Progetto Alzheimer Mantova
Finanziatore FONDAZIONE CARIVERONA
Project leader MAURIZIO CARISTIA
Triennio 2008-2010

Il progetto Alzheimer Mantova

Metodologia
 Interventi sviluppati
Aree di Ricerca @ ARTS Lab:
Advanced Robotics Technology and Systems Lab








Robotica Riabilitativa
Robotica Bio-ispirata
Bionica
Robotica Umanoide
Interfaccia Uomo-Macchina
Robotica per l’Assistenza
Gerontologia
Ambient Assisted Living (AAL)
Progetto “Movement”

Sviluppo di un sistema per la
mobilità avanzata modulare e
versatile

Il centro del progetto è una
piattaforma mobile (robotica)
intelligente che può agganciarsi a
dei moduli applicativi scelti
dall’utente (per es. sedia,
manipolatore, ICT Terminal)

Tulle le tre “dimensioni” della
mobilità personale sono possibili:
- Movimentazione di Persone
- Movimentazione di Oggetti
- Movimentazione di Informazioni
Progetto “Sorriso”


Sviluppo di un sistema
innovativo per l’assistenza
domiciliare e il monitoraggio da
remoto di persone anziane
Il risultato è una “piattaforma
demo” composta da:



Ambiente Domotico per
l’acquisizione di parametri fisiologici
e ambientali
Framework AmI che usa ubiquitous
computing, comunicazione wireless
and interfacce uomo macchina
intelligenti
Sistemi di TV Digitale integrata con
il Framework AmI, permette
attraverso un Centro Servizi
l’interazione del dottore o
dell’assistente con il sistema di
monitoraggio e assistenza
MONITORING DEVICES
Body Pressure
Cuff
Chest Belt
for Holter
ECG
Holter
ECG
Bluetooth +
batteries for
Holter ECG
Accelerometer +
Body Pressure
Bluetooth +
Bluetooth +
Reader
Batteries for
Batteries
Body Pressure
Reader
Ambient Assisted Living

“Ambient Assisted Living” (AAL) denota tutti i concetti, i prodotti e i servizi che collegano e
migliorano nuove tecnologie e sistemi sociali, allo scopo di aumentare la qualità della vita di tutte
le persone in tutte le fasi della loro vita.

AAL può essere definita come “sistemi intelligenti di assistenza per una vita migliore e più sicura
nell’ambiente domestico”.
Domotic
Un programma europeo di finanziamento per programmi di ricecra e sviluppo di nuove
tecnologie è già partito nell’ambito del FP7.
Ambienti Intelligenti
Accesso
ubiquitario
Conoscenza
del contesto
Intelligenza
Interazioni
naturali
Ambient Intelligence
Accesso ubiquitario


In ogni momento, da ovunque
e con qualsiasi dispositivo
L’utente è nomade:



Dispositivi palmari indossabili
Connessioni
wireless
(senza fili)
Interazioni implicite (computer
e connessioni scivolano in
secondo
piano,
lasciando
spazio alle interfacce ed ai
sensori)
Conoscenza del contesto



Le informazioni raccolte servono a
ricostruire
la
situazione
di
un’entità (persona, luogo, oggetto)
Il contesto cambia continuamente
Dimensioni
dell’awareness
(consapevolezza della casa):

Localizzazione: il sistema può
adattarsi quando l’utente cambia
posizione geografica, offrendo
servizi diversi
 Temporale: capacità di collocare e
gestire gli eventi su una linea
temporale
 Personale:
il
sistema
può
adattarsi a bisogni e preferenze
dell’utente
 Altri aspetti relativi ai dispositivi o
all’ambiente fisico
Ambient Intelligence
Intelligenza




Può adattarsi alle persone
Apprende dal comportamento
dell’utente
Prova a risolvere ambiguità
Riflessione: il sistema modifica
se stesso attraverso:

Ispezione

Adattamento
Interazioni naturali




Linguaggi naturali: voce, gesti, etc.
Facile individuazione ed utilizzo dei
servizi
Facilità di apprendimento
L’accessibilità deve essere garantita
per ogni tipo di utente
AAL: Lavoro in ARTS Lab

Sistemi di monitoraggio:



Interfacce utente uomo-macchina:






Porte, Finestre
Interruttori, prese
Mobili, arredamento
Mobilità
Tecnologie Wireless



Commutatori
Controllo remoto
Comunicazione
Intrattenimento
Computer
Sistemi di attuazione





Sensori pervasivi in ambiente domestico
Tecnologie varie
ZigBee
Bluetooth
Modelli computazionali per elaborazione
complessa di eventi
Event Stream Processing

Event Stream Processing (ESP – Elaborazione di flussi di eventi) è una tecnologia
software che permette di monitorare flussi multipli di eventi, analizzare essi in termini
di indicatori di efficienza e generare in tempo reale risposte agli eventi elaborati.
Progetto “Alzheimer” Mantova

Scopo:


Favorire la permanenza domiciliare e facilitare l’assistenza
di persone affette da gravi forme di Demenza, come la
sindrome di Alzheimer, grazie all’aiuto di sistemi domotici
intelligenti
Partners:








Fondazione Cariverona
Comune di Mantova
ASPeF, Mantova
Fondazione Mazzali
Provincia di Mantova
Azienda Ospedaliera Mantova
ASL Mantova
ARTS Lab - Scuola Superiore S. Anna, Pisa
Approccio al Problema 1

Gruppo di lavoro
Operatori
domiciliari
Clinici
Ingegneri
Psicologi
Fisioterapisti
Educatori
Sinergia
Approccio al Problema 2

Fasi di Lavoro
Attività
Luogo
1
Identificazione preliminare dei potenziali utenti
ASPeF (MN)
2
Interviste con potenziali utenti e con i loro principali caregiver (stile
di vita, abitudini e bisogni) e analisi delle peculiarità delle case dei
pazienti
Patients’house (MN)
3
Per tutti i potenziali utenti, analisi degli interventi necessari
ASPeF (MN)
ARTS Lab (PI)
4
Identificazione degli utenti finali e delle soluzioni tecnologiche da
adottare
ASPeF (MN)
ARTS Lab (PI)
5
Progettazione e sviluppo di ausili domotici
ARTS Lab (PI)
6
Sviluppo di un protocollo per la validazione degli interventi
tecnologici (usabilità e soddisfazione d’uso)
ARTS Lab (PI)
Approccio al Problema 3

Fasi di Lavoro
Attività
Luogo
7
Discussione sul protocollo di validazione con esempi concreti
ASPeF (MN)
8*
Discussione sugli interventi tecnologici
ASPeF (MN)
9*
Definizione di come installare i sistemi sviluppati nelle case dei
pazienti
ASPeF (MN)
10*
Installazione degli interventi tecnologici
Patients’house (MN)
11*
Validazione degli interventi tecnologici sviluppati e degli ausili
secondo i protocolli
ASPeF (MN)
ARTS Lab (PI)
12*
Report e Pubbliazioni dei risultati
ASPeF (MN)
ARTS Lab (PI)
* Da concludere
Identificazione dei bisogni degli utenti (scheda)
Cognome e nome paziente
Bisogni
Scenari di Assistenza Ideali
Funzioni
Soluzioni Tecnologiche
Punteggio basato su:







Tizio Caio
Bisogno
La paziente esce quotidianamente per partecipare alla Messa;
è solita avvisare i familiari con una telefonata quando rientra a
casa, ma capita che se ne dimentichi, e questo genera ansia nei
familiari stessi.
Scenario
In caso di uscita ed ingresso in casa della paziente, il caregiver
(badante, parente o altro operatore) riceve sul proprio telefono
cellulare un messaggio che comunica il fatto che la paziente sia
uscita (o rientrata) e a che ora.
Funzioni

Priorità dei Bisogni
Fattibilità degli interventi

Soluzione




Priorità
Rilevamento dell’ingresso/uscita della paziente
dall’appartamento
o Rilevamento del transito da parte della paziente
o Riconoscimento del verso di attraversamento (in/out)
Segnalazione dell’uscita (e dell’ingresso) della paziente al
caregiver/alla badante attraverso messaggio di testo su telefono
cellulare
Nodo di acquisizione sensoriale ed elaborazione con: lettore
RFID (Radio Frequency IDentifiers) in corrispondenza della
porta di ingresso; oppure microcontrollore e interfaccia di
comunicazione wireless su protocollo ZigBee
Transponder RFID indossabili (braccialetto, scarpe, altro da
identificare) per l’identificazione della paziente in prossimità
della porta oppure modulo ZigBee
Fotocellule per il riconoscimento del verso di transito
attraverso la porta
Unità centrale di elaborazione degli eventi (PC con software
dedicato) dotata di interfaccia GSM (o altri standard di
telefonia cellulare) per l’invio di messaggi di testo.
1
2
3
4
5
Funzioni
FUNZIONE
01
Uscita da Casa & Avviso
X
Assunzione di Farmaci
X
Telefonare
X
02
03
04
06
07
X
09
10
X
11
12
X
X
13
X
14
TOT.
X
5
4
1
X
Alzata dal Letto & Avviso
X
Illuminazione Automatica
X
1
X
X
Supporti e Adattamenti della casa
X
Controllo accesso ad armadi
X
Rilevazione Cadute & Avviso
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
Localizzazione all’esterno
X
3
4
X
Controllo di Elettrovalvole a Gas e Acqua
Comunicazione Multimediale
08
X
Agitazione Notturna
Stimolazione Multimediale Cognitiva
05
2
X
3
X
4
X
2
X
X
5
2
1
Tipologia di Interventi
Già Presenti sul Mercato




Identificazione dei prodotti
Contatto con le aziende
Preventivi
Istallazione Tecnica
Progettati e Sviluppati
all’ARTS Lab (R&D)





Progettazione hardware and software
Produzione in laboratorio
Produzione da terze parti
Assemblaggio
Sperimentazione preliminare
Interventi sull’Ambiente Domestico (soluzioni
commercializzate)

Adattamenti Domestici

Corrimano e supporti
 Strisce anti-scivolamento
 Adattamenti per la messa in sicurezza di finestre, balconi e terrazze

Ausili Domestici

Sollevatori
 Sistemi per l’entrata nella vasca da bagno

Supporti per l’Assunzione di Farmaci

Dispositivi automatici temporizzati
R&D Interventi

Sistemi di Monitoraggio e di Allerta
Rilevazione dell’uscita da casa (EXIT)
Rilevazione dell’alzata dal letto (BED)
Rilevazione delle cadute (FALLS)
Attivazione automatica delle luci in caso di abbandono del letto
Sistema GSM per avvertire coloro che hanno in carico i pazienti tramite un SMS
inviato al loro cellulare
 Sistema wireless per la connessione sia della rilevazione dell’uscita da casa che
delle cadute al sistema GSM di allerta
 Sistema di allerta in ambiente domestico relativo alla rilevazione dell’alzata dal
letto






Localizzazione Esterna



Sistemi di monitoraggio basati su GPS
Localizzazione su mappe Web
Sistemi per la Sicurezza

Sistemi per la sicurezza di armadietti ed elettrovalvole basati sul riconoscimento
delle impronte digitali
Visione generale del sistema:
Ambiente domestico
Rete ZigBee
Sensore Letto
Sensore
poltrona
Modulo Micro
GSM
Dispositivo
segnalazione
acustica
Unità Centrale Sistema
Interfaccia
Grafica
Elaborazion
e Eventi
Sensori
indossabili
Assistenti
Cellulare,
Palmare
Dispositivi
Telefono
accesso
facilitato
Dispenser
medicinali
Riconoscitore
impronte
digitali
Software
Stimolazioni
cognitive
multimediali
Localizzazione
su mappe web
Introduzione alla Reti ZigBee 1
Termine ZigBee
Il termine “ZigBee” ha origine dal metodo di comunicare
delle api quando trovano una fonte di cibo. La
comunicazione tra nodi avviene in modo “zig-zag” tra di loro
e possono condividere informazioni sulla locazione,
distanza, direzione e e nuove fonti di cibo.
Interfaccia Grafica
Pannello di Attivazione
Pannello con
Mappa della Casa
Pannello di Gestione
degli Eventi
Processamento degli Eventi 1

Rilevazione “Alzata dal Letto”

Rilevazione “Uscita
da Casa”
Letto
Postura
Unità Centrale
Unità Centrale
Se
No
(Monitoraggio Letto Attivo)
Si
Se
No
(Monitoraggio Uscita Attivo)
Si
Attiva Segnale Sonoro
Invia SMS
“Non sul letto”
“Fuori di casa”
Processamento Eventi 2
Letto

Postura
Rilevazione cadute
Unità Centrale
Se
(Posizione “In piedi”)
Si
Se
(Monitoraggio Cadute Attivo )No
No
Si
Se
(Non sul letto)
No
“Posizione distesa”
Invia SMS
“Caduto”
Visione generale del sistema:
Ambiente domestico
Rete ZigBee
Sensore Letto
Sensore
poltrona
Modulo Micro
GSM
Dispositivo
segnalazione
acustica
Unità Centrale Sistema
Interfaccia
Grafica
Elaborazion
e Eventi
Sensori
indossabili
Assistenti
Cellulare,
Palmare
Dispositivi
Telefono
accesso
facilitato
Dispenser
medicinali
Riconoscitore
impronte
digitali
Software
Stimolazioni
cognitive
multimediali
Localizzazione
su mappe web
Dispositivi Domestici 1


Distributore Temporizzato
Farmaci
Telefono ad
accesso facilitato
Dispositivi Domestici 2


Rilevatore di impronte
digitali per il controllo
dell’apertura di
armadietti
Rilevatore di impronte
digitali per il controllo di
elettrovalvole per acqua
e gas
Visione generale del sistema:
Ambiente domestico
Rete ZigBee
Sensore Letto
Sensore
poltrona
Modulo Micro
GSM
Dispositivo
segnalazione
acustica
Unità Centrale Sistema
Interfaccia
Grafica
Elaborazion
e Eventi
Sensori
indossabili
Assistenti
Cellulare,
Palmare
Dispositivi
Telefono
accesso
facilitato
Dispenser
medicinali
Riconoscitore
impronte
digitali
Software
Stimolazioni
cognitive
multimediali
Localizzazione
su mappe web
Stimolazione Multimediale Cognitiva


Stimolazione automatica giornaliera
Stimolazione controllata dall’utente



Video, Film
Musica
Album fotografici
Il sistema ha bisogno di sensori per la valutazione della stimolazione
Sistemi Web per la Localizzazione dell’Utente


Richiesta tramite
SMS delle
coordinate
geografiche
Identificazione
della posizione
dal sito web
GoogleMaps
Visione generale del sistema:
Ambiente domestico
Rete ZigBee
Sensore Letto
Sensore
poltrona
Modulo Micro
GSM
Dispositivo
segnalazione
acustica
Unità Centrale Sistema
Interfaccia
Grafica
Elaborazion
e Eventi
Sensori
indossabili
Assistente
Cellulare,
Palmare
Home Device
Telefono
accesso
facilitato
Dispenser
medicinali
Riconoscitore
impronte
digitali
Software
Stimolazioni
cognitive
multimediali
Localizzazione
su mappe web
Cellulare, Palmare

Palmare HTC
Sistemi di sorveglianza per RSA




Monitoraggio letto
pazienti
Altro numero di
pazienti
Messa in sicurezza e
riduzione rischi
Riduzione costi
Sperimentazione e Validazione di ausili
tecnologici per il sostegno di soggetti
affetti da demenza Alzheimer Mantova
Sperimentazione del
Sistema per la nutrizione
•
•
Validazione del prototipo
confrontato con dispositivi
commerciali
Valutazione dei parametri funzionali
e tecnici per la progettazione del II
Prototipo
Neater Eater
Handy 1
 Per la sperimentazione abbiamo
sviluppato uno specifico protocollo:




Valutazione delle capacità dell’utente e
della sua predisposizione alle
tecnologie e, in particolare, agli ausili
Misurazione dei parametri “oggettivi”
dei robot (Usabilità: efficacia ed
efficienza)
Valutazione dell’interazione
utente/ausilio
Questionario di valutazione
dell’accettabilità dell’utente nei
confronti dei robot;
Obiettivi della Sperimentazione
 Obiettivi generale
 Valutare il miglioramento della qualità di
vita del paziente affetto da demenza e del
caregiver (in relazione al suo carico
assistenziale), nell’ottica di favorire e
prolungare la permanenza del paziente a
casa propria grazie all’adozione di puntuali
soluzioni tecnologiche a supporto
dell’autonomia e della sicurezza del
paziente
 Obiettivo specifico
 Valutare le tipologie di soluzioni
tecnologiche identificate attraverso fasi di
sperimentazione in contesti di vita reale,
con il fine di stabilire il grado di
accettabilità (adeguatezza) delle soluzioni
in funzione del profilo utente
Profilo Utente
 Il profilo dell’individuo che a vario titolo interagisce e/o
utilizza la soluzione tecnologica individuata
 Il profilo utente è costituito dalle seguenti classi di attori:
 il paziente affetto da demenza
 il caregiver o assistente personale
 l’operatore, perché può facilitare l’inserimento della
soluzione tecnologica nel contesto di vita domestica
Obiettivo finale
della sperimentazione
Il risultato finale della sperimentazione è la costruzione di una griglia di identificazione di
dispositivi e sistemi tecnologici. La classificazione terrà conto del profilo utente, del profilo dei
suoi assistenti e permetterà agli operatori delle strutture di individuare i sistemi tecnologici in
base ai bisogni espressi dall’utente e dai suoi assistenti.
Dispositivo
Utente
tipo
Profilo
Caregiver
Precauzioni
d’uso
Controindicazioni