Lauri Salminen
Eräs nykypäivän suurimmista globaaleista ongelmista liittyy terveydenhuollon tehokkuuden parantamiseen. Yhä suuremmalle joukolle ikääntyviä ihmisiä pitäisi pystyä tarjoamaan laadukasta terveydenhuoltoa, mutta samalla hoitokulut tulisi saada pienenemään. Yhtälö on vaikea ratkaista. Maailman terveysjärjestön WHO:n raportin mukaan ihmiskunnan ikääntyminen aiheuttaa yhä enemmän ja yhä vakavampia ongelmia. Yli 60-vuotiaiden prosentuaalinen lukumäärä koko ihmispopulaatiosta tulee kasvamaan 12 prosentista 22 prosenttiin vuoteen 2050 mennessä. Mikäli uudenlaisia hoitomalleja ei kehitetä, väestön ikääntyminen johtaa väistämättä tilanteeseen, jossa kaikille hoitoa tarvitseville ei löydy hoitopaikkaa eikä tarvittavaa määrää hoitohenkilökuntaa (Catarinucci, de Donno, Mainetti, Palano, Patrono, Stefanizzi & Tarricone 2015; Chen, Ma, Song, Lai & Hu 2016).
Länsimaissa ollaankin siirtymässä yhä enenevässä määrin laitoshoidon mallista kotihoidon malliin. Tätä hoitomallien välistä siirtymää helpottamaan on mahdollista ottaa käyttöön älykkään muotoilun tarjoamia mahdollisuuksia, joissa yhdistyvät esimerkiksi sensoreilla varustetut älykkäät vaatteet sekä Internet of Things (IoT) (Næss, Kirkevold, Hammer, Straand & Wyller 2017; Chen ym. 2016).
Terveyden tarkkailun järjestelmät
Terveyden tarkkailun järjestelmät ovat kehittyneet suurin harppauksin viime vuosikymmenten aikana. Järjestelmät ovat muuttuneet ”älykkäiksi” ja niiden toiminta on pitkälle automatisoitua. Niitä voidaan ohjata etänä, mikä puolestaan mahdollistaa sen, että niitä käyttävät hoitoa tarvitsevat henkilöt voivat asua itsenäisesti kotonaan ja saada silti laitostasoista hoitoa (Baig & Gholamhosseini 2013). Näillä järjestelmillä voidaan tarkkailla muun muassa henkilön pulssia, verenpainetta, liikehdintää, lämpötilaa, veren happisaturaatiota sekä asentoa. Tarkkailtavien henkilöiden fyysinen olinpaikka saadaan myös määritettyä tarkasti GPS-paikantimien avulla (Andreu-Perez, Leff, Ip, & Yang 2015; Dionisi, Marioli, Sardini & Serpelloni 2016).
Järjestelmät saavat käyttämänsä tiedot useilta eri antureilta, joita voidaan sijoittaa esimerkiksi asiakkaiden elektronisiin laitteisiin tai heidän vaatteisiinsa. Tällaisten järjestelmien käyttö mahdollistaa sen, että hoitoa tarvitsevat henkilöt voivat jatkaa normaalia elämäänsä omassa tutussa elinympäristössään ollen kuitenkin ympärivuorokautisen tarkkailun alaisina. Myös terveydelle vaarallisten fysiologisten tapahtumien ennakointi sekä oikea-aikaisen ja oikeanlaisen avun antaminen ja saaminen mahdollistuvat näiden järjestelmien avulla (Andreu-Perez ym. 2015; Dionisi ym. 2016).
Tiedon siirto antureilta tietovarastoihin
Vaatteisiin sijoitettujen antureiden täytyy siirtää mittaamansa arvot jollekin toiselle laitteelle, joka joko käsittelee datan itsenäisesti tai lähettää sen eteenpäin esimerkiksi pilvipalveluun. Anturit voivat hyödyntää tiedonsiirrossaan muun muassa kiinteitä langallisia yhteyksiä, bluetooth-teknologiaa tai lyhyen kantaman ZigBee-tietoliikenneverkkoa (Ferreira, Fernandes, Branco, Monteiro, Cabral, Catarino & Rocha 2016; Basu & Das 2015).
Langaton tiedonsiirto tuo omanlaisiaan haasteita älykkään muotoilun suunnittelulle. Ongelmia saattavat aiheuttaa muun muassa laskentatehon rajallisuus, materiaalien asettamat rajoitteet, tietoturva, häiriön sietokyky, virrankulutus sekä suurten datamäärien siirtojen luomat pullonkaulat. Langattomat lähettimet eivät saa myöskään vahingoittaa ympäröivää kudosta tai kehon toimintaa (Basu & Das 2015; Khan, Hussain & Kwak 2009).
Antureiden tulee olla myös pieniä, jotta ne voidaan liittää esimerkiksi vaatteisiin siten, että ne eivät tunnu käyttäjästä epämukavilta. Samoin antureiden ja lähettimien tulee kuluttaa virtaa minimaalisesti, jotta laitteiston tarvitseman virtalähteen koko ei kasva liian suureksi (Ferreira ym. 2016; Basu ym. 2015).
Älyvaatteiden käyttötarkoituksen ja materiaalien suunnittelu
Älykkäät vaatteet ovat lähes jatkuvassa kontaktissa käyttäjänsä ihon kanssa. Tästä syystä vaatteiden suunnitteluun tulee suhtautua asianmukaisella vakavuudella. Älykkäiden vaatteiden tulee olla suunnitellun käyttötarkoituksensa mukaisia, käytettävyydeltään hyviä, kestäviä sekä korjattavissa olevia. Tärkeää on myös se, että ne tuntuvat mukavilta puettuina. Älyvaatteita suunniteltaessa tulee huomioida myös käyttäjien normaalit liikeradat, kehon muodot ja mitat sekä antureiden ja niihin liittyvien komponenttien sijoittelu tekstiileihin. Käytettävillä materiaaleilla on myös merkitystä. Toiset materiaalit johtavat paremmin sähköä kuin toiset ja lisäävät näin antureiden toimintavarmuutta tarjoten luotettavampia mittaustuloksia. Negatiivisena puolena nämä paremmin sähköä johtavat materiaalit saattavat ärsyttää ihoa enemmän. Tärkeä huomioitava tekijä on myös älyvaatteiden pesunkestävyys – käytettyjen materiaalien tulee kestää useita pesukertoja elinkaarensa aikana (Scataglini, Andreoni, Truyen, Warnimont, Gallant & Tiggelen 2016).
Terveystietojen turvaaminen
IoT-laitteiden kommunikoidessa keskenään ja siirtäessään ihmisten terveyteen liittyviä tietoja pilvipalveluihin on syytä huomioida myöskin laitteiden tietoturvakysymykset. Henkilöiden terveystiedot voidaan luokitella arkaluontoiseksi materiaaliksi ja niiden päätyminen vääriin käsiin loukkaa yksilön suojaa saattaen samalla aiheuttaa jopa tulojen tai omaisuuden menetyksiä. Tietoturvariskinä on myös se, että jokin ulkopuolinen taho muuttelee henkilöistä kerättyjä terveystietoja aiheuttaen hengenvaarallisia tilanteita. Terveyden tarkkailuun käytettävien järjestelmien tietoturvaan onkin syytä suhtautua asianmukaisella vakavuudella, jotta ihmiset kykenevät luottamaan niihin ja uskaltavat luovuttaa henkilökohtaiset terveystietonsa niiden käyttöön. Tietoturva-asiat tulee huomioida tiedonsiirron kaikissa vaiheissa – tiedon siirtyessä antureilta lähettimelle, lähettimeltä pilvipalveluun sekä tietoa käsiteltäessä ja louhittaessa palveluntarjoajan servereillä (Zhang, Yang, Liang, Su, Shen & Luo 2015).
Esimerkki kehitetystä älyvaatteesta
Esimerkkinä älykkäästä muotoilusta voidaan tarkastella LifeShirt -nimistä älyvaatetta, joka kerää dataa käyttäjänsä päivittäisistä rutiineista sekä terveydellisitä tekijöistä. Se on valmistettu Lycra-kankaasta ja mahdollistaa yli 30 elintoiminnon tarkkailun käyttäjänsä häiriintymättä. Tarkkailtaviin elintoimintoihin kuuluvat muun muassa pulssi, hengitys sekä henkilön suorittamat liikeradat. Paidan toiminta perustuu neljään tai useampaan anturiin, jotka eivät ole ihon kanssa kosketuksessa. Anturit ovat paidan sisään ommeltuja käämejä, jotka muodostavat sähkömagneettisen kytkennän itsensä ja esimerkiksi rintakehän välille. Antureiden tuottama tieto tallentuu mobiililaitteeseen, joka lähettää tiedot VivoMetrics Data -keskukseen. Keskuksessa asiakkaalta saaduista tiedoista muodostetaan yhteenvetoraportit, jonka perusteella voidaan laatia jatkotoimintasuunnitelmia (Dionisi ym. 2016; Basu ym. 2015).
Kirjoittaja
Lauri Salminen on tietojenkäsittelyn tuntiopettaja HAMKissa.
Lähteet
Andreu-Perez J., Leff D., Ip H. & Yang, G. (2015). From Wearable Sensors to Smart Implants – Towards Pervasive and Personalised Healthcare. IEEE Transactions on Biomedical Engineering 62(12).
Baig, M. & Gholamhosseini, H. (2013). Smart health monitoring systems: an overview of design and modeling. Journal of medical systems 37(9898).
Basu, R. & Das, D. (2015). Role of Body Area Sensor Networks in Smart Health Care. International Journal of Future Computer and Communication 4(5).
Catarinucci, L., de Donno, D., Mainetti, L., Palano, L., Patrono, L., Stefanizzi, M. & Tarricone, L. (2015). An IoT-Aware Architecture for Smart Healthcare Systems. IEEE Internet of Things Journal 2(6).
Chen, M., Ma, Y., Song, J., Lai, C. & Hu, B. (2016). Smart Clothing: Connecting Human with Clouds and Big Data for Sustainable Health Monitoring. Mobile Networks and Applications 21(5), 825–845.
Dionisi, A., Marioli, D., Sardini, E., & Serpelloni, M. (2016). Autonomous Wearable System for Vital Signs Measurement With Energy-Harvesting Module. IEEE Transactions on Instrumentation and Measurement 65(6).
Ferreira, A., Fernandes, D., Branco, S., Monteiro, J., Cabral, J., Catarino, A. & Rocha, A. (2016). A Smart Wearable System for Sudden Infant Death Syndrome Monitoring. Conference paper. ResearchGate.
Khan, P., Hussain, A. & Kwak, K. (2009). Medical Applications of Wireless Body Area Networks. International Journal of Digital Content Technology and its Applications 3(3).
Næss, G., Kirkevold, M., Hammer, W., Straand, J. & Wyller, T. (2017). Nursing care needs and services utilised by home-dwelling elderly with complex health problems: observational study. BMC Health Services ResearchBMC series.
Ravi, A., Pandey, R., Ringane, N. & Mahajan, A. (2017). Design and Development of a Prototype Assistive Mobility Solution for the Visually Impaired. International Research Journal of Engineering and Technology 4(6).
Scataglini, S., Andreoni, G., Truyen, E., Warnimont, L., Gallant, J. & Tiggelen, D. (2016). Design of smart clothing for Belgian soldiers through a preliminary anthropometric approach. Proceedings 4th DHM Digital Human Modeling, Montréal, Québec, Canada.
Zhang, K., Yang, K., Liang, X., Su, Z., Shen, X. & Luo, H. (2015). Security and privacy for mobile healthcare networks: from a quality of protection perspective. IEEE Wireless Communications 22(4).
