Università Politecnica delle Marche Facoltà di Ingegneria

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1 Università Politecnica delle Marche Facoltà di Ingegneria Corso di Laurea Triennale in Ingegneria Biomedica Dipartimento di Ingegneria Informatica,Gestionale e dell Automazione. STUDIO DI SCENARI DI RIFERIMENTO PER APPLICAZIONI DI E-HEALTH IN UN CONTESTO DI AMBIENT ASSISTED LIVING RELATORE Prof. Aldo Franco Dragoni CORRELATORE Prof. Germano Vallesi LAUREANDO Francesca Gullà Anno Accademico 2009/2010

2 INDICE 1. INTRODUZIONE OBIETTIVI STRUTTURA GENERALE DEL PROGETTO E-HEALTH APPLICATION: DEFINIZIONE E OBIETTIVI DEFINIZIONE E-HEALT Punti critici Aspetti medico legali OBBIETTIVI DELLA TELEMEDICINA AMBIENT ASSISTED LIVING : REQUISITI E SOLUZIONI OBIETTIVI DELL AMBIENT ASSISTED LIVING REQUISITI DI UN SISTEMA DI ASSISTENZA VIRTUALE PER A.A.L L assistenza e la sicurezza nell ambiente domestico I Sensori indossabili e gli Environment Sensors : aspetti generali PANORAMICA DELLA CRESCITA DEMOGRAFICA LA CRESCITA DEMOGRAFICA GLI SCENARI DEMOGRAFICI ITALIANI MONITORAGGIO DEI SEGNALI VITALI : IL SENSORE BIOHARNESS ZEPHYR IL SENSORE E IL SISTEMA BADANTE VIRTUALE ASPETTI TECNICI BIOHARESS DEVICE BIOHARNESS CINTURA I PARAMETRI BIOMEDICI FONDAMENTALI BIOHARNESS ARCHITETTURA DEL SISTEMA SENSORE Aspetti generali sulla comunicazione...25 Anno Accademico 2009/2010 Pagina 2

3 Data Packet Abilitazione del trasferimento dei pacchetti Stream Data Packet BIOHARNESS E IL PROTOCOLLO DI COMUNICAZIONE - BLUETOOTH IEEE Bluetooth Bluetooth e Zig-Bee: quale usare? LA DOMOTICA E GLI ENVIRONMENT SENSORS Obiettivi e soluzioni Sensori ambientali Sensori manuali Sensori automatici Videosorveglianza ARCHITETTURA DEL SISTEMA Introduzione Il sistema Interpretativo nell A.A.L Il sistema Esperto Database Interfaccia utente- Talking Head GLI SCENARI APPLICATIVI Condizioni di normalità Esempi di scenari Implementazione algoritmo LE TECNOLOGIE DI ASSISTENZA PER GLI ANZIANI DI OGGI E DI DOMANI Il Background L era dei Computer Conclusioni Appendice.. 62 Bibliografia...67 Anno Accademico 2009/2010 Pagina 3

4 INDICE DELLE FIGURE Figura 1- Schema Funzionale 8 Figura 2- Approccio Pluridisciplinare.12 Figura 3- Crescita popolazione anziana Figura 4- Lo scenario demografico italiano Figura 5- Valori calcolati per ogni 100 abitanti.. 17 Figura 6 -Il Sensore di Parametri Vitali BioHarness Zephyr 18 Figura 7-Utilizzo del sensore BioHarness nel Progetto...18 Figura 8- Bioharness : parti fondamentali Figura 9- Schema a blocchi dello strumento...21 Figura 10- schema componenti 21 Figura 11- BioHarness cintura Figura 12- tracciato ECG Figura 13- Grafico accelerazione Figura 14- Orientazione postura..24 Figura 15- Comunicazione PC-BioHarness,...25 Figura 16 - Stream Data Packet...26 Figura 17-Trasferimento pacchetti.. 27 Figura 18-casa intelligente...33 Figura19-corda per allarme...34 Figura20-Pulsante antipanico..34 Figura21sensori...35 Figura 22 - Sensore CO...35 Figura 23 - Tappeto presenza..35 Figura 24 - Sensori ad intrusione.36 Figura 25 - Sensore gas...36 Figura 26 -Sensore Temperatura.36 Figura 27 - Sensori per allagamento...37 Figura 28 - Sensore fumo...37 Figura 29 - Telecamere di videosorveglianza..37 Figura 30 - Casa domotica...38 Anno Accademico 2009/2010 Pagina 4

5 Figura 31 - Sistema funzionale 39 Figura 32 -Flusso dati al Decision Maker...42 Figura33 -Schematizzazione delle fonti visive e uditive di informazione linguistica 44 Figura 34 - Scambio dati con Interfaccia utente..46 Figura 35 Semplicità.55 Figura36-ManualitàedErgonomicità 55 Figura 37 - Sensori non invasivi..56 Figura 38 Assistenza.56 Figura 39 - misure e quotidianità.57 Figura 40 - nuovi tipi di contatto. 58 Figura 41- Tecnologia in crescita 60 Anno Accademico 2009/2010 Pagina 5

6 INTRODUZIONE In un momento storico in cui i cambiamenti demografici combinati all aumento della prevalenza di malattie croniche, manifestano la necessità che i sistemi sanitari dei paesi europei raggiungano un livello dei servizi che sia equo e sostenibile, la telemedicina,combinata con l Ambient Assisted Living, può fornire un valido contributo alla riduzione della frammentazione dei processi di erogazione delle cure, limitandone le disparità di fruizione o le barriere all accesso. La locuzione "Ambient Assisted Living" (AAL), che si sta recentemente diffondendo a livello internazionale, definisce infatti quegli interventi e quelle politiche volte a favorire un miglioramento delle condizioni di vivibilità degli spazi domestici, per favorire la sicurezza, l'autonomia, l'inclusione sociale ed il miglioramento della qualità della vita. L ambiente domestico, quindi, è uno degli scenari entro il quale prevalentemente si manifestano le limitazioni di autonomia e indipendenza connesse a malattia e disabilità. In un epoca in cui i sistemi sanitari europei stanno affrontando un momento di transizione a causa dei mutamenti della società e delle nuove sfide che essa pone, in particolare su alcune tematiche quali i cambiamenti demografici combinati all aumento della prevalenza di malattie croniche, la scarsità di risorse umane impiegate in sanità, le aumentate esigenze dei pazienti che richiedono maggiore qualità nelle prestazioni sanitarie, emerge la necessità che sistemi sanitari dei paesi europei raggiungano un livello dei servizi che sia sostenibile. Come affermato dalla stessa Comunità Europea l E-Health e quindi la Telemedicina possono rappresentare una soluzione, se non complessivamente esaustiva, quantomeno in grado di ridurre la frammentazione dei processi di erogazione delle cure e lo scarso trasferimento delle informazioni insite nelle problematiche sopra esposte. E importante anche notare che la prima causa di disabilità è l invecchiamento e le patologie ad esso connesse. Dai dati disponibili risulta evidente come la possibilità di subire limitazioni alla propria autonomia e indipendenza cresca rapidamente con l età oltre i 60 anni. Per questo motivo le soluzioni volte a favorire una soddisfacente permanenza nell ambiente domestico di persone anziane e disabili hanno evidenti tratti in comune e possono avere ricadute sociali ed economiche di rilievo. E per questo che l E.Health combinata con l Ambient Assisted Living si pone come primo target l utilizzo di queste tecnologie per dare la possibilità ad anziani e disabili di vivere comodamente nella propria casa, migliorando la loro autonomia, facilitando le attività quotidiane, monitorando costantemente il loro stato di salute, aumentando il senso di sicurezza e l inclusione sociale. Anno Accademico 2009/2010 Pagina 6

7 1.1. Obiettivi In questa tesi saranno analizzate le diverse fasi del lavoro di studio di quelle che sono le tecnologie necessarie per realizzare un sistema completo per applicazioni di E-Health in un contesto di Ambient Assisted Living. L obiettivo principale si basa principalmente sulla determinazione e sulla individuazione di scenari fondamentali nell applicazione di telemedicina in un contesto domestico, quale l ambient assisted living. Il metodo proposto consiste nella definizione dei diversi stadi della vita quotidiana di una persona debole e/o anziana basata sulla combinazione dei parametri fisiologici e comportamentali rilevati attraverso sensori. Con conseguente emissione di allarmi in caso di condizioni critiche. Obiettivo e metodo proposti sono fondamentali per definire in ultimo il tipo di beneficio che otteniamo dagli stessi, dove: La comunicazione bidirezionale con il care giver/tutor permette al paziente di essere aggiornato sugli eventi di interesse immediato e ricevere eventuali allarmi suggerimenti e consigli. Il monitoraggio continuo dà una visione completa dei dati fisiologici e consente di valutare lo stato complessivo del paziente migliorare la comprensione da parte dei medici sulle condizioni e stile di vita dello stesso Struttura Generale Del Progetto La parte funzionale della struttura generale è stata costruita pensando alle seguenti unità fondamentali: Sensore BioHarness - Zephyr (Bluetooth) : Un particolare strumento multiparametrico, in grado di rilevare numerosi tipi di informazioni riguardanti parametri vitali e biomedici dell anziano. Sensori Ambientali: Particolari sensori posizionati all interno dell ambiente domestico in grado di stabilire il contesto in cui il soggetto si muove. Sistema Interpretativo ( Decision Maker): Si avvale di una serie di algoritmi di Intelligenza Artificiale per riconoscere gli scenari in base alla combinazione dei dati ambientali, vitali e statistici. E in grado di analizzare ed interpretare i valori prelevati in un preciso istante e mappare quest ultimi all interno di uno scenario definito in precedenza; genera diverse tipologie di allarme a rilevazione temporale; associa ad ogni allarme azioni diverse da compiere o suggerimenti utili o necessari da comunicare alla persone vicine e lontane. Anno Accademico 2009/2010 Pagina 7

8 Data Base: E strutturato in moda da consentire la memorizzazione in tempo reale delle informazioni provenienti dai Sensori di raccolta dei Segnali Vitali e Ambientali (quest ultimi simulati in java); registra inoltre gli spostamenti dell anziano all interno del proprio ambiente, che nella nostra ipotesi è la casa, quindi memorizza i movimenti tra una stanza e l altra, le attività svolte in corrispondenza di un preciso momento della giornata ed i parametri vitali. Interfaccia Utente Talking Head : La Badante Virtuale Talking Head. Si tratta di una figura virtuale animata, parlante ed espressiva, che funge da interfaccia con la persona. L interazione con l utente avviene in questo caso in modalità vocale Figura 1- Schema Funzionale. Anno Accademico 2009/2010 Pagina 8

9 2. E-HEALTH APPLICATION: DEFINIZIONE E OBIETTIVI 2.1. Definizione di E-Health: Quando si parla di E-Healt Application, oggi ci si riferisce ad una scienza, ad una disciplina, conosciuta meglio con il termine di Telemedicina. La definizione del termine Telemedicina non è mai stata univoca ma si è evoluta nel corso della storia. In letteratura ne esistono diverse formulazioni, tutte percorse dall idea di base che sia l informazione e non il paziente a doversi spostare. L OMS (Organizzazione Mondiale della Sanità) adotta nel 1997 la seguente definizione: la telemedicina è l erogazione di servizi sanitari, quando la distanza è un fattore critico, per cui è necessario usare, da parte degli operatori, le tecnologie dell informazione e delle telecomunicazioni al fine di scambiare informazioni utili alla diagnosi, al trattamento ed alla prevenzione delle malattie. La telemedicina quindi: - pone al proprio centro il paziente ed il suo stato di salute; - implica la presenza ed il coinvolgimento di operatori sanitari; - è irrealizzabile senza tecnologie moderne di comunicazione in grado di garantire la trasmissione di informazioni corrette, sicure e quindi di qualità. La telemedicina, in sintesi, non è da intendersi come una nuova disciplina medica, ma come una nuova modalità di fare ciò che si è sempre fatto, in termini di assistenza e di cura al cittadino ed al paziente. Le nuove tecnologie della comunicazione permettono quindi di abbattere tempi e distanze PUNTI CRITICI : La telemedicina impatta in maniera drastica e decisiva sui processi interni e sui rapporti tra diverse strutture e diverse professionalità. Ciò crea ovviamente notevoli problemi innanzitutto da un punto di vista prettamente culturale ed organizzativo. Uno dei motivi per il quale la telemedicina ha trovato difficoltà nell essere utilizzata è la diffidenza di una parte del mondo medico, diffidenza analoga a quella che molte persone hanno avuto nei confronti dell informatica in generale. I problemi legati ad un giusto approccio culturale possono essere tuttavia risolti attraverso un continuo processo formativo e di qualificazione degli operatori sanitari. Molto più complesso è invece affrontare i cambiamenti organizzativi necessari ad implementare esperienze attraverso la telemedicina, in modo realmente efficace. Anno Accademico 2009/2010 Pagina 9

10 Se l introduzione di un applicazione della telemedicina non viene infatti adeguatamente accompagnata da una completa revisione delle organizzazioni sanitarie coinvolte, tale introduzione rischia di tramutarsi in un costo aggiuntivo, ed un fallimento dal punto di vista clinico ASPETTI MEDICO LEGALI La trasmissione dei dati clinici e personali del paziente deve avvenire attraverso sistemi e strumenti in grado di garantire la qualità del dato ricevuto (ovvero garantire che ciò che viene ricevuto sia identico a ciò che viene trasmesso) e la sua riservatezza, ovvero garantire che i dati trasmessi non possano essere intercettati da estranei e di conseguenza interpretati. Aspetto fondamentale è costituito quindi dalla confidenzialità dei dati, ovvero la protezione della privacy dei pazienti Obiettivi della Telemedicina Oltre ad avere utilità in campo strettamente clinico/didattico, la telemedicina può contribuire all ottimizzazione della gestione del sistema sanitario, mediante vaste applicazioni di tipo amministrativo. Attraverso la creazione di una rete telematica di strutture sanitarie è possibile, infatti, ottenere informazioni sulla disponibilità dei posti letto, sull accesso alle liste di prenotazione, troppo spesso caratterizzate da ritardi esagerati, sulla gestione delle cartelle cliniche, con gli adeguati accorgimenti per la tutela della privacy, dei referti medici etc. Questo si traduce in un sensibile miglioramento sia della qualità dei servizi per il cittadino, che si sente più garantito, sia delle condizioni di lavoro del personale, che accede più facilmente alle informazioni. Non ultimo, nell ottica di una congrua riorganizzazione del Sistema Sanitario, l utilizzo delle tecnologie informatiche, snellendo le procedure e migliorando i servizi offerti, contribuisce a garantire anche un contenimento della spesa sanitaria. Tra i principali obiettivi di questa scienza troviamo: Migliorare la qualità di vita dei pazienti, consentendo loro di essere curati a domicilio o comunque il più possibile vicino alla loro abitazione. Disponibilità di specialisti indipendentemente dal luogo in cui abiti il paziente, migliorando l'assistenza anche in quelle comunità territorialmente sparse. Accrescimento della qualità delle decisioni del medico mettendo a sua disposizione, in modo semplice e veloce, le informazioni esistenti relative al paziente. Fornire al paziente un servizio migliore ed anche maggiori informazioni sullo stato della propria salute. Incrementare l'efficienza e produttività del servizio sanitario riducendo il lavoro amministrativo superfluo, quale ad esempio la ribattitura di informazioni già presenti in forma elettronica, e distribuendo in modo organico i compiti tra le istituzioni ed il personale sanitario. Curare il rispetto del programma terapeutico e rilevare assiduamente ogni variazione di ordine fisco e clinico che possa richiedere una modifica nella terapia del paziente. Anno Accademico 2009/2010 Pagina 10

11 Indurre nel paziente un atteggiamento positivo ed indipendente. Garantire sicurezza e privacy nello scambio di informazioni mediche di ogni singolo paziente. Garantire una più efficace e tempestiva assistenza diagnostica e terapeutica soprattutto nei casi di urgenza. Ridurre i tempi di ricovero dei pazienti e del pendolarismo casa-medico-ospedale. Anno Accademico 2009/2010 Pagina 11

12 3. AMBIENT ASSISTED LIVING : REQUISITI E SOLUZIONI 3.1. Obiettivi dell Ambient Assisted Living (A.A.L): Il miglioramento della vita degli anziani, nella società in generale e sul lavoro costituisce uno dei primi, se non il fondamentale,obiettivo che si pone l A.A.L. Con questi obiettivi e in coerenza con l articolo 169 del Trattato UE di Amsterdam, che dà l opportunità di creare programmi di sviluppo tra la Commissione Europea e gli Stati Membri, la Commissione Europea ha recentemente varato il programma Ambient Assisted Living (A.A.L.) che punta a migliorare la qualità della vita delle persone anziane attraverso il supporto ICT che costituisce l'insieme delle tecnologie che consentono di elaborare e comunicare l'informazione attraverso mezzi digitali. A.A.L. è dunque un programma di ricerca e sviluppo implementato da 20 Stati membri e 3 Associati e co-finanziati dalla Comunità Europea. Ha come obiettivo l invecchiamento demografico in Europa comprendendo le sfide e le opportunità per i cittadini, i sistemi di assistenza sanitaria, i sistemi sociali, l industria e il mercato. L obiettivo dunque, è di migliorare la qualità di vita degli anziani attraverso l uso di ICT. Le ragioni di tali investimenti sono il cambiamento demografico e l invecchiamento della popolazione in Europa che presentano al contempo sfide e opportunità per i cittadini, i sistemi sanitari e sociali come pure per l industria e il mercato europeo. Lo scopo di AAL è, pertanto, di estendere le aspettative di vita delle persone da realizzare nel proprio ambiente vitale preferito accrescendo la loro autonomia, la confidenza in sé stessi e la loro mobilità. Figura 2- Approccio Pluridisciplinare. Anno Accademico 2009/2010 Pagina 12

13 L uso appropriato dei prodotti intelligenti, basato cioè sulle tecnologie di comunicazione ed informazione deve risultare adeguato alle esigenze degli abitanti, in maniera tale che questi traggano vantaggi nello svolgimento delle attività quotidiane. In particolare, AAL deve consentire: Una maggiore sicurezza, sapendo di poter contare su di una rete di collegamenti sociosanitari sia per controlli della salute già scadenzati, come nel caso di malattie croniche, sia per le emergenze legate all abitante (caduta, malore improvviso) o dovute ad allarme domestico (allagamento, incendio, fuoriuscita di gas, intrusione). Una maggiore facilità di portare avanti le attività giornaliere con appositi supporti di automazione come attuatori specifici per il controllo dell apertura di finestre, tende, accensione o spegnimento di luci. AAL vuole sperimentare su un consistente numero di alloggi delle soluzioni tecnologiche, che sono ancora allo stadio di prototipo e non ancora perfezionate per entrare nel mercato. Con il coinvolgimento dei partner che hanno esperienza nell assistenza agli anziani, con le associazioni di anziani, con gli enti pubblici che mettono a disposizione degli spazi abitativi, si potranno affinare ed adattare le soluzioni in modo che siano maggiormente rispondenti alle esigenze degli abitanti. In particolare, due aspetti della loro vita quotidiana vanno considerati nel proporre soluzioni, sicurezza e salute, quindi i fattori di rischio (malore improvviso, cadute) e malattie croniche che hanno bisogno di un monitoraggio continuo. E stato anche messo in rilievo che l ambito medico deve essere solo una delle componenti da considerare, perché per avere una qualità della vita migliore in casa occorre anche che le soluzioni adottate siano pienamente accettate e condivise dagli anziani e soprattutto adatte al loro stile di vita. 3.2 Requisiti di un sistema di assistenza virtuale (A.A.L): Il progetto di un sistema per Ambient Assisted Living deve necessariamente prevedere l utilizzo di tecnologie e metodologie di tipo assistivo. Queste sono un insieme di tecnologie che possono fornire supporto a quelle fasce di popolazione che hanno difficoltà correlate all avanzare dell età o ad altre patologie, che ne limitano le possibilità di un edificio non correttamente strutturato. Queste tecnologie possono essere molto semplici, basate su sensori ambientali ed attuazioni meccaniche degli infissi, o essere più complesse, sfruttando ad esempio sensori e trasmettitori indossabili L assistenza e la sicurezza nell ambiente domestico Il controllo dello stato di salute e il monitoraggio di tutta una serie di condizioni di una persona anziana o di una persona con qualche tipo di disabilità, all interno della casa, ha sicuramente diversi vantaggi, in termini di comfort complessivo ed in termini medici. Perché questi benefici siano però veramente percepiti, è necessario che i dati che interessano la persona siano acquisiti senza perturbare l ambiente e le abitudini di quest ultima. Tutti i sensori che sono presenti nella casa, se utilizzati in modo coordinato, permettono di rilevare dei profili di comportamento. I motivi per cui li utilizziamo sono essenzialmente 3: 1) Sicurezza; 2) Assistenza; 3) Salute; Anno Accademico 2009/2010 Pagina 13

14 Quando si parla di sicurezza è utile ricordare che essa può essere definita come la "conoscenza che l'evoluzione di un sistema non produrrà stati indesiderati ; il presupposto della conoscenza è fondamentale da un punto di vista epistemologico poiché un sistema può evolversi senza dar luogo a stati indesiderati, ma non per questo esso può essere ritenuto sicuro. Solo una conoscenza di tipo scientifico, basata quindi su osservazioni ripetibili, può garantire una valutazione sensata della sicurezza. I campi in cui è vitale che la sicurezza sia uno dei primi obiettivi sono molto numerosi, così come vari sono i sistemi per raggiungere un grado di sicurezza ritenuto accettabile. Le attività lavorative in genere ma anche la vita domestica ed altri. Nella vita quotidiana, per migliorare la sicurezza, diminuire la possibilità di infortuni e incidenti, aumentando nel contempo la probabilità di risolvere favorevolmente ogni situazione di emergenza, sono necessarie azioni preventive ed organizzative adeguate, che includono: analisi dei rischi; formazione delle persone addette alla sicurezza; formazione sul primo soccorso ecc I sensori indossabili e gli Environment sensors :aspetti generali Per soddisfare i requisiti di sicurezza e di assistenza richiesti dal progetto Ambient Assisted Living è necessario prevedere l utilizzo di sensori e meglio ancora di quelli indossabili, ovvero dispositivi sensibili che vengono progettati al fine di poter essere portati con se dalle persone, senza che provochino alterazioni delle abitudini quotidiane. Questo permette di fornire servizi evoluti volti alla prevenzione delle situazioni di rischio ed alla pronta segnalazione delle condizioni di emergenza che possono coinvolgere la persona che li porta. Il massimo della funzionalità si ha quando i dati, provenienti dal sensore, sono inviati ad un sistema di Intelligenza Artificiale che, per mezzo di un proprio motore inferenziale, sia in grado di inferire su tali dati mappando questi ultimi all interno di scenari stabiliti in precedenza e che prevedano situazioni di allarme. Gli Environment sensors invece sono sensori ambientali, utilizzati in casa, che introducono il concetto di domotica. La domotica è una scienza interdisciplinare che si occupa dello studio delle tecnologie atte a migliorare la qualità della vita nella casa e più in generale negli ambienti antropizzati. Fanno parte di questo ampio sistema sensori quali: sensori di temperatura, sensori CO, sensori di fumo, e altri che monitorizzano la situazione ambientale generando segnali di allarme in caso di condizioni critiche. Anno Accademico 2009/2010 Pagina 14

15 4. PANORAMICA DELLA CRESCITA DEMOGRAFICA 4.1 Crescita Demografica Siamo tutti consci che la popolazione del mondo occidentale ha un rapporto inversamente proporzionale tra giovani ed anziani e che questo rapporto cresce velocemente a favore dell età. In termini pratici si vive più a lungo, si ha un maggior numero di over 60 attivi, ma si ha anche un incremento di individui colpiti da quello che possiamo definire gli acciacchi dell età. E un processo irreversibile, nei prossimi decenni tenderà ad aumentare piuttosto che a diminuire. Ne siamo consapevoli e sappiamo anche che bisogna, in qualche modo, adottare soluzioni per alleviare il peso economico sociale e garantire una assistenza dignitosa a chi ne ha più bisogno. E uno dei messaggi proposti dall Organizzazione mondiale della sanità sul tema della salute degli anziani. Un argomento che acquista sempre maggiore importanza in una società, come la nostra, che sta vivendo una sorta di rivoluzione demografica : nel 2000, nel mondo c erano circa 600 milioni di persone con più di 60 anni, nel 2025 ce ne saranno 1,2 miliardi e 2 miliardi nel Inoltre le donne vivono più a lungo degli uomini virtualmente in tutte le società. Di conseguenza nella fascia di popolazione molto anziana il rapporto fra donne e uomini è di 2 a 1. In Europa, come in molti altre regioni ricche, una persona su 5 ha più di 60 anni. Questo rapporto scende a 1 su 20 in Africa ma, come in altre aree in via di sviluppo, il processo di invecchiamento della popolazione è più rapido che nei paesi sviluppati, quindi c è meno tempo per adottare le necessarie misure per far fronte alle conseguenze dell aumento della popolazione anziana, fra cui l aumento della frequenza di patologie croniche tipicamente legate all invecchiamento. Infatti, l invecchiamento della popolazione è tipicamente accompagnato da un aumento del carico delle malattie non trasmissibili, come quelle cardiovascolari, il diabete, la malattia di Alzheimer e altre patologie neurodegenerative, tumori, malattie polmonari croniche ostruttive e problemi muscolo scheletrici. Come conseguenza, la pressione sul sistema sanitario mondiale aumenta. Le malattie croniche impongono alla popolazione anziana un peso elevato in termini di salute e economico a causa proprio della lunga durata di queste malattie, della diminuzione della qualità della vita e dei costi per le cure. Figura 3- Crescita popolazione anziana Il fenomeno del Baby booming: crescita irreversibile della popolazione maggiore di 65 anni. 1) Aumento delle persone che vivono da sole. 2) Aumento dipendeza 1 a Anno Accademico 2009/2010 Pagina 15 4.

16 Gli Scenari Demografici Italiani Secondo le stime dell Istat, nel 2001 in Italia il numero di ultra65enni ammontava a circa 10 milioni e mezzo di persone (il 18% della popolazione italiana), nel 2006 si stima che questo numero lieviti fino ad arrivare a circa 11 milioni e mezzo di persone. Secondo il rapporto Stato di salute e prestazioni sanitarie nella popolazione anziana del Ministero della Salute, la popolazione anziana oggi in Italia determina il 37% dei ricoveri ospedalieri ordinari e il 49% delle giornate di degenza e dei relativi costi stimati. Sebbene il rischio di malattie aumenti con l età, i problemi di salute non sono una conseguenza inevitabile dell invecchiamento. Infatti se per molte di queste patologie non si conoscono misure preventive efficaci, per altre invece già sono note. Fra queste c è l adozione di un sano stile di vita che include una regolare attività fisica, una sana alimentazione evitando il fumo. Inoltre le misure di prevenzione includono anche indagini cliniche per la diagnosi precoce, come nel caso degli screening per il tumore del seno, della cervice uterina e del colon retto, del diabete e relative complicazioni e della depressione. 100 Proiezione demografica popolazione Italiana -ISTAT Popolazione anni (%) Popolazione 65 anni e più (%) Popolazione 80 anni e più (%) Figura 4: Lo scenario demografico italiano Indice di dipendenza degli anziani (%) - dati ISTAT % Anno Accademico 2009/2010 Pagina 16

17 Il rapporto di dipendenza degli anziani è destinato a crescere. Le statistiche indicano valori di crescita del 50% nei prossimi decenni. Dipendenza: EUROPA 2000=5 EUROPA 2025= 3 ASIA 2000=6 ASIA 2025=3 Figura 5- Valori calcolati per ogni 100 abitanti Anno Accademico 2009/2010 Pagina 17

18 5. MONITORAGGIO DEI SEGNALI VITALI : IL SENSORE BIOHARNESS ZEPHYR 5.1. Il Sensore e il Sistema Badante Virtuale Il sensore indossabile BioHarness Zephyr è parte integrante del sistema informativo Badante Virtuale. Molte delle procedure eseguite, molte delle misure adottate e dei protocolli-software di comunicazione attivati dal sistema per garantire la sicurezza e l assistenza, dipendono strettamente dalle informazioni provenienti dal sensore BioHarness. Figura 6 Il Sensore di Parametri Vitali BioHarness Zephyr In questo contesto, quando si parla di buono stato di salute o meglio ancora di buona condizione fisica di una persona ci si riferisce principalmente ad un corretto funzionamento del cuore, quindi ad un elettrocardiogramma (ecg) che abbia valori nella norma, ad una frequenza respiratoria in condizioni di riposo con valori medi normali, ad una pressione arteriosa che non sia né troppo alta, né troppo bassa, soprattutto quando si sta parlando di persone anziane. In fase di progettazione ci si è chiesti quali potevano essere quei parametri biomedici rilevanti da utilizzare per svolgere al meglio quelle funzionalità fondamentali che prevede il progetto Ambient Assisted Living. Figura 7 Utilizzo del sensore BioHarness nel Progetto Anno Accademico 2009/2010 Pagina 18

19 Serviva un dispositivo, leggero, preferibilmente indossabile e non invasivo, che avesse la capacità di informare durante tutto l arco della giornata, della notte, anche in condizioni estreme, su tutto ciò che riguarda lo stato di salute di un essere umano. Il sensore BioHarness Zephyr rispondeva a tutte le esigenze perché in grado di rilevare i seguenti parametri vitali: Frequenza Cardiaca (BPM) Elettrocardiogramma (ECG) Frequenza Respiratoria (RPM) Ampiezza della Respirazione (mv) Postura del Corpo (Gradi rispetto all asse orizzontale), Accelerazione del corpo nei movimenti Temperatura della Pelle ( C) 5.2. Aspetti tecnici Per avere una visione migliore sul BioHarness e su quello che comporta il suo utilizzo, è necessario introdurre il concetto di monitoraggio combinato. Per monitoraggio intendiamo la messa in atto di sistemi di controllo continuo di fenomeni biologici di varia natura(funzione cardiaca basale,sotto sforzo,funzione respiratoria, temperatura, postura..). Nel nostro caso trattiamo di monitoraggio parametrico combinato in quanto lo strumento in esame è in grado di effettuare diverse misurazioni nel medesimo arco di tempo. Il BioHarness è un sensore multiparametrico, che utilizza una speciale cintura elastica realizzata in materiale Smart Fabric, sviluppata e brevettata dalla Zephyr, per la rivelazione di cinque parametri vitali : frequenza cardiaca,frequenza respiratoria,temperatura della pelle, attività motoria e postura. Consente il monitoraggio,l analisi e la combinazione di più parametri ed è applicabile ad un ampio settore di attività, come ad esempio: Allenamento Sportivo Ricerca Wellness Home care Attività a rischio (militari,esplorazione, soccorso) Il BioHarness può essere indossato in qualunque momento e situazione. È stato progettato per mantenere sotto controllo i parametri vitali anche in condizioni estreme. Consente un analisi veloce ed accurata dei dati ricevuti in tempo reale e può essere usato per dare una valutazione del rendimento fisico ed emozionale di chi lo indossa. I parametri misurati dallo strumento, sopra accennati, sono : Frequenza cardiaca BPM Frequenza respiratoria 3-70 BRM Temperatura della pelle C Posizione/ Postura +/-90 Attività in VMU ( unità vettoriale) Accelerazione su 3 assi +/-3.3 g Anno Accademico 2009/2010 Pagina 19

20 Figura 8 BioHarness : parti fondamentali BioHarness Device Il BioHarness device costituisce la parte intelligente dello strumento, è un sensore multi parametrico con il compito di rilevare, memorizzare e trasmettere i parametri misurati in tempo reale. Il suo peso è di circa 35 grammi, pensato appositamente per essere indossato in modo non invasivo dal paziente nella esplicazione delle sue attività quotidiane. Le sue dimensioni sono ridotte per facilitare i movimenti dello stesso e sono di circa 80 x 40 x 15 mm. Lo strumento ha una capacità di memorizzare circa 480 ore di attività. La batteria ha un autonomia di circa otto ore. I dati raccolti dal device possono essere trasmessi alla postazione di controllo in radiofrequenza o bluetooth. Per quanto riguarda le frequenze del device sono regolabili in base al paese in cui vengono usate in accordo con le normative di regolamentazione ISM (1)( MHz). Questo dispositivo è conforme alla comma 15 delle norme FCC (2)(per il controllo delle frequenze in USA) e alle norme delle radio frequenze internazionali così da: non poter causare interferenze dannose; essere in grado di accettare qualsiasi interferenza ricevuta, incluse le interferenze che possono provocare problemi di operazione. Quando parliamo di Bluetooth invece ci riferiamo ad una specifica industriale per reti personali senza fili (WPAN: Wireless Personal Area Network). Il Bluetooth cerca i dispositivi entro un raggio di qualche decina di metri, tali dispositivi sono coperti dal segnale e li mette in comunicazione tra di loro. Il dispositivo è stato progettato per: essere utilizzato in condizioni di attività estrema; per lavorare in condizioni di umidità o sudore; non contiene parti meccaniche che potrebbero compromettere il funzionamento; per lavorare con basse tensione elettriche e bassi livelli di radiazione; per inviare più parametri contemporaneamente. Impermeabile fino ad una profondità di 5m Anno Accademico 2009/2010 Pagina 20

21 Figura 9 : Schema a blocchi dello strumento Figura 10: schema componenti Anno Accademico 2009/2010 Pagina 21

22 5.2.2 BioHarness Cintura La cintura è data in dotazione con lo strumento ed è disponibile in tre diverse misure a seconda delle esigenze del paziente: - Small : 26 a Medium : 32.5 a 39 - Large : 39 a45.5 L utilizzo di questa è molto importante per una corretta misurazione dei parametri e posizionamento degli elettrodi nella cintura, per questo motivo la posizione e la cura di questa non devono essere trascurati. Figura 11: BioHarness cintura 5.3 I Parametri Biomedici Fondamentali Come abbiamo già sottolineato precedentemente il BioHarness offre la possibilità di avere a disposizione ben 10 diversi parametri biomedici principali, più molti altri che permettono di graficare svariate forme d onda e tutto semplicemente con l utilizzo di un unico dispositivo indossabile non invasivo e leggerissimo. Il primo parametro misurato è l Elettrocardiogramma (ECG) che registra l attività del cuore. Il sensore registra il valore di ECG nel caso di riposo o di uno sforzo. Nel primo caso, per mezzo dell analisi dei valori, si posso evidenziare patologie delle coronarie, alterazioni del ritmo cardiaco (ipertrofia) e della conduzione dell impulso elettrico. Con i valori dell ECG sotto sforzo è invece possibile ottenere un tracciato dinamico in grado di evidenziare cardiopatie latenti, nonché di stabilire i limiti dell attività fisica per i pazienti affetti da scompensi coronarici. E importante conoscere il funzionamento dello strumento nei confronti del l ECG, in quanto esistono fattori che potrebbero causare rumore danneggiando così la misurazione. Anno Accademico 2009/2010 Pagina 22

23 Tra questi i principali sono in primo luogo l umidità della pelle o la mancanza di essa; mentre il sistema BioHarness è in grado di svolgere la sua misurazione anche in mancanza di pelle umida l ECG sarà più sensibile al movimento il quale causerà la presenza di rumore, come possiamo vedere nello schema; Figura 12: tracciato ECG Figura In questo grafico si sta analizzando il percorso di circa 3 Km compiuto da un soggetto che indossa un indumento a secco. Il vettore H(segnale cardiaco),pulito prima della corsa, è immediatamente rumoroso in un secondo momento a causa del movimento generato dall azione del soggetto. Poiché nel movimento di questo, la pelle inumidisce, aumentando quindi la conduttività, il rumore tende a scomparire. La Frequenza Respiratoria da un informazione precisa sul numero degli atti respiratori nell arco di un minuto. In sostanza il sensore è predisposto, nella cinta indossabile, di due sensori piezoelettrici che convertono una forza impressagli in un segnale elettrico. Il sensore appunto è incapsulato e fissato nella fascia toracica che si trova in corrispondenza dell estremità inferiore dello sterno. Il segnale registrato non è altro che un onda sinusoidale il cui fronte di salita corrisponde all atto inspiratorio mentre il fronte di discesa rappresenta quello espiratorio. La proprietà degli algoritmi di rilevamento di respirazione della Zephyr è in grado di misurare ogni singolo respiro. La rilevazione della frequenza di respirazione avviene dopo un intervallo di circa 30/45 secondi necessario per la inizializzazione ed attivazione del device. I fattori che possono influenzare la respirazione sono: L'attività fisica in particolare le attività ripetitive, che provocano l'espansione e la contrazione regolare della gabbia toracica; tra queste ad esempio il sollevamento di un sacco da terra; La costituzione fisica di un soggetto, e il ritmo di respirazione naturale; L azione di respirazione. La respirazione è una combinazione di azioni apicale e diaframmatica. La respirazione apicale è guidata dalla espansione della gabbia toracica. L inalazione è guidata dalla contrazione del diaframma verso il basso. Anno Accademico 2009/2010 Pagina 23

24 L accelerometro il quale è parte integrante anch esso del sensore BioHarness è un trasduttore che converte un accelerazione lineare in una grandezza elettrica secondo un legame noto. La massa contenuta nell accelerometro si muove rispetto al contenitore per effetto della forza inerziale. L entità dello spostamento, supposto linearmente legato alla forza e quindi all accelerazione, viene rilevato o attraverso estensimetri o sfruttando l effetto capacitivo. Anche in assenza di movimento l accelerometro misura la componente dell accelerazione di 24 gravità lungo l asse di misura. Per questo motivo un accelerometro, in condizioni statiche, è equivalente ad un inclinometro. Figura 13: Grafico accelerazione I dati relativi alla postura sono influenzati dal movimento compiuto dal soggetto. Alti livelli di attività non garantiranno un dato di postura affidabile e di conseguenza sarà compromessa la ripetibilità della misura. La misurazione dei dati di postura è la più delicata fra le cinque che il dispositivo può effettuare,infatti per garantire la massima precisione dei valori occorre che il soggetto non compia movimento (caso ideale).i valori attuali di postura per un soggetto che indossa il dispositivo in posizione seduta o in piedi dipenderanno dalla forma del busto immediatamente sotto il vestiario- in soggetto con ventre sporgente è possibile che il risultato abbia valore negativo. Come il soggetto piega il tronco in avanti tale valore tenderà a zero. Figura 14: Orientazione postura Anno Accademico 2009/2010 Pagina 24

25 La misura della Temperatura costituisce un altro parametro importante; Il sensore a infrarossi del dispositivo BioHarness ha una risposta veloce, accurata e molto precisa. I fattori che possono influenzare i dati di temperatura della pelle sono: 1. La sudorazione che è un naturale meccanismo di regolazione della temperatura interna quando questa aumenta considerevolmente; 2. Formazione di condensa sulla finestra del sensore; 3. I fattori ambientali quali la temperatura ambiente,l umidità,il vento e il calore irradiato dal sole; 4. La circolazione sanguinea locale; 5. La sudorazione locale. Questi fattori devono essere presi in considerazione prima che si effettui una qualsiasi analisi di temperatura. E importante sapere che il nostro organismo è in grado di misurare il flusso termico in ingresso e quello in uscita e di attivare delle regolazioni affinché la temperatura corporea rimanga sempre mediamente attorno ai 37 C. La temperatura esterna della pelle, invece, è influenzata notevolmente dalle condizioni ambientali. In ambienti caldi o per attività intense il meccanismo di regolazione adottato è in primo luogo la dilatazione dei vasi sanguigni dell epidermide con conseguente aumento del flusso di calore verso la pelle e aumento del calore superficiale. Nel caso la vasodilatazione fosse insufficiente si attiva la produzione di sudore che evaporando causa una ulteriore dissipazione di calore. In ambienti freddi inversamente l organismo economizza il calore riducendo l afflusso di sangue verso la cute attraverso la vasocostrizione e quindi riducendo il calore disperso per convezione e irraggiamento. Nel caso la vasocostrizione risultasse insufficiente sopraggiungono i brividi che incrementano il metabolismo muscolare e quindi la produzione di calore. La misura della temperatura cutanea è tuttavia utile per lo scambio di informazioni con il sistema Badante. 5.4 BioHarness Architettura del sistema sensore Aspetti generali sulla comunicazione Figura 15: Comunicazione PC-BioHarness Dallo schema si può vedere che il sensore BioHarness realizza una comunicazione di tipo Bluetooth con il PC. Anno Accademico 2009/2010 Pagina 25

26 Nel caso del progetto il PC è rappresentato dal sistema informatico Badante Virtuale. Il BioHarness supporta soltanto una connessione alla volta e usa il Bluetooth SPP (Serial Port Profile) per comunicare con altri dispositivi: 8 data bits 1 bit di stop Per garantire una buona connessione, la tecnologia BioHarness-Zephyr, ha pensato ad un sistema timeout : Se nessun pacchetto è ricevuto dal sensore per oltre 10 secondi lo stesso dispositivo si disconnette automaticamente. Ma se un sistema informatico, un client, vorrà mantenere comunque la connessione (inattiva) con il sensore, anche senza realizzare una comunicazione di scambio di pacchetti, il sistema client, in questo caso, dovrà provvedere ad inviare un semplice segnale lifesignal che indica al sensore di mantenere attiva la comunicazione. Il segnale di lifesignal dovrà essere ricevuto tipicamente ogni tre secondi dal sensore altrimenti questo terminerà la connessione Data Packet IL BioHarness utilizza un semplice meccanismo di trasferimento dati di tipo request/response (ACK) per la maggior parte dei pacchetti ad eccezione degli Stream Data Packet che non hanno un ACK (Acknowledge) associato con i dati trasferiti. Questo tipo di pacchetto Stream Data Packet è inviato dal sensore in real-time con un preciso delay o ritardo tra un pacchetto e il successivo. Prima della trasmissione degli Stream Data Packet, il sensore deve però essere stato abilitato da parte del sistema client richiedente. BioHarness mette a disposizione i seguenti tipi di Stream Data Packet. Figura 16 : Stream Data Packet IL sistema Badante Virtuale per poter rispettare, nelle sue funzionalità, i requisiti del progetto Ambient Assisted Living e quindi, garantire sicurezza e assistenza, necessita principalmente ricevere ed utilizzare i valori contenuti nel General Data Packet (3). Come si può vedere in figura, questa tipologia di pacchetto appartiene alla categoria degli Stream Data Packet ovvero, come già accennato, pacchetti inviati dal sensore al sistema con una cadenza temporale di 1008 ms. Ricapitolando, principali parametri che compongono questi pacchetti di tipo stream troviamo: Frequenza Cardiaca (BPM), Elettrocardiogramma (ECG), Frequenza Respiratoria (RPM), Ampiezza della Respirazione (mv), Postura del Corpo (Gradi rispetto all ass orizzontale), Temperatura della Pelle ( C), Accelerazione del Corpo nei Movimenti, Saturazione di Ossigeno nel Sangue, Livello della Batteria del sensore stesso. Anno Accademico 2009/2010 Pagina 26

27 5.4.3 Abilitazione del trasferimento dei pacchetti Stream Data Packet Come abbiamo detto, una volta che la connessione Bluetooth è stata avviata la trasmissione degli Stream Data Packet può essere abilitata o disabilitata per mezzo di uno specifico comando. Il seguente diagramma chiarifica ulteriormente il funzionamento: Figura 17: Trasferimento pacchetti Anno Accademico 2009/2010 Pagina 27

28 Dopo che il PC è stato connesso al BioHarness, esso invia un pacchetto set di abilitazione alla trasmissione dei dati. Il BioHarness risponde con un ACK (4)come per indicare che è stato ricevuto il pacchetto-comando dal PC e che è pronto per iniziare la trasmissione. Infatti da questo momento in poi il sensore provvederà all invio dei dati ogni 1008 ms. E necessario in questa situazione spedire al sensore un altro segnale lifesignal, ogni 3 secondi, per evitare che il sensore stesso disattivi la connessione. Dal momento in cui il PC decide di non ricevere più i dati è necessario inviare un ulteriore segnale di stop o disable ; il sensore risponderà a quest ultimo con un ACK e la trasmissione dati avrà termine BioHarness e il protocollo di comunicazione Bluetooth Abbiamo detto più volte che il BioHarness utilizza per il trasferimento dati il protocollo Bluetooth; La figura mostra un collegamento Wireless realizzato con il protocollo Bluetooth. La trasmissione asincrona è point-to-point tra il master e una singolo slave ed ai pacchetti non è richiesto uno speciale indirizzamento. Nel momento in cui i pacchetti sono inviati in Radio-Frequenza RF per mezzo del Bluetooth, il protocollo concatena all interno di un BT Packet,ovvero del Bluetooth-Packet, i diversi Comm Pkt. Quest ultimo è semplicemente il Data Packet, con all interno tutte le informazioni rilevanti di parametri vitali, generato dal BioHarness che abbiamo analizzato nei paragrafi precedenti. Il dispositivo o sistema ricevente, nel nostro caso il sistema Badante Virtuale, deve essere in grado, con delle procedure adatte, di estrapolare i dati e di parse rizzare gli stessi in maniera tale da interpretarli nel modo corretto e poi utilizzarle opportunamente IEEE Bluetooth Bluetooth è una specifica industriale per reti personali senza fili (WPAN: Wireless Personal Area Network). Fornisce un metodo standard, economico e sicuro per scambiare informazioni tra dispositivi diversi attraverso una frequenza radio sicura a corto raggio. Bluetooth cerca i dispositivi entro un raggio di qualche decina di metri, tali dispositivi sono coperti dal segnale e li mette in comunicazione tra di loro. L obbiettivo primario del Bluetooth è stato quello di creare uno standard che potesse far comunicare periferiche di diversa natura con un corto raggio di azione, con costi bassi per la produzione e bassi consumi per i dispositivi. Anno Accademico 2009/2010 Pagina 28

29 Caratteristiche Nasce lo standard IEEE per soddisfare dei requisiti basilari quali: La connessione deve riuscire a trasmettere dati sincroni e asincroni quindi sia traffico dati che traffico vocale. Per poter essere disponibile su ogni dispositivo, la trasmittente radio deve essere di dimensioni ridotte e operare a bassa potenza. Per avere una rapida diffusione su qualsiasi tipo di supporto il sistema deve avere bassi costi di produzione Bluetooth e ZigBee: quale usare? Fino ad ora abbiamo rivolto la nostra attenzione esclusivamente al protocollo Bluetooth, utilizzato nel nostro progetto, ma è bene sapere che esiste un protocollo alternativo molto importante in tecnologia, questo prende il nome di ZigBee. ZigBee è il nome di una specifica per un insieme di protocolli di comunicazione ad alto livello che utilizzano piccole antenne digitali a bassa potenza e basato sullo standard IEEE per wireless personal area networks (WPAN). La relazione esistente fra ZigBee e IEEE è simile a quella esistente tra IEEE e la Wi-Fi Alliance. La specifica ZigBee 1.0 è stata approvata il 14 dicembre 2004 ed è disponibile ai membri della ZigBee Alliance. ZigBee opera nelle frequenze radio assegnate per scopi industriali, scientifici e medici (ISM); 868 MHz in Europa, 915 MHz negli Stati Uniti e 2,4 GHz nella maggior parte del resto del mondo. Questa tecnologia ha lo scopo di essere più semplice e più efficiente di altre WPAN come, ad esempio, Bluetooth. Il nodo ZigBee del tipo più complesso richieda solamente il 10% del codice necessario per un tipico nodo Bluetooth o Wi-Fi, mentre il più semplice dovrebbe richiedere intorno al 2%. Tuttavia, l attuale tecnologia offre dimensioni di codice comparabili al 50% del codice necessario per Bluetooth. I protocolli ZigBee sono progettati per l'uso in applicazioni embedded che richiedano un basso transfer rate e bassi consumi. L'obiettivo attuale di ZigBee è di definire una Wireless mesh network non mirata, economica e autogestita che possa essere utilizzata per scopi quali il controllo industriale, le reti di sensori, domotica, le telecomunicazioni (la Z-SIM è stata la prima SIM card creata con un nodo Zig Bee) ecc. A questo punto la domanda nasce spontanea: perché abbiamo scelto di usare il Bluetooth nonostante le caratteristiche del ZigBee siano tali da adempire al meglio i requisiti del progetto? Anno Accademico 2009/2010 Pagina 29

30 Introduciamo la seguente tabella: Bluetooth ZigBee Frequenza 2,4 GHz 2,4 GHz Velocità di trasmissione 720/2100 KBit/s 250 KBit/s Rischio di interferenza Medio Elevato Topologia A stella Rete mesh Copertura dell intera casa No Si Durata delle batterie Settimane Anni ma se c è WLAN Universalità per l home Control No per i dispositivi a batteria Si ma con difficoltà Interoperabilità Di solito alta, però solo per Bluetoth/GSM Solo se non c è WLAN Standard Bluetooth SIG IEEE Il BioHarness, come abbiamo visto, è in grado di lavorare in situazioni avverse, di estremo pericolo, è stato progettato per fornire al meglio le misure dei parametri, portando al minimo le interferenze, consente il monitoraggio, l analisi e la combinazione di più parametri ed è applicabile ad un ampio settore di attività quali l allenamento sportivo, la ricerca ed il wellness. Il protocollo ZigBee costituisce senza dubbi una tecnologia più adatta per un utilizzo multi-sensor, ma dobbiamo tener presente che industrialmente questa tecnologia è in fase di sperimentazione: costruire oggi un apparato utilizzando ZigBee piuttosto che Bluetooth comporterebbe un aumento esponenziale dei costi dello stesso e difficoltà di interfacciamento con altri sensori/apparati. Il Bluetooth oggi è molto diffuso in apparati end user ( celluari, elettromedicali, ecc.) ed i costi sono molto bassi, difatti è uno standard maturato a differenza dello ZigBee. Il nostro scopo principale è quello di costruire un sistema che funzioni al meglio, ma che sia anche sostenibile e facilmente replicabile ; utilizzare oggi ZigBee costituirebbe un limite alla realizzazione del progetto poiché si sta parlando di uno standard non maturato le cui applicazioni non sono facilmente reperibili sul mercato se non in forma prototipale. Anno Accademico 2009/2010 Pagina 30

31 6. LA DOMOTICA E GLI ENVIROMENT SENSORS La domotica è la scienza interdisciplinare che si occupa dello studio delle tecnologie atte a migliorare la qualità della vita nella casa e più in generale negli ambienti antropizzati. Il termine domotica deriva dal greco domos (δοµος) che significa "casa". Come si potrà facilmente evincere dal contenuto della voce, questa area fortemente interdisciplinare richiede l'apporto di molte tecnologie e professionalità, tra le quali ingegneria edile, elettronica, biomedica, telecomunicazioni ed informatica. La domotica è nata nel corso della terza rivoluzione industriale allo scopo di studiare, trovare strumenti e strategie per: migliorare la qualità della vita; migliorare la sicurezza; risparmiare energia; semplificare la progettazione, l'installazione, la manutenzione e l'utilizzo della tecnologia; ridurre i costi di gestione; convertire i vecchi ambienti e i vecchi impianti. La domotica svolge un ruolo importante nel rendere intelligenti apparecchiature, impianti e sistemi. Ad esempio un impianto elettrico intelligente può autoregolare l'accensione degli elettrodomestici per non superare la soglia che farebbe scattare il contatore. Il termine casa intelligente" indica un ambiente domestico - opportunamente progettato e tecnologicamente attrezzato - il quale mette a disposizione dell'utente impianti che vanno oltre il "tradizionale", dove apparecchiature e sistemi sono in grado di svolgere funzioni parzialmente autonome (secondo reazioni a parametri ambientali di natura fissa e prestabilita) o programmate dall'utente o recentemente completamente autonome (secondo reazioni a parametri ambientali dirette da programmi dinamici che cioè si creano o si migliorano in autoapprendimento). La casa intelligente può essere controllata dall'utilizzatore tramite opportune interfacce utente (come pulsanti, telecomando, touch screen, tastiere, riconoscimento vocale), che realizzano il contatto (invio di comandi e ricezione informazioni) con il sistema intelligente di controllo, basato su un'unità computerizzata centrale oppure su un sistema a intelligenza distribuita. I diversi componenti del sistema sono connessi tra di loro e con il sistema di controllo tramite vari tipi di interconnessione (ad esempio rete locale, onde convogliate, onde radio, bus dedicato, ecc.). Un sistema domotico si completa, di solito, attraverso uno o più sistemi di comunicazione con il mondo esterno (ad esempio messaggi telefonici preregistrati, SMS, generazione automatica di pagine web o ) per permetterne il controllo e la visualizzazione dello stato anche da remoto. Sistemi comunicativi di questo tipo, chiamati gateway o residential gateway svolgono la funzione di avanzati router, permettono la connessione di tutta la rete domestica al mondo esterno, e quindi alle reti di pubblico dominio. Anno Accademico 2009/2010 Pagina 31

32 6.1 Obiettivi e Soluzioni Disporre di Sistema unico che possa comprendere tutte le funzioni di comunicazione ed autonomia che la persona necessita, è l'obiettivo della Domotica. Per questo motivo la scelta della tecnologia piu' corretta può richiedere valutazioni approfondite, con l'aiuto di persone esperte in tema di disabilità. Attraverso l'approccio alla Domotica da parte delle persone disabili si innescherà un processo attraverso il quale l'utente imparerà a comprendere i propri bisogni, ed a stabilire obiettivi in relazione ad essi, a formulare progetti mirati al raggiungimento dei tali obiettivi e di prendere poi iniziativa per realizzarli. Le soluzioni tecnologiche che possono essere adottate per la realizzazione di un sistema domotico sono caratterizzate da peculiarità d'uso proprie degli oggetti casalinghi: Semplicità: il sistema domotico è diretto ad un pubblico vasto e non professionale, per questo deve essere semplice da usare secondo modalità naturali, univoche e universalmente riconosciute attraverso un'interfaccia user friendly, deve inoltre essere sicuro e non deve presentare pericoli per chi non ne conosce o comprende le potenzialità. Continuità di funzionamento: il sistema deve essere costruito pensando al fatto che dovrà offrire un servizio continuativo e per questo praticamente immune da guasti o semplice da riparare anche per personale non esperto o, nel caso, necessitare di tempi brevi per la rimessa in funzione. Affidabilità: il sistema funziona sempre, senza richiedere particolari attenzioni; anche in caso di guasti esso deve essere in grado di fornire il servizio per il quale è stato progettato o uno simile in caso di funzionamento ridotto, deve essere inoltre in grado di segnalarne il mancato funzionamento e di generare un report delle eventuali anomalie. Basso costo: affinché un sistema domotico sia alla portata di tutti deve avere un costo contenuto, inteso come economicità delle periferiche (sensori, attuatori, ecc.) e della rete di interconnessione tra i diversi moduli funzionali. Le tecnologie per la domotica permettono inoltre di ottenere alcuni vantaggi quali ad esempio: Risparmio energetico: un sistema completamente automatizzato dovrà evitare i costi generati da sprechi energetici dovuti a dimenticanze o ad altre situazioni, monitorando continuativamente i consumi e gestendo le priorità di accensione degli elettrodomestici. Automatizzazione di azioni quotidiane: un sistema di home automation deve semplificare alcune azioni quotidiane, soprattutto quelle ripetitive, non deve in alcun modo complicarle. Tutte queste caratteristiche, se non sviluppate singolarmente ma nel loro insieme, portano alla creazione di un sistema domotico integrato che può semplificare la vita all'interno delle abitazioni. La casa diventa intelligente non perché vi sono installati sistemi intelligenti, ma perché il sistema intelligente di cui è dotata è capace di controllare e gestire in modo facile il funzionamento degli impianti presenti. Anno Accademico 2009/2010 Pagina 32

33 6.2 Sensori Ambientali Per controllo ambientale si intende il monitoraggio e la gestione di una serie di parametri ambientali all'interno o all esterno di un edificio. Il monitoraggio avviene attraverso sistemi presenti oggi in moltissimi edifici che sono in grado di percepire la piú piccola variazione climatica (compatibilmente alla precisione dei sensori) ed agire di conseguenza. Gli Environment Sensors, dovrebbero rappresentare, il braccio del sistema per permettere ad esso di garantire sicurezza contro eventuali fughe di gas e di acqua, contro intrusioni di altre persone all interno della casa ecc. Dovrebbe essere possibile regolare la temperatura degli ambienti avendo come obiettivo il massimo risparmio energetico oppure gestire l accensione e lo spegnimento automatico di più utenze come ad esempio le luci in giardino. Figura 18 : casa intelligente Il sistema di teleassistenza prevede diversi sensori posizionati all interno dell abitazione, collegati a un unità Lifeline ad uso domestico o altro sistema di teleassistenza abilitato e monitorato 24/24 ore, 365 giorni all anno da una centrale di ascolto, in grado di garantire la gestione di una emergenza. Nonostante alcuni tipi di sensori per teleassistenza siano presenti sul mercato da diversi anni, solo recentemente se ne sono compresi realmente i vantaggi. É ora disponibile un ampia gamma di sensori in grado di aiutare a gestire i rischi domestici, consentendo quindi alle persone più vulnerabili di vivere in sicurezza e in modo indipendente il più a lungo possibile. La gamma di sensori garantisce una maggiore sicurezza e protezione degli utenti, grazie al monitoraggio dei seguenti rischi ambientali: incendi, allagamenti, presenza di monossido di carbonio o gas, temperature basse o elevate, nonché rischi personali tipo cadute, inattività, furti, falsi allarmi e molto altro ancora. Anno Accademico 2009/2010 Pagina 33

34 6.2.1 Sensori Manuali Comunemente con il termine sensore si definisce un dispositivo che trasforma una grandezza fisica che si vuole misurare in un segnale di natura diversa (tipicamente elettrico) più facilmente misurabile o memorizzabile. I sensori di tipo manuale. Come dice la parola stessa, sono quei sensori con cui si deve interagire fisicamente affinché gli stessi inviano un segnale alla centrale Lifeline. Tra questi sensori troviamo: La corda per allarme: La quale offre all'utente un mezzo conveniente di richiesta di aiuto in caso di emergenza, utilizzata in modo particolare nei luoghi dove l anziano o il disabile possono incontrare difficoltà nell alzarsi, ad esempio in bagno. Figura 19: corda per allarme Pulsante Antipanico: Sono telecomandi impermeabili che trasmettono alla frequenza di 869 MHz (la frequenza Europea dedicata all allarme sociale). Entrambe dispongono delle seguenti funzioni specifiche: autotest livello batteria e portata radio di 50m all interno degli edifici. Figura 20: Pulsante antipanico Anno Accademico 2009/2010 Pagina 34

35 6.2.2 Sensori Automatici In questa categoria troviamo i sensori che non hanno bisogno di essere azionati dall anziano o dal disabile ma si attivano in caso di emergenza: Sensori porte e finestre: questi tipi di sensori hanno il compito di chiudere porte e finestre; si basano sull utilizzo di un sensore ad infrarossi che rileva l apertura e la chiusura delle stesse. Figura 21: sensori porte Sensore CO: Il quale invia segnali d'allarme immediati in caso di rilevamento di emissioni pericolose di CO. Figura 22: sensore CO Tappeto Presenza: Segnala la presenza e il movimento dell individuo Figura 23: Tappeto presenza Anno Accademico 2009/2010 Pagina 35

36 Sensore Intrusione: Sono una serie di sensori che possono essere utilizzati per garantire, a costi moderati, agli utenti la funzione d allarme antintrusione. Figura 24: Sensori ad Intrusione Sensore Gas: Il Sensore di Gas cablato fornisce un allerta immediata per i pericoli derivanti da fughe di gas. E anche disponibile un Sensore GPL. Figura 25: sensore gas Sensore Temperatura: Il Sensore Temperatura controlla le temperature eccessivamente alte o basse e la rapidità di aumenti o diminuzioni della temperatura (incendi). Viene tipicamente installato a parete Figura 26: sensore temperatura Sensore Allagamento e Rubinetti Automatici: Il Sensore di Allagamento è un sensore senza fili, semplice e non ostruttivo che può fornire un allarme preventivo per situazioni di potenziale allagamento. Il sensore viene posizionato sotto il lavabo o nel bagno a lato della toilette o sotto la vasca. Se il Sensore percepisce presenza di acqua, l unità fornirà due tipi di allarmi. Il primo è un allarme acustico locale ed il secondo attiverà l unità domestica che invierà automaticamente una chiamata al centro di ascolto. Anno Accademico 2009/2010 Pagina 36

37 Figura 27: Sensori per allagamento Sensore Fumo: In caso di presenza di fumo negli ambienti dove sono installati i Rilevatori di Fumo si allarmano e inviano una chiamata al centro di ascolto. Contemporaneamente si attiva anche un allarme acustico locale. Figura 28: Sensore fumo Sensori di Videosorveglianza Solitamente si usano telecamere in grado di seguire tutti i movimenti dell anziano o del disabile, ed in grado di monitorare 24 ore /24 tutto ciò che succede in casa. Ne esistono diverse a seconda degli usi e degli scopi; nel nostro sistema si fa riferimento a telecamere a basso costo. Figura 29: Telecamere di videosorveglianza Anno Accademico 2009/2010 Pagina 37

38 I sensori domotici devono seguire lo stile di vita della persona Figura 30: casa domotica La figura sopra riportata ritrae un tipico esempio di casa domotica; la casa è suddivisa in 5 scompartimenti : la cucina, l ufficio, il bagno, la sala ed infine l ingresso principale. In ognuna di queste stanze vi sono dei quadratini colorati che segnalano la presenza dei sensori ambientali sopra descritti, posizionati con il fine di garantire autonomia e sicurezza per l anziano o per la persona disabile. Anno Accademico 2009/2010 Pagina 38

39 7.ARCHITETTURA DEL SISTEMA 7.1 Introduzione Progettare e realizzare un sistema di Assistenza Virtuale è molto più complesso di quello che potrebbe sembrare. Nella fase di pianificazione si nota che intervengono una grandissima quantità di fattori eterogenei tra loro che è assolutamente necessario tenere in considerazione per poi gestirle al meglio. Principalmente queste variabili di natura così diversa dipendono strettamente dall ambiente nel quale l assistente viene inserito, e soprattutto, dipendono dagli utilizzatori del sistema coinvolti. Stiamo parlando appunto di persone anziane o portatori di qualche tipo di disabilità che necessitano di acquisire dall ambiente una maggiore autonomia, un supporto anche psicologico e quindi stima di se stessi. Riprendendo lo schema funzionale del sistema, presentato a grandi linee nel primo capitolo, è necessario sottolineare l importanza fondamentale del Decision Maker, collegato in modo diretto con scenari e database. Sensori biomedici Decision Maker assistito tutor familiari SENSORI AMBIENTALI MOVIMENTI ANZIANO ATTIVITA ANZIANO DATI DATABASE medico ospedale specialista Figura 31: Sistema funzionale Anno Accademico 2009/2010 Pagina 39

40 7.2 Il sistema Interpretativo nell Ambient Assisted Living Un sistema interpretativo è una delle componenti più complesse di un sistema implementato nell ambiente di Assisted Living perché costituisce il motore che permette il suo corretto funzionamento in modo Intelligente. Esso deve preoccuparsi di analizzare, elaborare ed interpretare i dati provenienti dal sensore e dall ambiente esterno e sulla base di questi produrre delle azioni precise. Sulla base dei valori dei dati deve essere in grado di riconoscere degli scenari e poi delegare l interazione con l utente alla Badante Virtuale. Il sistema inferenziale deve essere capace di riconoscere delle situazioni anomale sia dal punto di vista della persona (caduta, malore, dimenticanza nel prendere un farmaco) sia dal punto di vista della casa (una finestra o la porta è rimasta aperta). Il tutto rispettando un requisito di estrema importanza ovvero la configurabilità del sistema. Il nostro sistema Interpretativo sarà un sistema di Intelligenza Artificiale e quindi basato sulla conoscenza, che non vuole sostituirsi al medico ma rileva a partire da una serie di dati biomedici ed ambientali acquisiti, il rischio del verificarsi di una situazione anamola Il Sistema Esperto Una delle aree di maggior sviluppo in Intelligenza Artificiale è lo studio e la progettazione di Sistemi Esperti. Un sistema esperto è un programma che cerca di riprodurre le prestazioni di una o più persone esperte in un determinato campo di attività. La loro caratteristica fondamentale è la capacità di eseguire compiti, normalmente di competenza della flessibilità e capacità di un cervello umano con conoscenze ed esperienza nel settore. I sistemi esperti si differenziano dunque da altri programmi simili, in quanto, facendo riferimento a tecnologie elaborate in funzione dell'intelligenza artificiale, sono sempre in grado di esibire i passaggi logici che soggiacciono alle loro decisioni: proposito che, ad esempio, non è attuabile da parte della mente umana. Il sistema esperto si compone in sostanza di tre sezioni: 1. una base di conoscenza, in cui sono accumulate le regole deduttive e i dettami procedurali di cui il sistema si serve nel suo operato; 2. un motore inferenziale, in cui il programma si occupa di applicare in concreto le nozioni contenute nella base dati; 3. un'interfaccia utente, che permette ' interazione fra il soggetto umano e il programma che deve dare risposta ai sui problemi. E importante sapere che i sistemi esperti,generalmente, si dividono in due categorie principali: Sistemi esperti basati su regole Sistemi esperti basati su alberi Anno Accademico 2009/2010 Pagina 40

41 Sistemi esperti basati su regole: I sistemi esperti basati su regole sono dei programmi composti da regole nella forma IF condizione THEN azione (se condizione, allora azione). Dati una serie di fatti, i sistemi esperti, grazie alle regole di cui sono composti, riescono a dedurre nuovi fatti. Per esempio, supponiamo di avere un problema di salute, forniamo al sistema esperto i seguenti fatti: 1. ho mal di testa 2. sono raffreddato 3. la temperatura corporea è di 38 C il sistema esperto assume i fatti e sceglie una regola così formata: IF ((mal di testa) AND (raffreddore) AND (temperatura = 38)) THEN (Il suo problema è INFLUENZA). Sistemi esperti basati su alberi: Un sistema esperto basato su alberi, dato un insieme di dati ed alcune deduzioni, creerebbe un albero che classificherebbe i vari dati. Nuovi dati verrebbero analizzati dall'albero e il nodo di arrivo rappresenterebbe la deduzione. È da notare che un sistema esperto non è "intelligente" nel senso comune della parola, ossia in modo creativo. Le deduzioni di un sistema esperto non possono uscire dall'insieme di nozioni immesse inizialmente e dalle loro conseguenze. Ciò che li rende utili è che, come i calcolatori elettronici, possono maneggiare una gran quantità di dati molto velocemente e tenere quindi conto di una miriade di regole e dettagli che un esperto umano può ignorare, tralasciare o dimenticare. Il nostro sistema Interpretativo, utilizza il sistema esperto basato su regole; dati una serie di fatti, i sistemi esperti, grazie alle regole di cui sono composti, riescono a dedurre nuovi fatti. Per esempio, supponiamo che l anziano da assistere abbia un problema di tachicardia, forniamo al sistema esperto i seguenti fatti: 1. La Frequenza Cardiaca è più alta del normale 2. La persona non sta svolgendo alcuna Attività Fisica 3. La Frequenza Respiratoria è più alta del normale Il sistema esperto assume i fatti e sceglie una regola così formata: IF (( Frequenza Cardiaca >120 ) AND (NOT( Attività Fisica ) AND (Frequenza Respiratoria > 20 )) THEN ( Il suo problema è TACHICARDIA). Anno Accademico 2009/2010 Pagina 41

42 7.3 Data base La Base di Dati ha il compito di memorizzare al suo interno il flusso di dati proveniente dal BioHarness o dai sensori ambientali. Quindi, tener traccia di tutte le informazioni riguardanti lo stato di salute, le attività abituali e dei movimenti della persona, che fanno riferimento a tutto l arco della giornata o della settimana. La Base di dati utilizzata nel sistema da la possibilità di memorizzare e di interrogare il data base per i seguenti valori. (Temperatura corporea, ECG, Frequenza Cardiaca e Respiratoria, Ampiezza di Respirazione, Posizione rispetto all asse orizzontale, Accelerazione di Picco - valore di movimento, Data ed Orario del dato rilevato) (Spostamenti entro le quattro stanze della casa, Attività Effettuata dentro la stanza, Temperatura Ambientale della stanza, Data ed Orario dello spostamento) Promemoria importanti di appuntamenti, eventi, orari da ricordare ( es. promemoria - ricordare di prendere un farmaco in un ora prestabilita) Sensori biomedici Decision Maker assistit tutor familia SENSORI AMBIENTALI MOVIMENTI ANZIANO ATTIVITA ANZIANO DATI DATABASE medico ospeda special Figura 32: Flusso dati al Decision Maker Anno Accademico 2009/2010 Pagina 42

43 7.4 Interfaccia Utente- Talking Head L interfaccia utente svolge un ruolo centrale in tutto il contesto; essa ha l importante compito di comunicare con l anziano il che costituisce la parte delicata del progetto. La funzionalità e la modalità di colloquio dell interfaccia costituiscono infatti un punto delicato per ciò che riguarda la reale usabilità dell Assistente Virtuale da parte di utenti anziani, in particolare se affetti da qualche tipo di disabilità. La maniera di presentarsi all utente, la facilità di utilizzo e le modalità di comunicazione possono determinare in maniera definitiva l usabilità ovvero l accettazione o il rifiuto di questa tecnologia da parte dell anziano. In passato sono esistiti dei progetti che prevedevano la trasposizione di un testo scritto mediante una voce sintetica, oggi questi si sono evoluti fino ad arrivare ad una vera implementazione di sistemi di sintesi automatica bimodale audio-visiva che prevedono la messa a punto di Facce Parlanti (cfr. Cosi-Magno, Multimodalità e Multisensorialità nella creazione di una Faccia Parlante in italiano, 2002). Le loro potenzialità sono enormi e possono essere impiegate in molti tipi di interazione uomo macchina. In particolare i vantaggi sono: Maggiore naturalezza, vengono riprodotte fedelmente le condizioni che caratterizzano la comunicazione faccia a faccia, soprattutto per quanto riguarda la trasmissione di informazione multimodale (extralinguistica, paralinguistica e linguistica) e multicanale (acustico uditiva e ottico visiva); Maggiore robustezza, le informazioni visive sono coprodotte con le informazioni acustico - uditive, e ne possono rappresentare una ripetizione, un integrazione o, addirittura, una sostituzione. Agiscono in modo complesso e possono assumere un ruolo realmente importante, in particolare quando il segnale acustico è disturbato; Comunicazione più amichevole, interagire con un Agente Virtuale rende, senza ombra di dubbio, la comunicazione più stimolante e sembra determinare nell utente una maggiore attenzione e motivazione. Nella comunicazione quotidiana ci rendiamo conto di quanto sia importante, più che ciò che diciamo, il modo in cui lo facciamo. Attraverso il canale visivo e auditivo vengono trasmesse: Informazione paralinguistica, identità del mittente (sesso, razza, età,...) e le sue intenzioni comunicative (gioco, scherzo, comando, interrogazione,...); Informazioni extralinguistiche, morfologia della faccia, degli occhi, del naso, frequenza di vibrazione delle corde vocali, intensità del parlato; Informazione linguistica. L intonazione è molto importante, non solo nell interazione faccia a faccia, ma anche nella comunicazione artificiale con Agenti virtuali, infatti si è cercato di rendere quanto più espressiva la Talking Face per evitare che il modo di pronunciare le parole ci risulti piatto e meccanico. Anno Accademico 2009/2010 Pagina 43

44 La comunicazione verbale multimodale e multisensoriale si serve sia del canale visivo che di quello uditivo. In particolare, volendo schematizzare le fonti dell informazione linguistica e paralinguistica, possiamo dire che il segnale verbale trasmette: 1) Informazioni relative alle unità fonologiche segmentali, i fonemi vocalici e consonantici, dai quali dipende il riconoscimento delle parole pronunciate; 2) Informazioni sulla intonazione, sulla sua intensità e durata, nonché sull interpretazione della esatta sequenza delle parole per comprenderne il significato; 3) Informazioni paralinguistiche relative ad emozioni e attitudini espresse anch esse da specifiche configurazioni della voce, dell intonazione. Figura33 : Schematizzazione delle fonti visive e uditive di informazione linguistica Anno Accademico 2009/2010 Pagina 44

45 La comunicazione umana è estremamente complessa, oltre alle semplici parole vengono trasmesse una serie di informazioni sulla nostra reale volontà e sul nostro modo di relazionarci. E proprio per questa ragione che creare un efficace Talking Face, in grado di riprodurre fedelmente il parlato umano, risulta impegnativo e necessita di uno sforzo scientifico notevolissimo. Esistono molti modi per costruire e controllare una Faccia Parlante.Negli ultimi tempi hanno riscosso notevole successo i sistemi di sintesi bimodale da testo scritto, che implicano: Tutte le informazioni relative all interazione faccia a faccia, in particolare quelle bimodali trasmesse da tutte le componenti facciali. Utilizzazione di sistemi optoelettronici per registrare ed analizzareconfigurazioni e movimenti facciali, attraverso l apparecchiatura ELITE che riesce a catturare in tempo reale i movimenti articolatori che intervengono nella produzione del parlato; Informazioni linguo - specifiche sulle caratteristiche articolatorie, acustiche e visive delle unità linguistiche segmentali e soprasegmentali; Informazioni diafasiche e diastratiche specifiche sulle caratteristiche acustiche e visive delle emozioni e degli atteggiamenti. Sulla base di quanto analizzato ed approfondito, negli ultimi anni sono stati fatti passi da gigante, il computer del futuro ha un nome di donna, capelli lunghi e neri, occhi chiari ed espressione accattivante. In parole povere Lucia. Chi è Lucia? Lucia è un prototipo di intelligenza artificiale, realizzato all Istituto per le Scienze e Tecnologie della Cognizione (ISTC) del Centro Nazionale delle Ricerche (CNR) di Padova e presentata nel corso dei convegni "Comunicazione parlata e manifestazione delle emozioni" e "Misura dei parametri, aspetti tecnologici ed implicazioni nei modelli linguistici", che si sono svolti a Padova nel novembre del La Faccia Parlante è in grado di riprodurre fedelmente il parlato umano grazie ad un modello di coarticolazione(5), creato appositamente per rendere i movimenti delle labbra di Lucia più fluidi e naturali e ad una distribuzione ottimale dei circa 26 mila poligoni: appartenenti alla pelle, 4616 ai capelli, 2688 a ciascun occhio, 236 alla lingua e 1029 ai denti. Lucia è in grado di esprimere emozioni, come rabbia, disgusto, sorpresa, gioia, tristezza e paura, grazie infatti al sistema optoelettronico ELITE si possono captare i movimenti dei muscoli facciali e riprodurli nella Talking Face per renderla più espressiva. Dimentichiamoci, quindi, dei monitor che non si capisce mai quello che dicono, da oggi tutto questo potrebbe essere superato da Lucia, una Faccia Parlante. Anno Accademico 2009/2010 Pagina 45

46 8. GLI SCENARI APPLICATIVI La destinazione del flusso di dati è quindi il sistema interpretativo, il quale riceve i dati e genera opportuni allarmi, sollecitazioni, indicazioni in base al tipo di informazione che lo stesso riceve. Sensori biomedici Decision Maker assistito tutor familiari SENSORI AMBIENTALI MOVIMENTI ANZIANO ATTIVITA ANZIANO DATI DATABASE medico ospedale specialista Figura 34: Scambio dati con interfacce utente Il sistema deve possedere un modulo che sappia gestire di tutti questi allarmi. E importante pensare a come rappresentarli, come comunicarli, cosa attivare al presentarsi di un particolare allarme, a come classificarli in base alla loro importanza. Ad esempio è inopportuno comunicare alla persona anziana che è in uno stato di tachicardia perché ciò potrebbe aumentare lo stato di ansia e quindi peggiorare la situazione. Bisogna pensare a come tradurre l allarme tachicardia in suggerimenti e indicazioni che portino la persona ad uno stato di tranquillità come ad esempio indicare di sdraiarsi nel letto o sedersi e rilassarsi. Contemporaneamente il sistema continua a monitorizzare la frequenza cardiaca e se questa continua ad essere fuori dai valori normali, in relazione anche ad altri valori. Per poter classificare una situazione come allarmante o pericolosa per la sicurezza e lo stato di salute, non basta semplicemente controllare se un preciso valore del dato rilevato dal sensore risulta essere fuori dai valori stabiliti normali. Anno Accademico 2009/2010 Pagina 46

47 8.1 Condizioni di normalità: Quando il nostro organismo opera in pieno stato di salute si parla di condizione fisiologica. Il ritmo fisiologico normale del cuore sano è di battiti per minuto. Questi parametri vengono alterati, più o meno fortemente, quando esiste qualche problema di natura cardiaca. È importante, per colui che interpreta il tracciato, sapere quali variazioni possono esistere, come fare per ricercarle e conoscerne il significato. L'ECG ci dà, infatti, informazioni circa: frequenza cardiaca; ritmicità dell'azione cardiaca, ovvero la presenza di aritmie indicanti eventuali "blocchi"; presenza di eventuali battiti ventricolari prematuri e altre informazioni importanti. Trai i ritmi sinusali anormali troviamo ad esempio: Tachicardia sinusale, si parla di tachicardia sinusale quando notiamo una frequenza del battito cardiaco che supera i 100 battiti al minuto. In questo caso l'ecg risulta perfettamente normale, ad eccezione della frequenza del battito. Bradicardia sinusale, termine bradicardia sinusale indica una ridotta frequenza del battito cardiaco, di norma si indica con questo termine un ritmo al di sotto dei 60 battiti al minuto. Come nel caso della tachicardia sinusale il tracciato dell'ecg risulta normale, ma con una ridotta frequenza temporale del complesso QRS. La bradicardia sinusale può essere una condizione normale, soprattutto per quanto riguarda il cuore degli atleti che possono avere frequenze molto basse dovute appunto ad un costante allenamento. Aritmia sinusale, se tutti i complessi QRS di per sè sono normali, ma il ritmo in condizioni di riposo non è regolare (le distanze tra ogni complesso QRS e il successivo variano lungo il tracciato), viene diagnosticata una aritmia sinusale. Tra i Ritmi anormali dovuti a blocco della conduzione degli impulsi invece troviamo: Blocco seno-atriale, in alcuni casi può capitare che l'impulso che si origina nel nodo seno-atriale non possa diffondersi completamente nel resto del miocardio. Questa condizione, nonostante possa sembrare molto pericolosa, è compatibile con la vita a causa di un sistema di sicurezza del cuore. Infatti in mancanza di conduzione (o di generazione) degli impulsi da parte del nodo seno-atriale, è il nodo atrio-ventricolare che prende il controllo del ritmo cardiaco. Blocco atrio-ventricolare, condizioni di frequenza normale. il tempo che intercorre tra l'onda P e l'inizio del complesso QRS è di circa 0,16 secondi. Se in condizioni normali, questo intervallo supera gli 0,2 secondi, allora si parla di blocco incompleto di primo grado. Si tratta di un problema che riguarda il trasferimento degli impulsi dagli atri ai ventricoli.se l'intervallo P-R raggiunge una durata di 0,25-0,45 secondi i potenziali d'azione che investono il nodo atrio-ventricolare non sempre riescono ad oltrepassarlo, in questa condizione accade che i ventricoli "saltino" qualche battito rispetto agli atri. È il caso del blocco incompleto di secondo grado.la condizione più grave si verifica quando la conduzione degli impulsi nel nodo A-V è completamente impedita e si verifica un blocco completo tra atri e ventricoli. Nel tracciato elettrocardiografico questa condizione si evidenzia dal fatto che le onde P risultano completamente dissociate dai complessi QRS-T. Gli atri e i ventricoli hanno un ritmo indipendente Anno Accademico 2009/2010 Pagina 47

48 Esistono, infine, molte patologie legate al cuore; tra queste troviamo: Ischemie ed infarti; Fibrillazione ventricolare; Asistolia; Si definisce frequenza respiratoria il numero di respiri compiuti da un individuo nell'arco di un minuto. Ogni singolo ciclo respiratorio è composto da una fase di inspirazione (un po' più corta) e da una fase espiratoria, oltre a due pause di cui una brevissima al termine dell'inspirazione ed una più lunga (circa 1/5 della durata totale dell'atto) al termine dell'espirazione. La frequenza respiratoria a riposo è di atti al minuto. Durante l'esercizio fisico strenuo tale frequenza può arrivare sino a respiri al minuto. Non a caso, negli aumenti di frequenza cardiaca si ha un parallelo rialzo della frequenza respiratoria, con una relazione di circa un atto respiratorio ogni 4-5 contrazioni cardiache. Oltre che in relazione all'attività muscolare, i valori di frequenza respiratoria possono variare in relazione alla taglia corporea, all'età, al sesso, allo stato di salute, all'attività digestiva, alla temperatura ambientale ed alla posizione corporea (diminuiscono in posizione orizzontale). Superiore nelle donne rispetto agli uomini, la frequenza respiratoria aumenta anche negli stati febbrili e nelle condizioni addominali e toraciche che limitano la profondità del respiro. Si definisce tachipnea un aumento della frequenza respiratoria oltre i limiti fisiologici (> 20 cicli al minuto nell'adulto). La frequenza dei respiri aumenta anche in ambienti rarefatti di ossigeno, come quelli tipici dell'alta montagna. In presenza di tachipnea (o polipnea) i respiri si fanno più brevi, mentre nella cosiddetta iperpnea gli atti aumentano di profondità (le due condizioni sono spesso - ma non necessariamente - associate). Infine, per elementi di natura emozionale, durante l'esame obiettivo molti pazienti presentano frequenze respiratorie superiori a quelle abituali. Si definisce bradipnea un calo della frequenza respiratoria al di sotto dei limiti fisiologici (< 12 respiri al minuto nell'adulto, < 20/min nel bambino di 3-12 anni, < 25/min nel bambino di 1-3 anni, < 30/min sotto dell'anno di età). La temperatura corporea è un parametro per misurare il grado di calore del corpo degli animali. Nell'uomo la temperatura normale è circa di 36,8 C, con una certa variabilità individuale (di circa ±0.4 C). La temperatura viene mantenuta costante o modificata in base alle variazioni ambientali attraverso un meccanismo chiamato Termoregolazione. La temperatura corporea durante la giornata varia, il livello più basso si riscontra al mattino alle 4, quello più alto invece la sera alle 18. Altri fattori possono condizionare la temperatura come la digestione, l'età, l'attività fisica e, nelle donne, il ciclo mestruale, infatti, il progesterone, prodotto durante l'ovulazione, aumenta la temperatura da 0,3 a 0,6 C. Nell'uomo fisiologicamente disseminati in tutto il corpo ci sono dei termorecettori profondi e superficiali che trasmettono gli stimoli al centro termoregolatore situato nell'ipotalamo. Tutto questo necessita per mantenere la temperatura relativamente costante poiché in questo modo i vari processi metabolici possono avvenire con una velocità ottimale. L esercizio motorio riveste un ruolo di primaria importanza per un corretto sviluppo della persona. L uomo fin da bambino ha bisogno di un attività fisica come lo è la curiosità per la mente o il cibo per il corpo. Essa non solo attiva tutti gli aspetti fisiologici dell essere umano ma, al tempo stesso, assume un ruolo attivatore della conoscenza e della relazione che intercorre tra il sé e il mondo. Anno Accademico 2009/2010 Pagina 48

49 SCHEMA RIASSUNTIVO DELLE CONDIZIONI FISIOLOGICHE DI NORMALITA : Frequenza ECG: (condizioni di normalità): Va dai 60 ai 100 Bpm ( fisiologica) 72 bpm; Frequenza Respiratoria: A riposo: 12/20 respiri al minuto Esercizio fisico: 35/45 respiri al minuto Temperatura della pelle: Va dai 28 ai 40 C condizioni di normalità 37 C Postura: Va da 0 a +90 Piegati Va da 0 a -90 Vale 0 Lunghi In piedi Attività Motoria: Accelerometro su tre assi: media in 1,008 s 8.2 Esempi di Scenari : 1. SCENARIO BRADICARDIA: Frequenza Cardiaca = bassa ( circa 50 bpm) Attività = Riposo Postura = 90 ( IN PIEDI) Temperatura = 35 C Allarme di tipo 1: Rassicurare l anziano invitarlo a calmarsi. 2.SCENARIO TACHICARDIA: Frequenza Cardiaca = alta( circa 140 bpm) Attività = Riposo Postura = -90 ( lungo) Temperatura = 35 C Allarme di tipo 2: Chiamare familiari, rassicurare l anziano, in caso perdura chiamare medico. Anno Accademico 2009/2010 Pagina 49

50 Con la stessa metodologia, sono stati utilizzati altri scenari interessanti che sicuramente possono interessare l assistenza della Badante su di una persona anziana : FEBBRE ANGINA DIFTERICA TACHICARDIA PAROSSISTICA INCIDENTE CASALINGO STATO ANSIA STRESS SPAVENTO. 8.3 Implementazione Algoritmo Qui di seguito è riportato un esempio di un implementazione di un algoritmo utilizzato per lo studio di scenari applicativi. L algoritmo è costituito da un menù che chiede all utente di inserire i valori della frequenza cardiaca, della temperatura, della postura ed infine confronta i dati. #include <iostream.h> using namespace std; int main() { int frequenza=0; int temp=0; int postura=0; char r; char m; do { do { cout<<" \n menu' \n "; cout<<" a)inserisci valore frequenza cardiaca letta dal bioharness ( valori possibili compresi tra 45 e 180)\n\n"; cout<<" b) inserisci valore dela temperatura letta (valori possibili compresi tra 30 e 42)\n\n"; cout<<" c) inserisci valore della postura ( valori possibili compresi tra 0 e 90\-90) \n\n"; cout<<" d) Premere per confronto dati\n\n"; cout<<"e) Esci\n"; cout<<" scelta : "; cin>> r; if ( r!= 'a' && r!= 'b' && r!='c'&& r!='d'&& r!='e') cout<<"\n USA SOLO LETTERE DEL MENU!! \n\n"; }while ( r!= 'a' && r!= 'b' && r!='c' && r!='d'&&r!='e'); Anno Accademico 2009/2010 Pagina 50

51 switch(r) { case 'a': do{ cout<<" valore frequenza: "; cin>> frequenza; if ( frequenza< 40 frequenza > 200) cout<< "Inserisci valori possibili!! \n"; } while ( frequenza< 40 frequenza > 200); if( (frequenza>60) && (frequenza< 110)) cout<<" \n\n situazione sotto controllo \n\n " ; else if ((frequenza< 60) (frequenza >120)) cout<<" \n\n siediti e respira profondamente!!! \n\n"; break; case 'b': do{ cout<<" valore temperatura: "; cin>> temp; if ((temp < 30 ) (temp >40)) cout<<"\n Inserisci valori possibili\n\n";} while ( temp<30 temp > 40); if(( temp> 30) && (temp <= 37)) cout<<" \n\n temperatura buona!!! \n\n"; else if ((temp > 37) && (temp <= 40)) cout<<" \n\n sdraiati sul letto!! "; break; case 'c': do{ cout<<" inserisci valore postura: "; cin>> postura; if (postura > 90 postura < -100) cout<<" Inserisci un valore che sia uguale a 0 o che sia compreso tra 0 e 90 o tra 0 e -90!!\n\n"<<endl;} while ( postura > 90 postura < -100); if ((postura>0)&& (postura <=90)) cout<<" il paziente è piegato!!"; else if( (postura<0) (postura <= -90)) cout<<" il paziente è lungo!!"; Anno Accademico 2009/2010 Pagina 51

52 else if ( postura ==0) cout<<" il paziente è in piedi!!"; break; case 'd': do{ do{ cout<<" Sottomenù\n\n"; cout<<" w) Per conoscere relazione temperatura-ecg\n\n"; cout<<" u) Per uscire\n\n"; cout<<"scelta\n"; cin>>m; if (m!= 'w' && m!='u' ) cout<<" Usa solo numeri del menù!!\n\n"; }while (m!='w' && m!= 'u'); switch(m) { case 'w': do { cout<<" Inserisci valore temperatura: "; cin>> temp; if ((temp<30 temp>40)) cout<<" Inserisci valori possibili!!\n"; } while ( temp<30 temp >40); do{ cout<<" Inserisci valore frequenza cardiaca: "; cin>> frequenza; if ( ( frequenza<50 frequenza >200) ) cout<<" Inserire valori possibili!!\n";} while (frequenza < 50 frequenza > 200); if ( (temp>37) && (temp<40) ( frequenza>120) && (frequenza <190) ) cout<<" Mettiti sul letto, calmati chiamo tuo figlio e avviso il medico!\n"; else if ( (temp > 30) && (temp <= 37) ( frequenza>120) && (frequenza <190) ) cout<<" Mettiti sul letto, calmati e respira profondamente, avviso tuo figlio!!\n"; else if ((temp > 30) && (temp <= 37) (frequenza>60) && (frequenza <120)) cout<<" E' tutto sotto controllo\n\n!!"; else if ( (temp>37) && (temp<40) (frequenza>60) && (frequenza <120)) cout<<" Siediti!! sei accaldato!! avviso tuo figlio \n\n" Anno Accademico 2009/2010 Pagina 52

53 break; case 'u': break; } } while (m!='u'); } case 'e': break; } while ( r!='e'); } system("pause"); return 0; Anno Accademico 2009/2010 Pagina 53

54 9. LE TECNOLOGIE DI ASSISTENZA PER GLI ANZIANI DI OGGI E DI DOMANI 9.1 Background Dall esperienza di progetti nord europei, in questo particolare ed importante settore, che coinvolge tutti, sono state delineate gli aspetti pratico funzionali più importanti, che più do ogni altro, contribuiscono a determinare il successo delle applicazioni e il loro utilizzo nella quotidianità. In particolare l età è caratterizzata dalla facilità di confusione, perdita momentanea di memoria, l insicurezza, la consapevolezza di essere vulnerabili, la diffidenza verso la tecnologia non conosciuta, la riluttanza verso oggetti che possono evidenziare uno stato di debolezza della persona.il successo di una applicazione si misura con la percezione positiva dell individuo all utilizzo della stessa, dalla serenità che induce, dalla distensione dell ansia ed dalla efficienza funzionale che ne deriva. Alcuni dei fondamentali aspetti a cui si deve ispirare una soluzione/servizio di assistenza remota per l anziano o persona debole sono: Semplicità: uso di uno strumento cui si è già confidenti, che non crei stati di ansia ulteriori o che non richieda all utente alcun intervento particolare. Pensate banalmente ad una persona affetta da una malattia debilitante, non si può proporre un accesso protetto da password o una sequenza di comandi più o meno impegnativi. Bisogna fare in modo che sistemi tecnologicamente evoluti siano gestibili da una sequenza di azioni semplici, ripetitive e facilmente memorizzabili. Alcuni noti studiosi hanno evidenziato come all avanzare dell età, per certi versi, si ritorna ad uno stadio di apprendimento infantile, pertanto se l obbiettivo è dare una soluzione adeguata a chi lo usa dobbiamo tener presente la massima di voga qualche anno fa tra gli informatici di Palo Alto, ma sempre valida :KIS cioè Keep It Simple Anno Accademico 2009/2010 Pagina 54

55 Figura 35 Semplicità Ergonomico : disegno adatto per l'anziano e persona debole, di facile ed immediata comprensione e uso (serie limitata e complete di informazioni, tasti pochi comprensibili e ben visibili, simboli intuitivi ecc) Figura 36: Manualità ed ergonomicità Non invasivi: apparati indossabili, non visibilmente manifesti o discriminati che garantiscono la liberta di movimento e la continuità di una vita quotidiana dignitosa. Anno Accademico 2009/2010 Pagina 55

56 Figura 37: sensori non invasivi Affidabilità : qualunque soluzione che viene proposta non deve far sorgere dubbi di funzionamento, oltre alla funzionalità tecnologica occorre un adeguato servizio di assistenza capace di risolvere qualunque motivo di preoccupazione ed ansia. Figura 38: Assistenza Anno Accademico 2009/2010 Pagina 56

57 Efficienza: validità ed utilità qualitativa (dati medicali, apparati di ausilio clinicamente certificati ) in grado di fornire un chiaro quadro della situazione all operatore/care giver remoto che si assume la responsabilità del referto, diagnosi e cura. Figura 39: misure e quotidiani Anno Accademico 2009/2010 Pagina 57

58 Solidale : il contatto deve essere percepito come partecipe delle emozioni ed ansie dell assistito, come parte integrante della soluzione. Figura 40: nuovi tipi di contatto Anno Accademico 2009/2010 Pagina 58

59 9.2 L Era del Pre -Computer e del Post-Computer In alcuni paesi nord Europei che hanno affrontato queste problematiche già dal inizio del ventunesimo secolo, sono stati scelti due mezzi di comunicazione per fornire assistenza ad anziani a domicilio: il telefono ed il televisore domestico. Questa scelta sono state motivate da considerazioni evidenti : l alta diffusione di questi oggetti e la confidenza che una persona anziana nutre verso oggetti di uso quotidiano. Il progetto SENSIRE per esempio, sviluppato in Olanda agli inizi del 2000 è stato un pioniere in tal senso. Oggi più di 2000 anziani sono assistiti a domicilio utilizzando come mezzo di comunicazione il televisore domestico. La soluzione tutt oggi considerata tra le più valide, è stata successivamente industrializzata da una azienda Austriaca, che ha integrato funzioni domotiche e servizi ausiliari. In casi più limitati, come l esperienza di France Telecom, sono state scelte applicazioni più vicine all informatica, utilizzando computer, alcune volte camuffati, ma che in ogni caso hanno evidenziato una maggiore complicazione e difficoltà di utilizzo, causando l insuccesso del progetto. Difatti esiste una barriera di conoscenza e confidenza tecnologica che segna in modo quasi naturale la differenza tra l era pre e post computer. Si potrà ribattere che oggi molti 70enni utilizzano mezzi informatici evoluti. Ma molti non sono la maggioranza ne la totalità. Il tempo sarà il fattore dominate e la tecnologia dell assistenza ne dovrà tener conto e crescere con le generazioni, offrendo la soluzione più adatta al momento. Cio non significa che l informatica è un tabù, ma bisogna dare tempo al tempo. E un ricorso naturale. L uso di tecnologia più evoluta come terminali touch screen avrà sicuramente un successo se indirizzata ad una generazione post-computer, cioè già confidente e pratica. I sistemi mobili come smartphone trovano oggi applicazioni nel settore wellness, telemetrie dello sport ed in alcuni casi di trasmissione dati e parametri vitali. Esistono anche in Italia diverse applicazioni, una in particolare dedicata alla telemedicina per deospedalizzazione e cure di patologie croniche. Ma anche qui non sono stati raggiunti numeri paragonabili a quelli del progetto SENSIRE. Sicuramente la tecnologia ha giocato un ruolo importante, ma non da sola. Anno Accademico 2009/2010 Pagina 59

60 Figura 41: tecnologia in crescita Anno Accademico 2009/2010 Pagina 60

61 CONCLUSIONI In questa tesi sono state documentate le varie fasi di studio e di applicazione delle tecnologie necessarie per lo studio degli scenari di riferimento per applicazioni di E-Health in un contesto di Ambient Assisted Living. Nei primi capitoli abbiamo definito il concetto di E.Health in modo dettagliato sottolineando varie volte che è l informazione e non il paziente a doversi spostare. E importante ricordare che la telemedicina pone al proprio centro il paziente ed il suo stato di salute, implica la presenza ed il coinvolgimento di operatori sanitari, è irrealizzabile senza tecnologie moderne di comunicazione in grado di garantire la trasmissione di informazioni corrette, sicure e quindi di qualità. Come abbiamo visto l Ambient Assisted Living è un progetto della Commissione Europea che punta a migliorare la qualità della vita delle persone anziane in ambienti domestici attraverso il supporto dell ICT ovvero delle tecnologie dell informazione e della comunicazione. Insieme, queste due discipline, costituiscono la base del sistema dimostrativo proposto inizialmente. Lo scopo principale che si è proposto di raggiungere deve cercare di garantire la massima autonomia di una persona anziana che vive sola in casa. L autonomia, a cui si ha sempre fatto riferimento nel corso della progettazione, costituisce uno degli obiettivi principali ma non il solo : sicurezza assistenza e comunicazione rappresentano gli altri concetti importanti per l interazione uomo-macchina. Il sistema implementato utilizza un particolare sensore multiparametrico indossabile (BioHarness- Zephyr)per la rilevazione di parametri biomedici in base ai quali è possibile studiare situazioni di completa normalità, in cui la vita quotidiana dell anziano è monitorata continuamente, o situazioni di allarme (svenimento, caduta a terra, febbre, tachicardia) in cui è necessario l intervento di un famigliare o di una persona più qualificata. Nella pratica, per poter effettivamente riconoscere tutti gli scenari allarmanti, è necessario dotare la Badante Virtuale di una propria intelligenza. Per questo motivo ci siamo dedicati allo studio e alla progettazione di un Sistema Esperto in grado di fare inferenza sul contenuto informativo di una Base della Conoscenza (Knowledge Base KB) composta da tutti quei segnali esterni che provengono dai sensori. L operazione di inferenza viene effettuata per mezzo di regole di produzione che definiscono dettagliatamente tutti gli scenari (situazioni) allarmanti che potrebbero interessare l anziano. Nel caso in cui le informazioni provenienti dai sensori si mappano all interno delle regole, allora, il sistema Badante delega la Talking Head (Faccina Parlante) ad interagire vocalmente con la persona in maniera tale da consigliare, avvisare, ordinare o addirittura tranquillizzare. Il contesto in cui si svolge il nostro progetto, dove vengono rilevati i parametri biomedici, è rappresentato dalla casa intelligente ; stiamo quindi parlando di domotica. La domotica,vista in precedenzai,è la scienza interdisciplinare che si occupa dello studio delle tecnologie atte a migliorare la qualità della vita nella casa e più in generale negli ambienti antropizzati. Il termine "casa intelligente" indica un ambiente domestico - opportunamente progettato e tecnologicamente attrezzato - il quale mette a disposizione dell'utente impianti che vanno oltre il "tradizionale", dove apparecchiature e sistemi sono in grado di svolgere funzioni parzialmente autonome o programmate dall'utente o recentemente completamente autonome. La nostra casa,infatti, è caratterizzata dalla presenza di particolari sensori quali: sensori di chiusura per porte e finestre, sensori temperatura,sensori intrusione, sensori di allagamento,tappeto presenza e molti altri che nell insieme monitorizzano l attività dell anziano migliorando le normali condizioni di vita dello stesso che si sentirà autonomo,protetto e più sicuro. Anno Accademico 2009/2010 Pagina 61

62 APPENDICE (1) BANDA ISM ( INDUSTRIAL, SCIENTIFIC AND MEDICAL): E il nome assegnato dall Unione Internazionale delle Telecomunicazioni (ITU) ad un insieme di porzioni dello spettro elettromagnetico riservate alle applicazioni radio non commerciali, per uso industriale,scientifico e medico. (A livello mondiale le bande caratteristiche sono: 900MHz, 2,4GHz,5,8GHz) (2) STANDARD FCC: Tutti i prodotti elettrici ed elettronici che vengono immessi nel mercato Americano devono rispettare il regolamento emanato dal FCC ( Federal Communications Commission) che definisce gli standard applicabili ai prodotti in materia di compatibilità elettromagnetica e le procedure che un costruttore deve rispettare prima di poter immettere il prodotto su mercato. (3) Sensore BIOHARNESS - ZEPHYR Packets e General Data Packet Quello che segue è il General Data Packet prelevato dal sensore BioHarness. Una volta che il sistema Badante Virtuale abilita la trasmissione da parte del sensore del pacchetto, il BioHarness invierà, in modalità streaming, una successione di pacchetti General Data ogni 1008 ms. Anno Accademico 2009/2010 Pagina 62

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64 Tutti i pacchetti del sensore BioHarness: Anno Accademico 2009/2010 Pagina 64