Sensori ambientali per l’assistenza agli anziani

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Fulvio De Santis

In tutto il mondo, il numero totale di anziani sta crescendo più rapidamente rispetto ad altre fasce d’età. Di conseguenza, la quota di anziani sta aumentando quasi ovunque. La popolazione anziana di età pari o superiore a 60 anni aumenterà più rapidamente come percentuale della popolazione totale rispetto alla popolazione di età inferiore a 59 anni. Se questa tendenza continua, non ci saranno abbastanza persone per prendersi cura degli anziani in futuro. Quindi, saranno necessarie tecnologie di assistenza per prendersi cura degli anziani e aiutarli a vivere in modo indipendente.

Alcuni ricercatori di sistemi intelligenti per l’assistenza agli anziani, hanno proposto dei sistemi di telemonitoraggio pionieristici per determinare da remoto lo stato di salute funzionale di una persona anziana. Un sistema potrebbe osservare passivamente le interazioni tra le persone anziane e il loro ambiente di vita per un lungo periodo. Il sistema di monitoraggio del comportamento degli anziani utilizzava interruttori magnetici per registrare i movimenti nelle stanze, sensori a infrarossi per rilevare le attività e sensori acustici per determinare i tipi di attività. Pertanto, era possibile per il sistema rispondere a qualsiasi attività che fosse al di fuori dei normali schemi di attività. Nei decenni successivi sono emerse altre tecnologie che si sono concentrate sul monitoraggio dei comportamenti degli anziani, come le attività quotidiane e il rilevamento delle cadute.

Sistemi per ambienti di vita assistita

Sono stati condotti diversi studi di sistemi per ambienti di vita assistita basati sui sensori ambientali. Un recente studio mirava a fornire una revisione approfondita dei sistemi di sensori ambientali utilizzati in molti ambienti di vita assistita. Questo studio ha rilevato che tutti i framework si concentravano sul monitoraggio delle attività per valutare i rischi immediati piuttosto che identificare i rischi a lungo termine nell’assistenza agli anziani.

In un altro studio è stata proposta una classificazione delle attività delle persone anziane in scenari di casa intelligente in cui sono stati anche classificati i sensori ideali per il rilevamento delle attività.

Un altro studio ha fornito una revisione di alcuni progetti di casa intelligente correlati ad alcuni servizi: comfort, assistenza sanitaria e sicurezza. La revisione ha anche descritto diversi componenti importanti dei sistemi: sensori, sistemi multimediali, protocolli di comunicazione e algoritmi.

Sono state anche esaminate le tecnologie di vita assistita ambientale di case intelligenti per l’assistenza agli anziani, come robotica e sensori e-textile (la tecnologia intelligente dei tessuti). Nell’analisi di sistema, si è anche cercato di esplorare applicazioni sanitarie che si concentrano su algoritmi per la modellazione dei comportamenti degli anziani nelle case intelligenti.

E’ stata anche proposta una revisione del monitoraggio sanitario assistito dall’intelligenza ambientale basato su tecnologie di reti di sensori wireless intelligenti. Inoltre, sono state introdotte diverse tecniche di data mining per il monitoraggio dei sensori ambientali di pazienti con malattie croniche e anziani. Sono anche stati analizzati studi attuali correlati all’attività quotidiana e al monitoraggio di eventi significativi degli anziani in cui sono stati identificati alcuni tipi principali di sensori: sensori di movimento, indossabili, di pressione, video (telecamere) e acustici. Inoltre, sono stati analizzati i risultati dell’adozione di queste tecnologie basate sui sensori per prolungare la vita indipendente degli anziani. Sono state anche analizzate diverse tecniche e algoritmi sui dati di diversi sensori per trovare un modo efficace di affrontare le esigenze della vita assistita. L’analisi si è concentrata su più attività, come tipi di sensori, framework, raccolta dati, elaborazione e analisi. Sono stati esaminati metodi di riconoscimento dell’attività basati su sensori inerziali per l’assistenza sanitaria e il benessere. L’analisi ha fornito una panoramica dettagliata sul riconoscimento dell’attività umana, ma, allo stesso modo, si è concentrata sui sensori inerziali.

I risultati di tutti questi studi indicano effetti molto positivi delle tecnologie di monitoraggio della salute o del comportamento, sia sui residenti che sugli assistenti. Inoltre, tra le indagini di ricerca relative a diversi aspetti, non sono state evidenziate alcune questioni fondamentali (ad esempio la corretta selezione del sensore) relative alla necessità e all’adattabilità delle persone anziane.

I sensori indossabili sono difficili da installare sul corpo e richiedono regolazioni professionali. Tuttavia, i sistemi basati sui sensori indossabili includono fondamentalmente vari tipi di sensori che possono misurare parametri importanti come accelerazione, velocità, forze magnetiche, frequenza cardiaca, temperatura corporea, saturazione di ossigeno, frequenza respiratoria, elettrocardiogramma, ed altro ancora. I segnali ottenuti possono essere comunicati tramite un sistema cablato o wireless ad un nodo centrale per un’ulteriore elaborazione. Un sistema sanitario basato su sensori indossabili può essere costituito da un’ampia varietà di componenti tra cui sensori, materiali indossabili, attuatori, moduli di comunicazione wireless, unità di elaborazione, interfaccia utente e algoritmi avanzati per l’elaborazione dei dati e il processo decisionale. D’altro canto, i sensori ambientali sono integrati negli ambienti quotidiani, il che è in contrasto con i sensori indossabili.

I sensori ambientali di solito raccolgono vari tipi di dati per modellare gli eventi o le attività degli utenti della casa intelligente e per anticipare le loro necessità e massimizzare la loro qualità di vita.

In Figura 1 è schematizzato un ambiente di vita assistita con sensori posizionati nei luoghi sensibili.

Figura 1 – Ambiente di vita assistita con sensori (https://bstassen.wordpress.com/tag/ambient-assisted-living/)

Progetti di sistemi di vita assistita ambientale

Negli ultimi decenni, molti ricercatori hanno cercato di realizzare progetti di case intelligenti. Ad esempio, un progetto ha adottato vari sensori ambientali per fornire diversi servizi agli utenti, come il riconoscimento vocale e comportamentale. Un altro progetto multidisciplinare per lo sviluppo di una casa intelligente utilizzava diversi tipi di sensori e attuatori. I ricercatori del progetto hanno adottato strumenti di apprendimento automatico per l’analisi del comportamento degli utenti. Si sono concentrati sulla creazione di un design leggero che potesse essere facilmente configurato senza ulteriori personalizzazioni.

Un progetto sullo sviluppo di un sistema di casa intelligente era basato principalmente sulla tecnologia audio. Il progetto mirava allo sviluppo di una tecnologia interattiva basata sull’audio che offre agli utenti il ​​controllo completo sull’ambiente domestico.

Un approccio interessante della ricerca sulle case intelligenti era basato su processi decisionali consapevoli del contesto per far fronte ad eventi incerti dedotti dai dati acquisiti dai sensori.

In un progetto, diversi sensori ambientali come telecamere e microfoni sono stati combinati per riconoscere le attività degli anziani (ad esempio, sdraiarsi, sedersi, camminare, stare in piedi, andare in bicicletta, correre e salire e scendere le scale). In un altro sistema, è stato suggerito un ambiente di vita assistita intelligente per facilitare la permanenza prolungata degli anziani a casa. In questo progetto, i sensori sono stati installati nella casa intelligente per fornire dati continui ad un server. L’estrazione e l’analisi dei dati utilizzando strumenti di apprendimento automatico hanno aiutato ad eseguire il processo di diagnosi e decisione per gli operatori sanitari e gli esperti clinici.

Tuttavia, i progetti di case intelligenti forniscono molti set di dati alcuni dei quali sono disponibili al pubblico per i ricercatori di case intelligenti.

I sensori ambientali utilizzati per l’assistenza agli anziani possono essere posizionati in diverse modi in una casa intelligente per monitorare il comportamento umano o lo stato di salute.

In un appartamento intelligente, per il monitoraggio del comportamento di una persona anziana in base a diversi sensori ambientali, i sensori usati di frequente sono installati nei punti di maggiore presenza di una persona nell’appartamento. Possono essere installati vari tipi di sensori ambientali come il sensore per misurare la temperatura, umidità, ecc.

Privacy e protezione dei dati sensibili

L’assistenza sanitaria intelligente per gli anziani basata sui sensori è una collaborazione tra esseri umani e tecnologia, dove le macchine forniscono un supporto sostanziale utilizzando sistemi di supporto alle decisioni.

I diritti e le preoccupazioni legittime degli anziani devono essere bilanciati con i requisiti di sistemi sanitari funzionanti in modo efficiente. Pertanto, è molto importante determinare gli obblighi legali che possono derivare da problemi di privacy e raccolta di dati personali. Un progetto di assistenza sanitaria per gli anziani comporta principalmente la raccolta, l’archiviazione e la trasmissione di dati sanitari.

Il diritto alla privacy è strettamente connesso alla personalità e ai diritti personali. Ogni persona ha il diritto di decidere quali e quando i dati di monitoraggio possono essere condivisi con altre persone. Questo diritto è connesso alla libertà personale e alla costruzione dell’identità. Attualmente, questo diritto è a rischio a causa di enormi progressi tecnologici.

Le opzioni tecnologiche per il monitoraggio si sono ampliate enormemente, in particolare le tecnologie per il monitoraggio costante delle nostre attività, ovvero cosa facciamo e dove andiamo. Le connessioni tra oggetti e persone consentono il monitoraggio costante delle persone. Inoltre, la raccolta di dati di sensori per il monitoraggio di parametri fisiologici (ad esempio, pressione sanguigna, battito cardiaco, temperatura corporea), comportamento ed emozioni, genera confusione sul fatto che le persone siano ancora in grado di vivere vite autonome e libere. Pertanto, la protezione della privacy è essenziale.

I dati personali sono dati che si riferiscono ad una persona fisica, identificata o identificabile. Gli obiettivi principali sono la protezione del titolare dei dati e la fornitura di servizi disponibili al titolare dei dati. I dati relativi alla salute sono dati che riguardano tutti gli aspetti della salute, inclusi i dati fisici e psicologici. I servizi sanitari richiedono che i dati personali e sensibili siano archiviati all’interno di sistemi informativi sicuri. Quindi, i dati possono essere resi disponibili a professionisti medici o parenti dell’utente. È fondamentale garantire che i diritti dell’utente siano protetti. Queste tecnologie espongono l’utente a gravi minacce, che richiedono la privacy e la protezione dei dati. Tuttavia, queste tecnologie svolgono un ruolo importante nella risoluzione dei problemi che creano, migliorando al contempo le pratiche tecnologiche con le necessità legali della privacy e della protezione dei dati personali.

Conclusioni

Gli sviluppi nell’informatica integrata a basso costo e nella miniaturizzazione dei dispositivi elettronici hanno un potenziale significativo per notevoli progressi futuri nel settore sanitario. I futuri sistemi di assistenza agli anziani possono basarsi sul monitoraggio dei segni vitali utilizzando diversi sensori ambientali non intrusivi (ad esempio radar a banda ultra larga e sensori intelligenti connessi al WiFi, garantendo affidabilità, privacy e sicurezza.

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