Summary

눈에 거슬리지 하 고 지속적인 원격 활동 및 건강 데이터를 캡처에 대 한 사회 전반의 생활 연구소 설립을 위한 방법론

Published: July 27, 2018
doi:

Summary

높은 주파수, 이전 성인 수 있도록 의미 있는 건강 및 활동 계속 달에 년, 생태학적으로 유효한, 제공에 대 한 기록 변경의 일상 가정 생활에 눈에 거슬리지 센서 및 퍼 베이 시 브 컴퓨팅 기술 통합 다중 도메인 연구 또는 임상 사용에 대 한 데이터입니다.

Abstract

기술 엔드-투-엔드 스위트 시간의 연장된 기간 동안 고령자의 일상 생활에서 발생 하는 건강 및 활동 변화의 눈에 거슬리지 하 고 지속적인 모니터링을 위해 설립 되었습니다. 보안 생성 하는 동안 최소 돌출 되 원리를 통합 하는 시스템으로 집계 되는 기술, 프라이버시 보호, 실제 (홈 기반) 설정 년 개월 연속 객관적인 데이터. 시스템 배치, 가정 문 접촉 센서 외관 문, 연결 된 생리 적 모니터링 장치 (저울), 약 상자, 및 착용 할 수 있는 actigraphs에 설치 된 수동 적외선 존재 센서를 포함 합니다. 운전 센서는 또한 참가자 들 자동차에 설치 하 고 컴퓨터 (PC, 태블릿 또는 스마트폰) 사용 추적. 데이터 옵션을 통해 자주 온라인 자기 보고서 데이터 데이터 참조 활동 패턴 뿐만 아니라 내부 상태 (예를 들어, 통증, 기분, 고독), 같은 센서를 통해 유추 하기 어려운 중요 한 정보를 제공 하는 주석 해석 (예를 들어, 방문자, 뜯어 가구). 건강 또는 질병 활동 모니터링, 이동성 (예를 들어, 룸 전환, 단계, 걸음 걸이 속도)를 포함 하 여 (예를 들어, 체중, 신체 생리 기능을 기능 도메인 키를 식별 하기 위해 가져온 데이터를 사용 하 여 알고리즘 개발 되었습니다. 질량 지 수, 펄스), 동작 자 (예를 들어, 수 면 시간, 밤에 화장실에 여행), 약물 부착 (예를 들어, 놓쳐 진된 복용량), 사회 참여 (예를 들어, 커플 홈, 시간에서 시간을 보내고 함께), 및 인지 함수 (예를 들어, 컴퓨터, 마우스 움직임, 온라인 양식 완성, 운전 능력의 특성 시간). 이러한 기능의 변화 감지 prodromal 치 매 증후군의 조기 발견을 급성 질병 (예를 들면, 바이러스 성 전염병)의 건강 감시에 응용 프로그램에 대 한 민감한 마커를 제공합니다. 시스템은 임상 개입 성인 병 증후군의 자연 역사 연구에서와 임상 시험에서의 효능을 모니터링 하는 데 특히 적합.

Introduction

일반적인 임상 연구는 신뢰성과 평가 방법론의 고유한 결점 때문에 캡처되는 데이터의 유효성에 한계 고민. 인터뷰 때 임상 및 환자 일정을 조정할 수 있습니다 시간에 의해 제약 됩니다. 시험에 대 한 할당 된 시간 무슨 자원 봉사 수 합리적으로 하 라는 단일 세션에 의해 제한 됩니다. 이 간단한, 넓게 간격을 둔 세션-가끔 전화 또는 인터넷 검색어-에 의해 증강 하는 경우에 심각 하 게 시간이 지남에 함수 또는 웰빙에 의미 있는 변화를 검출 하기 위하여 잠재력 제한. 현재 테스트 세션은 크게 기억 하 고 (예를 들어, “의약품을 기억 합니까?”) 확인 하기 어려울 수 있는 정보에 대 한 요청 구성 또는 인공 작업 (예를 들어, “그리고 당신이 빨리 앉아의 성능 수 있습니다 “; “기억 하십시오이 10 개의 단어”). 평가 사실 자체 성능에서 변화 핵심 진단 기능을 수 있습니다 때 테스트-테스트 다양성을 제한 하 자주 설계 되었습니다. 또한, 시간의 짧은 이러한 biopsies 인공 조건 보다 일상 생활의 정상적인 흐름 내에서 수행 됩니다. 그러므로, 그들은 제한 된 생태학적 인 타당성의 이다. 데이터는 시간-스탬프 처리 되지 이외의 리콜 때문에 마지막으로, 현재 패러다임 본질적으로 제공할 상호 의존적인 키 이벤트 또는 결과 (예를 들어, 수 면, 사회 화, 신체 활동)의 직접 연결 수 없습니다.

이러한 단점을 극복 하는 방법은 퍼 베이 시 브 컴퓨팅 및 센 싱 기술, 무선 통신, 그리고 높은 주파수 다중 도메인 데이터를 활용 하는 가정 또는 지역 사회에서 포함 될 수 있는 시스템의 개발에 있다 분석입니다. 기술 및 경험을이 지역에서 성장 하 고 다양 한 시스템 개발 되었습니다 하지만 배포, 기능 또는 경도 경험1,2,,34에 제한 되어 있다. 이 원고에서 우리 건강 관련 데이터를 현재 건강 평가 패러다임의 한계에 따라 개선, 실시간, 연속 및 경도 홈 기반 평가 제공 하는 수단으로 개발 된 프로토콜을 설명 합니다. 노화 및 오 레 곤 센터 기술 (ORCATECH) 퍼 베이 시 브 컴퓨팅 및 건강 관련 활동 및 행동의 연속, 실시간 평가 제공 하는 기술을 감지 기반 홈 기반 시스템을 개발 했다. 크게 눈에 거슬리지 하 고 지속적인 실질적으로 실제 활동의 모니터링을 사용 하도록 가정으로 평가 가져 현재 한계 극복. 첫째, 코어 시스템을 참가자의 생활 공간에 그들의 주위 환경에의 한 부분으로 포함 하는 때문에, 본질적으로 편리 하다. 개별 응답을 요구 하는 평가 사람이 때 안심 하 고, 수동 수집 방법의 경우 대부분 참가자 부담 없이 필요한 만큼 자주 수집할 수 있습니다. 둘째, 생태학 관련 즉시 데이터를 수집 하는 기회를 준다 사람의 정상적인 생활 공간에, 측정 기능, 하지만 일상적인 인식의 인위적인 단순히 테스트. 예를 들어 예비 메모리 실패, naturalistically는 병원에서 테스트 하기 어려운 일반적인 불평 행동, 따라서 모두 일상 인지로 핵심 성과 활용을 복용 하는 약물의 자동 매일 추적 하 여 집에서 평가 될 수 있다 인지 변화에 민감한 것으로 알려져 메트릭입니다. 셋째, 데이터는 디지털 및 시간 스탬프, 때문에 시간에 여러 개의 측정값의 측정은 촉진 된다. 예를 들어 전화 및 홈 (사회 참여 또는 탈퇴의 조치), 컴퓨터 사용 (개시, 정신 운동 활동 및 인지 기능 측정), 및 기능 감소 (변경할 표시 되어 다른 측정의 시간을 시간 수 면 행동, 무게, 속도 걷기)는 구별 되지 않을 수 있습니다 그렇지 않으면 명백한 미묘한 변화를 net 센서의 감도에 추가할 수 있습니다. 중요 한 것은, 인식 및 기능 (예를 들어, 통증, 약물 변경, 낮은 분위기의 주간 보고서)에 건강과 생명 이벤트의 효과 또한 연결할 수 있습니다이 데이터 스트림에 발생할 때. 마지막으로, 컴퓨터를 통해 제공 될 수 있는 기존의 테스트 및 쿼리 또는 인터페이스 (예를 들어, 태블릿, 스마트폰) 관련, 동시에 디지털 소설 레거시 테스트 성능 비교를 제공 탁월한 기회 파생 측정 동일한 테스트, 응답 또는 중지 시간, 학습 곡선 등 내부 테스트 변화 합니다. 이 새로운 접근은 따라서 더 편리 하 게, 눈에 거슬리지, 연속, 다중 도메인 및 자연 현재 평가 변환 합니다. 궁극적으로, 기반 홈 센서 평가 기술 및 방법론의 기본 플랫폼 제공 시스템을 조정 하 고 특정 연구 질문의 넓은 범위에 지적된 장점 웰빙과 건강에 관련 주소 조정 수는 드문 클리닉 또는 전화 기반 평가의 현재 받아들여진된 연습.

다음 프로토콜 겸손 한 가정 행동 및 건강에 관련 된 데이터 수집을 위해이 플랫폼을 배포 하는 과정을 설명 합니다. 이 플랫폼을 개발, 핵심 목표 건강 (신체, 인지, 사회, 감정), 복지 뿐만 아니라 좀 더 구체적인 행동 (모두 일반 도메인을 유추 하는 데 필요한 데이터를 제공할 수 있는 평가 함수의 기본 제품군을 제공 하고있다 예를 들어, 약물 복용, 산책, 수 면 관련 활동, 생리 활동). 플랫폼의 개발 기술, 기술 ‘불가 지론’ 되 고 사용자가 직접 참여를 최소화 가장 수동 간결한 감지 방법을 사용 하 여 포함 한 여러 원칙에 의해 유도 되고있다 (즉,, 최고의 장치 채용 또는 기술 솔루션 보다는 특정 접근 또는 제품), (장기 평가)에 대 한 내구성 및 확장성, 그리고 최소화 손을 유지 보수 되 고.

설명 플랫폼 “디지털 순 얼 하에서 최종 사용자의 범위에 의해 정보를 중요 한 것은 지난 12 년 동안 진화 하고있다. 정기적인 설문 조사와 포커스 그룹 키를 알리는이 개발5,,67되었습니다. 지속적으로 반복 수정 발전 기술, 새로운 기능 용량 연구 커뮤니티의 요청에 따라 도입 되 고 최대 11 년 동안 그들의 가정에 배포할 수 있는 시스템을 허용 하는 자원 봉사자 수백명의 고 기술을 배포 된 가정에서 살고 있는 개인의 주요 상수 입력입니다. 이러한 자원 봉사자 우리가 부르는 지역 사회에서 “생활” 실험실 형성 하는 “생활 연구소” 어디에 그들의 가정 및 하루 동안 수집 된 연속 데이터 제공, 활동, 건강에 대 한 세부의 독특한 수준 그리고 생활 과정입니다.

감지 기술의 기본 플랫폼 연속 홈 기반 데이터 캡처에 대 한 전체 시스템의 중추를 형성 합니다. 이 플랫폼 요소는 이후에 설명 되어 있습니다. 핵심 플랫폼 수정 (요소가 추가 되거나 제거) 사용자 태도, 신념 및 연구 플랫폼을 사용 하 여 연구에 대 한 관심의 결과 측정을 수집의 과정에서 얻은 정보에 따라. 데이터 통신 프로토콜 표준화 되어 있기 때문에 시스템 장치는 이러한 프로토콜은 네트워크에 통합 될 수 있도록 설계 되었습니다.

여기에 설명 된 기본 플랫폼 봉사자 생활 연구소 (청각)에 동의 (긴 몇 년 동안 자연 활동 및 그들의 정상 생활 활동의 동작 데이터를 수집 하는 그들의 가정 내에서 배포 하는 플랫폼의 사용 사례에 따라 현재 지속적인 배포 = 11 년).

허브 컴퓨터와 이더넷/와이파이 연결 참가자 간섭 없이 ORCATECH에서 보안 서버를 다시 시스템 장치 및 전송에서 데이터 수집을 허용합니다. 허브 컴퓨터는 특정 참가자와 노트북 또는 태블릿 및 중앙된 디지털 참가자 관리 시스템에 연결 하는 제어판을 사용 하 여 시스템 설치 시 홈 설정 하도록 구성 됩니다. 추가 데이터 수집 장치 (센서, MedTracker, 규모 등) 같은 방식으로 허브 컴퓨터와 통신 하 여 구성할 수 있습니다.

ORCATECH 콘솔 및 원격 기술 관리 시스템은 사용자 정의 디지털 기술 및 데이터 관리 “콘솔” 라는 있도록 시스템의 지속적인 원격 기술 관리 뿐만 아니라 참가자 홈 기술 구성 및 시스템 설정, 포함 한 가정 보안 데이터 수집 및 모니터링. 또한, 각가 정의 독특한 레이아웃을 할 수 있습니다 지역 사회에 있는 시스템의 배포를 촉진 하기 위하여 태블릿 인터페이스 기반 그래프 도구는 자동으로 다양 한 센서 위치 하 고 다른 그들의 유효한 실제 라우터인 기록 센서 (그림 2)입니다. 이것은 참조에 대 한 중요 한 가정 수준에서 시스템의 원격 모니터링 하는 동안입니다.

수동 적외선 (PIR) 모션 센서 디지털 할당 됩니다 주어진된 가정에 시스템 설치 하는 동안 무선 USB 동글을 통해 허브 컴퓨터와 통신. 한 센서는 룸에서 룸 룸 및 참가자 전환 내 모션을 객실 당 배치 됩니다. “센서 직선”의 4 개의 센서는 복도 또는 다른 지역 참가자 정기적으로 일관 된 속도로 산책의 천장에 배치 됩니다. 이 센서 선 하루에 여러 번 속도 걷는의 겸손 한 모임이 있습니다. 다른 통계 유지 시간 등의 방 전환 수 이러한 활동 센서에서 파생 될 수 있습니다. 문 접촉 센서는 감지 참가자의 왕래는 가정에서 그리고 음식 접근의 일반적인 주파수를 결정 하기 위해 냉장고에 모든 외부 문 집 주위 배치 됩니다.

온라인 주간 건강과 활동 Self-Reports 수집 장치의 수동 시스템에서 데이터의 최적의 이해가 필요 합니다. 이 데이터는 수집 된 센서 데이터를 기준으로 가정에 있는 이벤트의 참가자 보고서의 분석에 중요 합니다. 온라인 주간 자기 보고서 설문 조사는 어떤 가정에서 가정, 방문자의 여행에 대 한 쿼리 참가자 들에 게 인터넷에 연결 된 컴퓨팅 장치 (예:노트북, 태블릿, 스마트폰) 건강 변화, 공간 내에 완료 될 수 있다는 홈, 외로움, 우울증, 그리고 고통 수준 주간 데이터 수집 연간 또는 세미-연간 검 제공 데이터의 훨씬 더 높은 해상도 가능성 보다, 정확도의 예를 들어, 기억의 상대적으로 짧은 창에 의존 합니다. 또한,이 자기 보고서 프로세스는 또한 잠재적인 인지 장애, 설문 조사, 클릭, 정확한 보고 증가 어려움의 수에서 변화 하는 시간에 변화 등의 수동 지표 검사 수 사관을 수 날짜, 또는 텍스트 응답에서 장애 표식. 기본 플랫폼의 일환으로, 우리는 7 일 전자 환 약 상자를 설치 하는 여부 지정된 일의 구획 열렸다 기록 하 고 매일 오픈 했습니다 시간. 이 약물 복용의 감소 하는 경우 인지에 관한 약화에 대 한 잠재적인 표시로 서 약물 준수에 대 한 정보를 제공 합니다.

펄스, 신체 구성 측정, 펄스 파 속도, 환경 온도 및 대기 이산화탄소 수준을 수집 무선 디지털 bioimpedence 규모 참가자의 일일 무게에 데이터를 제공 하는 욕실에 설치 됩니다. 다음 프로토콜 준수 및 시간이 지남에 사용 빈도 등의 동작의 다른 수동 지표 뿐만 아니라이 데이터 (예를 들어, 건강 상태, 약물), 다른 보고 된 이벤트와 상관 수 있다.

경우에 있는 우리의 참가자 드라이브 우리에 운전 센서 설치 그들의 차량. 이 센서는 운전 습관 등 주파수, 타이밍, 기간, 여행의 거리 뿐만 아니라 하드 중지 또는 단단한 가속도의 주파수에 대 한 정보를 제공 합니다.

손목 착용된 착용 형 장치 신체 활동 데이터 둘 다 가정 및 수집합니다. 여러 브랜드와 wearables의 모델 생활 연구소 가정에서 사용 되었습니다.

프로젝트에 따라 조사 ORCATECH 플랫폼을 사용 하 여 추가 데이터 컬렉션 구성 요소와 설정 기본 센서를 보완 하기 위해 선택할 수 있습니다. 과거에 테스트 활동을 통해 유선 전화, 개발 및 구현 균형 테스트를 완료 하는 참가자에 대 한 정기적인 인지 작업 태블릿에 대 한 디지털 밸런스 보드의 사회 화를 모니터링 하는 전화 센서 등 그들의 자신의 가정 및 전화를 통해 미리 알림 약물의 효능을 평가 하는 자동된 문자 메시지 시스템.

ORCATECH 생활 연구소, 맞춤형된 정보 및 데이터 시스템에 의해 생성 된 다양 한 데이터를 처리 하기 위해 수집, 주석, 유지 및 풍부한 활동 및 건강 데이터 분석에 사용 됩니다. ORCATECH 참가자 관리, 자기 보고서 데이터 수집 및 처리, 및 모든 시스템 장치 및 센서에서 연속 데이터 수집에 대 한 사용자 지정 시스템을 개발 했습니다. 시스템 센서 데이터와 람다 아키텍처 카프카와 실시간 처리에 더 가까이 이동 우리의 데이터 처리 기능을 수 있는 불꽃을 사용 하 여 저장 하는 분산된 NoSQL 카산드라 서버 클러스터에 사용 합니다. 나머지 API를 사용 하 여 데이터 표준 데이터 분석 플랫폼 및 데이터 분석을 위한 통계 소프트웨어 프로그램으로 전송 됩니다.

Protocol

모든 참가자는 서 면된 동의 제공합니다. 생활 연구소 참가자 그들의 삶을 그들은 일반적으로 그들의 생활 및 그들의 삶의 나머지 부분에 대 한 패턴의 종 적 관찰 연구를 허용 하는 것으로 하 게 됩니다. 그들은 그들이 원하는 경우 언제 든 지 철회할 수 있습니다. 오 레 곤 건강 & 앰프; 연구 프로토콜 승인 과학 대학 (OHSU) 기관 검토 위원회 (생활 연구소 OHSU IRB #2765). 1입니다. 준…

Representative Results

기술의 ORCATECH 스위트 그들은 그들의 일상적인 활동에 대해가 서 사람들의 생활 패턴에 대 한 유일 하 게 풍부한 데이터 집합을 수집 가능 하 게. 센서 시스템 그들의 자신의 가정에 자원 봉사자 들의 눈에 거슬리지 하 고 지속적인 모니터링을 허용 합니다. 시스템은 걷는 속도 이동성, 약물 복용 행동, 정취, 또는 가정, 절전, 및 컴퓨터 사용8 시간 같은 기?…

Discussion

우리는 기본적인 시스템 또는 플랫폼 가정 및 지역 사회 기반 원격 감지 및 지속적으로 현저한 건강과 웰빙 조치의 보고 사용을 설명 했습니다. 시스템은이 이번에 연구에 주로 사용 되는 위한 것입니다.

가능한 시스템 오픈 소스 도구 및 센서 또는 사용 가능한 Api와 소프트웨어 개발 키트 (SDK)을 활용 하는 장치를 사용 합니다. 시스템은 것 기술 “불가 지론” 등 다양 한 종류의 …

Disclosures

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

여기에 설명 된 연구 국립 보건원 노화 (U2CAG054397 P30 AG024978, P30 AG008017, R01 AG042191, R01 AG024059), 인텔, 기초 건강, 국립 연구소의 국립 보건원에서 교부 금에 의해 지원 및 로버트 우드 존슨 재단입니다.

Materials

Raspberry Pi 3 Model B Raspberry Pi Foundation Raspberry Pi 3 Model B
Motion Sensor NYCE Sensors Inc NCZ-3041-HA
Door/Window Sensor NYCE Sensors Inc NCZ-3011-HA
Curtain Motion Sensor NYCE Sensors Inc NCZ-3045-HA
iSort TimerCap iSort
Home Stealth USB Phone Recorder Fiho Fi3001B
Automatic Pro Automatic AUT-350C
Body Cardio Scale Nokia WBS04
Activite/Steel Activity Monitor Nokia HWA01 STEEL
Alta 2 Fitbit FB406
Charge 2 Fitbit FB407
Flex 2 Fitbit FB403
Zigbee USB Stick Silicon Labs ETRX3USB
WorkTime Nestersoft WorkTime Corporate

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Kaye, J., Reynolds, C., Bowman, M., Sharma, N., Riley, T., Golonka, O., Lee, J., Quinn, C., Beattie, Z., Austin, J., Seelye, A., Wild, K., Mattek, N. Methodology for Establishing a Community-Wide Life Laboratory for Capturing Unobtrusive and Continuous Remote Activity and Health Data. J. Vis. Exp. (137), e56942, doi:10.3791/56942 (2018).

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