Design techniques for smart and energy-efficient wireless body sensor networks

Resumen

Las redes inalámbricas de sensores corporales (en inglés: "wireless body sensor networks" o WBSNs) para monitorización, diagnóstico y detección de emergencias, están ganando popularidad y están llamadas a cambiar profundamente la asistencia sanitaria en los próximos años. El uso de estas redes permite una supervisión continua, contribuyendo a la prevención y el diagnóstico precoz de enfermedades, al tiempo que mejora la autonomía del paciente con respecto a otros sistemas de monitorización actuales. Valiéndose de esta tecnología, esta tesis propone el desarrollo de un sistema de monitorización de electrocardiograma (ECG), que no sólo muestre continuamente el ECG del paciente, sino que además lo analice en tiempo real y sea capaz de dar información sobre el estado del corazón a través de un dispositivo móvil. Esta información también puede ser enviada al personal médico en tiempo real. Si ocurre un evento peligroso, el sistema lo detectará automáticamente e informará de inmediato al paciente y al personal médico, posibilitando una rápida reacción en caso de emergencia. Para conseguir la implementación de dicho sistema, se desarrollan y optimizan distintos algoritmos de procesamiento de ECG en tiempo real, que incluyen filtrado, detección de puntos característicos y clasificación de arritmias. Esta tesis también aborda la mejora de la eficiencia energética de la red de sensores, cumpliendo con los requisitos de fidelidad y rendimiento de la aplicación. Para ello se proponen técnicas de diseño para reducir el consumo de energía, que permitan buscar un compromiso óptimo entre el tamaño de la batería y su tiempo de vida. Si el consumo de energía puede reducirse lo suficiente, sería posible desarrollar una red que funcione permanentemente. Por lo tanto, el muestreo, procesamiento, almacenamiento y transmisión inalámbrica tienen que hacerse de manera que se suministren todos los datos relevantes, pero con el menor consumo posible de energía, minimizando así el tamaño de la batería (que condiciona el tamaño total del nodo) y la frecuencia de recarga de la batería (otro factor clave para su usabilidad). Por lo tanto, para lograr una mejora en la eficiencia energética del sistema de monitorización y análisis de ECG propuesto en esta tesis, se estudian varias soluciones a nivel de control de acceso al medio y sistema operativo.