Tecnologia assistiva para detecção de quedas : desenvolvimento de sensor vestível integrado ao sistema de casa inteligente

Abstract

O uso de tecnologias assistivas objetivando proporcionar melhor qualidade de vida a idosos está em franca ascensão. Uma das linhas de pesquisa nessa área é o uso de dispositivos para detecção de quedas de idosos, um problema cuja ocorrência é cada vez maior devido a diversos fatores, incluindo maior longevidade, maior número de pessoas vivendo sozinhas na velhice, entre outros. Este trabalho apresenta o desenvolvimento de um dispositivo vestível, um nó sensor de redes de sensores sem fio de ultra-baixo consumo. Também descreve a expansão de um sistema KNX, ao qual o dispositivo é integrado. O dispositivo é capaz de identificar quedas, auxiliando no monitoramento de idosos e, por sua vez, aumentando a segurança dos mesmos. O monitoramento é realizado através de acelerômetro e giroscópio de 3 eixos, acoplados ao peito do usuário, capaz de detectar quedas através de um algoritmo de análise de limites determinados a partir da fusão dos dados dos sensores. O sensor vestível utiliza tecnologia EnOcean, que propicia conexão sem fio com um sistema de automação de casas inteligentes, de acordo com a norma KNX, através da plataforma Home Assistant. Telegramas de alarmes são automaticamente enviados no caso de detecção de quedas, e acionam um atuador pertencente ao sistema KNX. Além de validar a tecnologia EnOcean para uso em dispositivos vestíveis, o protótipo desenvolvido não indicou nenhum falso positivo através de testes realizados com dois usuários de características corporais diferentes, onde foram reproduzidos 100 vezes cada um dos oito tipos de movimentos (quatro movimentos de quedas e quatro de não quedas). Os testes realizados com o dispositivo revelaram sensibilidade e de especificidade de até 96% e 100%, respectivamente.

The use of assistive technologies to provide quality of life for elderly is increasing. One of the research lines of this area is the use of devices for fall detection, which is an increasing problem due to many factors, including greater longevity, more elders living alone, among others. This work presents the development of a wearable device, a sensor node for ultra-low power networks. Also, describes the expansion of a KNX system, which the device is integrated. The device is able to detect falls which can aid the monitoring of the elderly people and improve security. The monitoring is done through a 3-axis accelerometer and gyroscope attached on the user’s chest. The fall detection is done by a threshold algorithm based on data fusion of the sensors. The wearable sensor is an EnOcean node, which includes a wireless connection with a smart home system, according to the KNX standard, through the Home Assistant platform. Alarm telegrams are automatically sent in case of fall detection, and fires an actuator that is part of the KNX system to alarm. In addition to validating the EnOcean’s Technology for use on wearable devices, the developed prototype didn’t indicated any false positives through tests performed with two users of different body characteristics, where each of the eight types of movements (four movements of falls and four of non-falls) were reproduced 100 times. The tests done with the device revealed sensitivity and specificity of up to 96% and 100%, respectively.