Michela AquilanoBiomedical Engineer – PhDPost Doctoral Researcher

Scuola Superiore Sant'Anna The BioRobotics InstituteViale Rinaldo Piaggio, 3456025 Pontedera, Pisa - ITALYhttp://www-arts.sssup.it

Phone: +39 050 883475Fax: +39 050 883101E-mail: m.aquilano@sssup.it

Le nuove tecnologie di Ambient Assisted Living per gli ambienti di vita

assistiti

Convegno Regionale CARD Emilia-Romagna – Ass. operatori dei Servizi territoriali dei Distretti“Le cure domiciliari: quali possibili sviluppi tra mutamenti socio-demografici, innovazione

tecnologica e sostenibilità”

18 Novembre 2011, PiacenzaUniversità Cattolica sede Piacenza-Cremona

Sala Convegni “G. Piana”

Tematiche presentate

• Background demografico e sociale• Approcci e iniziative dell’Europa• “Aspetto umano” nelle tecnologie• Esperienze della Scuola Superiore Sant’Anna (SSSA)• Conclusioni

Tematiche presentate

• Background demografico e sociale• Approcci e iniziative dell’Europa• “Aspetto umano” nelle tecnologie• Esperienze della Scuola Superiore Sant’Anna (SSSA)• Conclusioni

Background demografico e sociale

• The fiscal impact of ageing will be substantial in almost all European Member States through two main channels**:– Pension (public expenditure increase up to 5% GDP)– Health care and long-term care (public expenditure increase up to 1.5% GDP)

* European population projections for 2008-2060, published by the European Office for Statistics.** Report on the impact of ageing populations on public spending”, Council of the European Union, 2006.

New European population projections has recently underlined that the number of elderly persons will quickly increase*.

Tematiche presentate

• Background demografico e sociale• Approcci e iniziative dell’Europa• “Aspetto umano” nelle tecnologie• Esperienze della Scuola Superiore Sant’Anna (SSSA)• Conclusioni

Approccio dell’Europa: ICT for Ageing Well

FP7 Workprogram

Indicative Budget (M€)

Funding schemes

Objective ICT-2011.5.1: Personal Health Systems (PHS) 60 IP, STREP; CSA

Objective ICT-2011.5.2 Virtual Physiological Human 68 IP, STREP; CSA

Objective ICT-2011.5.3 Patient Guidance Services (PGS), safety and healthcare record information reuse 35 IP, STREP, NOE,

CP, CSA

Objective ICT-2011.5.4 ICT for Ageing and Wellbeing 37 IP, STREP, CP, CSA

Objective ICT-2011.5.5 ICT for smart and personalised inclusion 33 IP, STREP; CSA

Objective ICT-2011.5.6 ICT solutions for governance and policy modelling 25 IP, STREP; CSA

Challenge 5 Calls for Proposals

Ambient Assisted Living

• “Ambient Assisted Living” (AAL) denotes concepts, products and services that interlink and improve new technologies and social systems, with the aim of enhancing the quality of life for all people in all stages of their lives.

• AAL could be best translated as “intelligent systems of a specific assistance for a better and safer life in the home environment”.

AAL Joint Program Calls

“ICT based solutions for Prevention and Management of Chronic Conditions of Elderly People”

“ICT based solutions for Advancement of Social Interaction of Elderly People”

“ICT-based Solutions for Advancement of Older Persons’ Independence and Participation in the “Self-Serve Society”

“ICT-based Solutions for Advancement of Older Persons’ Mobility”

Call 1

Call 4

Call 3

Call 2

ICT-enabled assisted living and innovative technological developments can really provide aims and improvements:

• Quality of life, autonomy, participation in social life, skills and the employability of older people.

• Home assistance for– Patients.– Caregivers.

• Domiciliary assistance for slowing down the course of the illness (not early hospitalization).

• Reduction of welfare costs (nursing home costs three time the domiciliary one).

ICT-tecnologie abilitanti e di supporto alla vita

Esempio: Domotica

Domotica = Domus + Informatica• 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 di vita.

• Classificazione in sei possibili funzionalità**

* Definizione Wikipedia** G. Del Zanna, M. Malavasi, and G. Vaccari, “Manuale illustrato per la domotica ad uso sociale”, Tecniche Nuove

Comfort

Automazione

Sicurezza casa Comunicazione

Sicurezza persona

Well beingPerson

Risparmio energetico

Electronics

Informatics

Telecommunication

Meccanics

Building Industry

Architecture

…

Business attuale e “potenziale” della Domotica

• Advanced applications for exclusive private houses.

• Capitulate-based for standard installations.

• Nautical and exclusive boats

Specific and personalized application for elderly, disable and not sufficient people.

Tematiche presentate

• Background demografico e sociale• Approcci e iniziative dell’Europa• “Aspetto umano” nelle tecnologie• Esperienze della Scuola Superiore Sant’Anna (SSSA)• Conclusioni

Confronto: AAL – Domotica (HA)

• AAL has concepts wider than HA.• AAL is referred to specific applications and needs of users.

Comfort

Automation

Home Security Communication

Person Security

Well beingPerson

Energy Saving

More in AAL

• Surrounding– Social activity– Social Interaction– Hobbies– Inclusion– Work ability– Mobility– Learning

• Dependency from:– Habits– Life style– Needs– Pathologies– Evolution of illness– Psycho-Social conditions

Primary Stakeholders-Users-Caregivers

Tertiary Stakeholders- Organization supplying goods and services

Quaternary Stakeholders- Organization analyzing the economical and legal context of AAL

Secondary Stakeholders-Organization offering services

Users

“Fattore umano” nella tecnologia

• Soluzioni tecnologiche integrate con i servizi assistiti • Migliorare la gestione dei fornitori di servizi socio-

sanitari e la qualità e l’efficacia dei servizi per gli anziani

• Affrontare insieme gli aspetti tecnologici, etici, legali, clinici, economici e organizzativi

“Fattore umano” nella tecnologia

• Approccio “User centred design”• Coinvolgimento di team multidisciplinari (utenti anziani,

caregivers, familiari, operatori, etc.) nella progettazione• Valutazione e verifica dell’accettabilità e usabilità delle

tecnologie

“Fattore umano” nella tecnologia

• Le soluzioni tecnologiche devono essere:– adeguate ai bisogni degli utenti finali– adattabili sia all’ambiente che al comportamento e alle abitudini

dell’utilizzatore finale– intergrate nell’ambiente domestico in maniera non invasiva– facilmente indossabili– pro-attive con la capacità di “Intelligenza Ambientale” (AmI)– facilmente usabili

DOMOCASADOMOCASA

AALIANCEthe European Ambient Assisted Living Innovation Alliance

Ambient Assisted Living - Strategic Research Agenda

AALIANCE

AALIANCE2 – FP7 Oct 2011 – Sep 2013

The domains in AAL

Ageing well (@home, @mobile) PERSONAL AUTONOMY AND WELL-BEING

Ageing well in one’s social environmentPARTICIPATION

Ageing well in one’s working environmentACTIVE AND PRODUCTIVE AGEING

AAL4Person

AAL@Work

AAL in the Community

AAL4Person

Main scenarios and needs:• Personal diseases and activities management and monitoring

• Daily support and assistance in chronic diseases to adjust treatment with drugs and to avoid hospitalization

• Personal support in daily activities

• Physical-therapy treatments in rehabilitation

• Safety and security in every aspect of life and in various environments

• Support for multi-disciplinary care teams

AAL@Community

Main scenarios and needs:• Social participation in the society

• Public services and utilities

• Entertainment and leisure activities

• Support to mobility

AAL@Work

Main scenarios and needs:• Cooperation and support at work

• Tele-work

• Safety, security and prevention

Tematiche presentate

• Background demografico e sociale• Approcci e iniziative dell’Europa• “Aspetto umano” nelle tecnologie• Esperienze della Scuola Superiore Sant’Anna (SSSA)• Conclusioni

Esperienza SSSA sia Nazionale che Europea

Smart EnvironmentsRobotics

Ausili

RITA Robot-EraASTROMOBILE

ENABLE

RISDOM

Mantova Alzheimer

Movement

Sorriso

Dedalo

AALIANCE

AALIANCE2

ParkinsonDustBot

Movaid

Progetto “Alzheimer Mantova”(2008-2010, loc. Mantova)

Favorire la permanenza domiciliare e facilitare l’assistenza di persone affette da forme di Demenza, come la sindrome di Alzheimer, grazie all’aiuto di sistemi domotici intelligenti.

Psicologi

Ingegneri Terapisti

Clinici

Utenti

Pazienti

Smart Domestic System

Qualità di vita e bisogni degli utenti (scheda)

• Utenti e qualità di vita– WHOQOL-BRIEF

– WHOQOL-OLD

• Bisogni / Abitudini / Aspettative

– ADL / IADL

• Scenari di Assistenza attuale

• Scenari di Assistenza Ideali

• Funzioni

• Soluzioni Tecnologiche

• Valutazione:– Priorità dei bisogni

– Fattibilità degli interventi

Cognome e nome paziente Tizio Caio

Bisogno La paziente esce quotidianamente per partecipare alla Messa; è solita avvisare i familiari con una telefonata quando rientra acasa, ma capita che se ne dimentichi, e questo genera ansia nei familiari stessi.

Scenario In caso di uscita ed ingresso in casa della paziente, il caregiver(badante, parente o altro operatore) riceve sul proprio telefono cellulare un messaggio che comunica il fatto che la paziente sia uscita (o rientrata) e a che ora.

Funzioni Rilevamento dell’ingresso/uscita della paziente dall’appartamentoo Rilevamento del transito da parte della pazienteo Riconoscimento del verso di attraversamento (in/out)

Segnalazione dell’uscita (e dell’ingresso) della paziente al caregiver/alla badante attraverso messaggio di testo su telefono cellulare

Soluzione Nodo di acquisizione sensoriale ed elaborazione con: lettore RFID (Radio Frequency IDentifiers) in corrispondenza della porta di ingresso; oppure microcontrollore e interfaccia di comunicazione wireless su protocollo ZigBee

Transponder RFID indossabili (braccialetto, scarpe, altro da identificare) per l’identificazione della paziente in prossimità della porta oppure modulo ZigBee

Fotocellule per il riconoscimento del verso di transito attraverso la porta Unità centrale di elaborazione degli eventi (PC con software dedicato)

dotata di interfaccia GSM (o altri standard di telefonia cellulare) per l’invio di messaggi di testo.

Priorità 1 2 3 4 5

Accettabilità delle tecnologie

Accettabilità

Usabilità

Efficacia

Altri parametri

• Fase iniziale– Approccio alle

tecnologie– Preconcetti

• Fase design– Verifica della

rispondenza dei prototipi

• Fase finale– Validazione

delle tecnologie

• Usabilità (ISO 9241), Technology Acceptance Model 2 (TAM2), Unified Theory of Acceptance and Use of Technology (UTAUT)

Progetto RITA (2010-2013, Reg. Toscana)

• Progetto di ricerca finanziato dalla Regione Toscana nell’ambito POR CREO FSE 2007-2013 “Studi interdisciplinari in campo sociale” (lett. G).

• Consorzio1. Scuola Superiore Sant’Anna

• Istituto di Biorobotica - ARTS Lab• Istituto Dirpolis – WISS

2. Società della Salute – Zona Pisana3. Fatronik Italia s.r.l.4. TechnoDeal s.r.l.

Regione ToscanaPOR-CREO 2007-2013

Enti Promotori:Scuola Superiore Sant’Anna

SDS PisaFatronik ItaliaTechnoDeal

Project DevelopersDr. Michela AquilanoDr. Filippo CavalloDr. Elettra Stradella

Project Coordinator:Prof.ssa M. C. Carrozza

Studio, implementazione e sperimentazione di Reti ICT in Toscana e Assistenza socio-sanitaria per anziani e non autosufficienti

Cos’è RITA?Obiettivi specifici giuridico-sociali-tecnologici

Implicazioni etico-legali nell’utilizzo di tecnologie

innovative

Principio di sussidiarietà orizzontale e ruolo del terzo settore

Modelli organizzativi ed erogativi

Modelli di integrazione socio-sanitaria

Unità e decentramento nell'assistenza socio-sanitaria

Modelli regionali toscani

Tecnologie innovative per l’assistenza

Tecnologie per ambienti domestici assistiti

Tecnologie indossabili per monitoraggio

Cos’è RITA?Obiettivi specifici tecnologici

• Sviluppare soluzioni tecnologiche di AAL da inserire nell'ambiente domestico o residenziale delle persone da assistere e a diretto contatto con i soggetti stessi.

– supporto alla vita indipendente e autonoma di persone non autosufficienti;– attività di monitoraggio e di controllo di persone non autosufficienti svolta dai caregiver.

• Realizzare un sistema tecnologico modulabile costituito da:– un modulo indossabile miniaturizzato;– un modulo di localizzazione per ambienti indoor and outdoor;– un software di gestione degli eventi;– un modulo black box per registrare i dati e le attività quotidiane del soggetto.

Obiettivi operativi

Reclutare un vasto numero di utenti: pazienti e

caregivers

Focus groups Questionari Interviste

Analisi e design della tecnologie

Analisi servizi per anziani

Validazione delle tecnologie

sperimentate

Analisi bisogni, QoL per anziani

1 4

32

Livelli di analisi

Progetto ECHORD-ASTROMOBILE (2010-2012, EU)

34

Robotic assistive platform integrated in an indoor smart environment with localization and navigation capabilities and multimodal interfaces with users

Technological Challenges

• Robot and user localization based on RSSI signals of a low cost, pervasive and wireless sensor network.

• Navigation in largely unstructured environments.

• Multimodal interactions with users based on natural language and touch screen.

Adaptability

Dependability

Creative use of technology

Interactivity

Intelligence

• 3D robotic services.• Multidisciplinary human and town

centred design approach.• Mobile robotic systems integrated in

Ambient Intelligence.

• More adaptive, working in largely unstructured environments.

• Presence of modular and interchangeable tools according to end-user needs.

• Advanced interfaces to communicate and exchange information with end-users.

• Physical interaction with end-users (acting as co-workers).

• Embedded sensors for navigation in largely unstructured environments.

• Sharing information with the Ambient Intelligence

• Dependable and safe, satisfying the Asimov laws.

• More robust, without performance degradation with unexpected data.

• More effective, with capabilities to predict or anticipate events.

• More natural dealing with humans without ambiguity and uncertainty.

• Engineers• Designers• Elderly

People

• Robots working in indoor and outdoor environments, that cooperate between them and the Ambient Intelligence.

• Pervasive wireless sensor network for indoor and outdoor

• Handle to support user to stand up, walking

• Holder for objects

• Speech recognition and vocal synthesis

• Multi touch screen• Multicolored LED-based

arrays

Innovation

• Cover with a mixture of soft and hard materials

Navigation sensor• Odometers• Inertial• Laser-scan• Ultra-sounds

Need: Loneliness and isolation.Solution: The robot favours the socialization of the users,

reminding appointments and encouraging them to meet friends or contact them (i.e. video calls, virtual remote games, etc.).Need: Support in bringing heavy

objects.Solution: The robot assists the user in

shopping.

Need: Unreliable memory.Solution: Remembering events

(i.e. reminding to take drugs).

Need: Walking and lifting difficult for motor deficits.Solution: The robot assists the user in motor tasks.

SCENARIO

1

Need: Health problems and accidents.Solution: The robot recognizes dangerous events and activates alerts for caregivers.

SCENARI

O

2

SCENARI

O

3

SCENARI

O

4

SCENARI

O

5

Impact• Efficient management and delivery of health

and social care. • Improvement of independent living.• Improvement of quality of life and efficient

cares of elderly people. • Sustainable welfare services for elderly

people.

Scenarios

* The “3D Robotic Services” concept is being implemented and funded in the :-ASTROMOBILE experiment of the ECHORD project (FP7-ICT-2007, October 2010 – March 2012)-Robot-Era project (FP7-ICT-2011-7, October 2011 – September2015)

Progetto Robot-Era (2011-2015, EU)

Cooperating robots to take care of elderly from the home… to the street!

39

Robot-Era End-user TargetEnd-user Target

Men and women over 65 years old.

With moderate health problems and motor and cognitive deficits.

Living alone or with their relatives but without a devoted caregiver.

Elderly people are not the weak part of the society, that only receives assistance and support, but an active one, that can contribute to the community with its experience and participation.

“Ageing well” means not only having a good health but also being independent and autonomous, participating actively in society life, and having a good quality of life.

Application Service DomainsSingle Sites Robot-Era Systems

HOME- Domestic robot- AmI

CONDOMINIUM- Condominium robot - AmI

TOWN- Outdoor robot- AmI

Combined Sites Robot-Era Systems

CONDOMINIUM + TOWN

- Condominium robot- Outdoor robot- AmI

HOME + CONDOMINIUM

- Domestic robot- Condominium robot- AmI

HOME + CONDOMINIUM +

TOWN

- Domestic robot- Condominium robot- Outdoor robot- AmI

High

Middle

Low

Level of User Authonomy

Entity of pathologies and/or motor-cognitive impairments

Environmental and contextual conditions:

meteorological conditions traffic, soil, commitments of end-users typology of house (apartment,

cottage, etc.) …

Tematiche presentate

• Background demografico e sociale• Approcci e iniziative dell’Europa• “Aspetto umano” nelle tecnologie• Esperienze della Scuola Superiore Sant’Anna (SSSA)• Conclusioni

Conclusioni (1)

Dal punto di vista delle TECNOLOGIE:• Coinvolgimento degli utenti nel design e sviluppo delle

tecnologie• Tecnologie integrate nei servizi• Aspetti etici e legali• Usabilità, accettabilità e attitudini alle tecnologie• Adattabilità, non invasività e pro-attività delle

tecnologie

Conclusioni (2)

Dal punto di vista degli UTENTI:• Mantenersi autonomi e indipendenti• Facilitare la gestione di patologie (anche croniche)• Garantire il rispetto della dignità della persona• Favorire la socialità dell’utente• Facilitare l’inclusione sociale (servizi, diritti, etc.)

Conclusioni (3)

Dal punto di vista della SOCIETA’:• Coinvolgere I policy maker• Lavorare alla standardizzazione e all’interoperabilità

delle tecnologie• Welfare sostenibile• Fondi/Costi• Migliorare l’organizzazione dei servizi sociosanitari

Grazie per l’attenzione!

Per informazioni:Filippo Cavallo, PhD f.cavallo@sssup.it Michela Aquilano, PhD m.aquilano@sssup.itPaolo Dario, Prof. p.dario@sssup.it Maria Chiara Carrozza, Prof. m.c.carrozza@sssup.it