物联网技术在医疗设备的应用

导读:物联网技术在医疗设备的应用。随着各种物联网新技术的导入,“智慧医疗”也在渐渐的被实现。本文探讨了物联网技术、以医疗设备的概述,研究了物联网技术在医疗设备的应用。 

1物联网技术的概述 

物联网是伴随着互联网技术的发展而衍生出来的,它是以互联网为基础,并将互联网进行了延伸和拓展,实现了物与物之间信息的沟通和交流,简单理解就是物与物之间存在联系的互联网,物联网技术利用电子通信、互联网等技术,通过传感器将信号传输给控制器,实现对机器智能化的远程控制。它与互联网既有联系,又有不同,它是互联网的延伸,同时又兼容了互联网的资源及应用,它又是独立的。互联网技术利用二维码、RFID等对对象个体予以区分,并从中获得对象的信息,进行分析决策,控制、改变其行为,达到预期的效果,实现智能化管理。物联网技术分为三类[1]:(1)RFID的应用,利用网络、数据库等技术,在监管对象的身上嵌入RFID智能标签,就可以构成一个物联网。(2)传感器的应用,在监管对象的周围安装上传感器节点,实现对监管对象信息的收集、传输、控制。(3)M2M的应用,主要是针对的是人与机器人之间、机器人与机器人之间相互的控制。在物联网时代,短距离的移动接收器镶嵌在医疗器械中,通过网络实现物体的信息交换,先进、简单、便捷、安全是其最大的特点。 

2医疗设备的概述 

医疗设备是不单指应用实体,更包括了所需要的计算机软件。医疗设备,通常可被人们归纳为三大类:(1)即诊断设备类(X射线诊断设备、超声诊断设备、内窥镜检查设备、核医学设备等);(2)治疗设备类(病房护理设备、手术设备、放射治疗设备、核医学治疗设备、激光设备、透析治疗设备等);(3)辅助设备类(消毒灭菌设备、制冷设备、中心吸引及供氧系统、医用数据处理设备、医用录像摄影设备等)。物联网技术在医疗设备中的各种应用,有效地推进医疗智能化管理,医疗信息数字化技术、医疗过程数字化技术。既帮助医院实现了数字化管理,减轻劳动强度,提高设备管理的效率和使用率,也使广大的老百姓足不出户就可以享受到远程医疗的便利,解决看病难,看病贵的医疗现状,响应“大病进医院,小病进社区,合理使用医疗资源”。 

3物联网技术在医疗设备的应用 

3.1智能化设备管理 

在设备层加装RFID、红外感应、全球定位系统等信息感知载体、传感设备,将物品与物品,物品与网络相连接,进行信息的交换和通信,利用医院现有的网络设备收集信息,在应用层实现对信息集中处理。设备的出厂信息在RFID电子标签内存储(如身份识别,出厂时间,批号,厂商和原始设置等),电子标签会被安装在医疗设备上,运送至目的地后由设备管理科统一录入管理系统。RFID阅读器会在可读取的范围内搜寻设备,并与发现的设备建立连接。然后会由RFID自动向阅读器发送无线信号,阅读器接收到这些信号后进行解码,数据流通过无线局域网数发送到后台的终端电脑上,完成最终的信号处理。应用层上可根据实际的系统需求细分功能模块,分阶段性完成管理系统的功能开发、验证和导入。例如安全管控系统,当设备出现故障或超出使用范围时,设备可实现预警功能,提示信息将第一时间经由网络传送给医护人员,确保设备的安全使用。设备使用率及维护管理系统,方便的将设备使用、维护记录上传到数据平台,科学的评估和管理设备的使用情况[2]。 

3.2无线医疗监测系统 

(1)远程监护和家庭护理。远程监护和家庭护理设备,简单来说,就是对被监测对象的生理参数进行监测,并在意外发生时实施紧急救助。可收集人体生理参数的传感器,移植到人体内的生活传感器共同形成的一个无线网络,是物联网的重要感知和组成部分。此类型的代表性产品有很多,常见的有婴儿监控、老人生命体征家庭监控、帕金森患者的等监控系统。遵循物联网的通用三层架构,即感知层,传输层和应用层。被监测对象的生理信号或环境信息(如脑电图,心电图,肌电图,体温,血压,人体活动加速度信号)通过传感器节点获取,经由传输层与外部的网络进行通信,终端设备接收、存储、分析感知数据,执行规定的用户程序。传输层的链接可以是短距离网络也可以是远程网络。应用层则包含了数据库服务器、医疗事物管理服务器、各种专用的医疗分析设备、多种移动通信终端和医生[3]。(2)移动医疗设备。可穿戴医疗设备,顾名思义,就是可随时随地的检测身体指标(血压监测、血氧饱和度、体温、心跳、睡眠活动等人体生命体征)的产品。它可以方便地帮助人们了解自身的健康状况,及早的发现和治疗“亚健康”。可穿戴设备,因其便携性和智能性成为监测人体体征的首选,产品种类越来越丰富,市场占有率也逐年增长。除了常见的运动手环外,另有专为癫痫病人设计的智能手环,帮助预测癫痫的发作,并在发病时发出警报;女性智能内衣,通过温度传感器对癌症做日常检测;背部治疗仪;疼痛缓解仪等。(3)RFID手环。在过去的很多年中,医院门诊系统通常都使用一次性的纸质打印手环,上面手写或者打印条码,显示病人名字和入院信息,在诊断治疗过程中,通过扫描手环上条码或者人工查看手环信息进行核对。这种传统的方式不但影响就医的效率,并且出现失误的几率很大。利用RFID手环可以让医护人员减少人员信息核对环节,同时以RFID标签为基础在检验环节采取自助获取化验单,提高了就医的私隐性和安全性。RFID在住院系统中的应用更帮助医生借助读卡器查询患者的检查进度,对比患者的病情变化,有效的进行会诊和拟定治疗方案。此外,RFID手环在院前急救、医疗跟踪等领域,也被广泛应用。 

4结语 

物联网技术的运用可以有效的减少医疗机构的运营成本,提高运行效率。物联网结构简单,维护方便,软、硬件均不复杂,不会带来额外的负担,且易于应用。但其发展任需面临和解决几个方面问题:(1)信息完全与隐私的问题:移动无线、wifi是否会被入侵,患者的信息是否会被泄露,个人的隐私资料该如何被保护。(2)数据标准化:不同技术、不同原理的传感器是否会造成同一生理指标的不同测量数值,如果没有统一的行业标准,数据的测量是否出现较大的误差等。虽然这些不利于物联网技术在医疗领域的发展,但是我们应该看到,物联网被越来越多的人认可。物联网在医疗领域的应用前景是不可限量的,物联网与传统医疗的结合为人类提供更安全、更有效的医疗卫生服务,迎来惠及全社会的“智慧医疗”;“智慧医疗”也进一步推动物联网产业的大发展。 

物联网数据的特点、市场发展现状与前景

现在，我们的冰箱可以告诉我们牛奶不多了，我们的门铃可以记录我们的访客，我们的音箱系统也可以“意外”地在网上订购玩具，而这些在十年前似乎是不可想象的。然而，我们现在正处于物联网时代，在这里，这些设备已经普及开来，并且几乎无处不在。 

物联网通常是指将网络添加到以前未启用网络的日常物品或设备。正如物联网创始企业Nest的创始人Tony Fadell评论的那样，物联网的一个标志是在“不受欢迎”的，有时又很“实用”的设备上工作（比如烟雾探测器、门铃和其他传感器），并通过网络连接添加前所未有的功能。 

虽然消费者物联网因智能音箱、电视和家用电器的普及而备受关注，但随着企业利用网络跟踪昂贵资产并优化物流和制造，物联网也已经进入了广泛的企业中。 

物联网在设备数量、产生收入和产生数据方面的增长令人震惊，但大多数预测都预计增长还会加速。预计2020年连网设备的数量将增长至500亿台，预计到2025年，物联网销售的年收入将达到1.6万亿美元以上。 

但或许最值得注意的是，物联网产生的数据量预计到2020年将达到4.4 ZB，而2013年仅为0.1 ZB。

在深入研究数据之前，值得花一点时间阐明我们认为哪些是物联网设备，以及哪些不是。在本文中，我们采用的定义是，即传统上不连接到网络的设备（“哑”设备），但现在已连接到网络，从而启用了一组新的应用。 

例如，即使智能手机和电脑支持互联网，我们也不认为它们是物联网设备，因为它们“传统上”就是这样。另一方面，在本文中，支持互联网的烤箱将被视为物联网设备，因为该设备通常没有连接互联网。 

考虑到这个定义，物联网市场的增长速度到底有多快？任何市场预测机构都有许多相互竞争的统计数据和预测，但所有这些数据和预测都表明增长速度非常快，甚至可能加速。 

根据宽带和电视提供商行业协会（NCTA）的数据显示，到2020年，连网设备的安装数量预计将增长到500亿台以上，比2012年增长近500%。 

几乎每一个市场预测都显示，该行业在未来十年将增长到万亿美元以上。市场研究企业IoT Analytics的一个更保守的估计认为，到2025年，这个行业将增长到1.6万亿美元。 

如果到2025年的1.6万亿美元收入似乎是一个激进的预测，那么请记住，到那一年，麦肯锡估计市场将达到6.1万亿美元，IDC估计7.1万亿美元，思科估计14.4万亿美元。 

一个市场如何在十年内从相对较小的产业发展到几万亿美元的大产业？鉴于物联网的目标是用网络替代品取代经济中的每一项资产，该行业正在瞄准一个非常庞大的市场。 

消费者与企业 

物联网不仅是一个非常庞大的市场，而且还面向消费者和企业设备和应用。虽然消费者物联网设备经常受到大众媒体的关注，但企业物联网有潜力改变经济中几乎所有行业的运营。 

在消费者方面，什么是最受欢迎的物联网设备？市场研究企业Walker Sands的一份报告显示了2017年美国家庭中各种连网设备的拥有量。虽然智能手机和平板电脑严格意义不算是“物联网”设备，但它们也包含在下表中以供参考。 

虽然不像智能手机和平板电脑那样受欢迎，但在美国超过20％的家庭中都可以找到流媒体设备、家庭自动化和智能音箱等最受欢迎的物联网设备。 

让预测物联网市场规模变得困难的部分原因是，其中一些类别正以惊人的速度增长。以智能音箱为例，几年前几乎不存在的一个类别可能在2018年售出了5600万台，比2016年的销量增长了八倍，这是因为科技巨头亚马逊、谷歌和苹果已经进入了这个巨大的类别。 

智能音箱可能会成为一个异常快速增长的类别，但它并不是唯一一个。例如，电视在不到十年的时间里已经从“哑”屏幕发展到可以通过直接功能或流媒体设备播放网络视频的显示器。而且有充分理由相信，在未来，几乎所有可以连接到互联网的消费者设备都会如此。 

在企业中，物联网提高效率的承诺，是物联网在未来十年可能成为数万亿美元产业的预测基础之一。三十年前，了解您的资产在哪里，它们在做什么，错在哪里，这些都是成本高昂的问题。如今，鉴于低成本传感器和网络连接的激增，这种问题答案已经司空见惯。 

企业中的物联网有三种主要使用情形： 

▲监控和诊断：通过实时监控和诊断提高机器可用性。 

▲预测性维护：实时获取通知并诊断警报和异常，以加速问题响应，而不会影响生产。 

▲工业安全：在设备出现故障之前，找出问题的根源，避免代价高昂的停机时间。 

除了个别企业接受物联网之外，我们还看到以物联网为核心的大规模工业项目。研究企业IoT Analytics汇编了一份由1600个已知工业物联网项目组成的列表，并根据这些列表对它们进行了分类： 

工业物联网中的最大类别是智慧城市，它通常涉及交通监控、停车管理和其他应用项目，这些项目可以让政府分析其城市的运作情况。排在前三位的工业物联网使用案例是连网工业（非工厂环境中的物联网设备，如采矿作业）和连网建筑（通常使用监控来提高建筑能源使用效率）。 

数据来了 

无论是面向消费者、企业还是工业，物联网设备本身都会产生大量数据。正如预期的那样，考虑到物联网市场的急剧增长，物联网产生的数据量将是巨大的。 

IDC表示，物联网设备产生的数据目前正从2013年的0.1 ZB增长到2020年的4.4 ZB。 

根据这一估计，物联网设备生成的数据在短短七年内增长了近50倍，这给负责管理这些数据的企业带来了巨大的挑战。 

物联网执行官Steve Wilkes强调了企业因物联网数据爆炸而面临的三个主要问题： 

▲数据集成：将新创建的物联网数据与其他企业数据源(如日志文件、消息提示和事务数据)结合使用。 

▲数据管理：目前，全球没有足够的存储空间来满足物联网设备未来的预期数据存储需求。创建一个数据管理流程来决定存储什么数据以及如何访问数据进行分析，这将为这些企业带来重大决策。 

▲数据安全：物联网设备可以捕获消费者的高度个人数据和企业的高度专有数据。正如过去十年黑客行为所证明的那样——只要有数据，肯定会有人试图窃取这些数据。

结论 

所有人都认为，物联网的增长将是指数级的，同时，预计在十年内物联网市场将从几千亿美元增长到一万亿美元以上。像智能音箱这样一个类别，几年前还是一个小市场，现在在世界各地的家庭中随处可见。随着企业投资于资产管理，未来这些资产将越来越具备监控、维护和优化目的的网络功能。 

物联网革命就在这里，而且它只会变得越来越大。这意味着所有这些连网设备都有一个巨大的副产品，那就是数据。创建和部署物联网设备的企业将越来越多地发现他们不仅在思考如何使用物联网设备，而且还在思考如何处理数据以及如何保护数据免受威胁。