導(dǎo)入人體區(qū)域網(wǎng)路技術(shù)，醫(yī)療系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程智能監(jiān)控（一）

　　隨著全球人口老化及慢性病患人口增加，遠(yuǎn)端居家照護(hù)成為先進(jìn)國家醫(yī)療發(fā)展的重要議題?，F(xiàn)階段，生理參數(shù)量測技術(shù)已出現(xiàn)重大進(jìn)步，透過結(jié)合可攜式傳感裝置與人體區(qū)域網(wǎng)路（Body Area Network， BAN），醫(yī)療人員將可持續(xù)性監(jiān)控與分析病患生理信號，給予病患正確健康指導(dǎo)、諮詢與追蹤；同時(shí)有效降低醫(yī)療資源浪費(fèi)，并改善醫(yī)療品質(zhì)。

　　人體區(qū)域網(wǎng)路技術(shù)助力　現(xiàn)代醫(yī)療系統(tǒng)功能升級

　　傳統(tǒng)醫(yī)療照護(hù)需要醫(yī)護(hù)人員不定時(shí)監(jiān)察病患傳感器的生理信號，使得護(hù)理人員疲于奔命。現(xiàn)代醫(yī)療照護(hù)系統(tǒng)透過人體區(qū)域網(wǎng)路技術(shù)，能讓護(hù)理人員即時(shí)遠(yuǎn)端監(jiān)控與分析病患的生理信號，假若病患出現(xiàn)病危狀況，醫(yī)護(hù)人員也可即時(shí)得知并做出危急處理。

　　人體區(qū)域網(wǎng)路由多個(gè)傳感器（EEG、ECG等）組成，分布在病患身體上收集和傳送生理信號（圖1）。所有傳感器的生理信號由連結(jié)傳感器（手錶或其他攜帶式裝置）匯集，并透過外部無線網(wǎng)路（WLAN、WWAN）將病患的生理信號傳送至醫(yī)院伺服器并儲存。讓醫(yī)護(hù)人員能即時(shí)監(jiān)控與分析病患的生理信號，達(dá)到降低醫(yī)療資源使用的目的。

　　圖1 人體醫(yī)療監(jiān)控網(wǎng)路示意圖

　　人體區(qū)域網(wǎng)路可應(yīng)用于人體生理信號監(jiān)測或多媒體娛樂等近身無線傳感技術(shù)，目前IEEE 802.15.6 Task Group已著手制定人體區(qū)域網(wǎng)路規(guī)范，并定義叁種實(shí)體層方式，包括窄頻（Narrow Band）、超寬頻（Ultra Wideband， UWB）及人體通訊（HBC）。

　　其中，人體通訊使用人體通道傳輸做為實(shí)體層媒介，可降低傳輸功耗，因而其能源效率較窄頻及超寬頻更具優(yōu)勢。為增加可攜帶性和節(jié)省電源替換成本，必須使用輕薄短小的薄膜電池，或利用能源收集再生（Energy Harvesting）方式提供電力，甚至以回收接收無線信號的能量進(jìn)一步供給電力。因此，超低能源消耗是無線人體通訊系統(tǒng)設(shè)計(jì)上的關(guān)鍵重點(diǎn)，以延長電池生命周期。

　　然而，人體通訊的通道響應(yīng)具電容特性，會隨著穿戴者的年齡、身高體重、姿勢、電極幾何設(shè)計(jì)有所差異，及人體周遭環(huán)境而影響通道變化。

　　由于人體通訊係以人體為通訊媒介，藉由靜電耦合（Electrostatic Coupling）的方式傳輸，因此，其系統(tǒng)僅需復(fù)雜度低的數(shù)字電路與電極片（取代天線）來實(shí)現(xiàn)。其中，傳送端以數(shù)字電壓信號輸入至電極片，在體表上轉(zhuǎn)化為電場傳導(dǎo)；當(dāng)接收端電極片感應(yīng)到電場，就能轉(zhuǎn)化為電壓信號進(jìn)行接收，要注意的是，人體與傳感器皆須接地才能產(chǎn)生回路。

　　數(shù)字電路打造人體通訊系統(tǒng)

　　人體通訊機(jī)制運(yùn)作流程中，首先係以IEEE 802.15.6規(guī)范，定義人體通訊實(shí)體層協(xié)議數(shù)據(jù)單元（Physical-layer Protocol Data Unit， PPDU）的幀結(jié)構(gòu)，由前導(dǎo)序列（Preamble）、幀起始符號（Start Frame Delimiter， SFD）/速率指標(biāo)（Rate Indicator， RI）、實(shí)體層標(biāo)頭（PHY Header），以及實(shí)體層資料負(fù)載（PHY Payload）所組成。實(shí)體層資料負(fù)載則是由媒體存取控制標(biāo)頭（MAC Header）、媒體存取控制資料負(fù)載（MAC Payload）和幀檢查順序（Frame　Check　Sequence， FCS）所組成（圖2）。

　　圖2 人體通訊幀結(jié)構(gòu)圖