Interoperable and Secure IoT Architecture for Digital Healthcare: Wireless Monitoring of Untethered Patients in Smart Beds

Detalhes bibliográficos
Autor(a) principal: Domingues, Marco André Temprilho
Data de Publicação: 2022
Tipo de documento: Dissertação
Idioma: eng
Título da fonte: Repositório Científico de Acesso Aberto de Portugal (Repositórios Cientìficos)
Texto Completo: http://hdl.handle.net/10316/102976
Resumo: Dissertação de Mestrado em Engenharia Eletrotécnica e de Computadores apresentada à Faculdade de Ciências e Tecnologia
id RCAP_4977af5822bbf2c86b024f82f328d177
oai_identifier_str oai:estudogeral.uc.pt:10316/102976
network_acronym_str RCAP
network_name_str Repositório Científico de Acesso Aberto de Portugal (Repositórios Cientìficos)
repository_id_str 7160
spelling Interoperable and Secure IoT Architecture for Digital Healthcare: Wireless Monitoring of Untethered Patients in Smart BedsArquitetura de IoT segura e interoperável para saúde digital: Monitorização sem fios de pacientes em camas inteligentesInternet das CoisasCuidados de SaúdeSegurançaInteroperabilidadeRedundânciaInternet of ThingsHealthcareSecurityInteroperabilityRedundancyDissertação de Mestrado em Engenharia Eletrotécnica e de Computadores apresentada à Faculdade de Ciências e TecnologiaO envelhecimento da população, juntamente com o aumento de doenças crónicas, está a colocar uma pressão enorme nos sistemas de saúde atuais, tendo sido observada uma necessidade clara de aliviar esta pressão. Tendo em conta que os dispositivos de Internet das Coisas (IoT) permitem recolher sinais vitais de doentes sem estes saírem de suas casas, a IoT é vista como uma grande promessa para o desenvolvimento de sistemas de monitorização remota de pacientes. Apesardos benefícios potenciais da Internet das Coisas na área da saúde, ainda existem diversos obstáculos para a sua aplicação, tais como a interoperabilidade e a segurança.Esta dissertação foi desenvolvida no âmbito do projecto WoW, que propõe o desenvolvimento de um sistema de monitorização de pacientes sem fios interligado a um sistema de informação hospitalar (HIS). Este trabalho tem como principal objetivo consolidar e integrar os diversos componentes da arquitetura IoT proposta, com especial ênfase na interoperabilidade e segurança das comunicações.Inicialmente, a arquitetura IoT é materializada, consolidando os componentes de aquisição Bluetooth Low Energy (BLE) e transmissão de dados por MQTT, bem como o a Interface Gráfica do Utilizador (GUI). Também são implementadas várias funcionalidades para melhorar a componente de transmissão de dados, nomeadamente um mecanismo de redundância, uma funcionalidade keep-alive, e uma de emparelhamento. Além disso, uma camada de tradução usando o protocolo FHIR, um dos mais utilizados para a transmissão de informação de saúde no ambiente de software clínico, é concebida e desenvolvida para promover interoperabilidade com o sistema de informação hospitalar. Por fim, é realizada uma análise de vulnerabilidade de todo o sistema para definir melhorias a serem implementadas.Devido a circunstâncias externas, testes em cenários reais não puderam ser realizados. No entanto, foi realizado um teste completo do sistema num ambiente controlado, que indicou claras melhorias na fiabilidade e robustez no sistema em consequência dos desenvolvimentos apresentados nesta dissertação.The aging population, along with the increase in chronic diseases, is putting substantialstrain on traditional healthcare systems, and a clear need to relieve this strain has been observed. Considering that Internet of Things (IoT) devices make it possible to collect vital signs from patients without them having to leave their home, IoT is seen as a great promise for the development of remote patient monitoring systems. In spite of the potential benefits of IoT is very beneficial for healthcare, there are still several barriers to its application, including interoperability and security.This dissertation has been developed in the scope of the WoW project, which proposesthe development of a wireless patient monitoring system interconnected to a Hospital Information System (HIS). The main objective of this work is to consolidate and integrate the various components of the proposed IoT architecture, with special emphasis on interoperability and communications security.Initially, the IoT architecture is materialized, consolidating the Bluetooth Low Energy(BLE) acquisition and Message Queuing Telemetry Transport (MQTT) data transmissioncomponents, as well as the Graphical User Interface (GUI). Several features are alsoimplemented to enhance the data transmission component, namely a redundancy mechanism, a keep-alive feature, and a pairing feature. In addition, a translation layer using the Fast Healthcare Interoperability Resources (FHIR) protocol, one of the most widely used for transmitting health information in the clinical software environment, is designed and developed to promote interoperability with the HIS. Finally, a system-wide vulnerability analysis is performed to define improvements to be implemented.Due to external circumstances, tests in real scenarios could not be performed. However, a full system test in a controlled environment was performed, which demonstrated a clear improvement in the system’s reliability and robustness as as result of the developments presented in this dissertation.2022-09-232023-09-23T00:00:00Zinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesishttp://hdl.handle.net/10316/102976http://hdl.handle.net/10316/102976TID:203077687engDomingues, Marco André Temprilhoinfo:eu-repo/semantics/embargoedAccessreponame:Repositório Científico de Acesso Aberto de Portugal (Repositórios Cientìficos)instname:Agência para a Sociedade do Conhecimento (UMIC) - FCT - Sociedade da Informaçãoinstacron:RCAAP2023-10-27T11:09:32Zoai:estudogeral.uc.pt:10316/102976Portal AgregadorONGhttps://www.rcaap.pt/oai/openaireopendoar:71602024-03-19T21:19:51.725223Repositório Científico de Acesso Aberto de Portugal (Repositórios Cientìficos) - Agência para a Sociedade do Conhecimento (UMIC) - FCT - Sociedade da Informaçãofalse
dc.title.none.fl_str_mv Interoperable and Secure IoT Architecture for Digital Healthcare: Wireless Monitoring of Untethered Patients in Smart Beds
Arquitetura de IoT segura e interoperável para saúde digital: Monitorização sem fios de pacientes em camas inteligentes
title Interoperable and Secure IoT Architecture for Digital Healthcare: Wireless Monitoring of Untethered Patients in Smart Beds
spellingShingle Interoperable and Secure IoT Architecture for Digital Healthcare: Wireless Monitoring of Untethered Patients in Smart Beds
Domingues, Marco André Temprilho
Internet das Coisas
Cuidados de Saúde
Segurança
Interoperabilidade
Redundância
Internet of Things
Healthcare
Security
Interoperability
Redundancy
title_short Interoperable and Secure IoT Architecture for Digital Healthcare: Wireless Monitoring of Untethered Patients in Smart Beds
title_full Interoperable and Secure IoT Architecture for Digital Healthcare: Wireless Monitoring of Untethered Patients in Smart Beds
title_fullStr Interoperable and Secure IoT Architecture for Digital Healthcare: Wireless Monitoring of Untethered Patients in Smart Beds
title_full_unstemmed Interoperable and Secure IoT Architecture for Digital Healthcare: Wireless Monitoring of Untethered Patients in Smart Beds
title_sort Interoperable and Secure IoT Architecture for Digital Healthcare: Wireless Monitoring of Untethered Patients in Smart Beds
author Domingues, Marco André Temprilho
author_facet Domingues, Marco André Temprilho
author_role author
dc.contributor.author.fl_str_mv Domingues, Marco André Temprilho
dc.subject.por.fl_str_mv Internet das Coisas
Cuidados de Saúde
Segurança
Interoperabilidade
Redundância
Internet of Things
Healthcare
Security
Interoperability
Redundancy
topic Internet das Coisas
Cuidados de Saúde
Segurança
Interoperabilidade
Redundância
Internet of Things
Healthcare
Security
Interoperability
Redundancy
description Dissertação de Mestrado em Engenharia Eletrotécnica e de Computadores apresentada à Faculdade de Ciências e Tecnologia
publishDate 2022
dc.date.none.fl_str_mv 2022-09-23
2023-09-23T00:00:00Z
dc.type.status.fl_str_mv info:eu-repo/semantics/publishedVersion
dc.type.driver.fl_str_mv info:eu-repo/semantics/masterThesis
format masterThesis
status_str publishedVersion
dc.identifier.uri.fl_str_mv http://hdl.handle.net/10316/102976
http://hdl.handle.net/10316/102976
TID:203077687
url http://hdl.handle.net/10316/102976
identifier_str_mv TID:203077687
dc.language.iso.fl_str_mv eng
language eng
dc.rights.driver.fl_str_mv info:eu-repo/semantics/embargoedAccess
eu_rights_str_mv embargoedAccess
dc.source.none.fl_str_mv reponame:Repositório Científico de Acesso Aberto de Portugal (Repositórios Cientìficos)
instname:Agência para a Sociedade do Conhecimento (UMIC) - FCT - Sociedade da Informação
instacron:RCAAP
instname_str Agência para a Sociedade do Conhecimento (UMIC) - FCT - Sociedade da Informação
instacron_str RCAAP
institution RCAAP
reponame_str Repositório Científico de Acesso Aberto de Portugal (Repositórios Cientìficos)
collection Repositório Científico de Acesso Aberto de Portugal (Repositórios Cientìficos)
repository.name.fl_str_mv Repositório Científico de Acesso Aberto de Portugal (Repositórios Cientìficos) - Agência para a Sociedade do Conhecimento (UMIC) - FCT - Sociedade da Informação
repository.mail.fl_str_mv
_version_ 1799134092259753984

Registros relacionados