Riconoscimento delle situazioni
  e reti di sensori a supporto
   del “Remote Healthcare”
                  Davide Merico
...
Andamento demografico in Italia
                                                Variazione di dimensione per gruppi di età ...
Quando iniziare a parlare di
                               invecchiamento?
              • 55, 60, 65, 70 anni? Può darsi...
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                               invecchiamento?
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Riconoscimento delle Situazioni
              • In generale, il modo migliore per ridurre i
                   rischi è di...
Riconoscimento delle situazioni
                          nell’assistenza domiciliare

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Sicuri e INDIpendenti - SINDI
                  Percezione elementi                   Comprensione della               Pre...
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Reti Wireless di Sensori - ZigBee
              •    Sono reti generalmente utilizzate per
                   raccogliere ...
I nodi della rete wireless di sensori
    •    Jennic JN5139 Wireless Modules
    •    On board transceiver and antenna
  ...
Utilizzo della rete ZigBee Jennic

              • Una rete di sensori ZigBee Jennic,
                   organizzata gerar...
I sensori dei nodi ambientali (1)
              • Luminosità (TAOS TSL2550)
              • Temperatura e umidità (Sensiri...
I sensori dei nodi ambientali (2)




              • Peso: celle di carico Futek
                    - Model: L2760
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I sensori dei nodi mobili (1)
              •    Sensori inerziali per il riconoscimento del movimento della
             ...
I sensori dei nodi mobili (2)
              • Attualmente il nodo mobile utilizza:
                    - Jennic ZigBee Mod...
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Monitoraggio e Analisi della Situazione in
                            SINDI
              •    SINDI monitora ed elabora ...
Analisi dei movimenti




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Riconoscimento delle cadute




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Localizzazione e Tracciamento in SINDI
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              • Il tracciamento della posizione...
Localizzazione e Tracciamento in SINDI
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         sistemi commer...
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Interfaccia utente semplificata per utenti
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Interfaccia di monitoraggio caregivers
                           (parenti e medici)




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Supporto alla Prevenzione in SINDI
              •    SINDI utilizza tecniche di automated reasoning in
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Modello dell’evoluzione dello stato di
                               salute




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Supporto alla prevenzione per medici (1)




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Supporto alla prevenzione per medici (2)




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Conclusioni
              •    SINDI utilizza una metodologia di Analisi delle
                   Situazioni applicata all...
Davide Merico
(davide.merico@nomadis.unimib.it)




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Roma Tech & South Europe Forum - Convegno RF & Wireless Sfide e benefici -Univ.Milano Bicocca a cura di SpecialInd

  1. 1. Riconoscimento delle situazioni e reti di sensori a supporto del “Remote Healthcare” Davide Merico (davide.merico@nomadis.unimib.it) Università degli Studi di Milano-Bicocca Lab. NOMADIS
  2. 2. Andamento demografico in Italia Variazione di dimensione per gruppi di età rispetto al 1950 800% 80+ anni 700% 600% % variazione (1950=100%) 500% 400% 300% 60-79 anni 200% 100% 20-59 anni 0-19 anni 0% 1950 1970 1990 2010 2030 fonte dati: ISTAT e IRP-CNR 03 Dicembre 2009 - RF & Wireless 2
  3. 3. Quando iniziare a parlare di invecchiamento? • 55, 60, 65, 70 anni? Può darsi, ma non per tutti. • Alla fine dei cosiddetti “Healthy Life Years” (HLY)? Non proprio. - L’aspettativa di vita media in Europa è tra: 78 anni (uomini) e 83 anni (donne); - HLY europei: circa 67 anni (uomini) e 68 (donne). • L’invecchiamento inizia quando si inizia a RISCHIARE DI USCIRE dagli HLY. 03 Dicembre 2009 - RF & Wireless 3
  4. 4. Quando iniziare a parlare di invecchiamento? • 55, 60, 65, 70 anni? Può darsi, ma non per tutti. • Alla fine dei cosiddetti “Healthy Life Years” (HLY)? Non proprio. - L’aspettativa di vita media in Europa è tra: 78 anni (uomini) e 83 anni (donne); - HLY europei: circa 67 anni (uomini) e 68 (donne). • L’invecchiamento inizia quando si inizia a RISCHIARE DI USCIRE dagli HLY. I sistemi di monitoraggio remoto e di assistenza domiciliare devono aiutare a diminuire il rischio di uscita dal periodo degli “Healthy Life Years”. 03 Dicembre 2009 - RF & Wireless 3
  5. 5. Riconoscimento delle Situazioni • In generale, il modo migliore per ridurre i rischi è di essere a conoscenza della SITUAZIONE in cui ci troviamo. Percezione elementi Comprensione della Predizione sulle della Situazione attuale Situazione attuale Situazioni future Livello 1 Livello 2 Livello 3 RICONOSCIMENTO DELLE SITUAZIONI 03 Dicembre 2009 - RF & Wireless 4
  6. 6. Riconoscimento delle situazioni nell’assistenza domiciliare Percezione elementi Comprensione della Predizione sulle della Situazione attuale Situazione attuale Situazioni future Livello 1 Livello 2 Livello 3 Feedback e supporto per Monitoraggio l’anziano e i e Automated caregivers Raccolta dati Reasoning (reti di sensori) finalizzato all’ Automated analisi della Reasoning situazione finalizzato alla Prevenzione 03 Dicembre 2009 - RF & Wireless 5
  7. 7. Sicuri e INDIpendenti - SINDI Percezione elementi Comprensione della Predizione sulle della Situazione attuale Situazione attuale Situazioni future Livello 1 Livello 2 Livello 3 Data aggregation Context interpretation Inference Engine Bath Localization (ASP) Study Feature Database Internet (data from generation Livingroom Bedroom monitoring and knowledge Kitchen representation) Caregiver and Balcony patient Body Sensors interfaces Sensor 03 Dicembre 2009 - RF & Wireless 6
  8. 8. 03 Dicembre 2009 - RF & Wireless 7
  9. 9. Reti Wireless di Sensori - ZigBee • Sono reti generalmente utilizzate per raccogliere informazioni in maniera non assistita per lunghi periodi nei più svariati ambienti. • I nodi sono in grado di: - acquisire e trasmettere il valore di variabili fisiche fornito da sensori presenti sui nodi stessi, - effettuare delle elaborazioni in ciascun nodo. SENSING PROCESSING COMMUNICATION POWER ACTUATION SECURITY MANAGEMENT 03 Dicembre 2009 - RF & Wireless 8
  10. 10. I nodi della rete wireless di sensori • Jennic JN5139 Wireless Modules • On board transceiver and antenna - 2.4GHz IEEE 802.15.4 compliant - Receiver sensitivity -97dBm - TX and RX current 34 mA - 128-bit AES security processor processor • Microcontroller - 16MIPS 32-bit RISC CPU - 96kB RAM, 192kB ROM - 4-input 12-bit ADC, 2 11-bit DACs, comparator - 3 system timers - 2 UARTs (one for debug) - SPI port with 5 selects - 2-wire serial interface • 128kB Serial Flash 03 Dicembre 2009 - RF & Wireless 9
  11. 11. Utilizzo della rete ZigBee Jennic • Una rete di sensori ZigBee Jennic, organizzata gerarchicamente, permette la raccolta dati relativi: - all’ambiente • luminosità, temperatura, umidità; • apertura/chiusura porte e finestre. - all’utente • movimento e peso. - a situazioni di emergenza • cadute, fughe di gas, ecc. 03 Dicembre 2009 - RF & Wireless 10
  12. 12. I sensori dei nodi ambientali (1) • Luminosità (TAOS TSL2550) • Temperatura e umidità (Sensirion SHT10) • Rangefinder a ultrasuoni (Maxbotix) • Movimento con sensori infrarossi (Panasonic) 03 Dicembre 2009 - RF & Wireless 11
  13. 13. I sensori dei nodi ambientali (2) • Peso: celle di carico Futek - Model: L2760 - Rated Output: 2mV/V - Capacity: 100 lb 03 Dicembre 2009 - RF & Wireless 12
  14. 14. I sensori dei nodi mobili (1) • Sensori inerziali per il riconoscimento del movimento della persona (accelerometri, magnetometri e giroscopi triassiali). • Primo prototipo - PDA + XSENS MTx • Bluetooth • Ulteriori prototipi - ZigBee Jennic Module - Sparkfun SerAccel v5 • Freescale Accelometer Model MMA7260Q - Sparkfun IMU 6 DoFv3 03 Dicembre 2009 - RF & Wireless 13
  15. 15. I sensori dei nodi mobili (2) • Attualmente il nodo mobile utilizza: - Jennic ZigBee Module - Analog Devices ADIS 16350 • Accelerometro digitale triassiale • Giroscopio digitale triassiale • 23 mm x 23 mm x 23 mm - PNI Micromag v3 • Magnetometro digitale triassiale • Appena disponibile passaggio a Analog Devices ADIS 16405 - Unità inerziale completa 03 Dicembre 2009 - RF & Wireless 14
  16. 16. 03 Dicembre 2009 - RF & Wireless 15
  17. 17. Monitoraggio e Analisi della Situazione in SINDI • SINDI monitora ed elabora continuamente i dati raccolti dalla WSN, relativi a: - movimenti dell’utente. - posizione dell’utente. - ambiente in cui l’utente vive. • L’analisi della situazione analizza e comprende i dati di monitoraggio ottenendo informazioni di più alto livello: - comprensione delle abitudini generali dell’utente; - capacità di camminare correttamente, qualità dei movimenti, ecc. - intervento su ambiente troppo caldo/freddo. 03 Dicembre 2009 - RF & Wireless 16
  18. 18. Analisi dei movimenti 03 Dicembre 2009 - RF & Wireless 17
  19. 19. Riconoscimento delle cadute 03 Dicembre 2009 - RF & Wireless 18
  20. 20. Localizzazione e Tracciamento in SINDI (1) • Il tracciamento della posizione dell’utente utilizza tecniche avanzate di filtraggio e fusione dati. - Recursive bayesian filters (particle filters and kalman filters). - Multi-sensor data fusion: • potenza del segnale radio (RSSI); • dati inerziali di movimento; • movimento in prossimità (infrarossi); • distanze (ultrasuoni); • Questo approccio previene in gran parte i problemi tipici di accuratezza e precisione. 03 Dicembre 2009 - RF & Wireless 19
  21. 21. Localizzazione e Tracciamento in SINDI (2) • Comparazione con sistemi commerciali ha mostrato netto miglioramento di prestazioni. • Accuratezza media 90 cm (+40% rispetto ai sistemi valutati). 03 Dicembre 2009 - RF & Wireless 20
  22. 22. 03 Dicembre 2009 - RF & Wireless 21
  23. 23. Interfaccia utente semplificata per utenti anziani 03 Dicembre 2009 - RF & Wireless 22
  24. 24. Interfaccia di monitoraggio caregivers (parenti e medici) 03 Dicembre 2009 - RF & Wireless 23
  25. 25. 03 Dicembre 2009 - RF & Wireless 24
  26. 26. Supporto alla Prevenzione in SINDI • SINDI utilizza tecniche di automated reasoning in grado di stabilire connessioni tra i comportamenti e il livello di benessere della persona monitorata. • Il supporto alla prevenzione in SINDI permette di: - segnalare preventivamente l’aggravarsi dello stato di salute della persona anziana. - monitorare aspetti complessi dello stato di salute • disabilità funzionali (es. bilanciamento, nutrizione, visione, capacità uditive, capacità cognitive, insonnia, ...), • dipendenze nel compiere attività quotidiane (ADLs), • rischi (es. cadute, depressione, fragilità, malnutrizione, isolamento). 03 Dicembre 2009 - RF & Wireless 25
  27. 27. Modello dell’evoluzione dello stato di salute 03 Dicembre 2009 - RF & Wireless 26
  28. 28. Supporto alla prevenzione per medici (1) 03 Dicembre 2009 - RF & Wireless 27
  29. 29. Supporto alla prevenzione per medici (2) 03 Dicembre 2009 - RF & Wireless 28
  30. 30. Conclusioni • SINDI utilizza una metodologia di Analisi delle Situazioni applicata all’assistenza domiciliare - per monitorare e valutare lo stato di salute di una persona con l’obiettivo di migliorarne l’indipendenza e la qualità della vita. • Lavoro svolto con il supporto dell’unità di Geriatria dell’Ospedale San Gerardo di Monza. - Il primo prototipo è stato validato dai geriatri. - Ulteriori sperimentazioni stanno per essere avviate in reparto e in RSA. Successivamente in abitazioni private. 03 Dicembre 2009 - RF & Wireless 29
  31. 31. Davide Merico (davide.merico@nomadis.unimib.it) Università degli Studi di Milano-Bicocca

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