Standardized connection from personal healthcare devices to AAL platforms

Abstract

In den kommenden 40 Jahren wird sich die Anzahl der Bürger im Alter über 65 beinahe verdoppeln in Österreich. Auch wenn diese Zahlen im internationalen Vergleich hoch sind, so handelt es sich dennoch um einen globalen Trend einer alternden Bevölkerung. Dadurch verschiebt sich zunehmend das Verhältnis zwischen Hilfsbedürftigen und deren Helfern und Helferinnen. Die Konsequenz ist ein Anstieg der Kosten für das Gesundheits- und Pflegewesen. Zudem steigt auch der zeitliche Aufwand für Pflege kumuliert über die Gesamtbevölkerung. Die Folge ist ein erhöhter Bedarf an Pflegepersonal. Diese Entwicklung erhöht zunehmend den Druck auf die Bevölkerung mittleren Alters, die diese Belastung auffangen muss.<br />Ambient Assisted Living (AAL) ist ein Forschungsfeld, welches sich die Bearbeitung dieses Problems zur Aufgabe gemacht hat. Es umfasst die Entwicklung von Methoden, Konzepten und Systemen mit dem Ziel, ältere Menschen bei den Tätigkeiten des Alltags zu unterstützen. Der Wunsch, im eigenen Heim zu altern, ist weit verbreitet. AAL-Lösungen wollen diesem Wunsch nachkommen, indem sie die Unabhängigkeit von externer Hilfe stärken. Solche AAL-Plattformen sind eine Kombination aus technischer Infrastruktur, bestehend aus Hard- und Software, und Dienstleistungen von Dritten, wie Pflegepersonal, Callcenter oder Datenbanken. Die Vielfältigkeit an Herstellern von AAL-Produkten ist groß, und die unterschiedlichen Firmen haben Hintergründe in den verschiedensten Branchen. Viele verwenden die ihnen bekannten, proprietären Protokolle, welche zueinander inkompatibel sind. Es gibt keinen standardisierten Ansatz, um medizinische Endgeräte (z.B. Oximeter) mit deren Manager-Software verbindet.<br />Ein Projekt mit dem Ziel diese Interoperabilität zu verbessern ist UniversAAL. Es sollen neue Entwickler und Entwicklerinnen von AAL-Diensten in der Design- und Implementationsphase mit der nötigen Infrastruktur (z.B. Webshop für AAL-Dienste) und der Referenzimplementation einer AAL-Plattform unterstützt werden. Des weiteren soll die Orientierung an einer gemeinsamen Referenz-Architektur die Kompatibilität der Produkte unterschiedlicher Hersteller verbessern.<br />Die ISO/IEEE 11073 ist eine Reihe von Standards für den Austausch von Vital-Daten. Diese Diplomarbeit beschreibt die Entwicklung einer Standard-konformen Schnittstelle zwischen Continua-zertifizierten medizinischen Endgeräten und deren Manager-Software, welche im Referenz-AAL-System von UniversAAL eingebunden ist. Bluetooth ist das Transport-Protokoll, welches momentan am häufigsten zum Einsatz kommt.<br />Darum orientieren auch wir uns in dieser Arbeit daran. Die Manager-Software läuft auf einem Linux-System als Open Source implementiert. Dadurch wird zukünftigen Entwicklern und Entwicklerinnen eine Basis für eigene AAL-Lösungen geliefert.<br />

In the upcoming 40 years the number of above-65-year-old citizens will almost double in Austria. Even though this number is extreme in Central Europe it is the expression of a global trend of an ageing population. Furthermore, this affects the ratio between dependent people and their caretakers. The increase of overall expenditure of time and costs for the social system is the consequence of this development and puts the middle-aged citizens under further growing pressure because they have to carry this burden.<br />Ambient Assisted Living (AAL) is a field of research tackling this problem and comprising methods, concepts and systems, with the goal to support old and handicapped people in daily life's business. People have the desire to grow old in their usual homes instead of retirement homes.<br />AAL solutions facilitate this by increasing their independence in this living environment. AAL platforms are socio-technical systems that combine technical infrastructure, consisting of hard- and software, and services provided by third parties, such as healthcare professionals or call centres. The range of manufacturers of AAL products is diverse and companies from several branches have entered the market. They use proprietary protocols for communication between Personal Health Devices (PHD) (e.g. oximeter) and their manager software running on Computational Engines (CE). A standardized approach with widespread adoption is lacking. Therefore, achieving interoperability is the goal of research groups and initiatives.<br />The UniversAAL project is one of these. Its objective is to encourage new developers of AAL services and support them during the design and the implementation phase by providing an infrastructure (e.g. a store where they can offer their products) and a reference implementation of an AAL platform. The goal is to reduce their development costs and time.<br />Indirectly the customers and users of these AAL solutions will benefit due to reduced prices and shorter innovation cycles. Furthermore, the use of common knowledge bases and the availability of a reference architecture and implementation will improve interoperability between products of different manufacturers. The ISO/IEEE 11073 is an existing and approved set of standards for the exchange of vital sign information. In this thesis an interface between Continua-certified PHDs and its device manager is implemented in the UniversAAL reference AAL system by using these standards. The Continua Health Alliance is a non-profit- open industry organisation dedicated to establishing a system of interoperable connected personal health solutions. Bluetooth is its flagship transport protocol and the one we use to connect the PHDs. The manager runs on a CE and we use a desktop computer with Linux as its operating system. The developed interface software is open source and a best practice for future developers.