[論文レビュー] A Novel Implementation for Automated Health Monitoring System

Praveen B. Sarangamath, Kiran Gupta|arXiv (Cornell University)|Aug 16, 2016

Wireless Body Area Networks参考文献 7被引用数 4

ひとこと要約

本論文では、リアルタイムでの体温および心拍数の追跡を可能にする、無線身体領域ネットワーク（WBAN）を用いた低コストでラズベリーパイベースの自動健康モニタリングシステムを提示する。このシステムは、局所的なデータ記録とLAN内でのPDAからのリモートアクセスを可能とし、最小限のインfrastrucureで継続的な個人の健康モニタリングを実現する実用的でスケーラブルなソリューションを示している。

ABSTRACT

The main concept of the proposed work is derived from Wireless Body Area network (WBAN). The proposed work employs Raspberry Pi kit as a personal server which logs the health data and it can be accessed by any PDA within the LAN range. In this paper, two vital parameters namely Temperature sensor and Heart beat sensor have been considered.

研究の動機と目的

• 継続的な患者の生命徴収値の追跡を可能にする低コストで自動化された健康モニタリングシステムの開発を目的とする。
• ラズベリーパイをローカルデータ収集および保存のための個人サーバーとして活用することを目的とする。
• 同じローカルネットワーク（LAN）内に接続された任意のPDAから健康データへのリモートアクセスを可能とすることを目的とする。
• シームレスなセンサー統合を実現するため、無線身体領域ネットワーク（WBAN）を実装することを目的とする。
• 主な生理的パラメータ2つ（体表面温度と心拍数）を用いて、システムの妥当性を検証することを目的とする。

提案手法

• センサーのデータ収集および処理の中心として、Raspberry Pi 3 を使用する。
• リアルタイムでの体表面温度モニタリングに、DS18B20デジタル温度センサーを採用する。
• 継続的な心拍数検出に、パuls sensor（例：PULSE sensor）を統合する。
• センサーのデータをローカルLAN経由でWi-Fi経由でRaspberry Piに無線送信する。
• 収集した健康データをRaspberry Piのローカルストレージに保存し、後続の取得を可能にする。
• 同じネットワークに接続された任意のPDAやデバイスから、ウェブインターフェースを通じて記録済みデータへのリモートアクセスを可能にする。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 低コストのラズベリーパイベースのシステムは、ウェアラブルセンサーからのリアルタイム生理的データを効果的に収集・保存できるか？
• RQ2 WBAN環境下で、ローカルWi-Fiネットワークを介したデータ送信およびストレージのパフォーマンスはどの程度信頼できるか？
• RQ3 LAN環境下のPDAを介したリモートモニタリングは、どの程度実現可能か？
• RQ4 日常の個人ケア文脈において、市販部品を用いた継続的健康モニタリングの実現可能性はいかがなものか？
• RQ5 複雑なインfrastrucureを要せず、エンドユーザーがデータにアクセス可能で使いやすい状態をシステムがどのように確保するか？

主な発見

• 低コストのセンサーとラズベリーパイを用いて、体表面温度および心拍数のデータをリアルタイムで収集・保存することに成功した。
• ローカルWi-Fiネットワークを介したデータ送信は安定的かつ信頼性が高く、顕著な遅延なく継続的なモニタリングが可能であった。
• 同じLANに接続された任意のPDAやデバイスから健康データへのリモートアクセスが実現され、実用性が裏付けられた。
• ラズベリーパイを個人サーバーとして統合することで、外部クラウドサービスに依存しない自律的なデータ記録が可能になった。
• システムはスケーラブルであり、実装コストも低く抑えられており、ホームヘルスケアやリモート患者モニタリングに適していることが示された。
• 標準プロトコルおよびオープンソースコンponentsの使用により、実世界の環境においても導入および保守が容易であることが保証された。