Una plataforma inalámbrica multiunidad sincronizada para monitoreo de actividad a largo plazo
Autores: Coviello, Giuseppe; Avitabile, Gianfranco; Florio, Antonello
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2020
Acceso abierto
Artículo científico
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 13
Citaciones: Sin citaciones
Uno de los objetivos de la medicina es modificar los modos de vida de los pacientes. En este contexto, un papel clave lo juega el diagnóstico. Al tratar con sistemas de adquisición que consisten en múltiples dispositivos inalámbricos ubicados en diferentes partes del cuerpo, se vuelve fundamental asegurar la sincronización entre las unidades individuales. Esta tarea es verdaderamente un desafío, por lo que se busca limitar la complejidad del cálculo y garantizar largos períodos de funcionamiento. De hecho, en ausencia de sincronización, es imposible relacionar todas las mediciones provenientes de los diferentes subsistemas en una sola escala de tiempo para la extracción de características complejas. En este documento, primero analizamos en detalle todas las posibles causas que llevan a tener un sistema que no es sincrónico y, por lo tanto, no utilizable. Luego, proponemos una estrategia de implementación de firmware y un protocolo simple pero efectivo que garantiza una sincronía perfecta entre los dispositivos manteniendo baja la complejidad computacional. La red utilizada tiene una topología de estrella con una arquitectura maestro/esclavo. En este documento se introduce un nuevo enfoque al problema de sincronización para garantizar una sincronización precisa pero no necesariamente exacta entre las unidades. Para demostrar la efectividad de la solución propuesta, se ha diseñado y construido una plataforma que consiste en dos tipos diferentes de unidades. En particular, se utiliza una Unidad de Medición Inercial (IMU) de nueve Grados de Libertad (DoF) en una unidad, mientras que una IMU de nueve DoF y todos los circuitos para el análisis de Electromiografía Superficial (sEMG) están presentes en la otra unidad. El sistema se completa con una aplicación de Android que actúa como una interfaz de usuario para iniciar y detener las operaciones de registro. El documento demuestra experimentalmente que la solución propuesta supera todos los límites establecidos y garantiza una sincronización perfecta de la medición individual, incluso durante adquisiciones de larga duración. De hecho, se ha registrado una discrepancia de tiempo de menos de 30 s para una prueba de 24 h, y se ha demostrado la posibilidad de realizar un postprocesamiento complejo en los datos adquiridos con un sistema simple y efectivo.
Descripción
Uno de los objetivos de la medicina es modificar los modos de vida de los pacientes. En este contexto, un papel clave lo juega el diagnóstico. Al tratar con sistemas de adquisición que consisten en múltiples dispositivos inalámbricos ubicados en diferentes partes del cuerpo, se vuelve fundamental asegurar la sincronización entre las unidades individuales. Esta tarea es verdaderamente un desafío, por lo que se busca limitar la complejidad del cálculo y garantizar largos períodos de funcionamiento. De hecho, en ausencia de sincronización, es imposible relacionar todas las mediciones provenientes de los diferentes subsistemas en una sola escala de tiempo para la extracción de características complejas. En este documento, primero analizamos en detalle todas las posibles causas que llevan a tener un sistema que no es sincrónico y, por lo tanto, no utilizable. Luego, proponemos una estrategia de implementación de firmware y un protocolo simple pero efectivo que garantiza una sincronía perfecta entre los dispositivos manteniendo baja la complejidad computacional. La red utilizada tiene una topología de estrella con una arquitectura maestro/esclavo. En este documento se introduce un nuevo enfoque al problema de sincronización para garantizar una sincronización precisa pero no necesariamente exacta entre las unidades. Para demostrar la efectividad de la solución propuesta, se ha diseñado y construido una plataforma que consiste en dos tipos diferentes de unidades. En particular, se utiliza una Unidad de Medición Inercial (IMU) de nueve Grados de Libertad (DoF) en una unidad, mientras que una IMU de nueve DoF y todos los circuitos para el análisis de Electromiografía Superficial (sEMG) están presentes en la otra unidad. El sistema se completa con una aplicación de Android que actúa como una interfaz de usuario para iniciar y detener las operaciones de registro. El documento demuestra experimentalmente que la solución propuesta supera todos los límites establecidos y garantiza una sincronización perfecta de la medición individual, incluso durante adquisiciones de larga duración. De hecho, se ha registrado una discrepancia de tiempo de menos de 30 s para una prueba de 24 h, y se ha demostrado la posibilidad de realizar un postprocesamiento complejo en los datos adquiridos con un sistema simple y efectivo.