gms | German Medical Science

Einleitung: IT-unterstützte Medizinprodukte sind immer häufiger für Patienten verfügbar und erschwinglich. Viele dieser Produkte sind vernetzt, beispielsweise um Biosignaler zu erfassen oder dem Patienten das Führen elektronischer Tagebücher zu ermöglichen. Als Funktechnologie wird häufig Bluetooth Low Energy (BLE) eingesetzt, welches auch für Geräte im Batteriebetrieb geeignet ist. Leider zeigt sich in der Praxis, dass trotz offener Standards Geräte und Anwendungen häufig nicht miteinander kompatibel sind. Teilweise, weil die Standards nicht eingehalten werden, teilweise weil die Standards unterschiedlich interpretiert werden. Ziel dieser Arbeit ist es einen BLE-Simulator zu entwickeln, welcher verschiedene medizinische BLE Profile unterstützt, um die Standardkonformität von mHealth BLE-Anwendungen zu evaluieren.

Methode: Der Simulator soll die Vorgaben des ISO/IEEE 11073 Standards implementieren. Als medizinische Messgeräte mit Vitalfunktionen sollen Körpertemperatur, Herzfrequenz, Blutdruck, Körpermaße, Glukosewert und Pulsoxymetrie standardkonform entsprechend Bluetooth SIG https://www.bluetooth.com/ simuliert werden können. Um die Konfiguration des Simulators zu erleichtern und ihn mit verschiedenen Bluetooth-Stacks verwenden zu können, wurde die Software als plattformunabhängige Desktopanwendung implementiert. Da eine zukünftige Portierung des Simulators auf mobile Geräte möglich sein sollte, wurde die Entwicklung mit dem Javascript-Framework Electron https://electronjs.org/ durchgeführt. Electron ermöglicht die Benutzung von Angular https://angular.io/ zur Erstellung des Frontends und die einfache Anbindung von NodeJS Bibliotheken, wie etwa NodeJS bleno [1], welche die generische Umsetzung von BLE Services ermöglichen. Der Simulator wurde validiert mittels der nRF Connect Anwendung [2], welche sich Standard-konform mit BLE-Geräten verbinden und die übertragenen Daten von definierten Profilen anzeigen kann.

Ergebnisse: Der Simulator wurde erfolgreich implementiert und mittels nRF Connect validiert . Für alle 6 geforderten Bluetooth Profile wurden Beispieldaten mittels Simulator verschickt und korrekt mit nRF Connect empfangen. Über die Oberfläche des Simulators können zu den verschiedenen Profilen direkt Daten eingegeben werden, die dann standardkonform übertragen werden. Es ist möglich, medizinisch normale und pathologische Datenreihen vorzugeben, um das Verhalten der zu testenden Apps zu evaluieren. Auch die Vorgabe ungültiger Werte, beispielsweise physiologisch unmöglicher oder nicht standardkonformer Werte, ist vorgesehen. Für Evaluationen können Messwerte und auch Folgen von Messwerten als JSON Datei serialisiert und wieder eingelesen werden. Um Aktualisierungen an den Profilen zu erleichtern wird das einlesen von XML Dateien ermöglicht, welche von der Bluetooth SIG veröffentlicht werden und das Profil im Detail beschreiben.

Diskussion: Der Simulator erfüllt alle vordefinierten Anforderungen. Bei der Implementierung war die Spezifikation von Gleitkommazahlen innerhalb von BLE aufwändig. BLE fordert Little Endian in der Byte-Reihenfolge und verwendet die Basis 10 anstelle der üblichen Basis 2 (IEEE 754). Außerdem können die Werte mit einem dynamischen Faktor multipliziert werden. Eine Limitierung des Simulators ist die Einschränkung der Simulation auf die Anwendungsschicht nach OSI Referenzmodell [3]. Die interne bzw. Hardwareumsetzung des Simulators bleibt abhängig von den verbauten Komponenten. Zukünftig sollen verschiedene BLE mHealth Anwendungen (Android und IOS) auf deren Standardkonformität getestet werden.

Die Autoren geben an, dass kein Interessenkonflikt besteht.

Die Autoren geben an, dass kein Ethikvotum erforderlich ist.