University of Oulu

Personal machine-to-machine (M2M) healthcare system with mobile device in global networks

Saved in:
Author: Jung, Sang-Joong
Organizations: University of Oulu Graduate School
University of Oulu, Faculty of Technology, Department of Electrical Engineering, Optoelectronics and Measurement Techniques Laboratory
Format: eBook
Online Access: PDF Full Text (PDF, 2 MB)
Persistent link: http://urn.fi/urn:isbn:9789526203164
Language: English
Published: Oulu : University of Oulu, 2013
Publish Date: 2013-12-02
Thesis type: Doctoral Dissertation
Defence Note: Academic dissertation to be presented with the assent of the Doctoral Training Committee of Technology and Natural Sciences of the University of Oulu for public defence in Auditorium TS101, Linnanmaa, on 12 December 2013, at 12 noon
Tutor: Professor Anssi Mäkynen
Professor Risto Myllylä
Reviewer: Professor Jerker Delsing
Professor Heikki Ailisto
Opponent: Professor Alexei Kamshilin
Professor Jerker Delsing
Description:

Abstract

This thesis describes the development of a personal machine-to-machine (M2M) healthcare system that is both flexible and scalable. Based on the IPv6 protocol, the system can be used over a low-power wireless personal area network (6LoWPAN). Since a hierarchical network structure offers excellent accessibility, the system is applicable both to local and international healthcare services. To further enhance scalability and reliability, the proposed system combines 6LoWPAN with mobile techniques, depending on whether the sensor is located inside or outside the range of a wireless sensor network (WSN).

Employing wearable low-power sensors, the system measures health parameters dynamically. For wireless transmission, these sensors are connected to an M2M node either through the internet or through an external IPv4/IPv6-enabled network. The applicability of the IEEE 802.15.4 and 6LoWPAN protocols to wide area networks were verified in practical tests using an M2M gateway.

To assess the physical health of an individual, the system uses heart rate variability analysis in time and frequency domains. Acquired data are first stored on a server for analysis. Results of the analysis are then automatically sent to Android-based mobile devices carried by the individual or appointed healthcare providers. In this way, mobile techniques are used to support remote health monitoring services.

This personal M2M healthcare system has the capacity to accurately process a large amount of biomedical signals. Moreover, due to its ability to use mobile technology, the system allows patients to conveniently monitor their own health status, regardless of location.


Tiivistelmä

Tutkimuksessa kehitetään henkilökohtainen mobiililaitteden välillä toimiva (M2M) terveydenhoitojärjestelmä, joka mahdollistaa joustavan ja skaalautuvan potilaan terveyden monitoroinnin. Perustuen IPv6-protokollaan, sovellusta voidaan käyttää matalatehoisen langattoman 6LowPAN-verkon yli. Koska hierarkkinen verkkorakenne tarjoaa erinomaisen saavutettavuuden, järjestelmän kapasiteetti riittää paitsi kaupungin sisäisten myös kansainvälisten terveyspalvelujen järjestämiseen. Skaalattavuuden ja luotettavuuden vuoksi ehdotettu järjestelmä yhdistelee 6LowPAN-tekniikkaa mobiiliteknologiaan riippuen siitä onko sensori langattoman sensoriverkon kuuluvuusalueella vai sen ulkopuolella.

Puettavia matalatehoisia sensoreita käyttävä järjestelmä kykenee mittaamaan terveysparametreja dynaamisesti. Langatonta siirtoa varten nämä sensorit on kytketty M2M-solmuun joko internetin tai ulkoisen IPv4/IPv6-verkon kautta. Käytännön testeissä IEEE802.15.4- ja 6LowPAN-protokollien soveltaminen laajaverkossa mahdollistettiin tähän soveltuvalla M2M-yhdyskäytävällä.

Yksilöiden fyysisen terveyden arvioinnissa järjestelmä käyttää sydämen sykevaihtelun analysointia aika- ja taajuustasossa. Data tallennetaan palvelimelle analysointia varten. Analyysin tulokset lähetetään automaattisesti henkilöiden omiin tai heidän lääkäriensä mobiililaitteisiin. Näin mobiiliteknologiaa käytetään tukemaan terveyden etämonitorointipalveluja.

Tämä henkilökohtainen M2M-kommunikointiin perustuva terveydenhoitojärjestelmä kykenee käsittelemään tarkkaan suuriakin määriä 6LowPAN-verkon ja internetin kautta tulevia biolääketieteellisiä signaaleja. Lisäksi kyky käyttää mobiiliteknologiaa tekee järjestelmästä potilaille miellyttävän tavan monitoroida omaa terveydentilaansa sijaintipaikasta riippumatta.


Series: Acta Universitatis Ouluensis. C, Technica
ISSN: 0355-3213
ISSN-E: 1796-2226
ISSN-L: 0355-3213
ISBN: 978-952-62-0316-4
ISBN Print: 978-952-62-0315-7
Issue: 478
Subjects:
Copyright information: This publication is copyrighted. You may download, display and print it for your own personal use. Commercial use is prohibited.