HealthBit — Solução para mitigar os riscos de quedas na terceira idade

Objetivo — Propor uma solução que seja competitiva em relação às soluções que já existem no mercado, que seja de menor custo (e por isso mais acessível a todas as famílias), capaz de prever e evitar\mitigar o risco de queda e suas consequências, sem retirar autonomia dos idosos e familiares.

Versão mais simples do trabalho apresentado na disciplina de sistemas embarcados do MBA em Internet of Things (USP), com os colegas Bruna Engler, Emerson Stigliani e Luiz Herbert.

Resumo: As quedas são consideradas importantes causas de morbimortalidade e um dos principais problemas clínicos e de saúde pública devido à alta incidência, às complicações e altos custo assistenciais. As principais vítimas das quedas são os idosos e é por isso que isso se torna cada vez mais relevante no Brasil: “em 2050, um em cada três brasileiros serão idosos. Num período de 8 décadas, a expectativa de vida saltou dos 45 para os 75 anos. O Brasil, que já foi conhecido como um país de jovens, vê agora a sua população envelhecer rapidamente. E esse envelhecimento traz novos desafios, problemas e oportunidades para os governos e a sociedade” [1].

A oportunidade descrita acima visa o mercado de idosos acima dos 60 anos que possuem atualmente quase exclusão dos planos de saúde devido aos preços impraticáveis. Além disso existe uma crescente de mais de 50% do público alvo acima citado anualmente. A nossa solução — HealthBit — prevê a utilização de braceletes (bands) ou outro equipamento similar, que se conecte com sensores distribuídos em ambientes controlados (incluindo ambientes metropolitanos), e forneça subsídios para deixar as pessoas interessadas cientes em casos de incidentes, se comunique com atuadores para mitigar riscos e agir em casos de emergência e fornecer informações que permitam a predição de eventos e sugira boas práticas baseadas no comportamento das pessoas.

O produto será dedicado ao setor de saúde, com foco no mercado de idosos com mais 60 anos que no brasil tem uma exclusão nos planos de saúde. Atualmente diversos debates ocorrem na câmara dos deputados a respeito da exclusão praticada pelos planos de sáude. Além dessa vertente existe uma crescente de aproximadamente 50% desse segmento anualmente no mercado. Com essa crescente cresce juntamente o número de famílias preocupadas com seus idosos e com a respetiva qualidade de vida e saúde desses clientes. Os convênios médicos, asilos e correlacionados podem utilizar este produto para alavancar a expansão nesse segmento bem como as pessoas físicas para consumo próprio do serviço.

Descrição — A ideia inicial é reaproveitar a própria infraestrutura dos pacientes, isto é, utilizar as tecnologias que já estão sendo usadas nas bands (FitBit, Mii Band, Apple Watch…) e utilizar em conjunto com um pequeno sistema em Raspberry Pi e sensores, para verificar o comportamento de um determinado usuário com a band. Então teríamos parcerias comerciais com os fornecedores desses equipamentos, como por exemplo a Xiaomi, e também com a Amazon Web Services (AWS), já que todos os dados coletados precisam ser coletados, processados e analisados, para agregar valor ao produto e nos fornecer as capacidades preditivas da solução. O foco inicial é testar a solução em locais mais específicos, como asilos e\ou casas de repouso, e depois expandir a comercialização da solução para convênios e seguros de saúde, e possívelmente a venda direta para pessoas. O processamento dos dados coletados ajudaria a entender melhor os principais riscos e causadores de quedas (como na imagem abaixo).

Partindo das premissas comerciais definidas acima, o principal concorrente que identificamos no mercado é a LinCare (lincare.com.br) que consiste basicamente nas seguintes características: a pulseira (de fabricação própria) coleta os dados e os envia pela Internet (comunicação bluetooth com o celular que funciona como gateway). Após o envio dos dados, eles são analisados em tempo real e direcionados para o aplicativo dos familiares. Há a possibilidade do paciente acionar um botão do pânico\ajuda e as pessoas interessados receberão um alerta no celular no mesmo instante.

A nossa solução partiria dos mesmos princípios, mas com algumas diferenças:

• Pretendemos utilizar a infraestrutura do próprio cliente (ex: MiiBand) e caso o cliente queira poderíamos fornecer um gateway alternativo ao celular (feito em RaspBerry Pi) , e em casos de ambiente controlados (asilos, retiros..) poderíamos fornecer também os sensores. De qualquer forma, o foco da nossa solução seria o serviço de monitoramento e aviso de incidentes, e principalmente o serviço de inteligência\análise dos dados podendo, mediante regras e acordos de privacidade, compartilhar\vender informações para órgãos de saúde pública, hospitais, planos de saúde e seguradoras.

Rede de Comunicação & Segurança — A estrutura de comunicação da solução que propomos usará um concentrador que recolherá as informações dos dispositivos (Beacons, SmartBands, etc) espalhados na residência. Após consolidados os dados serão enviados ao servidor hospedado na nuvem para que, então, sejam disponibilizados aos clientes via aplicativo de celular ou portal web. A conexão entre os dispositivo smartband e roteador é feita utilizando o protocolo Bluetooth Low Energy 4.2 [6]. Já para os dispositivos de monitoramento da casa (beacons) o protocolo utilizado é 802.11. A escolha dos protocolos é devido a natureza modular que o projeto assume ao tentar englobar uma variedade de dispositivos de monitoramento já existentes no mercado ao invés de focar em dispositivos específicos.

A conexão dos dispositivos para a internet é indireta. Sendo que entre dispositivos e o gateway a conexão é feita via bluetooth ou wifi (IEEE 802.11). O uso de ipv4 neste caso é o suficiente para garantir o funcionamento dos dispositivos na rede interna e a comunicação para a internet é feita indiretamente pelo roteador. Se considerarmos dois aspectos importantes do IPv6, temos a seguinte abordagem: (i) IPSec poderia incrementar a segurança e privacidade dos dados que trafegam dos dispositivos do idoso até as partes interessadas, entretanto para esse primeiro momento o mais importante é a velocidade em que a informação trafega para a Internet, e por isso em uma versão inicial não adotaremos esse protocolo mas podemos incluí-lo em versões posteriores, podendo até criar planos mais premium para oferecer para clientes que estão dispostos a pagar mais nesta feature; (ii) autoconfiguração é extremamente útil, principalmente para o gateway (Raspberry Pi) considerando que ele precisa se adaptar a diferentes dispositivos (bands) de diferentes fornecedores para se conectar, e até considerando em integrar os sistemas, caso o idoso saia de casa e vá para uma farmácia ou clube que também possua o sistema, o monitoramento se torna cada vez mais continuo e dará mais liberdade para os idosos se locomoverem por toda a cidade, dando confiança para o restante da família. Em resumo, provavelmente para uma primeira versão iremos lançar o produto com IPv4 (por ser mais rápido, mais simples e ter maior compatibilidade com os diversos dispositivos que o cliente pode ter), mas pensando em lançamentos futuros, incluindo a possibilidade de incrementar o nosso serviço, as características do IPv6 podem agregar grande valor para o produto.

Devido a natureza de alta conectividade com dispositivos diversos na casa é possível que seja infiltrado um dispositivo com o objetivo de obter controle sob o roteador (Raspberry PI) e obter a permissão de superusuário e direcionar os dados para um servidor não autorizado. As falhas de seguranças e métodos para configurar o roteador de modo seguro estão extensamente documentadas em [7]. Destacando a instalação de uma ferramenta de monitoramento de logs de erro conhecida como Fail2Ban (https://www.fail2ban.org/wiki/index.php/Main_Page). Escrita em phyton, esta ferramenta, busca nos logs de sistema por padrões diferenciados de acesso que possam indicar uma invasão. E quando detectado algo suspeito, o provável ip do atacante é bloqueado e não poderá mais realizar tentativas de acesso.

Os dispositivos comunicam-se com um servidor na nuvem (AWS services) cujo objetivo é segregar os dados por usuário transmitidos pelo roteador em para o serviço online. Por sua vez, o serviço fará com que todos os dados sejam providos aos usuários via uma interface mobile e uma página Web cujo objetivo é informar ao usuário informações em tempo real sobre a saúde do monitorado ( batimentos cardíacos, calorias, quantidade de passos, etc ). Uma parte da interface web que provê dados sobre os sensores de monitoramento instalados em portas da residência monitorada é exibido na figura abaixo.

Resultados esperados — O grande benefício esperado é poder melhorar a saúde de uma parcela da população (idosos) que há muito tempo não é levada em consideração, mas que devido a tendência demográfica que estamos vivendo se tornará um grande agente da sociedade e um público consumidor importante. Então, de cara tentaremos resolver diretamente o problema de quedas (e com dados comportamentais descobrir riscos e outros tipos de situações) e, em segundo lugar, ajudaríamos a manter relações mais saudáveis entre os idosos e os familiares, especialmente os filhos, que podem se tranquilizar cada vez mais e dar mais liberdade a seus pais fazerem o que realmente querem.

A terceira proposta do nosso produto é ser algo simples e diminuir significativamente os custos, e por isso que pregamos utilizar a própria infraestrutura do cliente (bands) junto com equipamentos simples e baratos (ex: Raspberry Pi), sem se pregar a tecnologias proprietárias e a grupos médicos (seguros, hospitais) específicos. Haveria flexibilidade para moldar a infraestrutura e o agente de saúde envolvido, e incrementaríamos o serviço com dados analisados e sugestões de melhoria de vida.

REFERÊNCIAS E RECOMENDAÇÕES DE LEITURA

[1] HOFFMAN, Maria Cristina. “Envelhecimento: Brasil — um país de idosos?”. Entrevista para a Câmara Legislativa”. Disponível em: http://www2.camara.leg.br/camaranoticias/radio/materias/REPORTAGEM-ESPECIAL/526954-ENVELHECIMENTO-BRASIL---UM-PAIS-DE-IDOSOS-BLOCO-1.html

[2] MISKELLY, Frank. “Assistive technology in elderly care”. Age and Ageing, pag. 455–458. 2001.

[3] Falin Wu, Hengyang Zhao, Yan Zhao and Haibo Zhong. “Development of a Wearable-Sensor-Based Fall Detection System”. International Journal of Telemedicine and Applications. 2015.

[4] Nasser Alshammari, Talal Alshammari, Mohamed Sedky, Justin Champion and Carolin Bauer. “OpenSHS: Open Smart Home Simulator”. Journal of Sensors, 2017.

[5] Harikiran, Karthik Menasinkai and Suhas Shirol. “Smart Security Solution for Women based on Internet Of Things (IOT)“. International Conference on Electrical, Electronics, and Optimization Techniques (ICEEOT) — 2016

[6] Bluetooth. Specification Core 5.0. Disponível em https://www.bluetooth.com/specifications/bluetooth-core-specification

[7] Branco, Mario. “Segurança no seu Raspberry Pi”. 2017. Disponível em https://www.raspberrypi.org/forums/viewtopic.php?t=193892