Sensing technologies in pervasive healthcare: Evaluation and design for senior citizens and continuous care

Abstract

Concerns on the efficiency and quality of public health systems have increased in recent years due to population growth and ageing. With population ageing, the number of persons with medical conditions that require supervision increases, thus increasing the burden of healthcare professionals. The adoption of Information and Communication Technologies (ICT) is one of the proposed solutions to help address these societal changes. Their application has been recognized as an aid to improve healthcare by enabling support for continuous treatment, care and well-being, ultimately improving quality of life. Research areas such as Pervasive Healthcare have been proposed with the aim to deliverer “healthcare to anyone, anytime, and anywhere.”, and paradigms such as the Internet of Things (IoT) propose to address the deployment of interoperable infrastructures based on sensors, networks and services, by connecting “things” over the Internet, eventually enabling what is proposed by Pervasive Healthcare. Yet, challenges on the deployment of sensor technologies towards a Healthcare IoT still have to be addressed, in order to provide healthcare applications that benefit its stakeholders. The aim of this thesis is to develop and evaluate pervasive sensing interfaces, for Healthcare IoT monitoring applications of senior citizens and patients under non-critical continuous care. This is investigated by 1) developing three new pervasive gateways solutions for interfacing medical devices, 2) evaluating commercial sensor devices to verify their validity and reliability for healthcare applications, and 3) evaluating these solutions in real world nursing homes to assess their feasibility and gain an understating of the users’ experience. The research developed indicates that a combination of available ICT may enable Healthcare IoT. The method of developing sensor interfaces based on standard ICT, which require minimal or zero configuration, may be appealing to the end users, since minimal technical knowledge is required to use them and more focus can be put on providing healthcare. Yet, challenges such as standardized access to health data, healthcare stakeholders’ acceptance, technology reliability and its real benefit, still have to be further researched. The availability of the developed platforms may leverage the research on these topics and, ultimately, leverage the deployment of Healthcare IoT.

Nos últimos anos tem havido uma crescente preocupação com a eficiência e qualidade dos serviços públicos de saúde devido ao aumento e envelhecimento da população. O envelhecimento da população carece de especial atenção devido ao aumento de condições médicas, que vão implicar um aumento da carga dos seus já sobrecarregados profissionais. A adoção de tecnologias de informação e comunicação tem sido proposta como uma solução para ajudar a resolver os problemas descritos. A sua aplicação tem sido reconhecida como uma forma de melhorar o fornecimento de cuidados de saúde, potenciando o tratamento, cuidado e bem-estar de uma forma continuada, o que, eventualmente, pode aumentar a qualidade de vida dos pacientes. Áreas de investigação como Pervasive Healthcare tem sido propostas para tentar desenvolver a entrega de “cuidados de saúde para todos, a qualquer momento e em qualquer lugar”, e paradigmas como a Internet of Things (IoT, Internet das Coisas) propõe-se a investigar o desenvolvimento de infraestruturas interoperáveis baseadas em sensores, redes e serviços, de forma a conectar “coisas” através da Internet, potenciando os princípio propostos pela Pervasive Healthcare. No entanto, há desafios no desenvolvimento das tecnologias de sensores que devem ser investigados, de forma a poder criar e fornecer aplicações com mais-valia para cuidados de saúde. Nesta tese é apresentado o desenvolvimento e avaliação de interfaces pervasivas com sensores para aplicações de cuidados de saúde baseadas na Internet of Things. As soluções propostas tem em vista aplicações para monitorização remota de cidadãos séniores e pacientes sobre cuidados paliativos. Estas soluções foram investigadas ao 1) desenvolver três novos gateways para ligar dispositivos médicos de forma pervasiva, 2) avaliar a validade e fiabilidade de dispositivos comerciais para aplicações remotas de monitorização, e 3) avaliar as soluções desenvolvidas em lares de terceira idade, para investigar a sua viabilidade e compreender a experiência dos utilizadores com estas tecnologias. A investigação desenvolvida evidencia que combinar tecnologias de informação e comunicação disponíveis pode potenciar o desenvolvimento da IoT para a saúde. As interfaces desenvolvidas baseadas em tecnologias standard, que implicam uma configuração mínima ou nula destas, demonstrou ser uma abordagem interessante do ponto de vista dos utilizadores, uma vez que não são necessários conhecimentos avançados sobre tecnologia, tendo assim disponível mais tempo para providenciar cuidados de saúde. No entanto, é necessária mais investigação em tópicos como a standardização de dados, a validação e aceitação destas tecnologias, e os reais benefícios da sua aplicação. A disponibilidade de plataformas como as que foram desenvolvidas podem ajudar à investigação destes tópicos e, por fim, ajudar ao desenvolvimento da IoT para a saúde.