Multimodale Systemlösung für das Monitoring von Biosignalen in der Emotionsforschung

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1 Multimodale Systemlösung für das Monitoring von Biosignalen in der Emotionsforschung Daniel Matthes, Michael Eiserbeck, Mirco Fuchs Hochschule für Technik, Wirtschaft und Kultur Leipzig, Fakultät Elektrotechnik und Informationstechnik, Wächterstraße 13, Leipzig, Kurzfassung In dem Beitrag wird ein modulares drahtloses Biomonitoringsystem vorgestellt, welches für die Aufzeichnung und anschließende drahtlose Übertragung unterschiedlicher biologischer Signale konzipiert wurde. Es erlaubt die Bestimmung der Hautoberflächentemperatur, des Elektrokardiogramms (EKG), des Elektromyogramms (EMG), der Elektrodermalen Aktivität (EDA) sowie der Atemfrequenz. Das System wurde speziell für wissenschaftliche Anwendungen entwickelt und wird u. a. von Wissenschaftlern zur Erforschung von Emotionen eingesetzt. Die drahtlose Datenübertragung zu einer Basisstation ermöglicht eine modulare Gestaltung und sichert so die spätere Erweiterbarkeit, bspw. zur Messung weiterer biologischer Parameter. Allerdings sind damit auch einige praktische Probleme verbunden, die im Rahmen der Forschungsarbeit jedoch weitgehend gelöst werden konnten. 1 Einleitung Der menschliche Körper ist Quelle unterschiedlicher biologischer Signale, die sich in Abhängigkeit innerer und äußerer Einflussfaktoren ändern. Die Signale sind von unterschiedlicher physikalischer Gestalt und ihre Messung bzw. Ableitung vom Körper gestaltet sich in einigen Fällen recht einfach, in anderen ist sie recht komplex. In einigen wissenschaftlichen Disziplinen wie bspw. der Emotionsforschung ist die multimodale Verarbeitung und Auswertung biologischer Signale von Interesse. Die Erfassung unterschiedlicher Signale zur gleichen Zeit stellt in diesem Bereich häufig ein Problem dar, weil handelsübliche Systeme entweder nicht die gewünschten biologischen Signale zur Verfügung stellen oder den Anforderungen hinsichtlich Signalqualität, Abtastrate und Auflösung nicht genügen. Eine Kombination unterschiedlicher Systeme ist ebenfalls nicht ohne weiteres zu realisieren. Ein nicht unwesentlicher Aspekt ist auch die Frage der medizinischen Zertifizierung. Ihre Durchführung lässt die am Markt verfügbaren Systeme recht teuer werden, sie ist jedoch für Forschungszwecke nicht immer notwendig. Aus der Zusammenarbeit mit dem Max-Planck-Institut für Neuro- und Kognitionswissenschaften Leipzig konnten konkrete Anforderungen an ein Biomoni- Fachhochschule Schmalkalden 1

2 toringsystem abgeleitet werden, um einen homogenen Ansatz zur multimodalen Verarbeitung der Signale zu ermöglichen. Zunächst wurden aber die aufzuzeichnenden Signale definiert. Dies sind EKG, also die elektrische Aktivität, die vom Herz ausgeht, EMG, die elektrische Aktivität die von Muskeln ausgeht, EDA, die Änderung des elektrischen Widerstandes der Haut, Atem frequenz sowohl der Bauch- als auch der Brustatmung sowie Hauttemperatur an verschiedenen Stellen. Insbesondere zum Zweck der Weiterverarbeitung der Daten stehen bei der Systementwicklung vor allem die funktionelle Transparenz sowie die Verfügbarkeit der Rohdaten im Vordergrund. Weiterhin sollten die Auflösung und die Abtastfrequenz die marktüblichen Parameter überschreiten. Um die Möglichkeit für zukünftige Erweiterungen zu schaffen und um die Praktikabilität und Handhabbarkeit zu erhöhen, soll das System modular gestaltet werden. 2 Systemkonzept Aus den gegebenen Anforderungen wurde ein Systemkonzept erstellt, das eine Aufteilung in drei Teilmodule vorsieht. Das erste dient der Aufzeichnung der EKG- und Atemsignale, das zweite der Aufzeichnung zweier EMG-Signale und das dritte der Aufzeichnung der EDA- und Temperatursignale. Für die Aufteilung spielten sowohl Gesichtspunkte der Lokalität zu den Signalableitungen als auch der notwendigen Rechenleistung aus Sicht der Signalerfassung, der Vorverarbeitung sowie der digitalen Signalübertragung eine Rolle. Trotz der nicht vorgesehenen medizinischen Zertifizierung orientiert sich das Konzept und die Umsetzung an einschlägigen Sicherheitsbestimmungen [1,2,3], um einen sicheren und gefahrlosen Betrieb zu gewährleisten, gleichwohl ohnehin nur Batteriebetrieb vorgesehen ist. Für eine möglichst einfache Handhabung und die nachhaltige Umsetzung des modularen Ansatzes wurde eine drahtlose Kommunikation angestrebt. Aus der Sicht der Entwicklung eingebetteter Systeme und damit der Realisierung einer entsprechenden auf Mikrocontrollern basierenden Applikation zum Monitoring der Biosignale, ergeben sich weitere Anforderungen. Zur Reduzierung des Entwicklungsaufwandes sollten die für die einzelnen Teilmodule verwendeten Controller trotz der recht unterschiedlichen Anforderungen an die Rechenleistung wenigstens aus einer Produktfamilie stammen. Weiterhin sollten die Module nicht zuletzt aus Sicherheitsaspekten batteriebetrieben sein, was besondere Anforderungen hinsichtlich des Energiebedarfs stellt. Die Kommunikation sollte auf Basis eines einheitlichen Funkstandards erfolgen, der sowohl eine größere Bandbreite erlaubt als auch möglichst wenig Energie benötigt. Da die Daten der einzelnen Module später gemeinsam verarbeitet werden sollen, müssen die Teilmodule synchronisiert werden. Dies stellt insbesondere aufgrund der funkbasierten Realisierung eine besondere Schwierigkeit dar. Daher wird diese Thematik später in einem eigenen Abschnitt diskutiert. Weiterhin erfordert die modulare 11. Nachwuchswissenschaftlerkonferenz 14. April

3 Realisierung die Implementierung eines geeigneten Kommunikationsprotokolls. Die Problematik hinsichtlich der analogen Vorverarbeitung zur Erfassung der Signale soll an dieser Stelle nicht vordergründig behandelt werden. Die Messprinzipien werden aber an den entsprechenden Stellen kurz erläutert. 3 Implementierung der Teilmodule Die Aufgaben für alle Teilmodule können allgemein zusammengefasst werden. Dies sind zunächst die Erfassung der Signale, eine anschließende minimale Signalvorverarbeitung zur Steigerung der Signalqualität und zur Erhöhung des Signal-Rausch-Abstandes auf Basis der Oversampling-Technik [4,5] sowie die Weiterleitung der vorverarbeiteten Daten an eine Basisstation, wobei ein entsprechendes Kommunikationsprotokoll umzusetzen ist. Zur Umsetzung der Oversampling-Technik mit anschließender Abtastratenreduzierung ist die digitale Filterung der Signale notwendig. Insbesondere im Fall des EKG-Gerätes, bei dem gleich neun EKG-Kanäle sowie zwei Atemfrequenzkanäle mit einer Frequenz von 10 khz abgetastet und anschließend gefiltert werden, bedeutet dies einen vergleichsweise großen Rechenaufwand. Daher sollte der verwendete Controller mindestens über einen Hardware multiplizierer verfügen, um die notwendigen Multiplikationen schnell durchführen zu können. Für die anderen Module sind die Anforderungen bei weitem nicht so groß. Um die unterschiedlichen Geräte dennoch auf einer gemein samen Controllerbasis zu entwickeln und das Gesamtsystem ohne Perfor manceeinbuße oder unnötig hohen Stromverbrauch zu realisieren, fiel die Wahl auf Controller aus der MSP430- Serie der Firma Texas Instruments. EKG-/Atemfrequenzmodul: Bei einem EKG werden kleinste elektrische Potenzialdifferenzen an der Hautoberfläche gemessen, die aus durch den Herzschlag hervorgerufenen elektrischen Strömen entstehen. [6] Bei dem hier realisierten EKG werden insgesamt neun Kanäle vom Körper abgeleitet. Jeder Kanal verfügt dabei über eine dreistufige analoge Vorverarbeitungskette, in der das Signal verstärkt und gefiltert wird. Die Basis für die analoge Vorverarbeitung stellte ein Open-Source-Projekt namens MonolithEEG dar [7]. Die Atemfrequenzmessung wird mithilfe eines Gurtes realisiert, an dem ein piezoelektrisches Element befestigt ist. [8] Dieses Element gibt eine der Zugbeanspruchung proportionale Spannung aus, die bei der mechanischen Bewegung des Brustkorbs und des Bauchs entsteht. Im EKG-/Atemfrequenzmodul wird der MSP430F5438 eingesetzt (siehe Abb. 1) und mit einer CPU-Frequenz von 18 MHz betrieben. Er bietet den notwendigen Hardwaremultiplizierer und hat einen integrierten DMA-Controller, der den Datentransfer vom A/D-Wandler zum Speicher weitgehend entkoppelt. Weiterhin verfügt er über einen 12-kanaligen A/D-Wandler mit einer Auflösung von 12 Bit. Fachhochschule Schmalkalden 3

4 Somit können alle 11 Signale mit diesem Wandler erfasst werden. Der zwölfte Kanal des Wandlers wird dazu verwendet, die Batteriespannung des Gerätes zu überwachen. Aus der Abtastfrequenz von 10 khz pro Kanal ergibt sich damit eine Frequenz von 120 khz für den A/D-Wandler. Die so gewandelten Signale werden im Anschluss mittels digitaler Filter in eine geringere Abtastrate umgerechnet. Die EKG-Kanäle erreichen so schließlich eine Abtastrate von jeweils 1 khz (Downsampling um Faktor 10) und die Atemfrequenzkanäle jeweils 100 Hz (Downsampling um Faktor 100). Damit ergibt sich eine zu übertragende Nutzdatenrate von ca. 110 kbit/s (die Batteriespannung wird nicht übermittelt). Weil sich die Übertragung von 12-Bit-Werten nicht so effizient implementieren lässt, wurde jeder Abtastwert auf 16 Bit erweitert, weshalb die Nutzdatenrate real ca. 147 kbit/s beträgt. Hinzu kommen noch das entwickelte Kommunikationsprotokoll, was letztlich für das EKG-/Atemfrequenzmodul zu einer zu übertragenden Bruttodatenrate von ca. 185 kbit/s führt. Die Datenübertragung erfolgt drahtlos auf Basis des Bluetooth-Funkstandards. Abb. 1: Blockschaltbild des EKG-/Atemfrequenzmoduls Abb. 2: Blockschaltbild des EMG-Moduls 11. Nachwuchswissenschaftlerkonferenz 14. April

5 EMG-Modul: Bei der Kontraktion und Relaxation von Muskeln entstehen ebenfalls kleine elektrische Ströme, die sich schließlich in einer Potenzialdifferenz über dem Muskel niederschlagen. Das hier entwickelte Modul ist zur Messung von zwei EMG-Kanälen vorgesehen. Die analoge Vorverarbeitung ist dabei weitgehend mit der der EKG-Kanäle identisch, lediglich die Parametrierung der Verstärker und Filter unterscheidet sich etwas. Als Controller wird in diesem Modul der MSP430F169 (siehe Abb. 2) eingesetzt und mit einer Taktfrequenz von 8 MHz betrieben. Zwar wird das Prinzip des Oversamplings mit anschließender Abtastratenreduzierung ebenfalls angewandt, allerdings ist aufgrund der geringen Kanalanzahl die Rechenleistung dieses Controllers zur Filterung der Signale ausreichend. Nach entsprechender Umsetzung des Kommunikationsprotokolls ergibt sich für das EMG-Modul eine Bruttodatenrate von ca. 50 kbit/s. Die drahtlose Datenübertragung wurde nicht wie im EKG-/Atemfrequenzmodul unter Verwendung von Bluetooth, sondern auf Basis des Funkstandards IEEE realisiert. Diese Lösung widerspricht zwar dem Anspruch der Verwendung eines einheitlichen Funkstandards, ist aber den zurzeit zur Verfügung stehenden technischen Möglichkeiten geschuldet. Die vorliegende Problematik wird im anschließenden Kapitel noch ausführlicher diskutiert. EDA-/Hauttemperaturmodul: Eine Folge einer emotionalen Reaktion des Körpers auf ein bestimmtes Ereignis ist unter anderem die kurzzeitig erhöhte Produktion von Schweiß in entsprechenden Drüsen unter der Hautoberfläche. Infolge dessen sinkt dementsprechend der Hautwiderstand für eine bestimmte Zeit und steigt anschließend wieder an. Dieser Effekt kann mit unterschiedlichen Messprinzipien erfasst werden. [9] In dem hier realisierten Modul stellt der Hautwiderstand einen aktiven Bestandteil einer Verstärkerschaltung basierend auf OPVs dar. Durch Einspeisung eines Referenzsignals in die Verstärkerschaltung und Messung des Ausgangssignals kann zunächst der Verstärkungsfaktor und daraus der Hautwiderstand berechnet werden. Die Schaltung ermöglicht so die Messung des Hautwiderstandes im Bereich von 0 Ohm bis 1 MOhm. Da sich bei einem solchen Messbereich und einer Auflösung des A/D-Wandlers von 12 Bit eine zu grobe Schrittweite von ca. 244 Ohm ergibt, wurde der dynamischen Verstärkerstufe eine zweite statische Verstärkerstufe nachgeschaltet, die das Signal jeweils gegen eine aus der ersten Stufe berechnete Offsetspannung misst (siehe Abb. 3). Auf diese Weise konnte die Gesamtauflösung auf ca. 17 Bit, also 7.6 Ohm/Digit erhöht werden. Auch die Hautoberflächentemperatur ändert sich infolge bestimmter Ereignisse, jedoch ist dies ein vergleichsweise langsamer Vorgang. Die Messung wurde mithilfe des Temperatursensors TMP275 der Firma Texas Instruments realisiert. Der Sensor verfügt über eine I²C-Schnittstelle und erlaubt eine Auflösung von K. Im EDA-/Temperaturmodul kommt ebenfalls der MSP430F169 (siehe Abb. 4) zum Fachhochschule Schmalkalden 5

6 Einsatz. Er verfügt neben den bereits erwähnten Funktionen über die notwendige I²C-Schnittstelle zur Ansteuerung der beiden Temperatursensoren sowie über 2 D/A-Wandler, die zur Erzeugung der Referenz- und der Offsetspannung für die EDA-Messung benötigt werden. Zur Bestimmung eines EDA-Signals werden aufgrund der zusätzlichen Offsetspannung zwei A/D-Kanäle benötigt. Die Abtastrate beträgt pro Kanal 100 Hz, für die Temperatursensoren beträgt sie jeweils 1 Hz. Auf die Oversampling-Technik wird für dieses Modul verzichtet. Die resultierende Bruttodatenrate ist mit 5 kbit/s sehr gering. Auch für dieses Modul wurde eine drahtlose Übertragung auf Basis des Funkstandards IEEE realisiert. Abb. 3: Prinzip zur Messung des EDA-Signals Abb. 4: Blockschaltbild des EDA-/Temperaturmoduls Die von den Teilmodulen gesendeten Daten werden von einer an den PC angeschlossenen Basisstation empfangen. Diese setzt sich primär aus einem Bluetooth- und einem IEEE Funkempfänger sowie einem Mikrocontroller des Typs MSP430F5438 zusammen. Der Mikrocontroller bündelt die empfangenen Signale zu einem kontinuierlichen Datenstrom, sodass sich der 11. Nachwuchswissenschaftlerkonferenz 14. April

7 Zugriff auf die Module aus Sicht der Software sehr transparent gestaltet. Darüber hinaus übernimmt die Basisstation auch die Synchronisation des Gesamtnetzwerks. 4 Realisierung der Funkkommunikation Ein besonderes Problem bei der Realisierung des modularen Gesamtsystems stellt die Thematik der Funkanbindung dar. Hinsichtlich der Übertragungsgeschwindigkeit besitzen die Module sehr unterschiedliche Anforderungen. Während das EKG-/Atemfrequenzmodul eine relativ große Datenrate von 185 kbit/s benötigt, kommt das EMG-Modul mit moderaten 50 kbit/s und das EDA-/Temperaturmodul bereits mit 5 kbit/s aus. Diese Vorgaben im Zusammenhang mit der batteriebetrieben und damit zwangsläufig stromsparenden Ausführung der Module erweisen sich als große Hürde bei der Wahl eines geeigneten Funkstandards. Die Forderung nach einem geringen Energiebedarf steht dabei der relativ hohen Gesamtdatenrate entgegen. Darüber hinaus führt die gewünschte Bandbreitenaufteilung zu erschwerten Rahmenbedingungen. Im Sinne der Erweiterbarkeit sollte die Funklösung auch einen gewissen Spielraum hinsichtlich der Bandbreite bieten. Schließlich spielen noch die Verfügbarkeit und der Preis von geeigneten Funkmodulen eine Rolle. Die hinsichtlich Datenrate und Energieverbrauch sehr unterschiedlichen und derzeit am Markt gängigen Funkstandards sind IEEE , Bluetooth und WLAN (vgl. [10]). Im Folgenden wird der Einsatz dieser Standards kurz diskutiert. Es wurden auch einige alternativen, mit der durch diese Standards erreichbaren Datenraten vergleichbare Funkstandards herausgesucht, es konnte jedoch kein geeignetes System gefunden werden (vgl. [11]). WLAN könnte sowohl aus Sicht der Datenrate als auch hinsichtlich der Netzwerktopologien grundsätzlich für das Biomonitoringsystem verwendet werden. Dadurch wäre auch eine sehr gute Erweiterbarkeit gegeben. Allerdings beanspruchen WLAN-Module einen viel zu hohen Energiebedarf und die Datenrate wäre extrem überdimensioniert. IEEE markiert das andere Ende der möglichen Bandbreite, denn die maximal mögliche Bruttodatenrate beträgt 250 kbit/s. Berücksichtigt man noch das für den Standard notwendige Protokoll, würde sich bei äußerst günstigen Übertragungsbedingungen theoretisch bestenfalls das EKG über Funk anbinden lassen. Praktische Tests haben jedoch gezeigt, dass sich zumindest mit dem verwendeten IEEE Modul (PAN4555 von Panasonic) lediglich eine maximale Datenrate von ca. 110 kbit/s erreichen lässt. Dies stellt einen repräsentativen Wert für ähnliche Module dar. Der Funkstandard bietet aber sehr einfache Mechanismen, um ein wie in diesem Fall gefordertes sternförmiges Funknetzwerk aufzubauen. Fachhochschule Schmalkalden 7

8 Aus energetischer Sicht wäre der Einsatz von Bluetooth für die Teilmodule noch akzeptabel. Allerdings stellt hier die Realisierung der notwendigen Übertragungsrate ein wesentliches Problem dar, obwohl dies auf den ersten Blick weniger offensichtlich ist, denn die meist angegebene Datenrate von 2,1 MBit/s (Bluetooth 2.0) suggeriert eine grundsätzliche Eignung des Standards. Dieser Wert hat jedoch nur unterhalb der Host-Controllerebene Gültigkeit. Je nach Anwendung werden darüber aber noch eine bestimmte Anzahl weiterer Protokolle benötigt, welche die tatsächlich erreichbare Datenrate verringern. Unter Verwendung des für das Biomonitoringsystem infrage kommende Serial-Port-Profils (SPP) werden in eingebetteten Bluetooth-Modulen nach unserer Recherche zur Zeit nur Nettodatenraten von maximal 300 kbit/s erreicht. Zu dieser Tatsache kommt hinzu, dass Bluetooth keine Bandbreitenaufteilung unterstützt. Die Bandbreite wird demnach nicht sinnvoll skaliert, vielmehr bekommt jeder Teilnehmer die gleiche Bandbreite zugeteilt. Somit richtet sich die für einen Teilnehmer zur Verfügung stehende Bandbreite nach der Anzahl der Teilnehmer. Kehrt man die Rechnung um und geht von einer notwendigen Datenrate von 185 kbit/s für das EKG-/Atemfrequenzmodul aus, ergibt sich bei drei Netzwerkteilnehmern eine notwendige Bandbreite von 555 kbit/s ein Datenaufkommen, das die recherchierten Module nicht erreichen. Somit ist die Realisierung eines Netzwerkes aus mehreren Teilnehmern für das Biomonitoringsystem praktisch nicht realisierbar. Da mit den diskutierten Standards offensichtlich kein homogenes Funknetzwerk für das Biomonitoringsystem realisiert werden kann, wurde eine heterogene Lösung angestrebt, bei der EMG- und EDA-/Temperaturmodul in einem gemeinsamen, auf IEEE basierenden Netzwerk und das EKG-/Atemfrequenzmodul über Bluetooth angekoppelt sind. Für die beiden ersten Module ergibt sich eine Gesamtdatenrate von 55 kbit/s, d. h. dieses Netzwerk kann noch um einige weitere Teilnehmer (mit geringer bis moderater) Datenrate erweitert werden. Für eine spätere Ergänzung durch weitere Teilmodule wäre es zumindest auch denkbar, zwei oder mehr parallel aktive IEEE Netzwerke zu verwenden. Diese Parallelität würde in einer entsprechenden Basisstation gekapselt und nach außen somit transparent realisiert werden. Die für das EKG-/Atemfrequenzmodul notwendige Datenrate kann über eine auf Bluetooth 2.x+EDR basierende Punkt-zu-Punkt-Verbindung theoretisch einfach erreicht werden. Praktisch erzielt jedoch nicht jedes beliebige Modul der Spezifikation 2.x+EDR den erforderlichen Datendurchsatz. Die Bluetooth-Funkstrecke im Biomonitoringsystem wurde unter Verwendung des BISM II-Moduls des Herstellers Laird Technologies realisiert. Aus der Verwendung unterschiedlicher Funkstandards für die Teilmodule des Biomonitoringsystems ergeben sich weitere Fragestellungen. Dies ist beispielsweise die Frage nach der störungsfreien Koexistenz beider Funknetz werke. So- 11. Nachwuchswissenschaftlerkonferenz 14. April

9 wohl Bluetooth, als auch IEEE arbeiten im 2.4-GHz-Band und unter bestimmten Voraussetzungen besitzt Bluetooth dort einen erheblich negativen Einfluss auf andere Funknetzwerke. [12] Ausführliche Testreihen haben jedoch gezeigt, dass die gegenseitige Beeinflussung der beiden Netzwerke im Biomonitoringsystem vernachlässigbar klein ist. Die Bluetooth-Verbindung ist infolge des zugrundeliegenden Frequenzsprungverfahrens völlig robust gegenüber äußeren Einflüssen, aber auch die ermittelte Übertragungszuverlässigkeit im IEEE Netzwerk liegt oberhalb von 99,95%. [13] Eine wichtige Problemstellung die allgemein für die funkbasierte Kommunikation betrachtet werden muss, die sich allerdings durch die Verwendung unterschiedlicher Funksysteme noch verschärft, ist die Synchronisation der Teilmodule. Das Biomonitoringsystem soll dazu eingesetzt werden, Reaktionen von Probanden auf evozierte Ereignisse aus unterschiedlichen Signalen zu erfassen und auszuwerten. Damit es möglich ist, die Daten der einzelnen Teilmodule mit diesen Ereignissen in Verbindung zu bringen, werden synchronisierte Uhren benötigt. Eine Synchronisation über Funk ist jedoch nicht trivial. [14] Vor allem asymmetrische Übertragungszeiten und nicht genau vorhersagbare Zugriffszeitpunkte auf das Übertragungsmedium erschweren diesen Prozess. Momentan wird ein Ansatz zur iterativen Laufzeitbestimmung verfolgt. Dieser beinhaltet auch die Unterbindung jeglicher Datenübertragung im System während des Synchronisationsprozesses, damit eine höchstmögliche Genauigkeit erzielt werden kann. Mit dem aktuell implementierten Ablauf wird eine Synchroni sationsgenauigkeit von ca. 3 ms erreicht. [13] 5 Zusammenfassung Das vorgestellte Biomonitoringsystem ermöglicht die Aufzeichnung und Übertragung verschiedener biologischer Signale und stellt somit eine Basis für die multimodale Signalauswertung dar. Die analoge Vorverarbeitung für einige der Teilmodule basiert auf einem Open-Source-Projekt, das unter der CCPL lizenziert ist [7]. Daher stehen alle Schaltungsteile des Biomonitoringsystems, die direkt oder indirekt davon abgeleitet wurden, ebenfalls unter dieser Lizenz. Die drahtlose Kommunikation wurde heterogen ausgeführt, soll aber in absehbarer Zeit durch eine homogene Lösung ersetzt werden, da sich aktuell alternative Möglichkeiten am Markt abzeichnen. Darüber hinaus werden auch weitere Optionen zur Synchronisation der Module verfolgt. Fachhochschule Schmalkalden 9

10 Literatur [1] DIN EN 60601: Medizinische elektrische Geräte, vde-verlag [2] DIN EN : Medizinische elektrische Geräte - Teil 1-2: Allgemeine Festlegungen für die Sicherheit einschließlich der wesentlichen Leistungsmerkmale - Ergänzungsnorm: Elektromagnetische Verträglichkeit Anforderungen und Prüfungen, vde-verlag [3] DIN VDE : Medizinische elektrische Geräte - Besondere Festlegungen für die Sicherheit von Elektrokardiographen, vde-verlag [4] AVR121: Enhancing ADC resolution by oversampling, Application Note, Atmel, Mai 2009 [5] E. Ifeachor, B. Jervis: Digital Signal Processing: A Practical Approach (2nd Edition), Addison Wesley imprint 1993, 2002 C, C.1 [6] A. Bolz, W. Urbazek: Technik in der Kardiologie. Springerverlag, 2002 [7] R. Münch, MonolitEEG-Projekt, simpleeeg/, April 2006 [8] J. Karki: Application Report SLOA033A Signal Conditioning Piezoelectric Sensors, Texas Instruments, September 2000 [9] W.Teder, EDA: Die elektrodermale Aktivität, Elektor, Nr. 205, S [10] G.Kupris, A. Sikora, Zigbee: Datenfunk mit IEEE und Zigbee, Franzis, 2007 [11] A.Anders, F. Schmidt: Entscheidungshilfe Funkstandards Welches Funksystem wann einsetzen, perpetuum, EnOcean, 2007, Nr. 10, S. 4-7 [12] J.F. Wollert: Miteinander auskommen auf 2,4 GHz, Elektronik wireless, April 2007, S [13] D. Matthes: Entwicklung und Implementierung von Algorithmen für verschiedene Biomonitoringmodule sowie Realisierung eines prototypischen Gesamtsystems auf Basis eines multimodalen Funknetzwerks, HTWK Leipzig, Masterarbeit, 2009, S. 74,76 [14] J.E. Elson, Time Synchronization in Wireless Sensor Networks, University of California, LA, Diss., Nachwuchswissenschaftlerkonferenz 14. April