Integriertes Health-Monitoring für den Heimbereich

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Analog Devices

Überlegungen zum Systemdesign und Herausforderungen

Zuverlässigkeit. Es ist unbedingt erforderlich, dass ein Aktivitäts-Monitoring-System die Aktivitäts-Informationen so zuverlässig, sicher und genau wie möglich liefert. Auch einen Notfall muss das System genau erkennen und einen Alarm auslösen. Dabei dürfen keine falschen Alarmsignale ausgesendet werden, um in der Notrufannahme mit möglichst wenig Personal auszukommen.

Latenz. Eine unmittelbare Reaktion auf Alarmsignale, die das Aktivitäts-Monitoring-System aussendet, definiert das exakte Potenzial eines Sicherheitssystems mit. Die Grundfunktion für das Aktivitäts-Monitoring, sei es schlafen gehen, putzen oder ein Notfall, sollte darin bestehen, dass das System einen Zwischenfall sofort meldet, damit möglichst wenig Zeit zwischen dem Ereignis und der Meldung vergeht.

Manipulationssicherheit. Ein Aktivitäts-Monitoring-System muss so manipulationssicher wie möglich sein. Manipulationsversuche können in jeder Stufe des Systems geschehen. Am Endknoten, an Schnittstellen (leitungsgebunden oder drahtlos) sowie am Ende des Zyklus bei der Datensteuerung und Analyse. Daher spielt die Manipulationssicherheit bei der Entwicklung von Automatisierungssystemen und -netzwerken und somit auch in Monitoring-Systemen für den Heimbereich eine bedeutende Rolle.

Vitalparameter genau und energiesparend messen

ADIs BLIP (Blackfin Low Power Imaging Platform) ist eine kostengünstige leistungsfähige Embedded-Vision-Sensing-Plattform mit geringem Energieverbrauch, auf der eine große Vielzahl von Echtzeit-Sensing- und Bildverarbeitungsalgorithmen laufen können.

Die BLIP besteht aus der Prozessorserie Blackfin von Analog Devices (BFxxx), die sich speziell für Embedded-Vision-Sensing-Algorithmen eignen. Auf der CES in Las Vegas hat Analog Devices im Januar 2016 diese Lösung erstmals gezeigt. Die präsentierte Messung von Vitalparametern (VSM) beinhaltete Herzfrequenz und Aktivität und wurde auf einer Uhr für das Handgelenk gezeigt.

Die Uhr basiert auf einer modularen Architektur, bestehend aus einem Motherboard mit dem energiesparenden, Cortex-M3-basierten Mikrocontroller ADuCM302x von ADI. Die Uhr enthält einen 2,4-GHz-Radio-Transceiver, der VSM-Daten per Thread-Protokoll versenden kann. Auf der Tochterkarte befindet sich die analoge Frontend-Optik ADPD103, umgeben von drei grünen LEDs und einer Fotodiode. Ferner enthält die Tochterkarte mit dem ADXL362 einen dreiachsigen Beschleunigungssensor geringem Energieverbrauch. Bewegungen von Personen werden mittels eines speziell entwickelten Algorithmus effizient kompensiert.

Der ADPD103 ist ein fotometrisches Frontend, das auf Basis reflektiver optischer Messungen arbeitet. Dazu wird ein Strom mit 8 bis 250 mA durch die LED-Treiber des ADPD103 geschickt, um die externen LEDs des Bauteils zum Leuchten zu bringen. Diese LEDs beleuchten die Haut und leiten das reflektierte Licht an die Fotodiode weiter, bevor es vom Frontend erfasst wird. Anschließend wird das Signal verstärkt, gefiltert, integriert und von einem 14-bit-ADC gewandelt, bevor es über eine I^²C-Schnittstelle an einen Host übertragen wird.

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