(Đồ Án Hcmute) Mô Phỏng Hệ Thống Truyền Tín Hiệu Ecg Qua Cơ Thể Người Sử Dụng Phương Pháp Ghép Galvanic.pdf

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP NGÀNH CNKT ĐIỆN TỬ TRUYỀN THÔNG Tp Hồ Chí Minh, tháng 7/2016 S KL0 0 9 9 9 8 GVHD ThS TRƯƠNG QUANG PHÚC SV[.]

QUAN

Ngày nay, thiết bị y tế cầm tay dự báo sẽ cách mạng hóa hệ thống giám sát y tế bằng khả năng phát hiện và theo dõi dấu hiệu sinh lý liên tục Một ví dụ điển hình là MyoTrac Infiniti, hệ thống điện cơ đồ cầm tay (EMG) được giới thiệu bởi Thought Technology Ltd vào năm 2003 Với kích thước nhỏ gọn (102mm × 152mm × 51mm) và trọng lượng nhẹ (330g với pin), MyoTrac Infiniti dễ dàng sử dụng trong việc đo tín hiệu y tế thời gian thực Thiết bị y tế cầm tay giúp bệnh nhân và vận động viên hoạt động tự do, linh hoạt hơn so với các thiết bị có dây truyền thống.

Các mô hình y tế hiện nay sử dụng công nghệ theo dõi bệnh nhân từ xa một cách liên tục thông qua các thiết bị điện tử với bộ cảm biến nhỏ gọn Cảm biến này được cấy vào cơ thể và có khả năng đo tín hiệu điện tim (ECG) bằng thiết bị sản xuất bởi công ty Mega Electronics tại Phần Lan, cho phép truyền tín hiệu điện tim của bệnh nhân đến điện thoại di động qua Bluetooth Ngoài ra, bộ cảm biến lượng đường trong máu cũng được cấy ghép dưới da, do tập đoàn Pepex Biomedical sản xuất.

Mỹ có khả năng giám sát liên tục lượng đường trong máu, và các cảm biến là yếu tố thiết yếu để phát triển một hệ thống y tế tự động Hệ thống này cho phép con người tự kiểm soát các rối loạn sức khỏe của họ trong tương lai.

Hiện nay, nhiều bộ cảm biến được gắn vào từng bộ phận khác nhau trên cơ thể nhằm theo dõi các dấu hiệu sống của bệnh nhân Chúng được sử dụng rộng rãi nhờ vào độ chính xác cao và mức tiêu thụ năng lượng thấp.

Việc theo dõi liên tục hoạt động của não và cơ bắp là rất quan trọng đối với bệnh nhân mắc bệnh Parkinson Để ghi lại các tín hiệu điện não đồ, cần thiết phải lắp đặt một số lượng lớn cảm biến tại khu vực đầu não Do đó, việc tạo ra một mạng lưới cảm biến và cung cấp một chuẩn không dây mới như WBAN là cần thiết.

Công nghệ truyền thông không dây cho phép bác sĩ lấy mẫu dữ liệu y sinh từ xa, cải thiện khả năng theo dõi sức khỏe bệnh nhân Hầu hết các hệ thống y tế hiện nay đều áp dụng các chuẩn giao thức không dây như mạng không dây nội bộ (WLAN), Bluetooth (IEEE 802.15.1) và ZigBee (IEEE 802.15.4) để tối ưu hóa quy trình chăm sóc sức khỏe.

Bảng 1.1 cho thấy các đă ̣c điểm của mô ̣t số giao thức hiê ̣n đang được phát triển trong ứ ng du ̣ng y sinh [2]

Bảng 1 1 Thông số kỹ thuâ ̣t của các giao thức RF thường được sử du ̣ng trong WBAN[2]

Giao thứ c Tần số hoa ̣t đô ̣ng

Tốc đô ̣ truyền dữ liê ̣u (bps)

Phạm vi hoa ̣t đô ̣ng (m) WLAN

Một nhược điểm lớn của truyền RF không dây trong hệ thống y tế nhỏ, đặc biệt đối với các thiết bị giám sát di động, là mức tiêu thụ điện năng cao, điều này làm giới hạn thời gian hoạt động của pin Các nghiên cứu hiện nay cho thấy

ZigBee và ANT có tuổi thọ pin khoảng ba năm, nhưng tốc độ truyền dữ liệu rất thấp, chỉ 1 byte mỗi 5 phút Giao thức ZigBee khi hoạt động liên tục với tốc độ tối đa 250 kbps tiêu tốn hết năng lượng của pin Lithium ion trong vài giờ Trong chế độ chờ, ZigBee tiêu thụ khoảng 1mW Ngược lại, giao thức Bluetooth, khi truyền dữ liệu với tốc độ 1Mbps, tiêu thụ điện năng khoảng 148.5mW Theo Hanson, điện năng tiêu thụ của hệ thống WBAN trong chế độ hoạt động nên ở mức 30mW và từ 0,001 đến 0,1 mW ở chế độ chờ.

Cuối năm 2011, nhóm nghiệp vụ TG#6 đã phê duyệt một giao thức mới cho mạng không dây khu vực cơ thể (WBAN) theo chuẩn IEEE 802.15.6, trong đó nêu rõ ba hình thức hoạt động.

Narrowband (NB) sử dụng kỹ thuật RF băng hẹp với ba băng tần chính: 402-405MHz cho thiết bị cấy ghép, 603-956MHz cho thiết bị đeo trên người, và 2360-2400MHz phục vụ nhu cầu y tế Tốc độ truyền dữ liệu của NB dao động từ 100 đến 1000 kb/s.

 Ultra-wideband (UWB): Sử dụng kỹ thuật RF băng rộng Hoạt động trong vùng tần số cao, chủ yếu nằm trong 3-5GHz và 6-10GHz.Tốc độ bit 395 kb/s-12,636 Mb/s

Giao tiếp cơ thể con người (HBC) là phương pháp truyền thông tin không sử dụng sóng vô tuyến, mà thay vào đó, tận dụng cơ thể con người Tần số trung tâm của HBC là 21MHz, với tốc độ truyền dữ liệu mở rộng từ 164 đến 1312.5kb/s HBC bao gồm hai kỹ thuật chính: Giao tiếp qua kênh cơ thể (BCC) và Giao tiếp nội cơ thể (IBC).

Bảng 1.2 trình bày các đặc điểm kỹ thuật giữa công nghệ IBC và truyền thông sử dụng RF, từ đó cho thấy ưu điểm nổi bật của công nghệ IBC là sự suy hao tín hiệu thấp, khả năng tiết kiệm năng lượng và tính bảo mật cao.

Bảng 1 2 So sánh thông số kỹ thuật của IBC và RF trong IEEE 802.15.6[5]

Môi trường truyền Cơ thể con người Không khí

Băng tần Tần số trung tâm 21MHz

Nằm trong khoảng (402MHz-10GHz)

Tốc độ dữ liệu