04/19/23 1

Ar.Gör. Özgün PINARERYrd.Doç.Dr. Atay ÖZGÖVDEYrd.Doç.Dr. Burak ARSLANGalatasaray ÜniversitesiMühendislik ve Teknoloji FakültesiBilgisayar Mühendisliği Bölümü

• E-sağlık nedir ?

• E-sağlık uygulamarı

• Uygulamaya uygun donanım özellikleri

• Sınırlı pil enerjisi

• Kullanılan donanım ve özellikleri

• EKG Kipi, EKG işareti

• Nabız Bilgisinin Çıkarımı

• Gömülü Sistem Akış Şeması

• Deneyler

• Düğüm izleme süresinin uzatılması

• Gömülü hesaplama ile enerji veriminin yükseltilmesi

• Sonuçlar

04/19/23 2

04/19/23 3

• Hastanın gündelik yaşamını en az etkileyecek bir kurulum ve

donanımla, ilgili bilgilerin toplanması, işlenmesi ve gerekli alarm

durumlarının belirlenmesi

• Vücut üzeriden ölçüm yapılması

• Bu ölçülerin kablosuz olarak yerel merkeze gönderilmesi

• Verilerin işlenmesi ve alarmların üretilmesi

• Verilerin merkezi bir sunucuya iletilmesi ve sağlık personelinin

erişimine sunulması

04/19/23 4

• Kimlere yönelik :

Bağımsız yaşam sürdürebilmeleri için desteğe ihtiyacı olan hastalık

sahibi insanlara yönelik çözüm uygulamaları

• Neden e-sağlık :

Hastahane bakım maliyetlerinin artması

Gelişmiş ülkelerde yaşlanan nüfus olgusu

04/19/23 5

Ev içi uzaktan sağlık uygulamalarında kullanılan donanım özellikleri:

• Giyilebilir ya da taşınabilir

• Ufak boyutlu

• Kablosuz iletişim özelliği

Kablosuz Algılayıcı Ağlar Teknolojisi

04/19/23 6

• Kablosuz Algılayıcı Ağlar teknolojisindeki en önemli kısıt

• Sürekli kullanım için düğümlerin düzenli olarak sarj edilmesi

gerekmektedir.

04/19/23 7

SHIMMER (Sensing Health with Intelligence, Modularity, Mobility and

Experimental Reusability)

http://www.shimmer-research.com/

Giyilebilen donanım şeklinde tasarlanmıştır.

Donanım Seti

04/19/23 8

• 3 x Shimmer Düğümü

• 2 x Gyro Kipi

• 2 x AnEX Kipi

• 2 x Programlama ünitesi

• 2 x EMG Kipi

• 2 x ECG Kipi

• 1 x 6 Şarj Cihazı

• 3 x 2GB microSD kart

• 1 x USB bellek

• 14 x ECG/EMG kablosu

• 2 x Standart kol/bilek kemeri

• 2 x Standart göğüs/kalça kemeri

04/19/23 9

04/19/23 10

Teknik Özellik DeğerMikroişlemci MSP430F1611

Algılama Kipleri EKG, İvme, Jiroskop, EMG, GSRAnalog/Sayısal Çevrim 8 Kanal, 12Bit

Analog Genişleme VarHaberleşme Kipleri Bluetooth/802.15.4

SD kart desteği VarBellek Boyutu 10Kbyte RAM, 48Kbyte Flash

Pil 280 mAhBoyut 53mm x 32mm x 15mm

Ağırlık (pil dahil) 20 grİşletim Sistemi TinyOS

Programlama Dili NesC

04/19/23 11

• Kalp tarafında üretilen elektriksel aktivitenin kaydedilmesi

Einthoven üçgeniHer kalp atımında kendini tekrarlayan dalga

04/19/23 12

Einthoven üçgeni

RL: Elektrik güvencesi sağlamak amacıyla topraklama görevi görür.

04/19/23 13

• R1: 1. QRS tepesi • t1: R1 noktasının zaman bilgisi• R2: 2. QRS tepesi• t2: R2 noktasının zaman bilgisi

Nabız Değeri = 60 / (t2 - t1)

D1: örneklenmiş veriD2: tüm tepe noktalarıD3: R-tepeleriD4: genlik eşik değeriT: zaman

04/19/23 14

1. Merkezi Hesaplama

• Algılayıcı düğümler

örnekledikleri EKG verisini

merkeze iletirler.

• RF paket sıklığı EKG

örnekleme sıklığına eşittir

(500Hz).

• Merkezde çalışan algoritma

ile nabız bilgisi hesaplanır.

2. Gömülü Hesaplama

• Algılayıcı düğümler

örnekledikleri EKG verisini

merkeze yollamadan işler.

• Nabız bulma algoritması

düğüm üstünde

çalışmaktadır.

• RF paket gönderim sıklığı

1Hz olarak belirlenmiştir.

04/19/23 15

04/19/23 16

04/19/23 17

/home/tiny1/tinyos-1.x/contrib/handhelds/apps/

04/19/23 18

Değişken Değer

Çalışma Kipi EKG (tek kanal)

Örnekleme Sıklığı 500 Hz

Bağlantı Şekli 3 Elektrodlu Einthoven üçgeni + topraklama

Topraklama Wilson Tipi

RF Haberleşme Bluetooth (RN-42)

RF Paket iletimi 1 Hz (GH Kipi), 500 Hz (MH Kipi)

GH: gömülü hesaplamaMH: merkezi hesaplama

04/19/23 19

Varsayılan akım değerleri:

•Mikroişlemci ortalama çalışma: 1 mA

•Mikroişlemci en yüksek çalışma: 5 mA

•Bluetooth paket gönderim: 20 mA

•Bluetooth düşük enerji kipi: 2 mA

Gömülü Hesaplama kullanıldığında:

•Mikroişlemci ortalama çalışma: 2 mA

•Bluetooth ortalama çalışma: 2 mA

04/19/23 20

Merkezi İşaret İşleme Gömülü İşaret İşleme

MCU Ort. Akım 0.5 mA 1mA

Bluetooth Ort. Akım 20 mA 2mA

İzleme Süresi 0.5 gün 3.8 gün

04/19/23 21

Amaç: Ölçülen nabız bilgisinin gömülü hesaplama teknikleri

kullanılarak yerel olarak hesaplanması

•Enerji veriminin yükseltilmesi

Sonuç:

• Gömülü hesaplama yöntemi ile RF haberleşme sıklığı 500

Hz’den 1 Hz’ye indirilmiştir.

• Düğüm ömründe yaklaşık 6.5 kat iyileşme sağlanmıştır.

04/19/23 22

Dinlediğiniz için teşekkürler…