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走在科技最先端的居家照護長照系統
 
撰編:周滋靜 最後更新時間:7月 | 30日 , 2022
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專家
 
工研院量測中心工程師 曾添錚
居家照護長照系統列於前膽發展計畫的技術,不但在實務上與相關場域做試證實驗,已正式併入科專發展計畫並藉由工研院技轉來輔助本土廠商,在這個瞬息萬變的市場上更具競爭力。
 
居家照護長照系統於市場上相似的技術、應用產品屢見不鮮,但工研院技研的精神沒有一刻是停下來的,就像是市場上有相當多做智慧影像分析的廠商,其價值與實用性令相當多的使用者不敢恭維,最大的原因便是沒有一個突破的技術,能夠讓使用者在合理的預算及實務效用上得到水平,技術研發就像學習語言一樣,一旦停滯下來就淪為記憶裡曾經停留過的片段,無法落實應用。從遴選場域的試證、相關產學界的合作、相關法令的推動…等階段都必須持續進行,才能真正發展出符合各使用者需求的產品。

智慧手錶、手環、眼鏡、項鍊、衣服、奶嘴、尿布、泳衣…等穿戴式裝置不一而足,其功能、應用情境亦是。市面上常見的功能不外乎有生理量測、即時回應或是透過記錄來達到健康管理;另一方面,與周遭的電子設備溝通,產生自動化控制的新創應用,像是開啟電子鎖、啟動空調、發動引擎…等也都琳瑯滿目。

但無論是哪一個應用情境,穿戴式裝置所扮演的角色即是一個感測、感知的前端設備,感測的對象可以是生物體,也可以是環境。而本次所介紹的感測裝置則是以生理感測為主軸,常見的有心跳測量、血壓、卡路里、體感溫度、腦波、呼吸……,像是日本今年舉辦的先進科技聯合大展CEATEC上,展示一款可穿在內褲裡,用來感測便意來襲前的預警提醒,讓使用者可預先尋找周遭的洗手間,諸如此類的新創情境開發亦是層出不窮。此次透過工研院量測中心工程師曾添錚與我們分享從軍事用途的技術移轉到生理測量,會有什麼突破性的應用。

智慧床墊,主要是透過呼吸偵測並連動自動器,改善具呼吸中止症患者之睡眠品質。目前市面上已有通路可以購買,是一個技轉台廠相當成功的應用案例。曾添錚詳述UWB原理結合床墊所創造出的創新應用:建置雷達模組及4組天線,於一般人體躺臥之胸腔位置,並以人身體寬度設計其感測範圍。

透過呼吸偵測來判斷使用者是否有呼吸中止的情況,如偵測到呼吸中斷10秒,安裝於床墊內的自動器將會微抬床頭約15度角,讓睡眠中的人可因姿勢的改變,自動恢復呼吸,但最重要的是,此抬舉床頭的設計並不會吵醒熟睡中的人,當恢復自動呼吸後,床墊便會自動回降自原本的樣子;應用軟體的部份,可記錄症狀發生的次數、時間;智慧床墊裡的雷達、天線皆由工研院所開發,配合床墊廠商、自動器來達到呼吸測量及自動啟動改善機制,另外因床墊裡安裝了可抬舉之自動器,因此是必需插電使用。

智慧床墊可以單獨使用,也可透過應用軟體的搭配來做更進一步的記錄,曾添錚補充,目前是透過Bluetooth來達到資料管理、收集、記錄等傳輸。一般的穿戴手環能夠測量心跳但不能測呼吸,因此UWB的特色便是呼吸測量。同前述,市面上販售之生理測量之穿戴裝置有相當多的功能,這其中也運用到了不同的技術,只要將通訊協定標準化,資料皆可串連在一起。

廣泛來說NPNS是透過微幅振動來量測,一般智慧手錶、手環附加功能相當的多如卡路里、計步、距離等等,但NPNS技術與別人不同的地方是,一般的產品是透過光學作用來量測,而光學一定要完全密合與肌膚碰觸,如有外在環境光影,容易受到干擾;NPNS則是靠雷達波來測量,就算隔著衣物布料,都可以感測的到心率的變化。因此工研院也將此技術運用在安全帶上,當駕駛心跳愈來愈慢代表生理狀況愈趨疲累,此時便可透過安全帶的震動或是警示音來喚醒駕駛;舒壓椅,也是透過心跳的變化來分析情緒並與音樂廠商合作藉由音樂,達到舒壓、促進健康。綜合以上所述,NPNS的核心技術便是近距離的心跳測量。

靜態的心跳、呼吸、血壓、血氧都可以運用NPNS及UWB技術。而健康管理從生理到心理的情緒變化都是可感測的,但如必須應用於醫療領域其門檻應更加嚴謹,就算是1%的錯誤都可能是醫師判斷、決策的關鍵,百家爭嗚的技術誰才是標準規格?

備註
微型奈秒脈衝近場非接觸感測(Nanosecond. Pulse Near-field Sensing,NPNS):
此技術為非接觸性、可近身偵測人體心跳或是透過人體兩點脈搏訊號來分析人體血流流速,達到即時、連續監測心跳與血壓。另外也整合訊號處理、無線資料傳輸等功能便可與智慧型手機或其他電子裝置連結,成為一套可自行操作的簡易檢測系統。

超寬頻非接觸監測技術(Ultra Wide Band,UWB):
在超寬頻(UWB)雷達感測技術部分,是以高頻低功率之感測雷達量測人體生理訊號,同樣為非接觸式、即時、連續監測。在整合感測整合訊號、資料傳輸等功能,也可成為隨身檢測系統,而這也是新興智慧床生理感測應用之一。
 
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