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人体局域网技术初现 技术标准尚存争议

无线连接技术在目前已经相当普及了,但随着越来越多的设备连接上网,人体会是无线连接技术的终极应用领域吗?

根据德州仪器公司(TI)无线医疗产品部门业务开发经理Iboun Sylla指出,人体局域网络(BAN)很快将成为现实,使得人类成为移动热点。

在这种个人层级上将我们自己连接上网后,当然不是要让其他人在我们走路经过时利用我们的BAN来收发email,而是能够即时从我们的身体直接传送大量生物测量资料给我们的医生。

“远距医疗”(telehealth)的概念并不是最近才有的。随着目前的电信技术和可穿戴式或嵌入式传感器技术发展得越来越先进,而要传送我们的血压、血糖浓度、温度、重量与心跳等更多数据给健康照护专业人员进行监测时却变得没那么简单了。

(电子工程专辑)

此外,在2019年以前,估计美国约有32%以上的人口将会超过65岁,而在2025年时,全球约有12亿人口将超过50岁以上。我们的人口正迅速地高龄化,而这一压力将使我们无法再安于现行的医疗保健模式。

另一方面,美国的医疗保健支出已经超过国内生产总值的17%,预计这些成本还将从2009年的2.5兆美元增加到2019年约4.5兆美元。

然而,根据研究显示,藉由增加预防保健以及减少不必要的就诊次数,可穿戴设备能够显著减少医疗保健成本。

的确,根据统计,针对患有慢性疾病的病患进行远程监控后,大约能够降低35-36%的死亡率、减低47%的住院风险、缩短6天的住院时间,以及减少65%的就诊次数。此外,远程监控还可减少40-64%的身体健康检查时间,以及减少63%的舟车往返成本。

虽然远程监控的好处显而易见,但业界仍然必须克服在运行模式与相容性方面的重大障碍,才能使人体无线连接的理想成真。

包括Continua健康联盟等组织正号召相关业界的合作伙伴组成一个产业联盟,但究竟采用哪些无线技术最能达到目的仍然是个问题,目前针对蓝牙、蓝牙低功耗(BLE)、 ANT 、 Zigbee 、 GPRS 、 EDGE 、 GSM与以太网等各种无线技术均展开密切评估与观察。

当然,所选择采用的无线技术不同,BAN的应用也各异其趣──从心脏植入到无线心脏起搏器、血糖监测仪、植入式胰岛素泵和现正开发中的胶囊内视镜,当然也包括了整个医疗保健与健身监控产业。

事实上,目前对于BAN的定义是“一种专为低功耗消费并作业于人体内或周围的通信技术,用于实现包括医疗、消费电子与个人娱乐等各种应用。”

TI的Iboun Sylla指出,对于这项BAN的基本要求必须包括一些标准,例如超过3公尺以上的使用范围、100kbps的资料率、低于3mA的峰值功率以及作业于多个频段的能力。

同时,它还必须十分强大耐用才能免于吵杂和干扰环境的影响,并且能与传统设备用户和主要的频谱用户共存。

在使用方面,与BAN相关的任何设备都必须易于安装,接取上网的时间短、能源管理效率高以及具有强大的安全性,还可以支援警示系统以及连续且不定期的资料。

目前,蓝牙已为音频实现最佳化,ZigBee也为工业传感器与智能电网实现最佳化了,但ZigBee和蓝牙等技术的功率仍不够低。同时,Wi-Fi已为数据网络实现最佳化,而BLE与ANT的峰值电流仍过高。

这使得业界选择改善现有标准,来支援医疗BAN的应用;然而,现有的标准已经负担沉重的开销了,而且是以其它应用为主所设计的。而且,现有标准中没有一项能达到所要求的峰值功耗、省电模式尚未最佳化,而且现有标准中的位数与安全等性能也不足。

尽管将无线技术嵌入人体中的想法听起来或许有一点可怕,但医疗产业显然正高度关注如何有效实现这个目标,以减轻一些目前所面临的挑战──宜早不宜迟。只是在人体数字化连接变成一种标准现实以前,业界仍然还有好长的一段路要走。
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