Technological solutions for older people with Alzheimer’s disease : Review

Funding Information: The authors would like to acknowledge networking support from COST Action CA16226: Indoor living space improvement: Smart Habitat for the Elderly. COST (European Cooperation in Science and Technol-ogy) is a funding agency for research and innovation networks. Our Actions help connect research initiatives across Europe and enable scientists to grow their ideas by sharing them with their peers. This boosts their research, career and innovation. www.cost.eu. Furthermore, authors acknowledge the internal research project Excellence 2018, Faculty of Informatics and Management, University of Hradec Kralove, Czech Republic. Authors acknowledge the funding provided by FCT through the scholarship SFRH/BPD/115112/2016 (Joana Madureira) as well as to Solange Costa and João Paulo Teixeira, both from EPIUnit – Instituto de Saúde Pública da Universidade do Porto and National Institute of Heath, Environmental Health Department. Authors also acknowledge the funding from the University of Sts. Cyril and Methodius in Skopje, Faculty of Computer Science and Engineering. Publisher Copyright: © 2018 Bentham Science Publishers.In the nineties, numerous studies began to highlight the problem of the increasing number of people with Alzheimer’s disease in developed countries, especially in the context of demographic progress. At the same time, the 21st century is typical of the development of advanced technologies that penetrate all areas of human life. Digital devices, sensors, and intelligent applications are tools that can help seniors and allow better communication and control of their caregivers. The aim of the paper is to provide an up-to-date summary of the use of technological solutions for improving health and safety for people with Alzheimer’s disease. Firstly, the problems and needs of senior citizens with Alzheimer’s disease (AD) and their caregivers are specified. Secondly, a scoping review is performed regarding the technological solutions suggested to assist this specific group of patients. Works obtained from the following libraries are used in this scoping review: Web of Science, PubMed, Springer, ACM and IEEE Xplore. Four independent reviewers screened the identified records and selected relevant articles which were published in the period from 2007 to 2018. A total of 6,705 publications were selected. In all, 128 full papers were screened. Results obtained from the relevant studies were furthermore divided into the following categories according to the type and use of technologies: devices, processing, and activity recognition. The leading technological solution in the category of devices are wearables and ambient non-invasive sensors. The introduction and utilization of these technologies, however, bring about challenges in acceptability, durability, ease of use, communication, and power requirements. Furthermore, it needs to be pointed out that these technological solutions should be based on open standards.publishersversionPeer reviewe

Système d’assistance lors d’errance nocturne chez les personnes âgées atteintes d’Alzheimer

Grâce à l’informatique ubiquitaire, il devient possible d’avoir des environnements de plus en plus intelligents offrant de l’assistance ambiante aux activités de la vie quotidienne. Dans ce mémoire, un système d’assistance est présenté offrant une assistance ambiante personnalisée aux personnes âgées avec démence d'Alzheimer souffrant d’errance nocturne. L’hypothèse de départ est que la nuit, les personnes Alzheimer font de l’errance pour satisfaire des besoins précis même si elles sont incapables de les exprimer. Notre sujet s’intéresse à trois types de besoins dans le contexte d’errance nocturne : avoir faim, avoir envie d’aller aux toilettes et avoir besoin d’être rassuré. Un système d’assistance ambiante a été conçu et implémenté pour chacun. Ce système utilise un réseau de capteurs et d’effecteurs hétérogènes. Dans un premier temps, des données sur les routines de la personne atteinte d’Alzheimer sont collectées par des questionnaires et des capteurs. Ces données sont ensuite validées pour établir les scénarios d’assistance et détecter les épisodes d’errance. Dans un second temps, grâce au profil recueilli avec la participation du proche aidant, des règles sont conçues pour décider de l’assistance à fournir pour accompagner la personne à travers la satisfaction de son besoin, puis l’inciter à retourner se coucher sans toutefois la contraindre. De plus, une application tablette est mise en place pour offrir du contrôle sur l’activation de l’assistance. Cette application est confiée au proche-aidant afin qu’il puisse décider s’il préfère offrir sa propre assistance ou celle automatisée. Le système d’assistance ambiante développé recueille donc des données dans le domicile et offre de l’accompagnement à la personne tout en offrant plus de confort à son proche-aidant. Une expérimentation dans un domicile auprès d’un binôme composé d’une mère atteinte de démence et de sa fille a été réalisée sur une période de cinq semaines. Même si aucun épisode d’errance n’a été détecté pendant cette expérimentation, les données recueillies par les différentes sources ont été comparées à celles du système pour en établir la validité. Une reconstruction des événements a été possible avec les données collectées. Celle-ci permet d’observer les activités de la personne atteinte d’Alzheimer dans son quotidien. Cette approche pour obtenir le suivi des activités est applicable aux activités nocturnes permettant ainsi le suivi pendant l’errance s’il y’a lieu

Intelligent sensing technologies for the diagnosis, monitoring and therapy of alzheimer’s disease:A systematic review

Alzheimer’s disease is a lifelong progressive neurological disorder. It is associated with high disease management and caregiver costs. Intelligent sensing systems have the capability to provide context-aware adaptive feedback. These can assist Alzheimer’s patients with, continuous monitoring, functional support and timely therapeutic interventions for whom these are of paramount importance. This review aims to present a summary of such systems reported in the extant literature for the management of Alzheimer’s disease. Four databases were searched, and 253 English language articles were identified published between the years 2015 to 2020. Through a series of filtering mechanisms, 20 articles were found suitable to be included in this review. This study gives an overview of the depth and breadth of the efficacy as well as the limitations of these intelligent systems proposed for Alzheimer’s. Results indicate two broad categories of intelligent technologies, distributed systems and self-contained devices. Distributed systems base their outcomes mostly on long-term monitoring activity patterns of individuals whereas handheld devices give quick assessments through touch, vision and voice. The review concludes by discussing the potential of these intelligent technologies for clinical practice while highlighting future considerations for improvements in the design of these solutions for Alzheimer’s disease

Modélisation et mise en place d’une assistance cognitive personnalisée pour la qualité du sommeil et la déambulation nocturne

Les troubles du sommeil des personnes âgées atteintes de maladie neurodégénérative entraine des comportements d’errance nocturne qui diminuent leur qualité de vie et peuvent avoir des conséquences sur leur sécurité et sur les autres personnes vivant dans les résidences de type EHPAD. Ce projet réalisé en collaboration entre le laboratoire DOMUS et le CENTICH, Angers, France, a pour but d’explorer des solutions technologiques pour accompagner les personnes atteintes d’errance nocturne. Les solutions s’harmonisent avec les objets connectés déjà installés à la résidence Les Noisetiers d’Angers. Construits à partir des données recueillies dans la résidence, deux ensembles de scénarios sont proposés, l’un pour assister l’errance nocturne à l’intérieur des chambres des résidents, l’autre lorsque les résidents sortent de leur chambre la nuit. Ces scénarios sont implantés sur un intergiciel (middleware) et respectent le protocole de communication KNX qui est utilisé en France

Review of Methods for Data Collection Experiments with People with Dementia and the Impact of COVID-19

The development of a wearable-based system for detecting difficulties in the daily lives of people with dementia would be highly useful in the day-to-day management of the disease. To develop such a system, it would be necessary to identify physiological indicators of the difficulties, which can be identified by analyzing physiological datasets from people with dementia. However, there is no such data available to researchers. As such, it is vital that data is collected and made available in future. In this paper we perform a review of past physiological data collection experiments conducted with people with dementia and evaluate the methods used at each stage of the experiment. Consideration is also given to the impacts and limitations imposed by the COVID-19 pandemic and lockdowns both on the people with dementia- such people being one of the most at risk and affected groups- and on the efficacy and safety of each of the methods. It is concluded that the choice of method to be utilized in future data collection experiments is heavily dependent on the type and severity of the dementia the participants are experiencing, and that the choice of remote or COVID-secure methods should be used during the COVID-19 pandemic; many of the methods reviewed could allow for the spread of the virus if utilized during a pandemic

A secure localization framework of RAIN RFID objects for ambient assisted living

Internet of things (IoT) is currently on our doorsteps. Numerous domains have beneted from this technology. It ranges from a simple application such as identifying an object up to handling a more complex system. The Radio Frequency IDentication (RFID) is one of the enabling technologies that drive the IoT to its position today. It is small, cheap and does not require any additional power sources. Along with its ubiquitous functionality, this technology enables the positioning of an object within a specic area. Ambient Assisted Living (AAL) is one of the many domains that benet from the IoT. It aims at assisting elderly people in their daily routines by providing new assistive services in smart homes for instance. RFIDs in a smart home come as a great help to an elderly person, for example, to nd an object that they misplaced. However, even with all its benets in simplifying our lives, it is unfortunately double-edged where the advantage that it brings to an object could in turn go against itself. Indeed to be able to help the older adults to locate an object, the system requires certain data in relation to the positioning of the object and its identication. As the passive RFID tag coverage is very small, once its presence is detected, it is dicult to hide it. The ability of this technology in localizing objects gives an opportunity to a third person to take an advantage of the system. In parallel with the persistent and constant need of privacy and secrecy by the users, the objective of this thesis consists of improving the privacy in localizing an object through a new protocol based on the latest version of the RFID second generation passive tag. The proposed protocol must be able to prevent an object from being identied and located by unauthorized parties or a malicious reader. The rst contribution of this work is the assessment of the RFID anti collision management. It is performed through the creation of an OMNET++ framework, modelled and built based on the latest RFID standard developed by GS1 and incorporated by ISO/IEC called Gen2V2 (RFID class 2 Generation 2 Version 2). It is a passive RFID tag that does not require any internal power sources to operate. It communicates using the UHF frequency. The Gen2V2 standard provides a list of cryptographical suites that can be used as a method to authenticate a tag and a reader. This new generation of tags is supported by an alliance of manufacturers called RAIN (RAdio frequency IdenticatioN) that promotes the adoption of the Gen2V2. The anti collision management overall performance is then compared with its theoretical value and four of its cryptographical suites namely PRESENT80, XOR, AES128 and cryptoGPS. Among the performances evaluated within the framework is the number of collisions and the duration required to interrogate a group of tags. Note that an addition of a localization functionality within the framework reveals that exchanged messages through wireless channel prior to the authentication can lead to a malicious localization of an object. To increase the localization privacy within AAL application, we propose therefore a second contribution which is a new localization method that is based on the current Gen2V2 standard exchanges by anonymizing the tag identity

Modèle sémantique d'intelligence ambiante pour le développement « Do-It-Yourself » d'habitats intelligents

L’intelligence ambiante utilise l’informatique diffuse, l’Internet des objets et l’intelligence artificielle pour faire émerger de nouvelles solutions technologiques qui facilitent le maintien à domicile des personnes âgées. L’assistance à l’autonomie à domicile passe par un processus de transformation de l’habitat en habitat intelligent. Cette thèse s’intéresse à la proposition d’un modèle sémantique de l’intelligence ambiante. Le but est de proposer un domaine d’interprétation des interactions existantes entre l’habitat, l’Internet des objets, le profil de la personne et l’assistance à offrir. À ce titre, le lien sémantique entre les énoncés permet de formellement spécifier les besoins et les règles d’inférences sont utilisées pour la génération des dispositifs électroniques correspondant aux besoins spécifiés. Le modèle sémantique proposé capture l’essence des concepts du domaine de l'intelligence ambiante. Il organise et structure ainsi la connaissance sous-jacente au sein d’une architecture logicielle. Couche par couche et module par module, cette architecture s’adapte au contexte de l’utilisateur afin de permettre aux personnes ayant peu ou pas de connaissances dans le domaine de concevoir (bricoler) leur propre solution d’assistance et d’accompagnement à la réalisation de certaines activités de la vie quotidienne. Pour faciliter le bricolage (la conception par soi-même), le modèle s’appuie sur des méthodes formelles de spécification, de vérification et de validation des scénarios. Les scénarios décrivent l’agencement et le déroulement des activités à réaliser pour la satisfaction d’un but. Enfin, pour accompagner le processus de bricolage jusqu’au bout, un modèle théorique de positionnement des dispositifs électroniques dans un habitat intelligent est proposé. Une expérimentation à domicile a été menée durant 42 jours chez une personne aînée souffrant de la maladie d’Alzheimer. Les résultats obtenus permettent de valider le fonctionnement du modèle de sensibilité au contexte proposé et de renseigner les proches aidant sur les habitudes de vie de leur aînée. L’assistance offerte a pour objectif de fournir des signaux environnementaux pour favoriser un sommeil réparateur et éviter des épisodes d’errance nocturne, chez les personnes atteintes de la maladie d’Alzheimer

Modélisation d'une interaction système-résident contextuelle, personnalisée et adaptative pour l'assistance cognitive à la réalisation des activités de la vie quotidienne dans les maisons connectées

Alors que le nombre de personnes vivant avec des déficits cognitifs qui découlent d’un traumatisme craniocérébral (TCC) va en croissant, les technologies d’assistance sont de plus en plus développées pour résoudre les problèmes qu’ils induisent dans la réalisation des activités de la vie quotidienne. L’Internet des objets et l’intelligence ambiante offrent un cadre pour fournir des services d’assistance sensibles au contexte, adaptatifs, autonomes et personnalisés pour ces personnes ayant des besoins particuliers. Une revue de la littérature sur le sujet permet de constater que les systèmes existants offrent très souvent une assistance excessive, quand l’aide contient plus d’information que nécessaire ou quand elle est fournie automatiquement à chaque étape de l’activité. Cette assistance, inadaptée aux besoins et aux capacités de la personne, est contraire à certains principes de la réadaptation cognitive qui prônent la fourniture d’une assistance minimale pour encourager la personne à agir au meilleur de ses capacités. Cette thèse propose des modèles pour automatiser l’assistance cognitive sous forme de dialogue contextuel entre une personne ayant des déficits cognitifs dus au TCC et un système lui fournissant l’assistance appropriée qui l’encourage à réaliser ses activités par lui-même. Les principales contributions sont : (1) un modèle ontologique comme support de l’assistance cognitive dans les maisons connectées ; (2) un modèle d’interaction entre l’agent intelligent d’une maison connectée et une personne ayant subi un TCC, dans le cadre de l’assistance cognitive. Le modèle ontologique proposé s’appuie sur les actes de langages et les données probantes de la réadaptation cognitive afin que l’assistance reflète la pratique clinique. Il vise à fournir aux maisons intelligentes la sémantique des données nécessaires pour caractériser les situations où il y a besoin d’assistance, les messages d’assistance de gradations différentes et les réactions de la personne. Informé par le modèle ontologique, le modèle d’interaction basé sur des arbres de comportement (« behaviour trees ») permet alors à un agent intelligent de planifier dynamiquement la diffusion de messages d’assistance progressifs avec des ajustements si nécessaire, en fonction du profil et du comportement du résident de la maison connectée lors de l’accomplissement de ses activités. Une validation préliminaire montre l’applicabilité des modèles dans l’implémentation de scénarios relatifs à l’utilisation sécuritaire d’une cuisinière connectée dédiée aux personnes ayant subi un TCC