di Come nasce l’idea di THInkPen?
L’Italia è un Paese con un’elevata popolazione anziana. Quanto è importante allora fare ricerca per supportare queste persone? Quanto è importante monitorare lo stato fisico e cognitivo di questi pazienti?
Nasce all’interno di questo contesto l’idea di THInkPen: la prima penna a inchiostro sensorizzata, brevettata dal Politecnico insieme all’Università degli Studi di Milano, in grado di valutare alterazioni della scrittura senza trascurare la naturalezza e la facilità d’uso del tradizionale approccio carta e penna.
Il brevetto è nato all’interno del progetto europeo H2020 MoveCare. Il progetto, coordinato dalla Statale di Milano aveva come obiettivo lo sviluppo di una piattaforma home-based per il supporto dell’anziano indipendente tramite il monitoraggio, l’assistenza e la promozione di attività, al fine di contrastare il declino fisico e cognitivo e l’esclusione sociale. Il ruolo del team del Politecnico, guidato dalla professoressa Simona Ferrante, era quello di sviluppare la parte di monitoraggio.
Quando si parla di monitoraggio remoto a sostegno della diagnosi precoce, l’utente è una persona ancora indipendente, quindi meno propensa ad accettare una chiara intrusione nella vita quotidiana. Per questo, la parola chiave per lo sviluppo è stata “trasparenza”: la tecnologia deve essere il meno invasiva possibile, non deve disturbare l’utente. Deve permettere di monitorare senza interferire, o interferire il meno possibile, con la vita quotidiana. Da qui, l’idea di arricchire di sensori uno degli oggetti di uso quotidiano più comune: una penna ad inchiostro.
Perché proprio una penna? Tramite la penna, possiamo monitorare la scrittura dell’utente. L’analisi della scrittura è importante perché è uno dei gesti quotidiani che per primo risente dell’insorgere di malattie neurodegenerative legate all’età, quali Alzheimer e Parkinson, in quanto rappresenta una complessa armonia tra capacità cognitive, sensoriali e di controllo motorio. Ne consegue che il suo monitoraggio può facilitare la diagnosi precoce di queste patologie.
Qual è il cuore del brevetto?
THInkPen è una penna a inchiostro IoT (Internet of Things) arricchita da sensori di movimento e forza, oltre a capacità di elaborazione dati e comunicazione. THInkPen realizza un monitoraggio remoto della scrittura in maniera non invasiva per l’utente finale: è infatti indistinguibile da una normale penna a inchiostro e nessuna istruzione viene fornita all’utente, se non quella di usarla per la normale attività di scrittura.
La penna consente lo studio simultaneo delle caratteristiche di scrittura e tremore sia durante test di scrittura standard che durante la scrittura libera.
I dati dei sensori vengono memorizzati in maniera automatica e scaricati in un secondo momento. Una volta scaricati, i dati vengono analizzati tramite algoritmi sviluppati dai ricercatori del Politecnico per poter estrarre indicatori clinicamente rilevanti che quantifichino alterazioni di scrittura e tremore.
Le sue applicazioni?
Le alterazioni della scrittura sono segni tipici di un ombrello di malattie. Per questo THInkPen trova possibili applicazioni in pazienti a rischio o diagnosticati con malattie neurodegenerative legate all’età come l’Alzheimer o il Parkinson, malattie neurologiche quali tremore essenziale, distonie, malattia di Huntington, o ancora, disturbi specifici dell’apprendimento come le disgrafie.
Le applicazioni di questa tecnologia trovano spazio sia in clinica, che a casa dell’utente. Nel primo caso THInkPen può dare supporto alla pratica clinica per la valutazione quantitativa della gravità dei sintomi e per la diagnosi differenziale di pazienti. Per quanto riguarda l’uso remoto THInkPen ha come fine il supporto alla diagnosi e il monitoraggio continuo della gravità dei sintomi e dell’effetto delle cure in pazienti già diagnosticati.
I vantaggi?
A partire della fine del XIX secolo, l’analisi della scrittura è stata adottata come strumento clinico.
Nella pratica clinica, il classico approccio carta e penna è preferito per semplicità e velocità. Tuttavia, esso fornisce valutazioni qualitative soggette all’esperienza del clinico, senza il supporto di dati quantitativi. Tale approccio non corrisponde alle attuali esigenze dei sistemi sanitari, che contano sulla telemedicina per risolvere problemi come la limitata disponibilità di specialisti, il tempo ridotto per condurre i test e la difficoltà per alcuni pazienti di raggiungere il sito di esame.
Le attuali tecnologie per la valutazione quantitativa della scrittura sono tavolette grafiche e tablet. Questo approccio ha forti limiti poiché costringe l’utente a scrivere su un’area di dimensioni ridotte – lontana dalla tradizionale superficie di scrittura – riducendo così la naturalezza e la validità ecologica del gesto. L’uso di tali tecnologie potrebbe non essere semplice, in particolare quando si ha a che fare con utenti anziani, che spesso richiedono supporto tecnico.
THInkPen è la prima penna a inchiostro sensorizzata in grado di valutare alterazioni della scrittura senza trascurare la naturalezza e la facilità d’uso del tradizionale approccio carta e penna.
Le caratteristiche peculiari di THInkPen sono semplicità, intuitività e trasparenza. Miriamo ad ottenere un monitoraggio quantitativo affidabile della scrittura senza interferire con le abitudini quotidiane dell’utente. Per questo THInkPen si sostituisce completamente ad una comune penna:
- appare come una comune penna a inchiostro;
- consente la scrittura su carta comune;
- non richiede alcuna interazione con l’utente finale: la penna è azionata tramite rilevamento di movimento o richiesta esterna; inoltre, il download dei dati è automatizzato;
- non è necessaria supervisione di operatori esperti.
Queste caratteristiche sono cruciali per migliorare l’accettazione e ridurre l’ansia tecnologica che spesso caratterizza alcune popolazioni di utenti come i pazienti anziani. Ciò è ancora più importante quando il dispositivo è previsto nell’ambito di un monitoraggio domiciliare continuo, come nel caso della tecnologia proposta.
In che fase è ora il brevetto?
Attualmente, nell’ambito del progetto europeo ESSENCE, i ricercatori Polimi e Unimi stanno lavorando all’ingegnerizzazione del prototipo della penna. All’interno dello stesso progetto, è previsto uno studio pilota durante il quale la penna sarà usata a casa di 60 bambini e 60 anziani sani per un anno.
Parallelamente, si sta conducendo una serie di studi pre-clinici su diverse popolazioni di pazienti per ottimizzare gli algoritmi di analisi dei dati sulle diverse patologie. In particolare, in collaborazione con la Fondazione IRCCS Istituto Neurologico Besta, stanno lavorando a acquisizioni su pazienti pediatrici affetti da distonia e da tremore e su pazienti con tremore essenziale. In collaborazione con IRCCS Istituti Clinici Scientifici Maugeri, si sta testando la penna su pazienti affetti da malattia di Parkinson. In collaborazione con Fondazione Don Carlo Gnocchi, stanno lavorando sull’ acquisizione dati da pazienti affetti da compromissione cognitiva lieve e demenza, e su bambini con disgrafia.
Un team al femminile
La squadra delle inventrici di THInkPen è composta prevalentemente da donne e vede il coinvolgimento di due docenti del Dipartimento di Elettronica, Informazione e Bioingegneria del Politecnico di Milano, Simona Ferrante e Alessandra Pedrocchi. Inoltre è coinvolto Alberto Borghese del Dipartimento di Informatica della Statale di Milano. Hanno lavorato al progetto Francesca Lunardini, postdoc Polimi e un’assegnista di ricerca, Milad Malavolti, con un dottorando Polimi, Davide Di Febbo.
Francesca e Milad hanno poi portato avanti il progetto partecipando e vincendo l’edizione 2020 di Switch2Product, dove è nato anche il nome THInkPen (Tele-Health Ink Pen).