Offline Data Gathering on Wearable Sensor Device

Abstract

This master’s thesis covers the design and implementation of a solution which involves using a wearable sensor device to record measurements in offline mode. The offline mode refers to circumstances where the sensor is not connected to any other device, instead storing the sample data into its own storage for later use. This enables use cases where continuous transmission of data is not viable, or the tracking is done over a long period such as days or weeks.

The project was conducted in co-operation between GoodLife Technology Ltd and Movesense Ltd, hence the solution was developed utilizing the sensor devices manufactured by Movesense. Movesense provided the latest Movesense Flash model of the sensor and programming tools to be used in the development. The Movesense’s platform is open so that anyone can develop and run their own applications on Movesense devices. The author is employed by GoodLife Technology.

The objective was to identify use cases for offline usage and provide a solution which would fulfil the needs of the use cases. Among others, actigraphy and heart condition monitoring surfaced as potential use cases. In both cases, the user would keep the sensor with them during their daily life. Later, when meeting up with a professional, the stored measurements would be read from the device for closer inspection.

As part of the solution, firmware modules were implemented for the Movesense sensor that, for example, extend the recording capacity of the device by utilising different compression techniques. In addition to that, the detection of different gestures, such as shaking, was used to control the functions of the device in different ways, such as turning on the Bluetooth connection on-demand. Besides the firmware, supplementary software to change the offline mode configuration and retrieve the data logs from the sensor were devised.

As the result of the thesis, a solution was crafted which, in theory, is able to record ECG for over a week or track the user’s activity for a month, or several months depending on the device model and provided that the battery is replaced regularly. The feasibility of the solution will be assessed in upcoming pilot projects together with professionals working in health care and rehabilitation.

Tässä diplomityössä suunnitellaan ja toteutetaan ratkaisu, jolla puettavalla anturilaitteella voidaan nauhoittaa mittausarvoja yhteydettömässä tilassa. Yhteydettömällä tilalla tarkoitetaan tilannetta, jolloin anturilaite ei ole yhteydessä muihin laitteisiin, vaan kerätyt tiedot tallennetaan laitteen omaan muistiin myöhempää käyttöä varten. Tämä mahdollistaa käyttötapaukset, joissa tiedon jatkuva siirto toiselle laitteelle ei ole mahdollista tai tiedonkeruu tapahtuu pitkän ajan kuluessa, kuten päivien ja viikkojen.

Työ toteutettiin GoodLife Technology Oy:n sekä Movesense Oy:n yhteistyönä, joten ratkaisut kehitettiin Movesensen valmistamia laitteita hyödyntäen. Kehitystyön avuksi Movesense tarjosi uuden Movesense Flash -mallin anturilaitteesta käytettäväksi sekä tarvittavat ohjelmointityökalut kehitystyön helpottamiseksi. Movesensen laitealusta on avoin, joten kuka tahansa voi kehittää ja ajaa omia sovelluksiaan Movesensen anturilaitteilla. Kirjoittaja on GoodLife Technologyn työntekijä.

Tavoitteena oli selvittää yhteydettömän tilan käyttötapauksia sekä tarjota tunnistetuille käyttötapauksille käytännön ratkaisuja. Käyttötapauksista tunnistettiin muun muassa aktigrafia sekä sydänsairauksien seuranta ja tunnistaminen. Molemmissa käyttötapauksissa laitteen käyttäjä voisi pitää laitetta mukanaan osana omaa arkeansa. Myöhemmin tapaamisessa ammattilaisen kanssa tallennetut tiedot luettaisiin laitteelta lähempää tarkastelua varten.

Osana ratkaisua toteutettiin Movesense-anturilaitteelle laiteohjelmiston moduuleja, joiden avulla esimerkiksi laitteen tallennuskapasiteettia saatiin kasvatettua eri pakkaustapoja hyödyntäen. Lisäksi eri eleiden, kuten ravistuksen, tunnistuksen avulla laitetta kyetään ohjaamaan monipuolisemmin esimerkiksi Bluetooth-yhteyden kytkemiseksi päälle. Laiteohjelmiston lisäksi toteutettiin ohjelmistoja, joilla anturilaitteen yhteydettömän tilan määrityksiä voidaan muokata sekä laitteelle tallennettuja lokia ladata ja lukea.

Lopputuloksena syntyi ratkaisu, jonka avulla laitteelle kyetään teoriassa tallentamaan esimerkiksi sydänkäyrää yli viikon ajan tai seuraamaan käyttäjän aktiivisuutta laitemallin mukaan kuukauden tai sitäkin pidemmältä ajalta, mikäli laitteen paristo vaihdetaan säännöllisesti. Ratkaisun käytännön soveltuvuutta tullaan kokeilemaan lähiaikoina erinäisissä pilottihankkeissa kuntoutuksen ja terveydenhuollon ammattilaisten tukemana.