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浅谈无线生医感测网路系统
电子系 冯武雄教授
前年赴希臘科斯島參加國際電路與系統研討會時，大會特別介紹被世界尊稱為醫學之父的希波克拉底 ( Hippocrates
)，他是希臘的內科醫生，其醫學思想對古希臘的科學一直有著持續性的影響。去年赴美國紐奧爾良市參加同一研討會時，麻省理工學院的情緒運算研究中心主任皮卡
( Picard ) 教授提出情緒智慧管控技術，連續兩年在電子科技國際會議上聆聽跨領域之應用趨勢，留下深刻印象。
近年来，我国积极推动前瞻优质生活、老人照护、别化行动台湾等方案，促使无线感测网路技术快速的发展，更显现其重要性。因此，我们利用学校与长庚医院的优势，发展生医感测科技与无线网路技术，是有其社会期待。无线电波对人体的影响，虽尚无定论，但对一般人而言仍有恐惧感，例如十年前在北京召开的国际电磁相容会议，摩托罗拉公司与易利信公司在无实际量测数据佐证下，仍然相互指控对方的手机电波，分别会对眼球的偏光性或脑干引起化学作用等造成人体的伤害。
近年來電子科技之研究發展趨勢，以改善人類之生活為目標。有鑑於此，本校醫、工、管學院近年來積極的發展跨院交流，建立的跨領域知識，並於去年九月邀集電子
、電機、資工系及醫學院的教授們，向國科會提出無線生醫感測網路系統的整合型計畫，發展比家電產品雜訊能量低的無線網路電波，來去除人們對無線電波的顧慮。此計畫業已獲通過執行。
二十五年前學術網路推廣之初，主要以寄送檔案為主，使用率偏低。十年後個人電腦普及，網際網路開始盛行。隨後手機盛行，並結合網際網路，發展到家家戶戶都可上網，且使眾多功能持續發展下去。為了取代凌亂的網路等連線，自公元兩千年前後，國際電子電機工程
( IEEE ) 協會訂定許多無線通訊規範，帶動國際相關產業發展，例如藍芽取代有線滑鼠、耳機等。隨後有無線區域網路 ( LAN
)、都會網路 ( MAN )、無線室內網路，到目前的無線人體網路 ( BAN )，擷取人體相關資訊，提供醫療服務。
当区域有线网路发展成无线网路后，相关半导体感测器的发展亦日趋成熟，结合感测器於区域无线网路為当今热门的研究领域。例如：远端监测农村果园或菜园的果蝇活动。同样地，无线感测器亦应用在人体的检测方面，分為体内与体外两大类。体内应用最早首推五年前发展的无线胶囊，由口腔进入胃肠，至排出体外，费时八小时，送出数千张照片，提供间歇性出血病变资讯或体内定位治疗之功能。由於体内的无线感测器发展到临床应用，费时冗长。因此，非侵入式的体外无线感测器的发展，如雨后春笋般被广泛地深入研究。从简单的无线传送体温、呼吸、血压、脉搏、心电图、脑波等，到姿态、情绪、尿液、糖尿病分析等项目的发展与改良。
最近無線感測網路 ( WSN )
的發展，更顯現出其重要且應用面廣泛的研究領域。利用行動電話與網路基礎，提供健康照護的通用平台設計與製作，相繼大量提出。此項特別的網路包含許多異質感測器，它們擁有資料的傳送、處理及儲存等功能，應用在居家監管、環境監控、軍用監督、優質生活、智慧交通運輸、健康照護及其他產業服務等。基本上，平台架構包含三個層面：感測、通訊與管理。穿戴式感測器，係在不影響正常活動與舒適度下監測器官訊號；通訊層次係將數據及指令經由有線或無線方式，作為感測器與管理系統的橋梁；管理層面係負責資料處理、制定決策與功能估算，包含器官訊號處理、特徵擷取、潛在危險評估等。一個通用的平台必須提供規格化、模組性、擴充性與替代性的功能，擁有長期有效的健康照護與重要器官部位訊號監測。
本研究团队的无线生医感测网路系统之研究，仍然遵循通用平台的设计规范，并依照本系在生医中心的研究方向与国科会审查会议的建议，发展以尿液检测、人体各部位功能分析及脸部情绪检知，透过感测器收集资讯及放大后，以无线传送至电脑，进行即时与长期传送的大量资料之累积分析，提供预防糖尿病发生之研究。期勉叁年的时间，研究团队能就预期的目标，顺利达成。
近年來隨著科技的進步，人們對優質的生活環境及健康身體的追求，愈為迫切。雖然醫療單位持續增加，但是對於及早發現病因或根除病源的技巧，仍有待持續精進與發展。因此，利用嵌入式系統發展生醫感測超寬頻低干擾網路系統，從基本的生活環境、工作場
所之監控與人體生醫資訊收集，到影像視訊分析識別，再透過網際網路與全國醫療體系連接，配合相關醫師提供診斷協助。結合微機電與奈米技術，發展精細的智慧型無線感測人體網路，除持續縮小無線膠囊外，並增加感測與藥劑功能，以及提供即時動態視訊，精準定位與治療。未來隨著奈米科技進步，將有機會在人體血液中流動，傳送人體相關資訊，適時發出資訊，提供醫療訊息。又如三十年前使用離子佈植技術應用到半導體製程，準確地將適當的離子放置在設定的位置，全面改進傳統的擴散技術，
符合所謂每十八個月晶片的元件容量增加一倍之摩爾定律。同樣地，將小如分子或質子的物質，加速到一定能量，在取走帶電荷後進入體內適當部位，可將病毒剷除。結合優秀的醫療人才與精密電子儀器設備，對於危害人類的主要肇因，如癌症、心血管、腦血管病症，將可提供慢性與急性治療。
未來無線生醫感測網路系統之研究成果，將可持續提供在居家環境上的使用，如造成登革熱的埃及斑蚊或引發 SARS
的家禽之監控，根除危害人體或家畜及農作物之病蟲害。因此，提供符合居家舒適配置與需求，結合人體生理醫學資訊擷取與處理，透過居家無線網路與外部有線網路連結醫療體系，發展安全舒適的居家生活與戶外活動安全，永續提昇人類優質生活品質及工作效能，為本研究團隊未来发展方向。根據數據統計，過去一百年人類壽命平均增加二十六歲。因此，上課時經常提醒同學要愛惜自己的生命，因為科技進步將可讓我們活到一百歲以上，並擁有健康的身體，去享受多采多姿的人生。
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