遠距居家照護系統的困難、挑戰 與創新架構 2008老化與科技研討會—Session B2 徐業良 元智大學主任秘書 機械系教授

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1 遠距居家照護系統的困難、挑戰 與創新架構 2008老化與科技研討會—Session B2 徐業良 元智大學主任秘書 機械系教授
元智大學主任秘書　機械系教授 元智大學老人福祉科技研究中心主任 2008年8月9日

2 遠距居家照護服務分類及主導產業(1/2) 個人緊急救援服務 (PERS)：Lifeline, Tunstall’s telecare, Card Guard, Mini Bond. 長期健康監測(Long term wellness monitoring)：Tunstall’s ADL monitoring, Health Buddy System, MediCompass, 富士通、亞太、真茂。 主導產業： 醫療院所：如亞東醫院、振興醫院 電信公司：如中華電信 保全公司：如中興保全 建設公司：如遠雄建設 居家健康照護服務機構：如Lifeline service, Tunstall, Health Hero Network, MediComapss, Card Guard, 富士通、亞太、真茂、

3 遠距居家照護服務分類及主導產業(2/2) 從不同產業出發提供遠距居家照護服務，為了結合本身既有的資源與架構，所強調的主題、經營的模式以及資訊與通訊架構也有所差異。 醫療院所：以疾病照護為主題，充分結合本身的醫療資源 電信公司：強調通信平台（特別是行動電話）的應用，並且可以配合電信公司既有的收費系統收費 保全公司：結合既有的通報中心、保全員之架構 建設公司：在建築設計中即考慮相關設施建置 居家健康照護服務機構或醫療器材廠商：除了個人健康照護記錄(PHR)的經營模式，強調自我健康管理的概念之外，大多還是結合醫療機構、照護單位、政府機構、社會福利機構等，希望提供更為完整的照護服務。

4 遠距居家照護系統設備與收費 家中的主機：作為傳輸資料至居家健康照護服務機構的集中式中央伺服器的通訊閘道(gateway)，大多由居家健康照護服務機構或醫療器材廠商自行開發，或利用個人電腦、PDA、行動電話作為資料傳輸的通訊閘道。 周邊感測器：遠距居家照護系統大多能夠搭配市售血壓計、血糖計等產品使用，但當感測器有特殊用途（如ADL感測器）、特殊功能（如無線傳輸）或必須搭配特定主機時，則還是由居家健康照護服務機構或醫療器材廠商自行開發。 硬體費用、服務月費、通訊費用

5 建置遠距居家照護系統時必須考慮的重要問題 (1/3)
系統定位與規劃 考慮本身的優勢及所擁有的資源，決定建立個人緊急救援服務、長期健康監測或個人健康記錄哪一類或綜合性的服務 依照服務特性決定服務對象 系統定位確定之後，便可依據服務目的與服務對象的需求具體規畫服務項目，進而開始實際建置與經營遠距居家照護系統。

6 建置遠距居家照護系統時必須考慮的重要問題 (2/3)
系統建置與經營 資通訊架構：居家端的各種硬體裝置的選擇與設計、軟體介面的設計、資料傳輸的方式，以及管理端資料庫以及各種管理功能的建置等。 服務程序：服務對象的篩選、居家軟硬體設備的配送與裝置、日常服務流程、事件處理流程、與現有的醫療照護體系銜接、服務人員教育訓練等，需要經過仔細設計與演練，並制訂完整標準作業流程。 營運模式；定價、收費、成本分攤、利潤分享、系統行銷、以及如何利用系統建置者現有資源和基礎建設等。 系統建置與經營 服務程序 營運模式 資通訊架構

7 建置遠距居家照護系統時必須考慮的重要問題 (3/3)
外部資源結合與標準法令限制 瞭解當地健保制度、社會福利制度、醫療照護相關法令，避免違反相關法令，爭取結合社會福利或政府機關政策性補助等外部資源，以降低系統建置的成本與使用者的負擔，加速建置的成效。 系統應用技術符合各項通用規格、標準與協定，確保建置的系統符合相關規範，服務內容得以順利施行。 系統成效評估 系統建置和營運的過程中自然也必須不斷進行系統成效評估來回饋改進。 遠距居家照護系統的系統成效評估主要分為三項：使用者接受度(user acceptance)、臨床效果(clinical outcome)與經濟評估(economic evaluation)。

8 遠距居家照護系統成效評估 (1/4) 使用者接受度(user acceptance)
使用動機：使用者（包括醫療照護人員）對遠距居家照護系統提供的服務項目是否有需求？使用者主觀認知上，遠距居家照護系統是否有任何幫助？ 成本：包括硬體成本和每月的服務費用，使用者是否可以接受？使用者是否可以獲得保險或其他社會福利的補助？ 系統的友善性：包括居家端設備及軟體介面裝置和操作的友善性(user friendliness)，以及對於系統服務人員提供服務的滿意度。 資料安全性和隱私：使用者對系統建置者在資料安全性和隱私的保護上是否能有足夠信賴感？ Measurement compliance

9 遠距居家照護系統成效評估 (2/4) 臨床效果(clinical outcome) 各項生理指標、就診率、住院率等，使用者健康狀況量化評估。
系統可靠度和量測資料的準確性。 誰會審閱這些健康監測資料？發現健康監測資料異常時誰會採取什麼行動？ 使用者是否因使用遠距居家照護系統而改變其自我健康管理的態度和行為？ 經濟評估(economic evaluation) 使用者本身在遠距居家照護系統上付出的成本，是否造成其醫療及照護成本相對的降低？ 系統建置者是否獲得足夠的利潤，得以維持系統永續經營？ 國家社會整體醫療及照護資源的使用，是否因為遠距居家照護系統的推行而大幅降低？

10 遠距居家照護系統成效評估 (3/4) A study by Teasdale and Roush [2001] used Lifeline to see if users felt more secure with the technology. All users reported a greater sense of security during their PERS use. In 2002, a VA analysis of those participating in its home health-monitoring program, similar to Health Buddy, showed a 63 percent drop in hospital admissions, a 40 percent drop in emergency room visits, a 60 percent decline in bed days of care, a 64 percent drop in nursing home admissions, and an 88 percent reduction in nursing home bed days of care. Patient satisfaction rates exceeded 90 percent.

11 遠距居家照護系統成效評估 (4/4) 2006 “Innovative Approach to the Delivery of Healthcare” ABBY Award Winner: Health Hero Network, honored for its “Health Buddy” telehealth interface between patients at home and their providers. Health Buddy is currently in use by over 12,000 patients and has proven its worth in clinical trials: reduced hospital admissions by 63%; reduced congested heart failure (CHF) hospitalizations by 72%; reduced CHF inpatient bed days from 8.6 to 1.7; increased medication compliance from 34% to 94%; reduced CHF costs/patient/year from $25.0K to $11.8K.

12 遠距居家照護系統的困難與挑戰 (1/3) Get into the positive cycle!
居家環境為每個人最熟悉，也是停留時間最長的場所，遠距居家照護系統可協助照顧家中的高齡者，讓高齡者能夠有尊嚴地在自己家中居住、生活，已經是高齡化社會中健康管理與照護上重要的潮流。 生理訊號量測裝置，都已有成熟的商品可直接利用，因此技術面的研究大多著重於利用各種通訊技術，建立量測裝置與遠端集中式資料庫間之通訊閘道(gateway)。 儘管相關的生理訊號量測裝置、通訊技術已經相當成熟，國內在遠距居家照護方面也有非常多的研究計畫及測試計畫在進行中，目前為止似乎還無法為一般使用者廣泛接受，至今仍然沒有成功的商業營運案例。 Get into the positive cycle! It’s still everybody’s game, find your niche market!

13 遠距居家照護系統的困難與挑戰 (2/3)

14 遠距居家照護系統的困難與挑戰(3/3) 監測資料傳輸路徑很長，過程中發生傳輸不穩定或斷路的可能性大，因此監測資料傳輸的可靠性反而是技術面上之重要考量。 「服務導向系統(service oriented system)」規模較大，所需基礎建設投資大，成本往往較高，且牽涉到複雜的異業整合，系統建置的難度較高。 為維護使用者的監測資料並提供相關服務，典型的遠距居家照護系統必須向使用者收取月費，直接前往醫院看診相對來說仍然比較便宜，消費者較無動機額外花錢訂購遠距居家照護服務。 如何取得使用者信任，保證資料之安全性、維護使用者隱私，以及服務是否能永續經營也是一大挑戰。 如何提升監測資料傳輸的可靠性？ What is the smallest possible home telehealth system? 是否有可能不交月費，甚至不需「居家健康照護服務機構」？

15 分散式遠距居家照護系統創新架構 (1/4) 資訊架構 Application server Care-giver/Client user
Event message server/SMS Sensor 3 Java applet server Event alert Sensor 2 Applet Request/Data Sensor 1 Cable/wireless receiver Processor Browser box/ Mobile phone Cable/wireless transmitter Memory Card Regular report Distributed Data Server Care-giver/Client user Household Centralized Database

16 遠距居家照護系統創新架構 (2/4) 分散式資料伺服器 DDS
分散式健康資料伺服器DDS是一台精簡化、小型化，針對特定目的提供所需功能之「精簡型伺服器(thin server)」，不需顯示幕及作業系統即可快速連結上網，體積小、成本低、不易受病毒攻擊、不需特殊維護。 DDS有接收感測訊號、運算處理、資料儲存、網路通訊等功能，已不僅是資料記錄器(data logger)或網路通訊閘道，而是一台具有獨立IP的網頁伺服器。 DDS使用傳輸控制協定∕網際網路協定(TCP/IP)和超文件傳輸協定(HTTP)，讓用戶端(client)能以瀏覽器執行DDS端的應用程式，進而讀取、維護、管理DDS上儲存的資料。 173mm 98mm 30mm Hsu, Y. L., Yang, C. C., Tsai, T. C., Cheng, C. M., Wu, C. H., “Development of a decentralized home telehealth monitoring system”, Telemedicine and e-Health, Vol. 13, No.1, pp , February, 2007.

17 遠距居家照護系統創新架構 (2/4) 生理訊號監測
在分散式遠距居家照護系統的架構下，所有集中式資料庫架構下遠距居家照護系統的功能，如使用者權限管理、個人資料管理、健康資料分析與圖形顯示、互動溝通訊息、警示事件設定、衛教資訊提供等，都可以在此個人化的小型系統中實現。

18 遠距居家照護系統創新架構 (4/4) 系統優勢 分散式架構中，產生資料的感測器到儲存資料的DDS之間傳輸路徑短，且都在居家環境中，資料傳輸的可靠度較高，即使網際網路連線中斷，DDS仍能持續接收並儲存資料，監測資料的完整性較有保障。 分散式的遠距居家照護系統是理想中最小的遠距居家照護系統架構，不需要大規模的基礎建設。使用者不必然需要向遠距居家健康照護服務機構訂購相關服務，可以完全不需繳交額外月費。 使用者的健康資訊存放於家庭的DDS中，使用者可選擇自行管理健康資料，不需將資料上傳至居家健康照護服務機構的集中式資料庫，避免與居家健康照護服務機構產生互信的問題。 系統提供者僅需維護應用伺服器，不需儲存和維護使用者的健康資料。如果仍有以集中式資料庫儲存、管理健康資料，以提供專業醫療照護服務的需求時，仍可將DDS設定為通訊閘道，主動將量測資料上傳。

19 分散式遠距居家照護系統應用 (1/9) Telepresence Interactions Decentralized
Distributed Data Server Decentralized Home Telehealth System Sensing devices Sensor network Application software Event algorithms Telepresence Robot for Interpersonal Communication Bed actigraphy Snoring and OSAS Blood pressure, blood glucose, ECG, SPO2 Peak flow, Weight, body temperature Temperature and humidity Home safety and security Activity of daily living Fall detection RFID system Sleep Quality Vital Signs Environmental Parameters Telepresence Interactions Mobility Parameters

20 分散式遠距居家照護系統應用 (2/9) 感測器設計原則 Measurement compliance!
Sensing the external behaviors  embedded sensors Non-intrusive  Non-conscious Privacy issues

21 分散式遠距居家照護系統應用 (3/9) 環境參數監測—故宮博物院館藏環境監測系統
Cheng, C. M., Ma, H. H., Chang, L., Hsu, Y. L., Wu, C. H., “Development of a remote monitoring system based on a distributed data storage structure for indoor environmental assessment (分散式儲存架構下的遠距環境監測系統之建構—以故宮博物院外展環境監測為例),” Museology Quarterly (博物館學季刊), Vol. 20, No. 2, pp , April, 2006.

22 分散式遠距居家照護系統應用 (4/9) 日常生活活動(ADL)監測

23 分散式遠距居家照護系統應用 (5/9) 日常生活活動(ADL)監測實例

24 分散式遠距居家照護系統應用 (6/9) 身體活動(physical activity)監測
以三軸加速度規與單晶片控制器的「攜帶式身體活動感測與辨識裝置」，主動即時辨識身體姿態、姿勢變換及行走等日常身體活動項目，並即時以無線方式將資料傳送至DDS儲存。 提供可能發生跌倒意外事件偵測與通報功能，當系統偵測到可能發生跌倒事件時，將由DDS自動發送即時緊急事件訊息。 Yang, C. C, Hsu, Y. L., “Development of a wearable motion detector for tele-monitoring and real-time identification of physical activity,” accepted, Telemedicine and e-Health, June, 2008.

25 分散式遠距居家照護系統應用 (7/9) 鼾聲與呼吸中止症監測裝置(Snoring and OSAS detector, SOD)
鼾聲與「阻塞式睡眠呼吸中止症(Obstructive Sleep Apnea Syndrome, OSAS)」是常見的睡眠困擾。 以聲音感測器收集鼾聲，經由濾波、類比數位轉換，以DDS辨識與記錄鼾聲及OSAS間斷鼾聲的特徵，必要時以振動或電脈衝方式刺激患者。 Hsu, Y. L., Chen, M. C., Cheng, C. M., Wu, C. H., “Development of a portable device for home monitoring of snoring,” Journal of Biomedical Engineering - Applications, Basis & Communications, Vol. 17, No. 4, pp , August, 2005. Cheng, C. M., Hsu, Y. L., Young, C. M., Wu, C. H., “Development of a portable device for tele-monitoring of snoring and OSAS symptoms,” Telemedicine and e-Health, Vol. 14, No. 1, pp , February, 2008.

26 分散式遠距居家照護系統應用 (8/9) 睡眠品質評估—身體活動監測墊(PAD-Mat)
以自行開發的三條睡眠活動監測墊(conductive mat)鋪設於床單下，在不影響睡眠環境、非察覺性的前提下，監測使用者上肢(upper limb)、軀幹(body)、下肢(leg)臥床時產生之身體移動、呼吸頻率等活動。 睡眠資訊將傳輸至DDS儲存，並發展演算法推論使用者是清醒還是入睡，進而推導出臥床時間、睡眠潛伏期、睡眠效率、夜裡覺醒次數等睡眠品質指標，在居家環境中進行長期睡眠品質監測。 Cheng, C. M., Hsu, Y. L., Young, C. M., “Development of a portable device for tele-monitoring of physical activities during sleep,” accepted, Telemedicine and e-Health, April, 2008.

27 分散式遠距居家照護系統應用 (9/9) 遠端臨場機器人 – Telepresence Interactions
高齡者最大的風險不全然是健康問題，孤立(isolation)也是重要問題，高齡者需要能經常和朋友、親人、照護者聯繫溝通[Coughlin, 1999]。 TRIC (Telepresence Robot for Interpersonal Communication)以“Mobile DDS”為核心，身上裝置攝影機、麥克風，並設計表情和肢體動作等人類於互動溝通中需要的元素，遠方的子女只需將TRIC放置在父母家中，即可透過網際網路在遠方操控，“附身”在TRIC上，使遠方子女的實體感覺投射於家中，是一個截然不同的遠距溝通方式。 TRIC被定位為低價位的輕型機器人，期望能像家電產品一般很容易在家中使用。 Tsai, T. C., Hsu, Y. L., Ma, A. I., King, T., Wu, C. H., “Developing a telepresence robot for interpersonal communication with the elderly in a home environment,” Telemedicine and e-Health, Vol. 13, No. 4, pp , August, 2007.

28 分散式遠距居家照護系統專利佈局 Telepresence Interactions 遠距工作車(I262873) 遠端臨場機器人 行動式遠端監控系統及其方法 Sleep Quality 鼾聲感測裝置(M268002) 多重生理監測墊、多重生理監測系統及生理辨識流程方法 睡眠品質監測系統及生理訊號監測流程方法 A Sleeping Quality Monitor System And A Method For Monitoring A Physiological Signal (US) Vital Sign 可攜式遠距居家生理訊號監測系統(I287976) 可攜式遠距居家生理訊號監測系統(I286714) Environment Parameters 可攜式環境監測系統及其方法 Mobility Parameters 以RFID為基礎之可攜式遠距居家照護監測系統及其操作方法(I290699) 可攜式行為監測系統及其方法(I ) 遠距居家行為模式監測系統及其監測方法 Distributed Data Server 分散式資料伺服器及其運作方法 A Distributed Data Server And An Operating Method Thereof (US) Distributed Home Telehealth System 可攜式遠距居家監測系統及方法 A Portable Tele-homecare Monitoring System And Method For The Same (US) PICServer 單晶片監控伺服器(I234962) Patents received: 7, Patents in reviewed: Taiwan 8, US 3 2008/7 全國「專利加值創新競賽」第二名 28

29 The “Direct-To-Consumer” Approach
Manufacturer DDS $ P i S $ P Retailer Patients, older adult Family and care givers – Home healthcare manager i $ S Cash flow Product flow Information flow Service flow P

30 Thank You 2008老化與科技研討會—Session B2 http://GRC.yzu.edu.tw/ Yeh-Liang Hsu
Yeh-Liang Hsu