A critical analysis of an IoT—aware AAL system for elderly monitoring

Abstract A growing number of elderly people (65+ years old) are affected by particular conditions, such as Mild Cognitive Impairment (MCI) and frailty, which are characterized by a gradual cognitive and physical decline. Early symptoms may spread across years and often they are noticed only at late stages, when the outcomes remain irrevocable and require costly intervention plans. Therefore, the clinical utility of early detecting these conditions is of substantial importance in order to avoid hospitalization and lessen the socio-economic costs of caring, while it may also significantly improve elderly people's quality of life. This work deals with a critical performance analysis of an Internet of Things aware Ambient Assisted Living (AAL) system for elderly monitoring. The analysis is focused on three main system components: (i) the City-wide data capturing layer, (ii) the Cloud-based centralized data management repository, and (iii) the risk analysis and prediction module. Each module can provide different operating modes, therefore the critical analysis aims at defining which are the best solutions according to context's needs. The proposed system architecture is used by the H2020 City4Age project to support geriatricians for the early detection of MCI and frailty conditions

RS4AAL: A Process for Specifying and Analyzing Non-Functional Requirements in Ambient Assisted Living Systems

Context: The increasing life expectancy of the world’s population is a reality, and combined with sharply declining birth rates, these advances in life expectancy could lead to a rapidly aging population around the world. Technologies such as Ambient Assisted Living (AAL) can provide services that enable older people to live independently, safely and healthily. During system development, it is important to ensure good specification of Non-Functional Requirements (NFR). These are requirements that define how the system will behave in certain situations and may impact the end goal of the software if not considered during the analysis and development of the project. Aims: To meet and identify all the needs and functions provided to the users of the system, this article provides a process for specifying and analyzing nonfunctional requirements in Ambient Assisted Living, called RS4AAL, which helps the requirements engineer to specify and analyze the important requirements in the development of this system by capturing the requirements with techniques such as storytelling, reuse, and legal requirements. Results: Based on systematic mapping, key nonfunctional requirements for the Health and Care in Life subdomain were identified, as well as some legal requirements that may impact system development. Conclusions: A key finding is that the personal context of older people, legal requirements such as ISO/PRF TS 823042, and AAL Guidelines for Ethics, Data Privacy and Security directly affect the specification of non-functional requirements and the design of systems. The RS4AAL helps with this mapping by showing the requirements engineer what to consider when designing AAL systems

Fast-prototyping Approach to Design and Validate Architectures for Smart Home

The Internet of Things has contributed to make smarter houses and buildings in the last decades. Different existing works already integrate IoT technologies in homes, but end-user needs continuously change and researchers must face this challenge in identifying platforms to fast prototype solutions satisfying these new needs. This paper presents a solution that demonstrates how well-known fast-prototyping technologies like Node-RED, IBM Watson, Telegram, Raspberry Pi 4, and secured MQTT can contribute to develop complex systems facing the challenge. The selected tools are used within a smart home context to support features inspired by people needs and allow users to: a) consult real time conditions (i.e., temperature, humidity, gas), b) remotely manage lights, c) save energy through a light management system based on user movements, d) remotely monitor the house through dedicated webcams, e) generate warning notifications in case of danger. Users can interact with the systems through a web Node-RED dashboard and a Telegram bot. Differently from existing works, the feasibility of the implemented system and the efficacy of the exploited platforms are demonstrated through a running scenario extracted from a consolidated study on user needs in smart homes. The performed experiment can facilitate the fast prototyping of new solutions

Design of a Framework for Cognitive Support in Dementia Care for the Elderly

Dissertation presented as the partial requirement for obtaining a Master's degree in Information Management, specialization in Knowledge Management and Business IntelligenceThis section provides an overview of the magnitude of dementia care in communities and health care systems. It introduces the background and context for the utilization of technology and digital solutions to address mental health issues in the elderly, specifically focusing on dementia. The objective is to propose a design framework for the development of health technology that caters to caregivers of individuals living with dementia. A brief review of the latest studies related to the successful adoption of technology for dementia and cognitive impairment decline will serve as the foundation for the proposal of this thesis. The following paragraphs approach the background and context of the healthcare problems related to ageing and introduce dementia from a technological perspective. The research question is presented, along with the proposed objectives to address that question. Furthermore, the relevance of this study within the context of information management is summarized

The safe administration of medication within the electromagnetic scenarios of the Internet of Things (IoT): looking towards the future

This paper has focused on analyzing the impact of Information and Communication Technologies (ICTs) to prevent or reduce errors during therapeutic drug administration. The methodology used has included scientific literature and marketed appliances reviews and laboratory tests on radiant devices. The role of the patient has been analyzed, both in terms of compliance with the prescribed treatments and user of technical solutions designed for administering medication. In addition, it has taken into account, how a future characterized by multiple technologies designed to support our daily routines, including health care, might affect the current model of relationship between health professionals and patients. Particular attention has been given to safety risks of ICTs in environments characterized by concurrent electromagnetic emissions operating at different frequencies. Implications and new scenarios from Internet of Things or IoT, have been considered, in light of the approach taken jointly by the European Commission and the European Technology Platform on Intelligent Systems Integration – EPoSS, in their 2008 report Internet of Things in 2020: a roadmap for the future, and how the concept has evolved since then.Chapter 1. Adverse drug events. Chapter 2. ICTs in everyday life and healthcare. Chapter 3. the challenge of electromagnetic safety. Chapter 4. ICTs in health care and in the prevention of medication errors: IoT. Chapter 5. A more effective and safer alternative approach. Chapter 6. Technological proposal 7. Conclusions.N

Die Zukunft der Seniorenbetreuung : eine Befragung basierend auf einer multilinearen Erzählung

In naher Zukunft steht die Seniorenpflege vor grossen Herausforderungen. Einerseits steht sie einem kritischen Personalmangel in der Branche gegenüber. Andererseits muss das wenige Personal eine immer älter werdende Bevölkerung betreuen, deren Seniorenanteil stetig wächst. Niedrige Geburtenraten in der jüngeren Population und Mangel an Pflegenachwuchs verschlimmern das Problem. Die Technologie hat das Potenzial, diese Problematiken in Zukunft abzuschwächen. Durch Technologien aus den Forschungsbereichen Internet-of-Things und Robotik lassen sich bereits heute Trends erkennen, wohin sich die Seniorenpflege in Zukunft entwickeln wird. Jedoch sind solche Zukunftsszenarien schwer vorstellbar. Auch die Akzeptanz dieser Technologien ist noch weitgehend unerforscht und bedarf zusätzlicher quantitativen und qualitativen Ergebnisse. Diese Arbeit verfolgt das Ziel, mögliche Zukunftsszenarien anhand der aktuellen Fachliteratur und durch Anwendung einer explorativen Forschungsmethode «Science-Ficition-Prototyping» zu erstellen. Dabei werden zwei Szenarien generiert. Das erste Szenario spielt ab dem Jahr 2030, das zweite ab 2050. Das erste Szenario ab 2030 basiert stark auf dem aktuellen Stand der Forschung. Das Szenario ab 2050 wiederum, soll ein Szenario in der Seniorenpflege darstellen, bei denen hoch entwickelte Technologien eingesetzt werden. Dabei wird ein gewisser Grad an Realismus bewahrt, um die Glaubwürdigkeit der Szenarien nicht zu verfälschen. Beide Szenarien beinhalten eine Makro-, eine Meso- und eine Mirko-Ebene. Diese Mikro-Ebene spielt dabei gänzlich innerhalb einer interaktiven und multilinearen Erzählung, auch Twine genannt. Ein weiteres Ziel dieser Arbeit ist somit die Erstellung der multilinearen Erzählung im Rahmen der Szenarien zu erstellen. Dieses Twine wurde im Verlauf der Arbeit in eine VR-App umgewandelt. Diese ermöglichte es, die multilineare Erzählung in einer 3D-Welt zu erleben und somit die Immersion während der Umfrage zu steigern. Für die Erstellung der 3D-Szenen wird ein Template verwendet. Anschliessend wird eine Gruppe von vier Probanden mittels der multilinearen Erzählung befragt. Mittels dieser qualitativen Umfrageform konnte ermittelt werden, welche Zukunftstechnologien von der Probandengruppe befürwortet oder abgelehnt wurden und welche Ge danken bei der Entscheidungsfindung eine Rolle gespielt haben. Dabei wurde festgestellt, dass die Entscheidung für die Anschaffung von Sensoren und Gadgets stark vom subjektiv empfundenen Nutzen und der Anwendbarkeit abhängt. Ein weiterer Grund für Akzeptanz eines Gadgets ist, dass dieses mit möglichst wenig Aufwand oder technischem Verständnis verbunden sein muss. Andererseits wird von anderen Probanden eine herkömmliche und bereits bekannte Alternative bevorzugt. Bei der Akzeptanz von Exoskeletten hat sich die befragte Probandengruppe gänzlich für die Anschaffung eines Exoskeletts entschieden. Gründe dafür waren die Hoffnung auf die Verbesserung oder Wiederherstellung der eigenen Mobilität und im weiteren Sinne auch die Erhaltung des eigenen sozialen Umfelds. Der Faktor Mensch wird jedoch auch in Zukunft eine grosse Rolle spielen und wird für einige Subjekte zu entscheidenden Dilemmas führen. Eine hohe Automatisierung und Robotisierung der Branche der Seniorenpflege scheint bei der Probandengruppe nur teilweise auf Zustimmung zu stossen. Vor allem in Bezug auf das Ableben, scheinen sich die Probanden am Ende wieder zur Menschlichkeit zu sehnen. Diese Ergebnisse konnten mit dem Stand der Forschung in Übereinstimmung gebracht werden. Ebenfalls konnte aus der Befragung festgestellt werden, dass sich narrative Umfrageformen, wie das in dieser Arbeit verwendete Twine oder die Unity-VR-App, sich sehr für die Immersion eignen in die Erzählung eignen. Grundsätzlich stiess diese Befragungsform auf grossen Anklang bei der Probandengruppe