Michela Aquilano Biomedical Engineer – PhD Post Doctoral Researcher Scuola Superiore Sant'Anna The BioRobotics Institute Viale Rinaldo Piaggio, 34 56025.

Michela Aquilano Biomedical Engineer – PhD Post Doctoral Researcher Scuola Superiore Sant'Anna The BioRobotics Institute Viale Rinaldo Piaggio, 34 56025 Pontedera, Pisa - ITALY http://www-arts.sssup.it Phone: +39 050 883475 Fax: +39 050 883101 E-mail: m.aquilano@sssup.itm.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, Piacenza Università Cattolica sede Piacenza-Cremona Sala Convegni G. Piana

Tematiche presentate Background demografico e sociale Approcci e iniziative dellEuropa Aspetto umano nelle tecnologie Esperienze della Scuola Superiore SantAnna (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*.

Approccio dellEuropa: ICT for Ageing Well

FP7 Workprogram Indicative Budget (M) Funding schemes Objective ICT-2011.5.1: Personal Health Systems (PHS)60IP, STREP; CSA Objective ICT-2011.5.2 Virtual Physiological Human68IP, 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 Wellbeing37 IP, STREP, CP, CSA Objective ICT-2011.5.5 ICT for smart and personalised inclusion 33IP, STREP; CSA Objective ICT-2011.5.6 ICT solutions for governance and policy modelling 25IP, 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 being Person 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.

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 being Person 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 sociosanitari e la qualità e lefficacia 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 dellaccettabilità e usabilità delle tecnologie

Fattore umano nella tecnologia Le soluzioni tecnologiche devono essere: – adeguate ai bisogni degli utenti finali – adattabili sia allambiente che al comportamento e alle abitudini dellutilizzatore finale – intergrate nellambiente domestico in maniera non invasiva – facilmente indossabili – pro-attive con la capacità di Intelligenza Ambientale (AmI) – facilmente usabili DOMOCASA

AALIANCE the 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 ones social environment PARTICIPATION Ageing well in ones working environment ACTIVE 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

Esperienza SSSA sia Nazionale che Europea Smart Environments Robotics Ausili RITA Robot-Era ASTROMOBILE ENABLE RISDOM Mantova Alzheimer Movement Sorriso Dedalo AALIANCE AALIANCE2 Parkinson DustBot Movaid

Progetto Alzheimer Mantova (2008-2010, loc. Mantova) Favorire la permanenza domiciliare e facilitare lassistenza di persone affette da forme di Demenza, come la sindrome di Alzheimer, grazie allaiuto di sistemi domotici intelligenti. Psicologi IngegneriTerapisti 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 pazienteTizio Caio BisognoLa paziente esce quotidianamente per partecipare alla Messa; è solita avvisare i familiari con una telefonata quando rientra a casa, ma capita che se ne dimentichi, e questo genera ansia nei familiari stessi. ScenarioIn 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 dellingresso/uscita della paziente dallappartamento o Rilevamento del transito da parte della paziente o Riconoscimento del verso di attraversamento (in/out) Segnalazione delluscita (e dellingresso) 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 lidentificazione 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 linvio di messaggi di testo. Priorità12345

Accettabilità delle tecnologie 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 nellambito POR CREO FSE 2007-2013 Studi interdisciplinari in campo sociale (lett. G). Consorzio 1.Scuola Superiore SantAnna Istituto di Biorobotica - ARTS Lab Istituto Dirpolis – WISS 2.Società della Salute – Zona Pisana 3.Fatronik Italia s.r.l. 4.TechnoDeal s.r.l. Regione Toscana POR-CREO 2007-2013 Regione Toscana POR-CREO 2007-2013 Enti Promotori: Scuola Superiore SantAnna SDS Pisa Fatronik Italia TechnoDeal Enti Promotori: Scuola Superiore SantAnna SDS Pisa Fatronik Italia TechnoDeal Project Developers Dr. Michela Aquilano Dr. Filippo Cavallo Dr. Elettra Stradella Project Developers Dr. Michela Aquilano Dr. Filippo Cavallo Dr. Elettra Stradella Project Coordinator: Prof.ssa M. C. Carrozza 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

Cosè RITA? Obiettivi specifici giuridico-sociali-tecnologici Implicazioni etico-legali nellutilizzo 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 lassistenza Tecnologie per ambienti domestici assistiti Tecnologie indossabili per monitoraggio

Cosè 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. SCENARIO1SCENARIO1 Need: Health problems and accidents. Solution: The robot recognizes dangerous events and activates alerts for caregivers. SCENARIO2SCENARIO2 SCENARIO3SCENARIO3 SCENARIO4SCENARIO4 SCENARIO5SCENARIO5 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. 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)

39 Robot-Era End-user Target End-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 Domains Single 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.) …

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 dellutente Facilitare linclusione sociale (servizi, diritti, etc.)

Conclusioni (3) Dal punto di vista della SOCIETA: Coinvolgere I policy maker Lavorare alla standardizzazione e allinteroperabilità delle tecnologie Welfare sostenibile Fondi/Costi Migliorare lorganizzazione dei servizi sociosanitari

Grazie per lattenzione! Per informazioni: Filippo Cavallo, PhDf.cavallo@sssup.itf.cavallo@sssup.it Michela Aquilano, PhD m.aquilano@sssup.itm.aquilano@sssup.it Paolo Dario, Prof.p.dario@sssup.itp.dario@sssup.it Maria Chiara Carrozza, Prof.m.c.carrozza@sssup.itm.c.carrozza@sssup.it

Michela Aquilano Biomedical Engineer – PhD Post Doctoral Researcher Scuola Superiore Sant'Anna The BioRobotics Institute Viale Rinaldo Piaggio, 34 56025.

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