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    Wearable computing Wearable computing Presentation Transcript

    • Laurea magistrale in Teoria e Tecnologia della Comunicazione Corso di Ubiquitous Computing anno accademico 2010-2011 Studenti: Andrea Bene Deianira Vitali Matteo Ostuni Prof.ssa A. Agostini
    • Di che cosa parleremo
      • Definizione di Contesto
      • Introduzione al Wearable Computing
      • Stato dell’arte
      • Esempio 1 (Monitoraggio personalizzato)
      • Esempio 2 (WC per malattie coronariche)
      • Esempio 3 (Monitoraggio delle aritmie)
      • Sviluppi futuri
    • Context vs. Wearable
      • Il contesto è ogni informazione che può essere utilizzata per caratterizzare lo stato di un’entità.
      • Un’entità è una persona, posto, oggetto considerato rilevante per l’interazione tra un utente e un’applicazione, inclusi l’utente e l’applicazione stessi.
      • Anind K. Dey
    • Context vs. Wearable (2)
      • I recenti sviluppi in questi campi si basano su l’assunto che il contesto può essere considerato come la capacità della tecnologia di rispondere ai cambiamenti dell’ambiente.
      Utente Attività Localizzazione
    • Context vs. Wearable (3)
      • Raccogliere informazioni sullo stato fisico ed emozionale dell’utente
      • Analizzare le informazioni sia che si tratti di variabili indipendenti o combinate con altre informazioni raccolte nel presente o nel passato
      • Eseguire una determinata azione sulla base dell’analisi
      • Ripeti dallo step uno, tenendo conto dei cicli precedenti
    • Focus
    • Focus (2) ECG Pressione Sanguinea Livello di zuccheri Temperatura esterna Peso corrente Localizzazione : indoor(gps), outdoor(ID cella gsm, localizzazione punto d’accesso Wi-Fi ) Parametri vitali Informazioni di contesto Profilo Medico Paziente
    • Stato dell’arte
    • Monitoraggio personalizzato
    • Monitoraggio personalizzato
      • Soggetti coinvolti: disturbi cardiovascolari
        • Diabetici
        • Ipertesi
        • Dislipidemici/dismetabolici (Es. Colesterolemia)
        • Obesi
    • Monitoraggio personalizzato
      • Strumenti tradizionali
      • Holter (24/48h)
        • In caso di malessere il sistema non è in grado di intervenire
        • Il paziente deve fisicamente portare il dispositivo dallo specialista
      • Holter monitoring built-in mobile telephones
        • Rimangono gli stessi problemi
    • Monitoraggio personalizzato
      • Strumenti innovativi
      SMART-PHONES/PDA BUILDING PLATFORMS
      • Alive technology;
      • Vitaphone;
      • Ventracor pocketview;
      • Welch Allyn Micropaq
      • Mobihealth;
      • Telemedicare;
      • OSIRIS-SE
      • Ph-Mon
      • Myheart (progetto europeo indirizzato alla realizzazione di vestiti intelligenti)
    • Monitoraggio personalizzato
      • Building platforms (2)
      • MYHeart: http://www.hitechprojects.com/euprojects/myheart/en/objectives.html
    • Monitoraggio personalizzato
      • Smart-Phones/PDA
      • A Wearable ECG-recording System for Continuous Arrhytmia Monitoring in a Wireless Tele-Home-Care Situation. Norway
      • Personal Heart Monitoring System Using Smart Phones To Detect Life Threatening Arrhythmias . Australia
    • Monitoraggio personalizzato
      • Smart-Phones/PDA
    • Monitoraggio personalizzato
      • Smart-Phones/PDA
      IL SENSORE 2 contatti elettrici applicati sulla schiena del paziente usando dei cerotti (“conducting hydrogel”) con dei trasmettitori RF-radio Facilmente sostituibile dal paziente ECG e sistema d’allarma (built-in) Il paziente può lavarsi e fare attività fisica Il paziente non è più “paziente” e può condure la sua vita regolarmente
    • Monitoraggio personalizzato
      • Smart-Phones/PDA
      IL PDA Fujitsu_Siemens Pocket LOOX 700 using Microsoft Windows Mobile Software 2003 for Pocket PC. http://uk.ts.fujitsu.com/rl/servicesupport/techsupport/pda/LOOX-700-Series/Docs/ds_pocket_loox_700.pdf RS232 connector RF-radio receiver, converte il segnale ECG in un segnale digitale.
    • Monitoraggio personalizzato
      • Smart-Phones/PDA
    • Monitoraggio personalizzato
      • Smart-Phones/PDA
      ALGORITMO DI ARITMIA Y. Sun, S. Suppappola, and T.A. Wrublewski, “Microcontroller-Based-Real-Time QRS Detection”, Biomedical Instrumentation & Technology , pp. 477 – 484, 1992. Basato su una trasformata non lineare della detezione delle R-wave con soglia adattabile , con precisione del 99,2%. Il medico setta la configurazione e definisce limiti, soglie e allarmi. Inoltre può inviare messaggi incoraggianti o di allerta, prescrizioni direttamente al PDA del paziente.
    • Monitoraggio personalizzato
      • Smart-Phones/PDA
      INTERAZIONE Il target impone una riflessione sull’interazione. Infatti si tratta di persone solitamente anziane, pertanto l’interazione con il monitor dovrà essere adattabile e settata sulle condizioni fisiche del paziente (ipovedenti, ipoudenti). Un esempio di soluzione potrebbe essere, nel caso di pazienti ipovedenti, l’implementazione di vibrazioni, luci flash e interazioni vocali. Corso SITI
    • WEARABLE COMPUTING PER PAZIENTI CON MALATTIE CORONARICHE
      • Il SISTEMA HEARTRONIC
    • WEARABLE COMPUTING PER PAZIENTI CON MALATTIE CORONARICHE
        • Maggior causa di morte (4.500.000 di persone all’anno in europa)
        • Monitoraggio continuo e in tempo reale dei pazienti
          • Ricovero giornaliero 24h al giorno
            • Costi elevati
            • Gravi limitazioni nella qualità della vita
        • Permettere una vita normale
        • Aumentare l’aspettativa di vita
        • Migliorare la qualità della vita
    • MOTIVAZIONE E CONTESTO
        • Morte cardiaca improvvisa SCD
        • Più comune ostruzione delle arterie coronarie CAD
        • La maggior parte dei pazienti ne è minacciata
        • La tempestività è il modo migliore per prevenire la SCD
        • Serie di prove per determinare il rischio:
          • Ecocardiogramma
          • Elettrocardiogramma
          • Holter
          • Registrazione eventi
    • SISTEMA HEARTRONIC
        • Concetti di funzionamento
          • Sistema di prevenzione
          • Allarme precoce di eventi cardiovascolari (2/3 ore prima)
          • Monitoraggio continuo delle condizioni del cuore
          • Rilevazione di qualsiasi anomalia in tempo reale
          • Avvertire il medico responsabile
          • Invio parametri sul PDA
          • Diagnosi tempestiva e/o interveto per il paziente
    • SISTEMA HEARTRONIC (2)
        • Architettura a 3 livelli:
          • Client
          • Applicazioni
          • Dati
    • SISTEMA HEARTRONIC (3)
        • Sistemi di componenti
          • Heartronic t-shirt
          • Processing Unit Wearable (WPU)
          • Unità Remota (RU)
          • Application Server
          • Database
    • Prototipo Heartronic T-shirt
    • CONCLUSIONI
      • L'obiettivo di questo progetto è di sviluppare un sistema indossabile in grado di monitorare continuamente e analizzare le condizioni del cuore di pazienti con malattia nota e quindi a rischio cardiovascolare.
      • Questo sistema dovrebbe consentire ai pazienti di andare avanti con una vita normale, e di conseguenza aumentare la loro aspettativa di vita e di migliorarne la qualità.
    • LAVORO FUTURO
      • Attualmente la maggior parte dei componenti del sistema sono stati sviluppati e i primi test integrati sono già in programma.
      • Gli algoritmi per monitoraggio ECG e analisi sono ancora in fase di collaudo
      • Sensibilità in cui il riconoscimento dell'aritmia deve essere impostata ed è ancora in fase di studio.
      • Studi clinici e le ulteriori prove per affrontare la questione.
      • Aggiunta di comunicazione senza fili
    • Sistema innovativo eseguito su PDA per il monitoraggio continuo di persone
    • Sistema innovativo eseguito su PDA per il monitoraggio continuo di persone
    • Sistema innovativo eseguito su PDA per il monitoraggio continuo di persone
      • Obiettivi del PDA:
      • monitorare l'utente
        • Active Monitoring - sorveglianza attivia, monitoraggio di situazioni anomale senza il diretto intervento dell’utente.
        • Universal Assistance - assistenza universale, uso delle comunicazioni wireless e PDA a prescindere da tempo e luogo.
        • Vital Signs Monitoring - sorveglianza attiva di dati sensibili dei segni vitali dell’utente, inviati al sistema di supporto alle decisioni che li analizza e genera un allarme se necessario.
      • consentire la comunicazione tra la persona e il Centro di Controllo
        • Scenario 1: I dati inviati dai sensori vengono memorizzati in un database locale nel PDA, per rispondere alle domande formulate attraverso servizi Web. Nel tempo i dati vengono scaricati nel database globale e usati dal centro di controllo.
        • Scenario 2 : I sensori specializzati catturano i segnali ECG e li inviano al PDA nel quale un agente specializzato li interpreta e rende disponibili a altre componenti del sistema.
    • Scenari: tele-assistenza e monitoraggio delle aritmie Tecniche: Semantic Web, Mobile Computing e Networking; MedOnt elemento chiave dei componenti di supporto alle decisioni che si occupa di gestire i dati ricevuti; SOAP (Simple Object Access Protocol). Esempi: PDA con comunicazioni senza fili: doc @ HOME e Tele MediCare; Dispositivi per applicazioni specifiche per fornire assistenza, es. Sensatex ; Vital Sign che usa il sistema di scambio messaggi SOAP
    • Scenari: tele-assistenza e monitoraggio delle aritmie Tecniche: Beat Classifier (Weka e AnswerTree), Beat Detector (Automaton), Rhythm Classifier con linguaggio informatico, Arrhythmia Identification Service servizio web per monitoraggio offerto ai medici. Esempi: Classificazione ECG a distanza Vitaphone e MobiHealt; Classificazione locale @ Home e PhMon .
    • Sistema innovativo eseguito su PDA per il monitoraggio continuo di persone
      • Dati Rilevati:
      • Dati fisiologici o di ubicazione
        • L’agente, associato ad un sensore che cattura la percentuale di ossigeno nel sangue, riceve/elabora le informazioni e le manda al componente di supporto alle decisioni.
        • Battiti e ritmo cardiaco inviati come pacchetti e riconosciuti con diversi livelli di rischio.
      • GPS
        • NMEA1 (protocollo standard che il GPS usa per dare informazioni sulla posizione dell'utente, velocità, direzione, altitudine, ecc). I dati inviati dai sensori vengono memorizzati in un database locale nel PDA, per rispondere alle domande formulate attraverso servizi Web
    • Sistema innovativo eseguito su PDA per il monitoraggio continuo di persone
      • Conclusione
      • Il PDA è il nucleo di questo sistema.
      • Caratteristiche: portability e locality.
      • Nello sviluppare il sistema al fine di ottimizzare comunicazioni senza fili tra il PDA ed il centro di controllo si è tenuto conto:
        • della quantità di dati trasmessi
        • del numero di situazioni che devono essere monitorate presso il Centro di Controllo
        • delle problematiche legate all’autonomia della batteria
    • Sviluppi futuri
      • Intelligent Shoes ADIDAS
      • http://video.google.com/videoplay?docid=4122162175522637326#
      • Sensore MicroNavCross
      • http://www.youtube.com/watch?v=LD7FDy-QIZg
    • Conclusione
    • Bibliografia
      • Valter Rocha, Ricardo Seromenho, Joao Correia, Alessandro Mascioletti, Alfredo Picano, Gil Goncalves, " Wearable computing for patients with coronary diseases ," aqtr, vol. 3, pp.37-42, 2008 IEEE International Conference on Automation, Quality and Testing, Robotics, 2008 leggi on-line
      • Rune Fensli, Einar Gunnarson, Torstein Gundersen, " A Wearable ECG-Recording System for Continuous Arrhythmia Monitoring in a Wireless Tele-Home-Care Situation ," cbms, pp.407-412, 18th IEEE Symposium on Computer-Based Medical Systems (CBMS'05), 2005 leggi on-line
      • M.I. Bagues, J. Bermudez, A. Burgos, A. Goni, A. Illarramendi, J. Rodriguez, A. Tablado, " An Innovative System that Runs on a PDA for a Continuous Monitoring of People ," cbms, pp.151-156, 19th IEEE Symposium on Computer-Based Medical Systems (CBMS'06), 2006 leggi on-line
      • Peter Leijdekkers, Valerie Gay, " Personal Heart Monitoring System Using Smart Phones To Detect Life Threatening Arrhythmias ," cbms, pp.157-164, 19th IEEE Symposium on Computer-Based Medical Systems (CBMS'06), 2006 leggi on-line
      • Intelligent Wearable Interfaces, by Yangsheng Xu, When J. Li, and Ka Keung C. Lee.
      • Grazie per l’attenzione