VV06 Omslag 600
April 2021

Empathisch huis voor mensen met dementie

Nieuwe technieken ondersteunen patiënt en zorgmedewerker

18 01

Door de vergrijzing groeit het aantal mensen in onze samenleving dat leidt aan dementie. Intelligente, of empathische, woningen kunnen deze groep tijdens het beginstadium van de ziekte zodanig ondersteunen, dat het mogelijk is langer zelfstandig te blijven wonen. Prof.dr.ir. Masi Mohammadi heeft met haar team gewerkt aan de ontwikkeling van een dergelijke, intelligente omgeving.

Elk jaar krijgen wereldwijd bijna tien miljoen mensen te horen dat ze dementie hebben. Een progressieve aandoening waardoor mensen steeds minder goed voor zichzelf kunnen zorgen en uiteindelijk moeten verhuizen naar een zorginstelling. In het beginstadium is thuis blijven wonen nog mogelijk en ook aan te raden om de onafhankelijkheid, veiligheid en kwaliteit van leven zo lang mogelijk in stand te houden. Het biedt ook de beste opties om zo lang mogelijk deel uit te blijven maken van de maatschappij. Toch is er ook in dit beginstadium een verhoogd risico op bijvoorbeeld brandgevaar en de kans om te vallen. Mohammadi: ‘Een van de belangrijkste problemen is dat deze mensen verstoringen in hun dag- en nachtritme ontwikkelen. Een verstoord ritme wordt in verband gebracht met gezondheidsrisico’s, zoals symptomen van depressie, angsten, fysieke achteruitgang door inactiviteit, ondervoeding en uitdroging. Het heeft tevens invloed op de zelfstandigheid en het gevoel van eenzaamheid. Het heeft dus zin om te kijken naar oplossingen waardoor het dag- en nachtritme behouden blijft.’

Technische oplossingen

De verschillende symptomen zijn niet alleen voor de patiënt problematisch, maar leggen ook een druk op de toch al zwaar belaste zorgsector. Een deeloplossing kan liggen in technische maatregelen die zowel mensen met dementie in de thuisomgeving ondersteunen als hun zorgverleners. Die ontwikkelingen zijn inmiddels al jaren geleden gestart. Ongeveer een decennium geleden lag de focus vooral op het ondersteunen van de dagelijkse bezigheden, het faciliteren van cognitieve stimulaties en het verzamelen van informatie. In de jaren erna verschoof de focus van passieve ondersteuning door bijvoorbeeld websites naar gezondheidsmonitoring door het gebruik van slimme sensoren, draagbare apparaatjes (wearables) en intelligente ondersteunende technologieën. De mogelijkheden van laatste groep oplossingen ontwikkelen zich op dit moment het snelst door onder meer recente technologische innovaties op het vlak van artificiële intelligentie, draadloze netwerken en sensortechnologieën. Mohammadi: ‘Door onder andere de ontwikkeling van steeds kleinere en slimmere sensoren, zijn deze technologieën nu ook in de woningen van mensen met dementie te integreren. Deze zelfvoorzienende sensoren in combinatie met de steeds snellere gegevensoverdracht en de toegenomen (cloud-)opslagcapaciteit, maakt het vervolgens mogelijk data sneller te analyseren. Uiteindelijk leidt dit tot sensornetwerken die de zorgbehoeften van mensen met dementie kunnen monitoren en de intelligente omgeving toestaan op situaties te anticiperen. De systemen zijn bovendien uit te breiden met effectoren in de woningen, zoals slimme verlichting en speakers. Hiermee is gepersonaliseerde ondersteuning te verlenen op het moment dat de gebruiker dit nodig heeft: de ‘just-in-time’ adaptieve interventies waardoor zorgleverleners hun tijd efficiënter kunnen benutten.’

Doel onderzoek

Tijdens het onderzoek hebben de wetenschappers gekeken naar de mogelijkheden van deze systemen voor mensen met dementie in een thuisomgeving. Een start is gemaakt met het formuleren van de eisen waaraan een dergelijke intelligente omgeving zou moeten voldoen. Daarbij uitgaande van de ‘huidige stand der techniek’ en in samenwerking met zowel expertgroepen en mantelzorgers, als eindgebruikers. Een tweede doel van het onderzoek richtte zich op de vertaling van deze eisen naar een real-life prototype. Ook hier is een multidisciplinair team ingezet bestaande uit onder meer zorgprofessionals, ontwerpers en mkb-ondernemingen. Mohammadi: ‘In alle gevallen blijft de gebruiker centraal staan. Veel technologieën zijn immers nog steeds ontwikkeld vanuit de mogelijkheden van de techniek en niet altijd vanuit de behoefte van de eindgebruiker. Dit kan problemen opleveren bij een adequate oplossing en de acceptatie. Door het prototype te integreren in een demonstratiewoning zijn vervolgens de opgestelde eisen te valideren.’

18 021. Voorbeeld van een mind map.

Opzet onderzoek

Om de eisen te definiëren en een prototype op te zetten is gebruikgemaakt van: mind mapping, idee-kaarten en iteratieve prototype-ontwikkeling. Mind mapping is een methode om ideeën te genereren en geschikt voor zowel kleinere als grotere groepen. Hiermee zijn de eerste verkennende stappen genomen. Idee-kaarten helpen eveneens ideeën te genereren, maar zijn tevens bedoeld voor een diepgaande analyse van de gedefinieerde eisen. Met iteratieve prototype-ontwikkeling worden de eisen vertaald naar gebruikersscenario’s en vormen hiermee de basis voor het prototype van een intelligente omgeving. Tijdens het hele proces wordt rekening gehouden met de behoeften van de eindgebruiker via interviews met de gebruikers zelf of zorgprofessionals.

Mind mapping

Mind mapping is toegepast in twee workshops tijdens de conferentie ‘Het nieuwe wonen’. In totaal namen hieraan 48 mensen deel. Daarnaast hebben zeven personen mind mapping toegepast als onderdeel van een collegereeks aan de Hogeschool Arnhem Nijmegen. Na een korte introductie over intelligente omgevingen zijn de deelnemers – werkzaam bij onder meer gemeentes, onderzoeksinstituten en woningcorporaties – in willekeurige tweetallen opgedeeld. Ieder duo tekende op een A3 een huis en alle ideeën die van belang zouden kunnen zijn bij het ondersteunen van de doelgroep. Na 15 minuten zijn de mind-maps besproken in een plenaire sessie. Uiteindelijk zijn 28 mind maps gemaakt en geanalyseerd via een kwalitatieve contentanalyse.

18 032. Resultaat van een groep met idee-kaarten.

Idee-kaarten

De methode idee-kaarten is toegepast gedurende vijf workshops met specifieke stakeholdergroepen: zorgprofessionals (6), architecten (7), ict-experts (3), E-installateurs (11) en een interdisciplinair ontwerpteam bestaande uit onderzoekers, ontwerpers en technici (8). Deze mensen kregen eveneens een korte introductie en ontvingen per twee of drie personen een kaartenset met drie verschillende categorieën:
De set ‘probleemdomeinkaarten’: vijf kaarten met de uiteenlopende probleemdomeinen, zoals eten en drinken, dag-nachtritme en vergeetachtigheid.
De set systeemcomponenten haalt zes kleinere thema’s aan, zoals communicatie, data-input, locatie, detectie en informatie delen.
De set kritische zaken is gebruikt om oplossingen te beoordelen op thema’s als privacy, kosten en schaalbaarheid.
Deelnemers creëerden op basis van deze kaarten in 30 – 45 minuten een ontwerpoplossing die vervolgens werd besproken in een plenaire sessie. De derde set kaarten werd gebruikt om de positieve en beperkende aspecten van elk ontwerp te beschrijven. Alle voorstellen zijn daarbij gefotografeerd (figuur 2) en de resultaten gecategoriseerd door middel van kwalitatieve content-analyse.

Iteratieve prototype-ontwikkeling

Op basis van de eisen die zijn voortgekomen uit de eerste twee methoden, is een designteam aan de slag gegaan met het iteratief ontwikkelen van een technisch haalbaar, reallife prototype. Het ontwerpteam bestond uit mensen van drie onderzoeksinstituten, vijf technische mkb’s en een zorgorganisatie. Dit twee jaar durende, gesubsidieerde project omvatte onder andere verschillende co-creatie sessies in kleinere groepen die resulteerden in een werkend prototype van de intelligente omgeving. In acht plenaire sessie van 2 – 3 uur zijn de verschillende aspecten gevalideerd.

Sensornetwerken kunnen straks de zorgbehoeften van mensen met dementie monitoren en de intelligente omgeving toestaan op situaties te anticiperen

Resultaten

Dit eerste deelonderzoek resulteerde in een lijst van tien eisen die het team stelt aan intelligente omgevingen die mensen met een vroege dementie kunnen ondersteunen (tabel 1). Mohammadi: ‘Acht eisen zijn geformuleerd door de deelnemers aan de ‘idee generatie sessies’; het multidisciplinaire ontwerpteam heeft de laatste twee eisen toegevoegd.’

Prototype van de intelligente omgeving

Het prototype dat het ontwerpteam op basis van de tien eisen in twee jaar heeft ontwikkeld en in een demohuis heeft geïntegreerd, heeft de gewenste modulaire opbouw. Hiermee is het flexibel in te zetten en naar wens uit te breiden. Het hart van het systeem bestaat uit Home Assistant2. Dit is een open source home-automatiseringsplatform dat draait op een kleine Raspberry PI en eenvoudig in huis is te plaatsen.
Er is een grote variëteit aan sensoren op aan te sluiten, zoals licht- en temperatuursensoren, maar ook beeldschermen en gordijnen. Verder is het uit te breiden met zowel bedrade als draadloze protocollen waaronder Bluetooth, Wifi, Z-Wave, ZigBee en Websockets. (veilige) Verbindingen naar een externe server zijn mogelijk via een reguliere internetverbinding. De opslagcomponent slaat de sensordata op voor eventuele latere analyse. Daarbij is het mogelijk om de gegevens eerst te filteren, te bewerken en samen te voegen, voorafgaand aan de opslag om zo de hoeveelheid opgeslagen data te beperken.

De intelligente omgeving is uit te breiden met drie typen modules (figuur 4):
1. sensoren die data genereren door de omgeving waar te nemen;
2. analyse-componenten die logica bevatten die de sensordata bewerken en acties (ingrijpen) plannen;
3. effectoren die kunnen ingrijpen via een interactie met de omgeving.

Sensor- en effectormodules zijn meestal opgebouwd uit hardware (bijvoorbeeld een lichtsensor of een lamp) en software. De software draait binnen de omgeving en is verantwoordelijk voor de communicatie met de hardware en het doorgeven van data of instructies tussen de hardware en de analysemodules. Een voorbeeld van een analyse-component is de flowmodule (figuur 5) waarin scenario’s zijn op te nemen.Een scenario is een voorgedefinieerde beslisboom waarmee is vast te stellen of ingrijpen op basis van de sensorinput nodig is. Zo ja, dan worden passende instructies naar de effectoren verstuurd om deze actie uit te voeren. Daarnaast ondersteunt het systeem externe apparaten, zoals slimme vloeren en externe dashboards, die zijn in te zetten als sensoren of effectoren. Mohammadi: ‘De externe services zijn te autoriseren middels de Home Assistant API via een veilige verbinding. Daarbij moet expliciete toestemming worden gegeven door de gebruiker. Na toestemming zijn de sensoren of de opgeslagen data uit te lezen en te gebruiken voor analyse
of weergave.’

 

Eisen

1

2

3

Contextbewustzijn: een sensornetwerk kan de bewegingen en bezigheden in huis monitoren.

x

x

 

Ondersteuning: uiteenlopende effectoren kunnen de bewoner ondersteunen bij dagelijkse activiteiten, zoals slapen, op tijd opstaan, voldoende eten en drinken en het onthouden van afspraken. Effectoren kunnen zijn: licht, geluid, geur, projecties en temperatuur of meer concreet: automatische gordijnen, medicijn dispensers en video’s.

x

x

 

Patroonherkenning: afwijkingen in het patroon van dagelijkse activiteiten zijn automatisch te herkennen. Bijvoorbeeld slapen op ongebruikelijke tijdstippen.

x

x

 

Adaptie: op basis van patroonafwijkingen kan het systeem zijn ondersteuning aanpassen.

x

x

 

Personalisering: het toevoegen van persoonlijke voorkeuren maakt gepersonaliseerde ondersteuning mogelijk. Bijvoorbeeld het normale slaap- en eetpatroon.

x

x

 

Gebruikersinteractie: het systeem heeft een interface die rekening houdt met de cognitieve beperkingen van de doelgroep en overstimulatie voorkomt.

 

 

x

Autonomie:
- Systeem:
het systeem werkt autonoom op basis van data-analyse. Er is geen ingewikkelde interface nodig om in- en uit te schakelen.
- Gebruiker:
het systeem zal uitfaden wanneer de gebruiker niet reageert. De laatste moet controle kunnen houden over zijn eigen leven.

 

x

 

Kosten: het systeem is toegankelijk voor iedereen; het liefst gedekt door de zorgverzekering

 

x

 

Data & privacy: gegevens moeten lokaal worden opgeslagen; het systeem moet de privacy garanderen. Wie van de familie en zorgverleners heeft toegang?

 

x

 

Modulariteit: het systeem moet modulair zijn met betrekking tot sensoren, effectoren en functionaliteit, zodat het kan meegroeien met de individuele zorgbehoefte.

 

 

x

 

18 043. Conceptueel overzicht intelligente omgeving.

Vertaling

De tien eisen uit de tabel zijn als volgt in het prototype verwerkt. De eisen waaraan niet volledig kon worden voldaan, komen ter sprake bij de discussie.

1. Het systeem is zich bewust van de context via sensoren die onder meer de locatie en activiteiten waarnemen.
2. De modulariteit van het systeem ligt besloten in de toepassing van Home Assistant in combinatie met de flowmodules.
3. Verschillende standaardscenario’s – zoals opstaan, eten en naar bed gaan – zijn standaard geïmplementeerd. Extra scenario’s zijn eenvoudig toe te voegen.
4. De scenario’s in de flowmodules zijn te parametreren op basis van de gepersonaliseerde data van de gebruiker. Bijvoorbeeld normale tijd van opstaan of het bijbehorende gewenste signaal in de vorm van bijvoorbeeld een bepaalde lichtkleur of muziek.
5. Data-analyse wordt door het systeem ingezet om zich aan te passen aan de gebruiker en mee te bewegen met de geactiveerde flowmodule. Eventueel is een ai-module verantwoordelijk te maken voor dit type personalisering en adaptie.
6. Het systeem kan autonoom een flowmodule starten, maar zal de gebruiker uitsluitend leiden en nooit pushen. Er is daarom een empathische vorm van interactie nodig tussen de dementerende persoon en het systeem om te voorkomen dat de gebruiker zijn zelfstandigheid verliest.
7. Om een interactie te realiseren die past bij mensen met dementie, zijn de flowmodules gebaseerd op een driestapsstrategie (figuur 5). Daarbij wordt het niveau van de effectorintensiteit bij elke stap verhoogd, zonder een overkill aan stimuli en zonder de autonomie van de gebruiker aan te tasten. Het systeem zal stoppen wanneer de actie is uitgevoerd of de cyclus afgerond.
8. Alle gegenereerde data wordt lokaal opgeslagen en zijn uitsluitend toegankelijk voor mensen die hier expliciet toestemming voor krijgen.

Discussie

Dit eerste prototype voldoet aan enkele eisen die bij aanvang zijn opgesteld. Daarbij zijn de modules ‘opstaan’ en ‘naar bed gaan’ beschikbaar om het dag- en nachtritme te ondersteunen. Andere modules zijn denkbaar voor bijvoorbeeld eten en drinken, maaltijden bereiden, angst verzachten, oefeningen doen of medicijnen nemen. Mohammadi: ‘Dit prototype vormt de basis voor verder onderzoek. Patroonherkenning en adaptie zijn bijvoorbeeld te verbeteren of te automatiseren via AI, maar zijn nog in ontwikkeling. Ook de interactie tussen het systeem en de gebruiker is nog beperkt en er moet onderzoek worden gedaan naar het thema privacy. Juist omdat het nog een prototype is zijn de kosten nog niet realistisch te calculeren. Prijzen van de hardware zullen de komende jaren waarschijnlijk dalen en bovendien dient het onderwerp in een grotere perspectief te worden gezien waarin ook de besparende voordelen worden meegenomen, bijvoorbeeld in de klinische praktijk. Door samen te werken met maatschappelijke organisaties, het mkb en overheden is het vertrouwen in de mogelijkheid aan het groeien. De toekomst zal uitwijzen waar dit toe leidt.’

Informatie
Dit artikel is geschreven op basis van het onderzoeksrapport: ‘Requirements elicitation and prototype development of an intelligent environment to support people with early dementia’, van Anne Grave (tu/e), Somaya Ben Allouch (Amsterdam University of Applied Sciences), Saskia Robben (Amsterdam University of Applied Sciences), Michel Oey (Amsterdam University of Applied Sciences) en Masi Mohammadi (tu/e).

Tekst: ing. Marjolein de Wit – Blok
Fotografie: Industrie