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2020年3月4日 星期三

How Big Data Could Transform The Health Care Industry



由於中國眼科醫生李文亮的去世,幾位公民記者消失的事件,讓國際對中國武漢肺炎所公布的數據,產生高度的沒信心。

事實上,中國當局的做法已經失去 Industry 4.0 的基本原則,就是大數據的建立。

擁有明確的大數據,才能讓事件疫情的來龍去脈,還原與未來防範,建立科學的依據,這就是我們分享這篇報導的目的……

來源:scitechvista 作者:李彦良 


  
「下班時,正思考著今天晚餐要煮什麼,忽然冰箱傳來訊息,告知所剩食材的列表及影像,還附帶了推薦的食譜數據。」這已不是科幻電影中的超現實情節,而是真正未來的趨勢─物聯網。物聯網的類似自動化操控系統,可以利用感測器,蒐集及控制機器、裝置及人員的數據,也可以遙控家庭裝置、汽車。蒐集這些數據後,可以匯整成大數據並進行分析,然後依分析結果改善及監控。

物聯網是工業 4.0,也就是所謂的第四次工業革命的核心技術,又稱為智慧整合感控系統。主要是把現有的工業技術與產品整合在一起,建立一個具有資源效率的智慧工廠,再透過大數據分析,直接產出一個符合客戶需求的解決方案。其高度自動化,以及可自動排除生產障礙的概念,已經在許多國家的計劃中顯現。

物聯網與醫療產業
由於物聯網具方便性與即時性,在需要嚴格控管品質的醫療產業中,這樣的技術更形重要。廣義來說,醫療產業是指與身心健康和疾病的預防、檢查、治療、照顧等行業相關的機構,包含各醫療器材,及藥品的製造與供貨商,以及醫院、診所、檢驗所等醫療機構。以下便以醫療用冰箱監控為例,說明工業 4.0 在醫療產業中的應用。

透過標準溫度儀器校正裝在冰箱內部的感測器

在醫療產業中,最需要嚴格控管的是藥品與檢體。它們儲存在一定的溫度範圍內,若溫度控管不佳,將導致藥品變質,病患誤食後,後果不堪想像。至於檢體的變質,則會導致檢查結果錯誤,可能因此誤判而延誤就醫時間,可見冰箱的溫度控管,在醫療產業中的重要性。

有時候冰箱運作雖然正常,但因開關次數頻繁,或因門未關好,或碰到電力中斷太久,都會使冰箱溫度升高。研究顯示,冰箱只要開啓 10 秒,箱內的溫度就會升高大約攝氏 2 到 3 度。另一種情況是,因散熱不良或制冷器壞掉,導致冰箱無法制冷。但不論是哪種情況,都必須立即處理,以免冰箱內的物品變質。

幾年前美國哈佛大學麥克林醫院(Harvard's McLean Hospital),曾發生一起因冰箱故障,而導致 150 顆冷凍腦袋壞掉的事件,這些腦袋樣本主要是用來作自閉症、阿茲海默氏症、躁郁症等神經疾病的研究,若要再收集相同數量的樣本,約需要 20 年的時間。

這樁悲慘的事件,肇因於冰箱溫度的管控失效。原本醫院的控管程序,是兩道警報系統,及工作人員的定時檢查,惟當時冰箱的溫度雖然逐漸升高,但調溫器仍顯示正常,警報器當然沒有觸發。許久之後才發現這異常,但為時已晚,意外就此發生了。

另一起案例發生在 2015 年,也是因為冰箱溫度控管不佳。美國一家兒童健康中心,因冰箱的溫度控制器無法正常運作,導致冰箱溫度升高,因而破壞了十幾種不同類型的疫苗,使得 1,500 名孩童接種了無效的疫苗,造成的損失達數百萬美元。

由以上的案例可以知道,冰箱溫度控制器的重要性,因為冰箱內藥品及檢體的儲存,都需要有良好的溫度監測能力,若失效不只造成金錢的損失,更讓相關人員的性命暴露在危險中。為了防止這些弊害發生,許多醫院已開始利用物聯網監控平台,及冰箱溫度感測器控制溫度,讓醫院的人員能在問題發生之初,就即時解決,避免更大的危害。

物聯網監控平台

WebEnv 2000 Manager系統架構圖
  
WebEnv 2000 Manager 是一個物聯網監控平台,它整合了各類型環境感測器、不斷電系統、數位電表、冷氣、攝錄影機、門禁管理等設備,各種設備的警告訊號,會透過 TCP∕IP 分布式網路,傳送至警報中心,並整合實體警報設備,例如 LED 跑馬燈、警告燈、閃光喇叭、電腦聲響等,以圖形化的介面顯示。發生突發事件時,管理平台也可透過傳送電子郵件、簡訊等通知管理人員,並啓動遠端電子地圖。

在醫院及藥庫的控管方面,WebEnv 2000 Manager 只利用到溫度感測器的部分。把感測器裝於冰箱內部,經由線路連接至主機,再把蒐集到的數據,透過網路傳輸到電腦,並利用特定軟體開啓與監控。不斷電系統則是為了因應突發狀況,像是醫院突然跳電時,若沒有不斷電系統,感測系統就會停擺,而無法即時監控冰箱的溫度是否正常。


具溫度對象顯示的電子地圖,若發生異常,在電子地圖上會以紅色顯現。

WebEnv 2000 Manager 的管理介面,還內建了電子地圖,可以自動加載各種圖檔,像是 png、jpg 等,通常是樓層平面圖。在加載地圖後,便可以加入各種對象,例如:溫度、濕度、攝影機,自動更新各種感測器的狀況,再透過瀏覽器監控各冰箱的即時狀態。

透過物聯網監控平台,可以減少因為溫度控管不佳,而造成的風險與損失,因而必須提高溫度控管的效率及正確性。且透過自動化溫度讀數與電子地圖即時監看,減少醫院及藥庫人員的工作負擔,一旦數值出現偏差,就須即時發出警報,提醒工作人員立即處理,以提升用藥的安全和減少風險。

舉例來說,當冰箱溫度異常時,便會發動警鈴,相關醫療人員於聽到警鈴後,會立刻開啓數字位監控系統,系統內就顯示溫度異常的冰箱所在,並以紅色數值顯示,以利立即通知人員處理。

每日紀錄審查,有最高溫、最低溫、平均溫度,紅色標計處是超出溫度範圍。

除了即時通報異常之外,WebEnv 2000 Manager 還能做紀錄審查。這項功能非常重要,因為溫度對藥物及檢體的影響,並非一天兩天的事,而是需要長期的監控。

從系統內的紀錄審查,可以知道每天冰箱內的平均溫度、最高及最低溫度。一般來說,藥品的保存溫度,需介於攝氏 2 到 8 度之間,有些特殊藥品對溫度的要求更嚴苛,若保存超出溫度範圍恐怕會使藥品變質,病患使用後可能造成嚴重的後果。

手機 APP 監控
近年來,智慧手機可說是最流行的智慧設備,幾乎人手一支,甚至因為它的方便性,而取代了部分桌面電腦的功能。在工業 4.0 之下,物聯網的概念越來越重要,為了方便監測整合的資訊,物聯網結合手機 APP 是不可避免的趨勢。

在工業 4.0 與物聯網所架構的環境中,應用在冰箱監測,透過感測器連接的嵌入式控制器,須具備物聯網的 M2M 的通訊架構。嵌入式控制器可以與其他機器、對象、應用平台等互動和通訊,並產生龐大的數據,這些數據經過處理和分析後,能使控制優化。手機 APP 可以與嵌入式控制器聯機操作,就是  M2M 通訊架構的一種應用。

M2M 手機 APP 應用
  
手機版的 WebEnv 2000 Manager 稱為 WebEnv2000 APP,是一個專業的管理平台。它用來整合物聯網和其他設備,把各種感測器偵測到的警報事件,透過網路傳輸到 WebEnv 2000 的雲端中心,同時傳送推播資訊至手機。

邁向更完善的控管系統
過去發生了許多因為冰箱溫度控管不佳,而導致的醫院意外及事故。以往溫度控管主要依靠專人巡查,手動檢查冰箱的溫度,因此容易發生疏失。導入物聯網監控平台之後,便能遠端多點即時監控及管理冰箱的溫度。

一旦發生問題,就會立即啓動警報器,並以簡訊、Email 等型式寄送警示資訊通知人員維修。這種方式比起過往會更有效率,也更有利於解決問題,並讓藥品及檢體,能夠保持一定的品質而不變質,防患災害於未然。

在醫療產業中,除了溫度控制之外,濕度及空氣品質也需要監控。利用前述的整合系統能創造一個智慧化建築,讓醫院可以有安全的用藥及治療環境,以達成建築安全、健康照顧、節能永續、便利及舒適等目標,滿足人們的需求。


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