza intre anumite limite, definite

de functionalitatiile specifice precum si de masurile de siguranta necesare unei

solutii medicale ce va fi utilizata direct de pacientii.

Principala problema a sistemului nostru este faptul ca va fi utilizat de

persoane avizate (pacienti instruiti anterior) dar care nefiind profesionisti pot


56

manevra gresit sistemul care poate trimite date incorecte. Rezolvarea acestei

probleme a fost cheia de bolta a proiectului. Modalitatea de determinare a pozitei

corecte a senzorilor a permis functionarea, departe de privirea si mana

profesionistului, unui aparat ECG de nivel medical.

Elementul principal al sistemului este modulul purtabil care se "monteaza cu

ajutorul unei barete elasitice pe torsul pacientului in contact direct cu derma. In

aceste conditii, sistemul trebuie sa indeplineasca caracteristici speciale, fiind inclus

in categoria dispozitivelor medicale.

Produsul final va trebui astfel sa poata fi igenizat si sa corespunda unor

norme foarte stricte de electrosecuritate si de dozare a radiatiilor electromagnetice

emise de sistem, pentru ca va functiona perioade foarte indelungate de timp lipit de

corpul persoanei respective.

Datorita normelor de siguranta impotriva radiatiilor a fost preferata solutia cu o

statie terminala (smartphone) in rol de releu intermediar, acesta fiind in masura sa

emita cu puteri de 200 ori mai mari decat sistemul purtabil. Se asigura astfel o

protectie eficienta la radiatia electromagnetica de foarte inalta frecventa.

Sistemul realizat sub forma unui model experimental modular in anul 2011 a

permis testarea in regim total incepand cu luna octombrie cand a fost achizitionat

ultimul element din sistem - primul telefon cu Bluetooth 4.0 si sistem de operare

Android 4.0.

Concluzii:

Realizarea unui sistem complex care implica o multitudine de tehnologii

si cooperarea unui important grup de persoane poate fi blocata de o problema

netehnica ( lipsa educatiei si a experientei medicale a celui care trebuie sa

monteze zilnic senzorii). Solutia a fost dezvoltarea unei noi tehnici de

evaluarea a semnalelor ECG si astfel a pozitionarii senzorilor.

Alternativa era tatuarea pe piele unor semne unde trebuiau pusi

12123 erisc rst etapa 4 2011

Documents