14. - 16. März 2017 // Nürnberg, Germany

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In den letzten Jahren war ein steigender Bedarf an tragbaren Sensoren in allen Anwendungsgebieten zu beobachten. Eine lange Batterielaufzeit ist eine der am meisten geforderten Eigenschaften tragbarer Sensoren. In einer Sache unterscheiden sich Anforderungen an tragbare Sensoren besonders von allen anderen Datenverarbeitungsaufgaben. Sie unterscheiden sich durch die komplexe System­konzeption, optimiert auf extrem niedrige Leistungsaufnahme. Um dieses Problem anzugehen, wurde eine quelloffene Experimentierplatine konzipiert, die speziell für die Entwicklung von medizinischen tragbaren Sensoren und Algorithmen ausgelegt ist.

ULPSEK wurde als eine Plattform entworfen, um mehrere Teilbaugruppen anschließen und zum Vergleich austauschen zu können. Als Baugruppen sind Vitalsensoren, Mikrocontroller, Funkmodule und die Module für die Stromversorgung (Linear- oder Schaltregler) austauschbar. Die biomedizinischen Sensoren gibt es für Elektrokardiografie (EKG), Atmung, Photoplethysmografie (PPG), Sauerstoffsättigung (SpO2), Hautoberflächentemperatur und Beschleunigungssensordaten. ULPSEK bietet 17 Anschlüsse für die Messung der Leistungsaufnahme (Spannungs- und Strommessung) für jede Baugruppe separat. Darüber hinaus, verfügt ULPSEK über ein Low-Power-Display, einen Lautsprecher für akustische Signalisierung und eine Multifarben-LED. Alle Baugruppen können durch den Mikrocontroller abgeschaltet werden, um Energie zu sparen.

ULPSEK erfordert eine elektrische Leistung von 585 µW (± 0.7) für eine kontinuierliche EKG-Aufnahme bei 200 Abtastpunkten pro Sekunde (A/s), inklusive QRS-Komplex-Erkennung unter Verwendung des Pan-Tompkins-Algorithmus, inklusive der Berechnung von Herzrate und Herzratenvariabilität. Der Beschleunigungssensor benötigt zusätzlich 17 µW (± 0.21) für die Bewegungserkennung, der Termperatursensor benötigt 8 µW (± 0.1) und das die Photoplethysmografie erfordert 2418 µW (±4) für einen Kanal bei 100 A/s.

ULPSEK wird für Schulungszwecke und für Unternehmen mit Interesse an biomedizinischen Sensoren mit niedriger Energieaufnahme empfohlen. Die große Experimentierplatine wurde für höchste Flexibilität und Zugang für die Messung der Leistungsaufnahme optimiert. Dies ermöglicht die schnelle Identifikation unnötiger Energieverbraucher auf dem Sensorsystem. Als Pendant zu der großen Experimentierplatine existiert ein miniaturisierter Sensorgurt mit den gleichen Komponenten.

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