Studio e sviluppo di sistemi innovativi per eHealth e mHealth tramite l’impiego di WBSN e mobile computing

The latest innovations in electronics, informatics and telecommunications have introduced new technologies that now are increasingly spread. These innovations are bringing notable changes in many areas of society, and are revolutionizing our habits. This PhD thesis is addressed to the world of Remote Patient Monitoring, and to the research and development of highly innovative technologies that can bring undeniable advantages in this sector. Therefore, the main purpose is to propose advanced solutions for a comprehensive and continuous remote monitoring of patients in their homes or on the move. In particular, the solutions discussed herein are characterized by a multidisciplinary approach, involving fields of wearable sensors, Wireless Sensor Networks, processing of biomedical signals, and management and communication of patients data via web applications. The various chapters of the elaborate describe a series of systems that exploit the just mentioned enabling technologies, concerning the monitoring of cardiac activity, respiratory activity and localized body temperature, and motion analysis for fall detection applications. In addition, the proposal of a peer-to-peer medical tele-consultation system is detailed. It is exclusively based on a web application that enables the real-time sharing of vital signals and parameters acquired via wearable sensors. Finally, a Wireless Sensor Network based on a full TCP/IP stack is presented. It may be the link between the various monitoring systems proposed in the thesis and is completely compatible with traditional IP networks. This solution is designed to ensure the interoperability between wearable sensors (or networks of wearable sensors) and other types of systems, such as environmental sensors for Ambient Assisted Living, sensor networks for environmental parameters monitoring, or Home Automation equipment. All of this is ensured by the use of a unique communication protocol - the IP - that leads us in the Internet of Things world.

L'evoluzione nel campo dell'elettronica, dell'informatica e delle telecomunicazioni, sempre più imponente negli ultimi anni, ha prodotto nuove tecnologie la cui diffusione sta diventando progressivamente più capillare. Queste innovazioni stanno apportando notevoli cambiamenti in molti settori della società e rivoluzionando le abitudini di tutti noi. Questa tesi di dottorato è rivolta al mondo del Remote Patient Monitoring mediante la ricerca e lo sviluppo di tecnologie altamente innovative che possano apportare innegabili vantaggi in tale settore. Lo scopo principale è, quindi, di proporre soluzioni all'avanguardia per un monitoraggio remoto completo e continuativo di pazienti nelle loro abitazioni o in mobilità. In particolare, le soluzioni che verranno descritte sono caratterizzate da una profonda multidisciplinarità, riguardando la cooperazione tra i settori dei sensori indossabili, delle Wireless Sensor Network, dell'elaborazione di segnali biomedicali, e della gestione tramite applicazioni web dei dati e delle telecomunicazioni in ambito medico. I vari capitoli dell'elaborato presentano una serie di sistemi che sfruttano le tecnologie abilitanti appena citate e che riguardano il monitoraggio dell'attività cardiaca, dell'attività respiratoria e della temperatura corporea localizzata, nonché l'analisi del movimento per applicazioni di fall detection. In aggiunta viene presentato un sistema di tele-consulenza medica peer-to-peer, basato esclusivamente su un applicativo web che permette anche la condivisione in tempo reale di segnali e parametri vitali acquisiti tramite sensori indossabili. Infine, viene presentato un possibile anello di congiunzione tra i vari sistemi di monitoraggio qui proposti, ovvero una Wireless Sensor Network integrante uno stack TCP/IP completo e compatibile con le reti IP tradizionali. Questa soluzione mira a garantire l'interoperabilità tra i sensori indossabili (o reti di sensori indossabili) e altre tipologie di sistemi, come ad esempio sensori ambientali per l'Ambient Assisted Living, reti di sensori per il monitoraggio di parametri ambientali, o impianti di Home Automation, il tutto sfruttando un unico protocollo per le comunicazioni, ovvero lo standard IP, ed aprendo le porte allo scenario dell'Internet of Things.