Wearable computing
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  • 1. 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
  • 2. 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
  • 3. 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
  • 4. 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
  • 5. 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
  • 6. Focus
  • 7. 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
  • 8. Stato dell’arte
  • 9. Monitoraggio personalizzato
  • 10. Monitoraggio personalizzato
    • Soggetti coinvolti: disturbi cardiovascolari
      • Diabetici
      • Ipertesi
      • Dislipidemici/dismetabolici (Es. Colesterolemia)
      • Obesi
  • 11. 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
  • 12. 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)
  • 13. Monitoraggio personalizzato
    • Building platforms (2)
    • MYHeart: http://www.hitechprojects.com/euprojects/myheart/en/objectives.html
  • 14. 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
  • 15. Monitoraggio personalizzato
    • Smart-Phones/PDA
  • 16. 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
  • 17. 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.
  • 18. Monitoraggio personalizzato
    • Smart-Phones/PDA
  • 19. 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.
  • 20. 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
  • 21. WEARABLE COMPUTING PER PAZIENTI CON MALATTIE CORONARICHE
    • Il SISTEMA HEARTRONIC
  • 22. 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
  • 23. 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
  • 24. 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
  • 25. SISTEMA HEARTRONIC (2)
      • Architettura a 3 livelli:
        • Client
        • Applicazioni
        • Dati
  • 26. SISTEMA HEARTRONIC (3)
      • Sistemi di componenti
        • Heartronic t-shirt
        • Processing Unit Wearable (WPU)
        • Unità Remota (RU)
        • Application Server
        • Database
  • 27. Prototipo Heartronic T-shirt
  • 28. 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.
  • 29. 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
  • 30. Sistema innovativo eseguito su PDA per il monitoraggio continuo di persone
  • 31. Sistema innovativo eseguito su PDA per il monitoraggio continuo di persone
  • 32. 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.
  • 33. 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
  • 34. 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 .
  • 35. 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
  • 36. 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
  • 37. Sviluppi futuri
    • Intelligent Shoes ADIDAS
    • http://video.google.com/videoplay?docid=4122162175522637326#
    • Sensore MicroNavCross
    • http://www.youtube.com/watch?v=LD7FDy-QIZg
  • 38. Conclusione
  • 39. 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.
  • 40.
    • Grazie per l’attenzione