智慧医疗建设目前应用前沿

2021-08-24 16:00:42 admin 65

  以往仅能在医院使用的医疗感测设备, 智慧医疗近年来开始朝向大众市场发展,居家检测生理项目越来越多元,设计趋向小型化或穿戴式装置,甚至把装置联网后,协助照护机构和医院在远端追踪病患状况,减轻医疗照护人员的负担。
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随着IoT概念兴起,生理资讯感测装置开始联网,无论是血压计、血糖机等传统设备,或者是导入在穿戴装置、行动装置的感测应用等,皆能把感测数据利用通讯技术传输在后端装置呈现,快速地检视使用者生理数据,甚至侦测到使用者生理数据出现异常情况下,配合应用程式紧急搜寻附近医疗机构通报。

医疗成本上升和家庭医疗保健的重视,也成为了推动生理资讯感测应用需求的主要因素。现今,越来越多生理资讯感测装置应用趋向消费型市场发展,把过去仅能在医院检测的生理感测器转型成穿戴式或小型化装置,减少使用者在医院花费的时间与金钱成本。

除此之外智慧医疗也带了其他的应用,医生为了可以长期追踪患者情况,推荐患者使用感测装置来监测每天生理状况,特别锁定在癌症、呼吸系统、心血管疾病或其他慢性病患者,协助医生针对患者情况来调整治疗方式和生活作息。

设定传输时程降低设备功耗

在2020年市场上陆续推出许多不同生理感测应用的解决方案,把生理数据传输至手机、手环或手表,再到云端追踪。目前生理资讯感测器主要有三种传输方式,分别是NFC、蓝牙与Zigbee。尤其蓝牙已经是手机标准配备,为了配合手机内建的专属应用程式来记录,需要具有定位技术,大多数感测器选择蓝牙当作主要通讯方式。

传输晶片经常与MCU共同整合在同一个感测模组,首先,生理资讯感测晶片侦测人体来搜集原始数据,接着在MCU执行简单分析运算,最后透过传输晶片把资料传至伺服器或是云端再执行更高阶的运算。

然而,从穿戴性装置来检视,由于每隔一段时间都会重复进行感测、运算分析和传输的流程,短时间内便耗费大量电力,因此,大部份穿戴装置或感测器采用低功耗蓝牙(Bluetooth LE),解决耗能问题。

对此,Nordic区域销售经理陈俊志(图1)解释,低功耗蓝牙降低耗能的运作方式有两种,第一,由于低功耗蓝牙运作是一种排序式呈现,需要确定传输资料封包的排序后,才开始进行传输,可能设定每秒钟传输一次,中间传的资料很小,当传输完成后直接进入睡眠模式;第二,晶片本身预设睡眠模式,感测器在未开启状态保持离线的睡眠模式,只有执行最低度的感测功能,把感测数据储存在感测器,当开启后继续与后端装连线传输。

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图1 Nordic区域销售经理陈俊志提出低功耗蓝牙具有定位、低功耗特性较适合应用在生理感测器。

另外,由于生理资讯感测器储存了使用者的生理数据,凸显了资料安全的挑战,芯科科技(Silicon Labs)物联网产品资深行销总监Emmanual Sambuis(图2)指出,低功耗蓝牙协定仅保护资料传输过程的安全,但没有涵盖远端与物理攻击的安全,所以现在市场开始推出了硬体安全解决方案,来弥补软体安全方案的漏洞。

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图2 Silicon Labs物联网产品资深行销总监Emmanual Sambuis认为生理资讯感测器拥有使用者生理数据,除了在资料传输过程避免资料外泄,也须在硬体方面强化安全。

尽管低功耗蓝牙是多数感测设备采用通讯方式,但仍有部分感测器则使用Zigbee或其他传输方式,则需要提供专属闸道器才能传输资料,导致使用者无法同时传输不同感测装置的生理数据、统整到感测融合软体执行更精确的分析,并且传输至医院,目前业界正在研拟如何整合这些通讯技术。

毫米波追踪患者行为

毫米波雷达在当今主要应用在自驾技术与车联网技术,专门从事定位功能与侦测驾驶者生命迹象,一般生活比较常用定位方式则是蓝牙、Wi-Fi。

近期,业者开始将毫米波雷达搭配ToF感测转移到医疗领域或长照机构,第一,提供照护人员了解病患在病房的状况与追踪病患行动,不需要时常巡房,当病患在房间内跌倒时,照护人员能够从后台及时了解状况并前往救援,以及追查突然失踪的患者等;第二,毫米波侦测不像监视摄影机有侵犯隐私问题:第三,患者不需要额外穿戴任何装置便能够追踪,提高患者的配合意愿。

非接触技术一直是医疗领域主要聚焦的议题,包括,人员流量监测和监控等,特别是在Covid-19出现后议题效应更明显,目前开始锁定在生理资讯感测应用方面。

目前,毫米波可以侦测到0.01mm的位移量,德州仪器嵌入式产品应用经理王盈杰表示,由于人在呼吸、心跳的时候,胸腔与背部都会有起伏,现今毫米波雷达的灵敏度已经能够侦测这些生命迹象,来测知患者心率。

由于毫米波雷达是利用电磁波来感测人体,站在安全角度来看,在设计毫米波雷达感测器方面需要遵守相关法规与认证,例如:发射辐射能量上限值和人体吸收程度等。目前这项技术产学界都在研究,仍是新兴感测技术,尚未拓展至产品阶段。

多元感测应用加速推动远端智慧医疗

当生理资讯感测应用场景越来越多元,使用者便能在居家检测更多自我生理数值,以及加上AI技术的应用,感测装置不仅能够提供生理数据,也能够评估使用者可能罹患某些慢性病或癌症的风险,提供预防功能。

ADI医疗消费业务系统应用经理俞毅刚(图3)认为,随着影像识别、AI技术、5G、IoT、云端与边缘运算等技术发展,能协助使用者提供智慧诊疗的功能,进而达成智慧医疗目的,因此,把具有医规等级的智慧穿戴式装置结合远端医疗的使用将是下一个热点。

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图3 ADI医疗消费业务系统应用经理俞毅刚表示受惠于感测技术、AI、IoT与通讯技术的进步,生理感测器已经达到智慧诊疗概念,进一步完成智慧医疗蓝图。

再加上近年社会也开始重视长照服务,在生理感测应用蓬勃发展日趋成熟与社会氛围情况下,远端医疗与精准医疗在近期呼声越来越高,住在偏远地区、难以行动的居家患者或照护机构利用感测设备来自行监测,将数据传到医院或是健康顾问公司。资策会MIC资讯电子产业研究中心资深产业分析师郑凯安指出,远端医疗与生理资讯感测装置整合议题在台湾已经谈了10几年,尤其现在政府正在推动的长照2.0政策是整合最大契机。

另外,疫情造成全球医疗机构几乎濒临崩溃,医护人员压力暴增。因此,在疫情期间重视医疗与看护的需求,包括长照、医护、医疗设备到个人设备等,再加上非接触生活,非接触生理资讯感测器出现大量需求。从医疗角度来看,这些感测器减缓医疗与看护部分负担,协助解决医疗问题。

在未来,智慧医疗体系不仅能利用联网生理感测装置追踪偏远、行动不便患者情况,达到远端医疗目的,也能利用穿戴装置在紧急处置病患简单快速量测病人,提高医疗效率。


标签: 智慧医疗
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