Bluetooth Low Energy in Medizingeräten

In diesem Beitrag möchte ich mein aktuelles Projekt vorstellen.

Geschichte des Smartphones

Vor zehn Jahren begann, mit der Einführung des ersten iPhones von Apple, eine Trendwende in der Handybranche. Damalige Marktführer wie Nokia oder Motorola rechneten nicht mit der neuen Strategie von Apple. Apple verzichtete auf eine klassische Tasten-Bedienung und führte mit der zweiten Generation des iPhones den heute bekannten App-Store ein. Handys konnten nun nicht mehr nur für das Telefonieren, SMS schreiben oder E-Mail abrufen verwendet werden. Eric Schmidt (Google-CEO) erkannt die Wende rechtzeitig und kaufte 2005 das Start-Up Android, welches 2008 erstmalig auf dem deutschen Markt erschien. Einige Jahre später teilten Android und iOs nahezu vollständig den mobilen Markt. Dank verbesserter Hardware und Ideenreichtum von Entwicklern, ersetzen schon heute Smartphones Produkte des konsumelektronik Marktes.

Auch in der Medizintechnik ist ein steigender Trend zu beobachten. Etwa einhunderttausend medizinische Apps sind derzeit verfügbar. Die Einführung von Fitnessarmbändern, die durch integrierte Sensorik beispielsweise den Puls oder die sportliche Aktivität des Tragenden aufzeichnen können, haben den Trend weiter bekräftigt. Immer mehr Menschen vernetzen sich mit den vorhandenen Technologien. Mögliche Einsatzszenarien wären das Steuern oder Auslesen medizintechnischer Geräte (Blutdruck- und Pulsmessgeräte), bis hin zur Telemetrie von Gesundheitsdaten über WiFi oder GSM. Der Endverbraucher kann davon durch Mehrwertdienste profitieren. Das Ingenieurbüro Madzar & Bosch hat einen Defibrillator Trainer mit Bluetooth ausgestattet und eine App zur Steuerung entwickelt. Im Folgenden wird die neue App vorgestellt.

Was ist ein Defibrillator Trainer?

Defibrillator Trainer werden verwendet, um Personen auf einen möglichen Ernstfall vorzubereiten, das Vertrauen zu erhöhen und Automatismen zu entwickeln. Sie stellen das 1:1-Abbild eines echten Defibrillators dar. Einziger Unterschied zu diesen besteht darin, dass keine Leistungselektronik zur Schockabgabe verbaut wird und sie sich per Funkfernbedienung steuern lassen.

Smarter Defibrillator Trainer

Bluetooth Smart Ready Modul

entwickeltes Bluetooth Smart Ready Modul

Die heutigen Technologien bieten schier unbegrenzte Möglichkeiten, smarte medizintechnische Geräte herzustellen. Auch bereits bestehende Produkte können smart werden. Ihm Rahmen eines Projekts habe ich das Funkmodul eines bestehenden Defibrillator Trainers, durch ein selbst entwickeltes Bluetooth Smart Ready Modul ersetzt. Die vorhandene Fernbedienung basierend auf der einfachsten Form der Amplitudenumtastung, wird durch eine moderne und vor allem flexible Smartphone App ersetzt. Die Smartphone-Bedienung bietet Vorteile gegenüber der konventionellen Variante:

  • Mehrwertdienste (auch per Update)
  • Vereinfachung der Steuerung und Parametrisierung des Trainers
  • Softwareupdates des Defibrillator Trainers
  • Einfügen von Demonstrationen
  • Bereitstellen von Anleitungen, Schulungsvideos und Verhalten im Notfall

Im Folgenden wird auf einige Funktionen der Android App eingegangen.

Suchvorgang

Suche von Bluetooth Low Energy Geräten

Der Gerätesuchlauf startet automatisch nach dem Starten der App. Es können entweder nur Defibrillator Trainer oder alle BLE-Geräte in der Umgebung angezeigt werden. Eine Verbindung zum Gerät wird dann hergestellt, wenn es dargestellt wird. Listeneinträge bestehen aus einem frei wählbaren Icon, dem Namen und der Adresse des Geräts. Suchvorgänge werden automatisch nach zehn Sekunden beendet, um Energie zu sparen. Eine Animation in der Statusleiste signalisiert den Suchvorgang. Wird kein Gerät gefunden, kann ein Demo-Modus der App gestartet oder der Suchvorgang wiederholt werden.

Informationen

Anzeigen von Statusinformationen

Die Statusseite bietet einen schnellen Überblick über den aktuellen Verbindungsstatus, den Batteriestand, Name, Abbild und Adresse des verbundenen Geräts. Von hier aus kann zur Bedienung und Parametrisierung des Trainers navigiert werden. Der Anwender kann außerdem die Verbindung zum Trainer beenden oder erneut herstellen. Zukünftig sind weitere Informationsabfragen vorstellbar.

Steuerung

Steuerung des Defibrillator Trainers

Das Layout der Tasten ist der analogen Funkfernbedienung nachempfunden. Auch die Logos sind identisch geblieben. Von hier aus kann der Trainer aus dem Standby Modus herausgeholt oder hineinversetzt, der Ablauf abgespielt oder pausiert, zwischen verschiedenen Schritten umgeschaltet oder die Lautstärke des Trainers verstellt werden. Weitere trainer-spezifische Befehle sind möglich. Das Layout ist natürlich an anderen Trainern oder Geräten einfach anpassbar.

Parametrisierung

parametrisieren des Defibrillator Trainers

Eine große Verbesserung gegenüber der analogen Fernbedienung stellt die Parametrisierung des Defibrillator Trainers dar. Wo vorher komplizierte Tastenkombinationen notwendig waren, um beispielsweise die Sprache zu verstellen, genügen nun maximal drei Klicks. Die Sprache der Audioausgabe und die Taktgeschwindigkeit eines Metronoms für die Herz-Lungen-Wiederbelebung kann über ein Auswahlmenü konfiguriert werden. Die App synchronisiert die Einstellungen bei erstmaliger Verbindung mit dem Defibrillator Trainer, sodass immer die aktuellen angezeigt werden.

Firmware Updates

Firmware Updates des Defibrillator Trainers durchführen

Ein weiteres neues Feature ist das Durchführen von Software Updates über Bluetooth. Die App kann die aktuelle Firmware aus dem Internet herunterladen. Bisher ist der Updatemodus auf fachkundige Personen ausgelegt. Die Verbindung zum Bootloader erfolgt über einen separaten Knopf. Anschließend hat der Bediener die Möglichkeit die aktuelle Firmware Version des Trainers auszulesen, den Flashbereich der Anwendung zu löschen, die neue Firmware aufzuspielen und den Bootloader Modus wieder zu verlassen. In Zukunft kann die Seite noch so angepasst werden, dass jeder Anwender Softwareupdates durchführen kann.

Ergebnis

Überblick des Gesamtsystems

Innerhalb von 4 Monaten entstand ein neues Bedienkonzept per Smartphone App. Die Anwendung läuft bisher auf Android OS Geräten und kann zur Steuerung von Bluetooth Low Energy oder Bluetooth Classic Geräten verwendet werden. Ein entwickeltes Bluetooth Smart Ready Modul kann nicht nur für Defibrillator Trainer, sondern auch für weitere spannende Projekte appliziert werden. Wenn Sie sich auch mit der App-Entwicklung beschäftigen, würde ich mich freuen, wenn Sie ein Kommentar hinterlassen.

Viele Grüße
Daniel Saffer

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Daniel Saffer

Daniel Saffer studiert Elektro- und Informationstechnik (Master) an der Hochschule Coburg. Zurzeit arbeitet er als Masterand im Ingenieurbüro Madzar und Bosch. Aktuelle Aufgabengebiete umfassen die hardwarenahe Entwicklung in C und die Entwicklung einer skalierbaren GUI-Plattform für medizinische Geräte.

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