Online Kablosuz İnkübatör İzleme ve Denetim Sistemi İsmail KIRBAŞ

Motivasyon Hipotermi (anormal düşük vücut sıcaklığı) yada “Vücut ısısının korunmasında yetersizlik” prematüre yenidoğanlar için ortak problemdir. Prematüre bir bebeğin vücut sıcaklığının düşmesine verdiği cevap kalp atışının yavaşlaması, kan basıncının düşmesi, kalp atışlarında düzensizlikler, bayılma ve hatta ölümdür. Hipotermiye verilen diğer normal reaksiyonlar titreme, bilinç kaybı ve henüz yeterince olgunlaşmaması sebebiyle belirlenemeyen hafıza kaybıdır. Prematüre bir bebek titreyebilir fakat çoğu kez az gelişmiş vücut yapısı nedeniyle bunu başaramaz. Bu sebeple inkübatörler prematüre bir yenidoğan için hayati öneme sahip tıbbi cihazlardır.

Hasta ya da erken doğan bebeklerin tedavisi amacıyla kullanılan inkübatörlerin (küvöz) kontrol işlemleri, hastanelerdeki bebek yoğun bakım ünitelerinde görevli personelin, düzenli olarak inkübatörlerde yatan bebekleri sırayla dolaşarak durumlarını ve hayati verilerini kontrol etmesi şeklindedir. Yoğun bakımda yatan bebek sayısı arttıkça bu görevin etkili bir şekilde yerine getirilmesi zorlaşmaktadır. Ancak gelişen ağ ve haberleşme teknolojileri ile birlikte inkübatörlerin merkezi bir noktadan ve internet aracılığı ile uzaktan izlenme ve kontrol edilme ihtiyacı kaçınılmazdır.

Geliştirilecek olan sistem hatayi fiziksel işaretlerin için bağımsız ve güvenilir bir takip ve alarm sistemi olarak çalışacaktır. OKİİKS mevcut yerel kontrol mekanizmalarında bir hata oluşması (örneğin düşük sıcaklık) durumunda dahi ilgili personele uyarı verebilir. Bebek yakınlarının ve sağlık danışmanlarının bebeğe ait fiziksel verilere ve görüntüye internete bağlanabilen cihazlarla (bilgisayar, cep telefonu, PALM, PDA vb.) kolaylıkla ulaşılması sağlanacaktır.

Literatür Taraması Literatürde genellikle inkübatörlerin kontrolüne yönelik daha hassas kontrol paneli geliştirme üzerine yoğunlaşılmıştır. Bu bağlamda YENEL firması tarafından TÜBİTAK desteği altında hassas kontrol paneli geliştirme üzerine çalışmalar yapılmıştır [1]. Akademik olarak da Gazi Üniversitesinden Dr. Mustafa Burunkaya’nın mikrodenetleyici temelli inkübatör kontrol sistemi tasarımı çalışması bulunmaktadır. Her iki çalışmada kullanılan inkübatör kontrol sistemleri yerel olarak çalışmakta ve herhangi bir ağ bağlantısı/iletişimi öngörülmemektedir.

Shin ve diğ. çalışmalarında inkübatörlerin web tabanlı kontrolünü gerçekleştirmişlerdir [2].Gerçekleştirilen çalışmada sıcaklık ve nem değerlerinin okunması ve RS-485 protokolü üzerinden inkübatörlere yerleştirilmiş, kablolarla birbirlerine bağlanmış modüllerin birbirleriyle haberleşmeleri sağlanırken, elde edilen verilerin kablolu yerel ağ yapısı üzerinden internete gönderimi sağlanmıştır. Diğer bir çalışma da [3] ise inkübatörlerin kontrolü için düşük güçlü hibrid kablosuz ağ yapısı tasarlanmıştır. Merkez istasyon ile inkübatörler arasındaki veri trafiği hem radyo dalgaları hem de Infrared haberleşme teknikleri kullanılarak sağlanmaktadır. İnkübatörler merkez bilgisayardan IR şeklinde gönderilen sinyallere RF sinyal cevapları üretmekte, bu işlem sürekli bir döngü şeklinde tekrarlanmakta ve ortamda bulunan inkübatörlere ait ortam sıcaklığı, deri sıcaklığı ve neme ait değerler tek bir merkez bilgisayarda toplanmaktadır. Toplanan veriler LabVIEW programı ile görüntülemekte ve kayıt altına alınmaktadır. Gerçekleştirilen çalışmadaki merkezle haberleşebilecek inkübatör sayısı teorik olarak 256 adet olarak belirtilmiştir. Elde edilen bilgilerin internet ortamına aktarımı söz konusu değildir.

Kullanılan algılayıcılara bağlı olarak bulunduğu ortamdaki sıcaklık, nem, basınç gibi fiziksel büyüklükleri algılayabilen, birbirleri ve bilgisayar ile bağlantılarını sağlayan merkezi düğüm ile kablosuz olarak haberleşebilen düşük maliyetli çok sayıdaki düğümlerden oluşan Kablosuz Algılayıcı Ağlar (Wireless Sensor Networks), günümüzde askeri uygulamalardan tıbbi uygulamalara kadar çok geniş bir kullanım alanına sahiptir [4]. Kablosuz algılayıcı ağlardaki gelişmeler hasta bakımında yeni imkanları beraberinde getirmektedir. Günümüzde mevcut tıp teknolojisi ile kablosuz ağların bir entegrasyona doğru gittiği görülmektedir. Dünya nüfusu yaşlandıkça evde hasta bakımı ve takibi konuları da önemi giderek artan bir ihtiyaç haline gelmektedir. Bazı hastalıkların teşhis ve tedavi safhalarında hastanın sürekli takibi gerekmektedir. Müşahedenin sürekli olarak bir hastane odasında yapılması işgücü kayıplarına ve hastanın yaşam kalitesinin düşmesine sebep olmaktadır. Oysa kablosuz algılayıcı ağlar kullanılarak, giyilebilir küçük ebatlı algılayıcılar kullanılarak hastaya ait elde edilmek istenen veriler, hastanın günlük hayat düzeni bozulmadan gözlenebilir ve kayıt altına alınabilir. Kablosuz algılayıcılar kullanılarak hastalıkların teşhis süreleri ve hastanın sağlık merkezi ile evi arasındaki seyahat sayısı azaltılabilir. KAA’ların tıbbi amaçlı olarak kullanımı Kablosuz Biomedikal Ağlar (Wireless Biomedical Sensor Networks) olarak adlandırılmaktadır. Bununla birlikte kişilerin bedensel olarak sağlık bilgilerinin izlendiği ve kontrol edildiği uygulamalar Kablosuz Bedensel Algılayıcı Ağlar (Wireless Body Area Sensor Networks) olarak adlandırılmaktadır [5-9].

Sistem Mimarisi

Imote2 Genel Özellikleri Yüksek Performanslı kablosuz algılayıcı ağ düğümü Marvell PXA271 XScale® Processor 13 – 416MHz Marvell Wireless MMX DSP Yardımcı işlemci 256kB SRAM, 32MB FLASH, 32MB SDRAM Tümleşik 802.15.4 Radyo Tümleşik 2.4GHz Anten, Opsiyonel Harici SMA Bağlantısı Çok renkli durum LEDi USB istemci bağlantısı 2xSPI, I2C, SDIO, GPIO Uygulamaya yönelik G/Ç :I2S, AC97, Camera Chip Interface, JTAG Kompakt Ebatlar: 36mm x 48mm x 9mm Uygulama Alanları Sayısal Resim İşleme Durum Tabanlı Onarım Endüstriyel Görüntüleme ve Analiz Sismik ve Sarsıntı Gözlemi

Akademik Çalışmalar Dergi : TURKISH JOURNAL OF ELECTRICAL ENGINEERING & COMPUTER SCIENCES Makale Adı: HealthFace: A Web-Based Remote Monitoring Interface for Medical Healthcare Systems based on Wireless Body Area Sensor Network DOI: 10.3906/elk-1011-934

Konferanslar 14-16 Ekim 2010 tarihinde Antalya’da düzenlenen Tıp Teknolojileri Ulusal Kongresi «TıpTekno 2010» kapsamında «İnkübatörlerin Uzaktan İzlenmesi ve Kontrolü İçin Yeni Bir Teknoloji : Kablosuz Algılayıcı Ağlar»  adlı bildiri sunulmuştur.

Projeler TÜBİTAK ULUSAL GENÇ ARAŞTIRMACI KARİYER GELİŞTİRME PROGRAMI (KARİYER PROGRAMI) (3501) kapsamında «Online Kablosuz İnkübatör İzleme ve Kontrol Sistemi (OKİİKS)» adı ile proje başvurusu yapılmıştır.

Teşekkürler… İsmail KIRBAŞ ismkir@gmail.com www.kirbas.com

Referanslar YENEL http://www.yenel.com.tr Shin D.I., Huh S.J., Lee T.S., Kim I.Y., "Web-based remote monitoring of infant incubators in the ICU", International Journal of Medical Informatics, Vol. 71, 151-156, 2003. Shin D.I., Shin K.H., Kim I.K., Park K.S., Lee T.S., Kim S.I., Lim K.S., Huh S.J., "Low-power hybrid wireless network for monitoring infant incubators", Medical Engineering & Physics, Vol. 27, 713-716, 2005. Akyildiz I F., Su W, Sankarasubramaniam Y, Cayirci E. "Wireless Sensor Networks: Survey", Computer Networks, 38:393–422, 2002. Hanson M.A., Powell H.C., Barth A.T., Ringgenberg K., Calhoun B. H., Aylor J. H., Lach J., "Body Area Sensor Networks: Challenges and Opportunities", IEEE Computer, 58-65, 2009. Zhang L., Wu X., "Recent Progress in Challenges of Wireless Biomedical Sensor Network", IEEE, 2009. Dishongh T.J., McGrath M., Wireless Sensor Networks for Healthcare Applications, Artech House, ISBN-13:978-1-59693-305-7, 15-26, 2010 H. Cao, V. Leung, C. Chow, H. Chan, “Enabling Technologies for Wireless Body Area Networks: Survey and Outlook”, IEEE Communications Magazine, 84-92, December 2009. İ. Kırbaş, C. Bayılmış, “HealthFace: A Web-Based Remote Monitoring Interface for Medical Healthcare Systems based on Wireless Body Area Sensor Network”, Turkish Journal of Electrical Engineering & Computer Sciences, DOI:10.3906/elk-1011-934