EAGER: Network Protocol Stack for Galvanic Coupled Intra-body Sensors

EAGER:电流耦合体内传感器的网络协议栈

基本信息

  • 批准号:
    1453384
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 30万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    美国
  • 项目类别:
    Standard Grant
  • 财政年份:
    2014
  • 资助国家:
    美国
  • 起止时间:
    2014-10-01 至 2018-09-30
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

Implanted sensors will enable the next generation of healthcare by in-situ testing of abnormal physiological conditions, personalized medicine and proactive drug delivery. These functions require energy efficient communication of data between implants through the body tissues, which is difficult to achieve via radio frequency (RF) waves owing to their high attenuation within the body. The project involves the design of a network protocol stack using weak electrical currents as the underlying communication mechanism, instead of conventional RF waves to connect the implants. This paradigm results in energy savings of two orders of magnitude compared to RF. This research will help in realizing diverse applications arising out from a network of connected implants that benefit athletes, military personnel, and other at-risk populations. The ability to proactively report physiological changes within the body will increase longevity of human life. The project incorporates outreach components targeting K-12 students, design of computer-simulation based projects, and demonstrations at public venues like science museums.The research planned in the course of this project is the first effort to systematically devise networking protocols based on galvanic coupling of electric signals. It has the following goals: (i) explore the impact of the transmission frequency and power on signal reflection and refraction at the tissue boundaries for multicast communication, (ii) design of interference-free medium access schemes that take into account heat generated at the crossings of the signal paths for all simultaneously active transceiver pairs, for both CSMA and TDMA-based approaches, (iii) research new strategies and conduct performance analysis for optimal placement of on-skin relay nodes for retrieving the sensor data from locations in the body that minimize the data gathering latency while being constrained by feasible on-body locations, and (iv) the first simulator and testbed for galvanic coupled communication using ns-3, and will also propose ways to charge the implanted sensors through contact-less magnetically coupled coils.
植入的传感器将通过对异常生理状况,个性化医学和积极的药物输送来实现下一代医疗保健。这些功能需要通过人体组织之间的植入物之间的数据有效地通信,这是由于其体内的高衰减而难以通过射频(RF)波实现的。该项目涉及使用弱电流作为基础通信机制的网络协议堆栈的设计,而不是传统的RF波以连接植入物。与RF相比,该范式可节省两个数量级。这项研究将有助于实现由有益于运动员,军事人员和其他高危人群的连接植入物网络引起的各种应用。主动报告体内生理变化的能力将增加人类生命的寿命。该项目结合了针对K-12学生的外展组件,基于计算机模拟的项目的设计以及在科学博物馆等公共场所进行的演示。该项目计划的研究是基于电信号电流耦合系统地设计网络协议的首次努力。它具有以下目标:(i)探索传输频率和功率对多播沟通的组织边界上信号反射和反思的影响,(ii)设计在所有相关型和TDMA基于TDMMA的策略(III II III)方面的信号路径上产生的热量的热量,这些方案考虑了在信号路径上产生的热量(II III策略)(III),(III)(III)的策略(III)(III),(继电器节点用于从人体位置检索传感器数据,从而最大程度地减少数据收集潜伏期的同时受到可行的体内位置的约束,并且(iv)使用NS-3进行了第一个模拟器和测试床,并使用NS-3进行了循环耦合通信,还将提议通过接触式宏伟的MAGNETIND MAGNETINE MAGNETINE MAGNETINE MAGNETCLEPPLEPPLEPPLEPPLEPPLEPPLEPPLEPPLEPPLEPPLEPPLEPLED COUILS。

项目成果

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