WSN在健康与医学的应用趋势

以WSN为基础发展成个人WBAN的移动医疗概念。图？IEEE.org

WSN(无线传感网络)主要应用在需要大量传感的环境，透过传感并记录各式数据，连接至主机来做统整，以期达到蒐集、侦测、预防、分析等目的；除了政府、军事、公共领域、科学研究外，在个人保健与医疗科学的应用上也逐渐扩大。而当红的消费性电子市场中，透过WSN架构并应用在消费性电子、穿戴式产品，成为IoT(物联网)时代之个人传感云应用，也成为各科技大厂竞逐的庞大市场…

WSN传感应用广  深入民生与健康

WSN(Wireless Sensor Network；无线传感网络)在政府、军事、公共场所、科学等领域的应用非常广泛，而与民生健康息息相关的WSN应用(如气象、交通、空气品质等各式环境侦测、农业辅助应用，以及医学应用领域)也非常普遍。

而医学领域也透过WSN的建构与应用，来追踪慢性病患的病情，以达到随时监控、实时治疗、疾病控制等目的，而平时也能透过追踪民众的健康状况，适时提醒民众记得注意哪方面的疾病，进而促进国人健康。

为了提倡健康生活概念，不少运动业、科技业者，也透过异业合作方式，推出许多搭配传感功能的穿戴式产品、消费性电子产品，来进军庞大的个人健康管理市场。举凡像是手表、手环、鞋子、帽子、腰带、夹克到衣服等等，都可以成为WSN的广域应用范围，透过独立传输或与手机配对的方式，将传感到的个人身体状况等数值，传到手机或厂商所提供的云端服务器，以做为个人健康管理的参考平台。

运用WSN技术  建构医疗WBSN健康网

早期医疗院所的各式侦测仪器，体积庞大，在做生理量测时必须接上许多的传感器。拜电脑科技、微机电、无线通讯技术进步之赐，加上电子器材与感应技术的提升，让医疗器材的体积得以缩小，在病人身上安装传感器的数量也可减少，可降低医疗与诊断时间，再搭配无线通讯技术，使得许多感应器可以直接穿戴于身上，甚至微缩到可以植入体内。

医院为扩大mHealth(移动健康)的服务，陆续导入WSN的应用，透过传感器穿戴、贴附或植入病人的身上，形成一道WBAN(Wireless Body Area Network；无线人体区域网络)或WBSN(Wireless Body Sensor Network；无线人体传感网络)，来随时监控身体上的任何状况，包含可以测量脑电图(EEG)、心电图(ECG)、脉膊、身体移动等个人生理信号，并将这些传感数据传到医院的云端服务器，透过数据蒐集与分析，医生便轻松透过线上方式实时掌控病人的病情，也降低病人舟车往返的时间与辛劳。

WBAN或WBSN的应用范围广泛，透过上述生理信号的各种传感装置的量测，所建构出来的「生理信号实时监测系统」，可帮助医生达成移动诊断甚至线上医疗的目的，包括心率侦测(预防心脏病)、人工视网膜(影像回馈与识别应用)、血糖侦测、进而预防癌症、气喘、心血管疾病、中风(与中风后的医治与追踪)、老年痴呆症、抑郁症、甚至预防医疗疏失等各种状况。

此外，在医疗照护上，可透过居家监控(如老人或慢性病患在家修养或治疗)的方式，将医疗服务从医院延伸到老人机构，进一步跨到一般的社区内，不仅减少医疗资源的消耗，亦可节省医疗照护的人力与成本。

个人健康管理  成为市场新显学

目前智能化装置(Smart Device)的发展，从远离身体(Off-Body)的设计，开始走向附着于身体(On-Body)的概念。近几年开始流行的智能家居(Smart Home)，其产品主要应用在Off-Body，需要空间较大的定点摆放位置，例如客厅的智能电视、沙发，到厨房的智能冰箱、智能咖啡壶、甚至到卧室的智能床、智能衣橱等等。

而在家用的智能控制产品中，除了有透过无线方式来控制各种家电之外，也有安全传感产品，像是烟雾传感、空气？温湿度传感，以及防盗传感等功能。这些应用在家庭的WSN产品，主打家庭的生活便利，提升生活品质。

至于On-Body的产品，也就是WSN移动化、穿戴化的应用范围，其中智能手机(甚至智能眼镜)可以当成个人WSN的Mobile Sink(移动热点)，用以集中蒐集数据与传输信息之用。

而穿戴式产品则可成为WSN的各个Sensor Node(传感节点)，例如智能手表、手环、鞋？鞋垫？袜、智能衣、智能夹克等产品(内建9轴惯性传感器、压力？温湿度？心率传感器等)，可用来蒐集心率、脉膊、移动？运动量，周遭环境状态，以计算热量消耗与心跳率，以达到健身、塑身等健康管理的目的。

此外，前阵子Apple在WWDC 2014发表其iOS 8，内建HealthKit，随后Google在其Google I/O 2014也发表Google Fit Platform，皆鼓励开发者加入，一同开发健康塑身的应用软件，以建构广大的个人保健应用云。

居家长照与追踪  成为医学新主流

医学应用方面，Off-Body的传感产品中，目前有医院跟体育学院和健身中心合作，推出具WSN的健身器材，主要针对老年人所设计，让银发族进入健身中心后，可根据个人身体的退化指标，来调整分析所需的各种运动量，进而挑选适合的运动器材来进行锻链。并藉由WSN技术，来选择其适合的运动量、运动模式，提早做肌肉退化侦测，并连结其适合的运动健身项目与运动量，达到提升健康、改善作息的目标。

而On-Body的传感中，除了前述的个人穿戴式产品的应用之外，另外像是智能帽、智能头巾(内建EEG传感器)，可侦测脑电图，以训练脑波集中力，甚至进而达到脑波控制；智能护腕(内建EMG传感器)，可侦测肌电图，以训练肌肉灵活度，进而达到手势控制；至于智能腰带(连接EGG传感器)，可侦测胃电图，以诊断胃肠功能性、气质性等疾病，或应用在塑身与体重控制，当用户坐太久没起来走走时，即可适时提醒用户。

而对医学来说，上述这些产品，如EEG类的可以用来训练过动儿的注意力或改善睡眠品质，而EMG类的可以侦测肌肉疲劳、病变或运动神经元等疾病；而腰带则可挂佩着血糖传感器，将传感器黏着至腰部，以侦测糖尿病患状况。

催生植入式WSN  往自主治疗迈进

透过WSN 所建构之Wireless BSN，可透过前述的穿戴式装置，来达到侦测与诊断等目的。然而一些疾病的诊治，除了On-body的产品之外，还有更深入人体的In-Body产品，也就是植入式装置，在医学领域又称作IMD (Implantable Medical Device；可植入式医疗装置)。

这些IMD装置，透过局部开刀方式放到体内，使该装置成为身体的一部分，并可藉由无线方式来操控。产品有: 脑深层电刺激器(Deep Brain Stimulation；DBS，即在脑中放置电极片，以电刺激大脑深部结构，用以控制帕金森氏症的颤抖现象)、人工耳蜗(Cochlear Implants；CI；在耳蜗内、功能完好的听神经施加脉冲电刺激，让重度失聪者或聋人产生一定的声音知觉)、胃电刺激器(Gastric Electrical Stimulator；GES，安装于下腹内，可针对消化不良的患者，传送脉冲电刺激，有助于减轻因糖尿病性胃轻瘫所引起的慢性恶心和呕吐)、心脏除颤器？起搏器(Cardiac Defibrillators/Pacemakers；心脏电击器？心律调节器，以紧急治疗心率不整？心脏病患者)、植入式足下垂矫正仪(Foot Drop Implant；给足下垂患者专用)、胰岛素帮浦(Insulin Pumps；给糖尿病患者使用)。

透过Off-Body、On-Body、In-Body等各式传感装置，建构出Medical WSN，不仅协助医生随时监控病患的病情，也帮助病人达到自我健康管理/自主治疗的目的。