CAREFUL-EDGE-X

Kaskadierte Edge-Computing-Anwendungen mit Gaia-X für die Pflege

CAREFUL-EDGE-X setzt Edge-Computing-Lösungen für die stationäre und ambulante Pflege um. Im Zentrum steht dabei die automatisierte, kontaktlose Erfassung und intelligente Verarbeitung von Messwerten wichtiger Körperfunktionen der Pflegebedürftigen – sogenannte Vitalparameter. Mithilfe der Lösungen lässt sich der gesundheitliche Zustand der Pflegebedürftigen überwachen und ihre Pflege optimieren. Sie entlasten zudem das Pflegepersonal. Die Datenverarbeitung erfolgt auf Hardwaregeräten situationsabhängig mithilfe eines im Projekt entwickelten mehrstufigen und Gaia-X-konformen Edge-Gesamtsystems. Dies ermöglicht perspektivisch die Einbindung des CAREFUL-EDGE-X-Systems in gesundheitsbezogene Gaia-X-Datenökosysteme, und somit die Integration weiterer Gaia-X-basierter Angebote und Services von Drittanbietern. Im Projekt wird das System beispielhaft in einem intelligenten Pflegezimmer sowie im „Gesundheitsstandort“ Haushalt demonstriert und anwendungsnah erprobt.

Marktperspektive und Produktversprechen
Der Zielmarkt des von CAREFUL-EDGE-X entwickelten Edge-Systems ist die stationäre und ambulante Alten- und Behindertenhilfe. Da es das Pflegepersonal von Routineaufgaben entlastet, leistet das System dort einen Beitrag zur Lösung des Fachkräftemangels. Langfristig wird das Berufsbild gestärkt und die Teilhabe der Pflegebedürftigen verbessert. Das angestrebte System befriedigt zudem die Nachfrage aus der Gesundheits- und Pflegewirtschaft nach Lösungen, mit denen verschiedene Datenquellen datenschutzkonform zusammengeführt und ausgewertet werden können.

CAREFUL-EDGE-X schafft Vertrauen in die Digitalisierung der Pflege, einen patientennahen und somit besonders datensensiblen Bereich. Perspektivisch ergibt sich das größte Anwendungspotenzial der Lösung bei Pflegebedürftigen, die so lang wie möglich in ihrer eigenen Wohnung bleiben möchten. Sowohl das Gesamtsystem als auch seine Teilkomponenten lassen sich sowohl gemeinsam als auch autark betreiben und vermarkten.

Herausforderung und Innovation
Für die digitale Unterstützung von Pflegepersonal stehen bislang nur begrenzte Insellösungen zur Verfügung. Die KI-basierte Auswertung erfasster Daten erfolgt derzeit selten, wenn dann aber z. B. noch nahezu ausschließlich über zentrales Cloudcomputing. Die Übermittlung der anfallenden großen Datenmengen verursacht dabei nicht nur einen hohen Energie- und CO2-Verbrauch, sondern stellt den Gesundheitsbereich auch vor erhebliche Herausforderungen im Hinblick auf die Datensicherheit und den Datenschutz. Das untergräbt das Vertrauen der Beteiligten in intelligente Pflegeanwendungen und mindert deren Akzeptanz.

Zur Bewältigung dieser Herausforderungen verfolgt CAREFUL-EDGE-X ein mehrstufiges Konzept, das gewährleisten soll, dass aufgrund einer effizienten, dezentralen, gerätenahen Datenvorverarbeitung inkl. KI-Elementen zukünftig nur so viele Daten wie eben nötig an zentrale Gaia-X-konforme Cloud-Plattformen weitergeleitet werden müssen. Die Edge-Devices lassen sich dabei so in das Gesamtsystem einbinden, wie es die Bedürfnisse der individuellen Pflegesituation erfordern. Das Konzept wird im Projekt an Hand eines intelligenten Patientenzimmers entwickelt und erprobt. Grundlage ist ein Hardwareverbund aus Servicerobotern und zahlreicher Sensorik zur Messung von Vitalparametern sowie ein sogenanntes Care-Data-Gateway, das die Gaia-X-konforme Übertragbarkeit einzelner, ausgewählter Daten sicherstellen soll. Über eine ebenfalls ins System integrierte Cloud-Schnittstelle erfolgt die Anbindung an eine Gaia-X-Datenplattform.

Damit die von der Sensorik erfassten Daten situativ angepasst verarbeitet werden können, setzt das Projekt ein mehrstufiges Konzept für Edge-Devices um. Die Sensordaten werden dabei auf einer ersten Edge-Ebene in direkter Sensornähe durch eine spezialisierte Hardware vorverarbeitet. Dieser „Knoten“ der ersten Ebene wird dann auf eine zweite Edge-Ebene geführt, wo die Daten mit den Daten anderer Knoten erster Ebene abgeglichen und durch Redundanz-Analysen die Datenqualität verbessert werden. Die zweite Edge-Ebene „Raumknoten“ stellt zudem sicher, dass möglichst wenige sensible Daten an die Cloud übergeben werden und sichert so automatisiert das Prinzip der Datensparsamkeit.

Use Cases
Das CAREFUL-EDGE-X Konzept wird in Form eines Demonstrators umgesetzt und in realistischen Szenarien evaluiert. Dafür kommen unter anderem ein intelligentes Sitzkissen sowie ein intelligentes Pflegebett zum Einsatz. Diese Teilkomponenten sind mit Sensoren zur Messung von Vitalparametern ausgestattet, die kontaktlos Daten wie die Herzrate, Atemfrequenz oder der Liegeposition erfassen. Die Daten für die jeweiligen Edge-Ebenen werden dynamisch über die bestehende ManagingCare Digital (MCD) Digitalisierungsplattform der C&S Computer und Software GmbH bereitgestellt und können auch in die darin enthaltene Pflegeprozessplanung integriert werden. Dies soll perspektivisch zur Effizienzsteigerung der Planung beitragen.

Konsortium
C&S Computer und Software GmbH (Konsortialführer), Fraunhofer IMS, Herrmann Bock GmbH, Visseiro GmbH, Medisana GmbH, Friedrich-Alexander-Universität (FAU) Erlangen-Nürnberg

Vorteile