Impact of sensor nodes scaling and velocity on handover mechanisms for healthcare wireless sensor networks with mobility support

Health promotion in hospital environments can be improved using the most recent information and communication technologies. The Internet connectivity to small sensor nodes carried by patients allows remote access to their bio-signals. To promote these features the healthcare wireless sensor networks (HWSN) are used. In these networks mobility support is a key issue in order to keep patients under realtime monitoring even when they move around. To keep sensors connected to the network, they should change their access points of attachment when patients move to a new coverage area along an infirmary. This process, called handover, is responsible for continuous network connectivity to the sensors. This paper presents a detailed performance evaluation study considering three handover mechanisms for healthcare scenarios (Hand4MAC, RSSI-based, and Backbone-based). The study was performed by simulation using several scenarios with different number of sensors and different moving velocities of sensor nodes. The results show that Hand4MAC is the best solution to guarantee almost continuous connectivity to sensor nodes with less energy consumption.

Intrusion tolerant routing with data consensus in wireless sensor networks

Dissertação para obtenção do Grau de Mestre em Engenharia Informática

Performance assessment of electrically small antennas for implantable microsystems with wireless power and communications

Dissertação de mestrado integrado em Engenharia Biomédica (área de especialização em Eletrónica Médica)

Quantifying, generating and mitigating radio interference in Low-Power Wireless Networks

Doctoral Programme in Telecommunication - MAP-tele

Desenvolupament d'una xarxa de sensors i actuadors sense fils de propòsit industrial

Aquesta memòria de projecte final de carrera és un estudi i implementació bàsica de l’estat actual en quant a les tecnologies/protocols sense fils existents, en particular centrat en ZigBee sobre la plataforma CC2430 de Texas Instruments, per a una aplicació industrial amb una taxa de transferència de dades baixa, que no presenta un alt grau de complexitat, però que requereix gran versatilitat i fiabilitat.

Motion analysis in terms of wireless video capsule endoscopy

El treball presentat suposa una visió general de l'"Endoscopia amb Càpsula de Vídeo Wireless" i la inspecció de sequències de contraccions intestinals amb les últimes tecnologies de visió per computador. Després de la observació preliminar dels fonaments mèdics requerits, la aplicació de visió per computador es presenta en aquestos termes. En essència, aquest treball proveïx una exhaustiva selecció, descripció i avaluació de cert conjunt de mètodes de processament d'imatges respecte a l'anàlisi de moviment, en el entorn de seqüències d'imatges preses amb una càpsula endoscòpica. Finalment, es presenta una aplicació de software per configurar i emprar de forma ràpida i fàcil un entorn experimental.

Development of advanced silicon radiation detectors for high energy physics and medical imaging

The 1st chapter of this work presents the different experiments and collaborations in which I am involved during my PhD studies of Physics. Following those descriptions, the 2nd chapter is dedicated to how the radiation affects the silicon sensors, as well as some experimental measurements carried out at CERN (Geneve, Schwitzerland) and IFIC (Valencia, Spain) laboratories. Besides the previous investigation results, this chapter includes the most recent scientific papers appeared in the latest RD50 (Research & Development #50) Status Report, published in January 2007, as well as some others published this year. The 3rd and 4th are dedicated to the simulation of the electrical behavior of solid state detectors. In chapter 3 are reported the results obtained for the illumination of edgeless detectors irradiated at different fluences, in the framework of the TOSTER Collaboration. The 4th chapter reports about simulation design, simulation and fabrication of a novel 3D detector developed at CNM for ions detection in the future ITER fusion reactor. This chapter will be extended with irradiation simulations and experimental measurements in my PhD Thesis.

Sistema domòtic basat en sensors inal·làmbrics

L'objectiu d'aquest treball de final de carrera és implementar una aplicació sobre un node de xarxa sense fils equipat amb un microcontrolador, una ràdio i un conjunt de sensors, emprant el llenguatge nesC sobre el sistema operatiu TinyOS. Aquesta proposta consisteix en un sistema domòtic que detecti si un habitacle està ocupat i permeti controlar-ne la temperatura i el nivell de il·luminació per tal de que es mantenguin dins uns valors establerts que poden ser modificats per l'usuari.

Elaboració d'un protocol basat en XML per a una xarxa de sensors

La progressiva reducció de dimensió i cost en els dispositius electrònics, la dràstica retallada de consum elèctric i la independència de què això els dota han fet créixer en els últims temps l'interès de les comunitats científiques i tecnològiques per les xarxes sense fils de petits dispositius. Per altra banda, l'XML (eXtensible Markup Language) és un metallenguatge extensible que ha esdevingut un estàndard per a l'intercanvi d'informació estructurada entre diferents plataformes. L'objectiu d'aquest treball és explorar les possibilitats que pot oferir la introducció de l'XML en les xarxes de sensors amb l'elaboració d'un protocol de comunicació basat en aquest llenguatge i demostrar la transparència en el canvi de plataforma. Per fer-ho, es disposa de dos dispositius amb capacitat de comunicació sense fils equipats amb detectors de temperatura, lluminositat, efecte Hall i nivell de càrrega de la bateria. El projecte constarà de dues parts: una, més extensa, dedicada al desenvolupament del programari per a aquests dispositius, encarregat de obtenir les lectures dels diferents sensors i emetre-les per la xarxa utilitzant el llenguatge XML, i una altra, per recollir aquesta informació present a la xarxa, interpretar-la, salvar-la en una base de dades i exposar-la al món en una plana web. El programari dels dispositius sensors s'escriurà en llenguatge nesC dins el sistema tinyOS que és el sistema operatiu que equipen. La part d'explotació de les dades es desenvoluparà sota la plataforma .NET de Microsoft.

Ús de Sensor Web Enablement per a gestió de dades marines i accés al servei d'observació de sensors a través de client Android

El present treball és un estudi de l'estat de Sensor Web Enablement (SWE) aplicat a l'àmbit marí d'investigació oceanogràfica. Per assolir aquest objectiu s'han avaluat les diferents solucions d'arquitectura de sistemes més adients a la problemàtica indicada i s'ha dissenyat un client de Sensor Observation Service (SOS) per plataforma mòbil Android que permeti consultar la descripció del sensor (SensorML) i conjunts d'observacions mitjançant estàndards oberts de SWE i peticions web (SOAP). Els dissenys anteriorment indicats han permès que quedés palès l'ampli ventall de possibilitats i avantatges que s'obtenen pel fet d'emprar SWE, ja que ens permet integrar fàcilment les dades proporcionades pels sensors i les pròpies descripcions dels sensors en diferents entorns, tal i com és el cas del disseny presentat en Android, a través d'estàndards oberts independents de les múltiples especificacions de cada fabricant, en un entorn, com és l'àmbit de la investigació marina on hi ha una gran heterogeneïtat de sensors i protocols.

Role of wireless capsule endoscopy in inflammatory bowel

Capsule endoscopy (CE) offers state-of-the-art imaging of the small bowel. In Crohn's disease its clinical role is still uncertain. This report analyses the usefulness of CE in patients with suspected Cronh's disease, in patients with established Crohn's disease (when assessing severity, occult gastrointestinal bleeding and/or as a guide to therapy), in patients with inflammatory bowel disease unclassified (IBDU), and in individuals with ulcerative colitis. The first item in this group is the most important although there is no strong evidence to establish the position of CE in the diagnostic workup. In patients with established Crohn's disease, recently developed activity scores are promising tools for an accurate assessment of severity. As a guide to therapy, CE should be focused on patients with unexplained symptoms when other investigations are inconclusive. In postoperative Crohn's Disease, international consensus recommended considering CE only if ileocolonoscopy is contraindicated or unsuccessful. In the case of IBDU, studies have shown a significant proportion of patients reclassified with Crohn's disease. In this setting, CE could have a role determining small bowel involvement. The role of CE in ulcerative colitis is limited. Some authors advocate CE before colectomy for refractory cases in order to exclude Crohn's disease. In summary, CE offers a new horizon in inflammatory bowel disease, and a better knowledge of mucosal abnormalities that could offer a paradigm shift: changing from symptom-based disease activity estimation to direct mucosal healing monitoring. Nevertheless, randomized controlled studies are still needed to provide stronger evidence in this setting.

Use of Sensors in the Treatment and Follow-up of Patients with Diabetes Mellitus

Glucose control is the cornerstone of Diabetes Mellitus (DM) treatment. Although self-regulation using capillary glycemia (SRCG) still remains the best procedure in clinical practice, continuous glucose monitoring systems (CGM) offer the possibility of continuous and dynamic assessment of interstitial glucose concentration. CGM systems have the potential to improve glycemic control while decreasing the incidence of hypoglycemia but the efficiency, compared with SRCG, is still debated. CGM systems have the greatest potential value in patients with hypoglycemic unawareness and in controlling daily fluctuations in blood glucose. The implementation of continuous monitoring in the standard clinical setting has not yet been established but a new generation of open and close loop subcutaneous insulin infusion devices are emerging making insulin treatment and glycemic control more reliable.

Monitoring switch-type sensors and powering autonomous sensors via inductive coupling: application to removable seats in vehicles

Aquesta tesi explora la possibilitat de fer servir enllaços inductius per a una aplicació de l’automòbil on el cablejat entre la centraleta (ECU) i els sensors o detectors és difícil o impossible. S’han proposat dos mètodes: 1) el monitoratge de sensors commutats (dos possibles estats) via acoblament inductiu i 2) la transmissió mitjançant el mateix principi físic de la potència necessària per alimentar els sensors autònoms remots. La detecció d'ocupació i del cinturó de seguretat per a seients desmuntables pot ser implementada amb sistemes sense fils passius basats en circuits ressonants de tipus LC on l'estat dels sensors determina el valor del condensador i, per tant, la freqüència de ressonància. Els canvis en la freqüència són detectats per una bobina situada en el terra del vehicle. S’ha conseguit provar el sistema en un marge entre 0.5 cm i 3 cm. Els experiments s’han dut a terme fent servir un analitzador d’impedàncies connectat a una bobina primària i sensors comercials connectats a un circuit remot. La segona proposta consisteix en transmetre remotament la potència des d’una bobina situada en el terra del vehicle cap a un dispositiu autònom situat en el seient. Aquest dispositiu monitorarà l'estat dels detectors (d'ocupació i de cinturó) i transmetrà les dades mitjançant un transceptor comercial de radiofreqüència o pel mateix enllaç inductiu. S’han avaluat les bobines necessàries per a una freqüència de treball inferior a 150 kHz i s’ha estudiat quin és el regulador de tensió més apropiat per tal d’aconseguir una eficiència global màxima. Quatre tipus de reguladors de tensió s’han analitzat i comparat des del punt de vista de l’eficiència de potència. Els reguladors de tensió de tipus lineal shunt proporcionen una eficiència de potència millor que les altres alternatives, els lineals sèrie i els commutats buck o boost. Les eficiències aconseguides han estat al voltant del 40%, 25% i 10% per les bobines a distàncies 1cm, 1.5cm, i 2cm. Les proves experimentals han mostrat que els sensors autònoms han estat correctament alimentats fins a distàncies de 2.5cm.

Wireless capsule endoscopy: perspectives beyond gastrointestinal bleeding.

Wireless capsule endoscopy (CE) is a technology developed for the endoscopic exploration of the small bowel. The first capsule model was approved by the Food and Drug Administration in 2001, and its first and essential indication was occult gastrointestinal (GI) bleeding. Over subsequent years, this technology has been refined to provide superior resolution, increased battery life, and capabilities to view different parts of the GI tract. Indeed, cases for which CE proved useful have increased significantly over the last few years, with new indications for the small bowel and technical improvements that have expanded its use to other parts of the GI tract, including the esophagus and colon. The main challenges in the development of CE are new devices with the ability to provide therapy, air inflation for a better vision of the small bowel, biopsy sampling systems attached to the capsule and the possibility to guide and move the capsule with an external motion control. In this article we review the current and new indications of CE, and the evolving technological changes shaping this technology, which has a promising potential in the coming future of gastroenterology.