Development and implementation of a data model for an Android based telemonitoring server

Abstract

El tema de este proyecto fin de carrera es el desarrollo e implementación de un modelo de datos para un servidor de telemonitorización basado en Android complementario al dispositivo HDH. El dispositivo HDH (Health Data Hub) es un sistema de telemonitorización desarrollado por un grupo de estudiantes de master en la University of Applied Sciences Technikum Wien. El resultado de este proyecto es un dispositivo tipo muñequera capaz de medir datos médicos mediante sensores. Además, este dispositivo es capaz de recibir datos desde distintos dispositivos para el cuidado de la salud personal (PHD, Personal Health Devices) y de reenviar datos médicos del paciente monitorizado. El objetivo principal del HDH es conseguir la correcta medición de datos médicos del paciente (mayoritariamente personas mayores que viven solas) y crear mensajes de actualización con la información obtenida. Para conseguir el funcionamiento correcto en todas las circunstancias, el sistema es capaz de realizar el seguimiento del paciente mediante componentes de alta sensibilidad y cuando la situación así lo requiera, manda mensajes de alerta al servidor. Básicamente, la infraestructura del HDH consiste en cuatro componentes principales: el HDH dispositivo tipo muñequera, el servidor principal, el cliente HDH y el servidor basado en Android. Así pues, el servidor de Android (Android server) obtenido como resultado de este proyecto fin de carrera, representa una parte importante de este ecosistema de telemonitorización. Como se ha mencionado anteriormente, para conseguir la monitorización exitosa del paciente, el servidor Android debe ser capaz de trabajar con los datos médicos enviados por el HDH. Para tener un ambiente de trabajo amplio en el que distintos dispositivos y sistemas puedan realizar su función, la construcción de estos datos médicos se ha realizado según el estándar HL7 v2.6 (Health Level 7), el cual representa el estándar más utilizado en todo el mundo de la industria relacionada con el cuidado de la salud. El lenguaje de programación utilizado para el desarrollo de este proyecto es Android. Este sistema operativo ofrece un gran potencial para la implementación de nuevas funcionalidades y servicios. Debido a que Android se define como código abierto (open source), permite la rápida integración con otras plataformas y ofrece herramientas que facilitan el desarrollo de las aplicaciones. Todas estas características hacen que Android sea una herramienta poderosa para el desarrollo de este proyecto. Este proyecto fin de carrera ha sido realizado en colaboración con Javier Urricelqui, alumno de la Universidad Pública de Navarra, también estudiante de intercambio Erasmus con la University of Applied Sciences in Technikum Wien. Debido al hecho de que el desarrollo del servidor Android fue proporcionado a ambos estudiantes, han trabajado codo con codo para lograr los objetivos propuestos: desde los primeros pasos aprendiendo a programar en Android, el análisis del funcionamiento del sistema a realizar y el diseño e implementación, hasta las soluciones adoptadas en el mismo. Con respecto al desarrollo de este proyecto, referente a las conexiones protagonistas en el entorno, ha sido implementado el Servidor Android mediante la tecnología Bluetooth. También se ha desarrollado la parte en la que el sistema trabaja con tecnología GSM. Debido a que el procesamiento de los datos es independiente de la tecnología utilizada, fue realizado conjuntamente. Por otro lado, también el parseador de HL7 que actualmente está en funcionamiento se ha desarrollado en este proyecto. Las demás partes, como por ejemplo la gestión de la información de los pacientes, las soluciones adoptadas en relación con los gráficos médicos, el diseño e implementación de la interfaz gráfica de usuario (GUI) y los simuladores desarrollados, fueron creados por ambos estudiantes. Así pues, gracias a esto, se consiguió cumplir satisfactoriamente todos los objetivos propuestos al comienzo de este proyecto fin de carrera.

The topic of this master thesis is the development and implementation of a data model for an Android based telemonitoring server complementary to the HDH. The HDH (Health Data Hub) is a telemonitoring system developed by teamwork of master students in University of Applied Sciences Technikum Wien. The result of this project was a wrist wearable health device which is capable of measuring health data via built-in sensors. Besides, it can receive data from personal health devices (PHDs) and to forward data with alarm messages and status updates to multiple servers. The main focus of the HDH is to measure the general well-being and health status of the person (mostly elderly patients living alone) wearing it and to generate automatic status updates and alarm messages with high sensitivity and high specificity to be received by a server and reviewed by a monitoring person. Basically, the HDH infrastructure consists of four main components: the HDH wrist device, the HDH server, HDH client and HDH Android server. Thus, the Android telemonitoring server solution created is intended to act as an essential part of this telemonitoring ecosystem. The Android server should be able to deal with the health data sent from the HDH. In order to achieve a comprehensive work environment in which different devices and systems can participate, the construction of medical data was based on HL7 v2.6, Health Level 7, which is the most widely used messaging standard in the healthcare industry around the world. Android is the programming language used in this master thesis, which offers great potential for implementing new functionalities and services. Being open source enables fast integration with other platforms and offers tools that facilitate the development of applications. All these features make Android powerful tool for the development of this project. This master thesis has been developed in collaboration with Javier Urricelqui, also student from Public University of Navarra and incoming exchange student in University of Applied Sciences Technikum Wien by the Erasmus program. Due to the fact that the development of this Android server application was proposed to both master thesis students, they worked hand in hand in the achievement of all the targets: from the first steps learning the Android programming language until the performance analysis, design of the application and the adopted solutions. Regarding the connections, I dealt with the implementation of the Android server (acting as the Server) via Bluetooth and also with the development of the part in where the system works with 2G technology. The processing of the data and the way to work with them, since it is independent of the used technology, was developed by both students. On the other hand, I developed the HL7 parser running nowadays in this application. The other parts of the thesis, for instance the performance of the patient information management, everything regarding the medical graphics, as well as the design and implementation of the GUI and the simulators etc. were created by both students. Thanks to that, the targets given in the beginning of the master thesis were successfully achieved.