Verpleeg oproepsysteem wordt multifunctioneel communicatiecentrum

Wat ooit begon als een simpel alarmeringssysteem, kon uitgroeien tot een multifunctioneel communicatieplatform. In opdracht van Ascom bracht 3T uiteenlopende functies voor bediening en gegevensuitwisseling bijeen op een embedded-Linux-gebaseerd platform. Vervolgens verzorgde het de productie en de levering van duizenden stuks.

Eenvoudige verpleegoproepsystemen (‘intercoms’ met alarmknop voor verzorgings- en bejaardentehuizen) waren er al in allerlei soorten en maten. Leverancier Ascom Nederland uit Utrecht kreeg echter steeds meer vraag naar geavanceerdere functionaliteit. Van het omroepen van de bingo in het tehuis tot nieuwe diensten via internet, zoals het aanbieden van tafeltje-dek-je of het laten bestellen van een taxi. Ook voor domoticatoepassingen als de regeling van licht, temperatuur, ventilatie en zonwering zou een dergelijk systeem geschikt moeten zijn.

Interessant is verder het opkomende gebied van de telemedicine: de gebruiker zelf (of diens verzorgende) kan in de eigen omgeving metingen uitvoeren aan bijvoorbeeld zijn gewicht, bloeddruk of bloedsuiker. Het meetapparaat stuurt de resultaten via Bluetooth naar het oproepsysteem, dat ze vervolgens via internet verzendt naar de zorgaanbieder. Ideaal is het als de communicatie twee richtingen op gaat: de gebruiker initieert in het systeemmenu zelf een meting of krijgt een oproep of herinnering daartoe.

In 2008 besloot het Nederlandse dochterbedrijf van Ascom Zweden tot de bouw van een geavanceerd verpleegoproepsysteem. Het benaderde 3T om het complete traject uit te voeren, van ontwerp en ontwikkeling tot productie en levering. Het product kreeg de naam Amido (‘huisvriend’, een samentrekking van de Latijnse woorden amicus ‘vriend’ en domus ‘huis’).

Betrouwbaar

Een van de uitdagingen was het combineren van uiteenlopende communicatieprotocollen en de bijbehorende digitale en analoge elektronica in één printontwerp (zie kader). Voor het afhandelen en loggen van de verpleegoproepen is de Amido afhankelijk van de achterliggende meldbanksystemen, die de verbinding tussen cliënt en verzorging regelen. Die communicatie loopt via een Sip-stack (Session Initiation Protocol), die ook wordt gebruikt voor bijvoorbeeld Voip. Er is echter geen standaardprotocol voor alarmering en uitwisseling van telemedicine-data. Dit maakte overleg met de verschillende meldbankleveranciers noodzakelijk.

Voor alle communicatiefunctionaliteit hebben we uiteindelijk een complexe achtlaags print ontworpen, met een dusdanige lay-out dat de verschillende signalen zo weinig mogelijk interferentie en EMC-storing ondervinden van elkaar. Hart van het systeem is een Arm9-gebaseerde I.MX27-processor van Freescale. Veel van de gebruikte componenten zijn terug te vinden in mobiele apparaten, dus geminiaturiseerd. Denk aan een zeshonderd pinnen tellende ball grid array (BGA) met een pitch van 0,4 mm. Dit gaf een extra uitdaging bij het ontwerp en de productie (het solderen), waardoor er veel afstemming nodig was met de EMS-producent over test- en produceerbaarheid.

image2

 

 

 

 

De gebruikersinterface is eenvoudig aan te passen aan de look-and-feel van een opdrachtgever.

 

 

De embedded software voor de systeembesturing hebben we gebouwd op een Linux-kernel. De keuze is hierop gevallen, niet alleen vanwege afwezige licentiekosten maar ook omdat de software naar eigen inzicht is aan te passen aan het gewenste hardwareplatform. Verder is een Linux-gebaseerd systeem goed configureerbaar en zijn er tal van applicaties en bibliotheken beschikbaar om het systeem mee op te bouwen en uit te breiden. Nadeel is het veranderlijke karakter en de beperkte support. Voor de kernel hebben we een aantal keer een baseline bevroren om niet telkens achter de laatste releases aan te hoeven blijven lopen. Deze iteratieve benadering maakt het gebruik van open source tot een beheersbaar proces.

Een belangrijk ontwerpaspect was de betrouwbaarheid. Een alarmeringssysteem moet 24/7 operationeel zijn. Omdat betrouwbaarheid niet een eigenschap is die achteraf is toe te voegen, liep het als een rode draad door het hele ontwerp- en realisatieproces. Dit is terug te zien in de systeemarchitectuur, waarin we alle functionaliteit van elkaar hebben ontkoppeld om ervoor te zorgen dat niets de alarmeringsfunctie in gevaar kan brengen. Ook de koppeling met een door Ascom ontwikkeld managementsysteem – dat op afstand zorgt voor het beheer van de instellingen en het updaten van de software – hebben we fouttolerant uitgevoerd en op robuustheid getest. Software-updates moeten betrouwbaar gebeuren, zelfs als er duizenden ‘oproepkastjes’ met het centrale systeem zijn verbonden.

image3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

De uiteindelijke print heeft een complexe vormfactor opgelegd door het design van de behuizing.

Gebruikersvriendelijk

De Amido reageert op een verpleegoproep door een spreek-luisterverbinding op te zetten tussen centralist en cliënt, waarbij het kastje fungeert als speaker-telefoon. Voor een optimale verstaanbaarheid past het daarbij realtime audioprocessing toe met behulp van de opensource Speex-bibliotheek. Deze regelt onder meer de akoestische echo- en ruisonderdrukking. Voor een goed resultaat is het belangrijk dat de audiostromen van en naar microfoon en luidspreker constant zijn. Om hiervoor te zorgen, hebben we de bestaande streaming geoptimaliseerd en gedeeltelijk opnieuw geïmplementeerd middels interruptroutines. Door slim geheugengebruik en een juiste prioritering van de verschillende processen, zoals de user-interface, de communicatie en de audio, hebben we een goede geluidskwaliteit gerealiseerd, zonder haperingen.

Bij het ontwerp van de Gui hebben we de verschillende doelgroepen scherp in het vizier gehouden: enerzijds de afnemers (typisch zorginstellingen), anderzijds eindgebruikers (veelal senioren die weinig ervaring hebben met moderne consumentenelektronica en internet). We hebben de interface zo opgezet dat deze als een website aanpasbaar is voor verschillende typen gebruikers en voor grootafnemers met een eigen huisstijl. Hiervoor hebben we de opensource toolkit voor widgets WXWidgets gebruikt, waarmee de Gui in XML is te beschrijven. Uiteindelijk moet een IT’er of netwerkbeheerder bij de klant de interface kunnen configureren. Relevante ontwerpaspecten voor de gebruikersinterface waren onder meer de structuur (meer of minder eenvoudig, naargelang de gebruikersgroep) en de visuele presentatie (denk aan kleurenblindheid).

image4

 

 

 

 

 

De Amido bevat veel geminiaturiseerde componenten, zoals een zeshonderd pinnen tellende BGA met een pitch van 0,4 mm.

 

 

Omwille van het design, de kosten en de gewenste gebruikersvriendelijke uitstraling heeft het systeem een kunststof behuizing. Ook hiervoor was 3T verantwoordelijk. Het ontwerp, de matrijzenbouw en de spuitgietproductie hebben we gecoördineerd en samen met Ascom zijn we naar enkele tehuizen gegaan om verschillende ontwerpen te testen bij potentiële gebruikers.

Met het oog op een eenvoudige installatie heeft de Amido geen 230 V netaansluiting, maar Power over Ethernet-functionaliteit. Als back-up zijn er twee batterijen, waarmee het systeem bij stroomuitval twee uur door kan draaien. In principe werkt het dan op een van beide, want voor goed een functioneren moet elke batterij van tijd tot tijd helemaal ontladen en weer opgeladen worden. Voor het benodigde batterijmanagement konden we de ervaring benutten die we onder meer hebben opgedaan voor de elektrische Ion-fiets van Sparta en de zonneauto van het Solar Team Twente (lees meer in dit artikel).

Overgenomen

Bij elke softwarerelease hebben we de complete functionaliteit uitgebreid en deels automatisch getest op een gestandaardiseerde opstelling. Dat bleek nog tricky: het ene netwerk is het andere niet en een software-update verloopt bij 25 systemen in een testomgeving toch even anders dan voor 2.500 systemen in het veld. Hoewel de integratie van de Amido-systemen met een meldbank bij de klant primair de taak van Ascom is, hebben we al het noodzakelijke proberen te regelen om een eventueel ongemak zo snel mogelijk te kunnen verhelpen. Hierbij is een goede foutrapportage vanuit het veld van wezenlijk belang. Daarom hebben we een geformaliseerde procedure uitgewerkt om bug-trackingsystemen op elkaar te laten aansluiten en extra diagnostische software toegevoegd om gedetailleerde debuginformatie te verkrijgen.

3T bouwde een gestandaardiseerde opstelling voor het automatisch testen en uploaden van een nieuwe softwarerelease.

De ontwikkeling, productie en levering van meerdere duizenden systemen hebben we onlangs succesvol afgerond. Ascom Zweden heeft het product inmiddels in zijn geheel overgenomen – de productie, het testen (inclusief door 3T gemaakte testsystemen), het onderhoud en de ontwikkeling van nieuwe functionaliteit. Dit was vanaf het begin de bedoeling omdat het moederbedrijf over eigen ontwikkel- en productiefaciliteiten beschikt.

Jeroen Koëter heeft als embedded-softwarearchitect aan het Amido-project gewerkt vanuit 3T’s vestiging in Eindhoven. René van der Veen was projectleider bij de Enschedese hoofdzetel van het bedrijf.

Bron: Bits&Chips, 1 maart 2013