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分析312家企业后,我们发现了这七个创新医疗物联网应用场景

作者:李成平 2020-07-10 08:00

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中央定调,投资加码,在春天到来之际,“新基建”火出了圈。而在新基建七大领域中,物联网是一个“无孔不入”的存在,该技术深度融入了“新基建”所涉及的每个模块中。万物互联的时代,已然到来。

 

在前不久的新冠肺炎疫情中,物联网技术也展现了其对医疗健康行业巨大的赋能作用。我们可以看到,机器人和智能病房等典型物联网应用在国内外都得到了充分的部署。随着技术的发展,市场需求的变化,物联网的应用场景范围也在逐渐地外扩。

 

动脉网从多个公开渠道搜集了312家医疗物联网企业名单,并以2018年动脉网研究《专题报告:2018医疗物联网16大应用场景深度剖析》为时间起点,通过对这些企业提供的物联网产品应用场景的对比,整理出了七大创新的医疗物联网应用场景。动脉网将对每个应用场景的新增原因、解决方案,并配合企业案例进行详细论述,期望能更好地推动物联网在医疗健康领域的落地应用。

 

医疗物联网的技术架构


物联网,简称IoT,是未来智慧医疗的核心。按照面向服务的体系架构,医疗互联网被分为四层结构:感知层、网络层、平台层和应用层。

 

架构图.png

 

感知层,又被称为传感层,是物联网的基本特征,由包括RFID以及各种智能传感器在内的传感器硬件以及相应的数据感知/采集协议构成。它的作用在于识别和采集设备信息、数据。

 

网络层则是由互联网、WIFI网络、RFID网络、5G网络、Zigbee、LoRa、NB-IoT等网络组成。网络层的作用是实现所有物体的连接,并允许设备与网络内其它设备传输共享信息。

 

平台层在物联网架构中起到承上启下的关键作用。平台层的核心是中间件技术,需要满足统一的服务规范。中间件的硬件和软件平台可以重复使用,从而为物联网提供一个低成本的平台,起到无缝集成物联网服务和应用程序的功能。

 

应用层是物联网和用户的接口,是物联网价值的集中体现。

 

医疗物联网通过有效融合各种网络,并结合感知设备收集和存储的信息和数据,形成了一个巨大网络,进而对医院的人和物进行精细化管理,进而实现资源的智能化、信息共享和互联互通。


技术应用场景.png

 

目前,医疗物联网的应用场景已经非常丰富。在整理的312家企业产品列表中,高低值耗材管理、诊断试剂和药品管理、医废管理、婴儿防盗、患者防走失、智能输液管理等是物联网企业产品列表中占比较多的应用场景,且在医院的应用程度已经比较成熟。

 

其中,有很多应用场景都是基于同一种技术开发而来,如婴儿防盗、胸痛中心、无线报警求助等应用都用到了RFID定位技术,只是服务对象和应用场景不尽相同。

 

随着物联网的普及程度越来越高,基于物联网技术的创新项目也越来越多。许多创新项目都明确指出物联网技术是其产品的技术支撑,物联网产品的服务对象、需求也变得更丰富、更精细化。

 

基于此,动脉网整理出了七个创新应用场景。它们分别是被服管理、医务人员安全报警、环境监测、物联网+康复机器人、健康管理方案、手卫生、AGV物流机器人。

 

七大创新应用场景

 

在这312家企业中,有55家企业涉及到了这7个创新应用场景。

 

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物联网新增应用场景企业图谱

 

在这七个应用场景中,动脉网依据其不同特性,分成了两大类,即为了提升医疗服务质量的医疗服务需求,以及旨在提高工作效率的成本控制需求两大属性。


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显而易见,被服管理、环境监测、AGV物流机器人归属于成本控制需求,康复机器人+物联网、医务人员报警、手卫生、健康管理属于医疗服务需求。在七个创新应用场景中,成本能控制需求的占比为54%,略高与医疗服务需求。

 

动脉网分析后认为,虽然资产管理在短时间内并不能为医院非常直观地反应成本控制的效果,但长期来看,医院通过物联网来实现资产管理是必然趋势。另外,由于医保控费等原因,一些医院的成本控制需求提高,通过利用物联网实现医院精益化管理的欲望加强。

 

七大应用场景案例解析


针对这七个创新应用,动脉网分别采用了具体案例,来详细说明它们的真实落地情况。

 

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医务人员安全报警


医疗暴力现已成为全球性问题,无论是发展中国家还是发达国家,无论生活水平、文明程度如何,医疗暴力都广泛存在。除了将医疗暴力上升到法律保护的层面,还需要将保护措施落实到实际工作中。

 

在医院的“三防体系”中,人防是基础,物防是保障,技防是核心。伤医事件屡屡发生,除其他较为复杂的因素外,与医院的安全措施相对滞后也有直接原因。所以优化医院“三防”体系中的“技防”就成为医院安保环节中亟待解决的问题。

 

在保护医务人员安全上,物联网也发挥了作用。昂科信息推出的平安医护系统就是基于其医疗无线物联网平台及医疗定位网设计。报警系统主要由两部分构成:前端一键报警设备和后端报警管理平台。两者通过无线网络传输的方式进行连接。

 

医患产生争执时,医护人员通过佩戴胸牌式定位标签按钮进行预报警,系统会向安保部门发出报警,提供报警人员位置信息,并实时跟踪刷新,系统还可联动视频监控系统实时查看录像,安保人员接到报警后第一时间赶到现场进行劝阻和干预,避免伤医事件发生。

 

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昂科信息平安医护系统(图片来自官网)

 

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环境监测


在院内需要监控的环境中放置温度标签、烟感标签、水浸标签、门磁标签、电流标签、液体温度标签等众多无线传感器进行数据采集、监控,然后通过ZigBee网络、GSM网络、WIFI等无线网络,将数据传输至监测平台。如果监测参数异常,平台会将数据信息及时传递给管理员,进行处理。


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威斯盾环境监测管理平台 (图片来自官网)

 

根据医院的实际管理需求,目前,威斯盾建立了基于物联网的院内三级药品温湿度和环境综合监测管理平台,实现对院内所有药品(含冷链药品和疫苗)的储存转运设备设施的温湿度、以及其他设备和工作环境的实时温度、湿度、供电状态、消防烟感状态、氧气浓度、二氧化碳浓度、空气颗粒物、各类TVOC的浓度、开关门状态等进行实时综合网络化监测。

 

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健康管理

 

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妙健康的移动医疗+健康管理方案


在慢病管理中,及时得到高危人群或患者的体征信息,对慢病的防治有极大的作用。随着物联网技术的发展,通过无线传输技术,远程且实时的生命体征采集已成为可能。妙健康打造了健康行为大数据平台:妙+,目前已接入智能手环、血压计、血糖仪、体脂秤、体温计等300多款可穿戴智能健康硬件设备。开放的健康数据SDK接口,可面向全球范围内符合条件的行业客户提供健康数据接入服务,通过物联网健康数据入口为基础,服务包括保险、企业、手机、政府等领域,覆盖用户超6.5亿。


妙健康还和百度合作,妙健康通过开放“妙+”物联网健康大数据平台,进一步与小度智能音箱打通SDK数据接口,一键连接300+智能健康监测设备,让用户居家检测更便捷。此外,双方将进行生态合作互补,基于用户的个人健康状况,由“AI健康管理师”或专业医生团队,为慢病人群提供远程问诊、在线随访,制定千人千面的健康管理服务和健康保障产品,有效提升服务的可及性,助力基层家医服务,赋能居民慢病管理。


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曼荼罗科技的基于物联网的健康管理平台(图片来自官网)

 

基于物联网的互动式居民健康管理服务平台采用物联网技术,实现以健康感知、传输及应用三个层级为技术支撑的居民健康管理服务,采用开放技术路线实现医疗卫生服务资源的整合和共享。

 

在血压计、血糖仪等生命体征传感器上统一安装RFID读取设备和无线传输模块,其中RFID读取设备用于识别用户,同时在上传用户检测信息时,RFID的信息也会同步上传,便于后台服务器的数据集成。使用者可以通过手机、电脑、手表等查看数据变化趋势,医护人员通过客户端针对异常数据提出进一步诊疗建议。

 

除了RFID技术,NB-IoT网络技术在慢病管理上也有触及。2016年,华为、乐心医疗、广东联通三方,在广东联通现网NB-IoT网络环境下完成了智能血压计的业务调试,标志着基于NB-IoT技术的智能健康医疗设备的诞生,意味着NB-IoT业务应用突破进入了智能医疗设备领域。

 

NB-IoT(Narrow Band Internet of Things,窄带蜂窝物联网)是一种基于蜂窝的窄带物联网,是物联网IoT领域的一种重要技术分支,也是低功耗广域网中的一种技术。

 

该智能血压计在每一次使用后,可通过NB-IoT无线网络自动上传相关测量数据至智能健康云平台进行数据的分析与整理,并形成实时的健康图表及分析报告,送达至用户手中的APP或者微信公众号,便于用户随时随地了解个人及其家庭成员的健康数据,掌控健康趋势。

 

结合NB-IoT低功耗、深度覆盖等技术优势,可以增强产品的省电优势,解决了其传统产品基于GPRS无线回传在部分区域信号覆盖不好,数据难以上传的问题,进一步提升了客户的使用体验。

 

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手卫生


传统的手卫生依从性监测依靠人工抽查统计或设立观察员监督,效率较低。随着医疗物联网的发展与兴起,这种需要严格流程化控制的情况得到了改善。基于物联网、传感器的系统,是信息化企业对手卫生依从性管理的主要切入点。

 

物联网传感器可以有效替代人类对环境的感知能力,更加精准和实时地识别医务人员的手卫生状态,进而在各个需要执行手卫生操作的时刻,一方面通过发出警告来提醒医务人员,通过传感器接入的通信网络,自动在服务后台保存记录,作为考核依据。


物联网解决方案流程:


手卫生.png

 

派凡科技手卫生解决方案由智能AP、区域识别器、自动取液识别器、胸牌、物联网网关和医疗物联网平台构成。

 

装有RFID标签的智能胸卡与医务人员绑定,可实现人员的关键位置识别;区域识别装置则可以激活监控范围内的胸牌,实现出入口识别、驻留识别和靠近识别。

 

自动取液识别器主要用于洗手识别,采用红外感应自动出液,并通过无线信号向智能胸卡发送洗手开始信号;物联网网关用于接收智能胸卡接口的各种信号,经过处理后传送到医疗物联网平台进行分析和记录;物联网平台用于设备状态管理、科室医务人员管理、手卫生数据存储和分析等。

 

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被服管理


传统被服管理需要专人手工清点、人工记账并统一抄录到excel,执行量大的同时,管理难度、安全隐患也很大。在科室污物拆包分类清点时,很容易引发二次感染风险;在被服周转、洗涤阶段、交接程序繁琐,质量和责任都无法追溯,后续的清点工作进展缓慢。

 

RFID医院被服管理是将医院的医生护士制服,病人制服,被褥,床单(文中统称为被服)加装RFID电子标签,利用RFID台面式、手持式、固定式读写器等自动识别被服注册、被服清点、被服领用、被服回收、被服状况查询、被服追踪、被服自动分拣等各个管理流程的智能管理模式。

 

 物联网解决方案执行流程:


被服管理.png

 

在被服上安装物联网电子标签,与使用人员相关联,各科室通用的病患服、被褥、床单由专人通过识别被服物联网标签送到各个科室。在回收阶段,各科室人员将被服放入装有物联网读写器,具有自动识别功能的收衣箱,达到一定数量后自动通知专人回收,再由洗涤工厂人员到各个科室回收需要洗涤的被服,使用物联网读写器或手持机清点并完成交接。


思创医惠智能被服管理系统运用RFID电子标签,结合思创医惠物联网感知体系,对医院病人织物、医护织物、手术织物进行数字化管理,并实现了被服交接清点自动化、洗涤质量追溯闭环化的全方位、立体化管理。


思创医惠的水洗标签也在洗涤过程中做出了重要作用。除了耐高温、耐冲洗、耐压、耐折等质量保证,思创医惠还以RFID技术让每个水洗标签都拥有了唯一身份识别的“身份ID码”,ID码配合四网合一的物联网大平台及数据采集硬件,让布料的洗涤过程、交接管理、事件追踪更可靠,管控流程更加系统化、智能化。

 

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康复机器人+物联网


物联网与康复机器人的应用价值体现在:患者通过机器人进行康复训练,机器人可以根据机器人上的传感器实时了解患者的情况并提供所需的康复训练。通过物联网系统,医生、患者和家属可以实时了解到患者的身体情况和训练情况,实现远程诊疗和指导。

 

动脉网预测,物联网化将是康复器械产品的发展方向。原因在于:

 

第一,医疗设备的数字化与物联网化,可以帮助康复师更精准地掌握患者身体情况,提供更精确的康复方案。

 

第二,物联网技术的应用也为康复治疗提供了新的机遇和治疗手段,它可以营造出更加有趣的康复训练环境,提高患者参与训练的积极性与主动性,实现康复评估定量化、训练可视化、管理智能化。

 

第三,基于物联网的康复信息管理系统,在家庭、社区和医疗机构间打造闭环云平台,实现数据共享,进而完善三级医院与康复医院、社区机构之间的双向转诊制度及逐级技术指导,实现评估、训练、检测一体化。

 

另外,康复设备物联网化之后,可以实现设备的快速保修、软件快速更新。同时,物联网化后可以记录产品的使用频次,进而判断设备是否适合科室,帮助企业对设备进行更新迭代。

 

迈步机器人的核心产品BEAR-H1 外骨骼康复机器人便将物联网嵌入了自己的智能康复体系。

 

通过在机器人身上安装无线可量化传感器,建立一套评估体系,以此反映患者身体情况。在患者治疗过程中,无线传感器采集患者动作幅度、力度等数据,并将数据上传至物联网平台。同时,迈步机器人也会采集医生给患者做出的临床方面评价,然后将两组数据对比,找到其内在关系,进一步给患者提出康复方案。

 

通过物联网系统,医生、患者和家属可以实时了解到患者的身体情况和训练情况,实现远程诊疗和指导。这样可以延长患者接受康复训练的时间,不再受到医院场地或床位的限制,也增加了医院创收的渠道。对患者来说,康复训练更加方便,且训练时间的加长也会带来更好的康复效果。

 

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AGV物流机器人


医院物流在现代医院管理中拥有战略性地位,几乎涵盖了医院所有业务部门的日常作业和管理活动。由于传统物流方式需要大量人力完成,不仅成本高,而且存在人员物流混乱的情况,存在各类人员交叉感染的潜在可能性,以及物品受污染、受损、丢失的现象。因此,物流机器人开始崭露头角。

 

目前医院内有四种主流的自动化物流形式:医用气动物流系统、轨道小车物流系统、中型箱式物流系统和AGV机器人,不同类型的技术满足了医院对不同物资和重量上的需求。

 

一般来说,AGV机器人系统以移动机器人为载体,是一种以电池为动力,全自主式导航的无人驾驶自动化搬运系统,属于随着各种先进定位、避障、身份识别、自动充电等物联网传感器技术、信息技术普及推广而发展起来的一种新型智能化物流解决方案。通过将机器人相关模块与医院HIS系统对接,有效的帮助医院配送系统实现信息化、数字化、网络化、集成化、智能化、自动化等。


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AGV机器人的转向、起步、停车及倒车装置,由车上的微机智能系统控制,还有相应的可编程序录入功能。小车可根据输入的程序指令,由激光导航自动前进、后退、转向、开门等到达指定送物地点,并自动返回,全程无人操作。小车上还装有相应的传感器,为智能系统提供参照信号,以发出校正小车位置的信息。

 

AGV机器人可以自动进行物品装载、行走到目标位置,在院内进行物品传输。在对电梯进行控制端的简单改造后,机器人通过无线信号实现开门和楼层转换,实现自行上下楼。

 

从目前的市场应用情况来看,AGV机器人主要用在了以下六个场景中:消毒供应中心、静脉药物配置中心、护士站、住院部、手术室和库房。

 

技术是医疗物联发展的主要推动力


5G的到来极大地促进了医疗物联网的发展。医疗物联网的通信技术包括 WiFi、蓝牙等短距离无线通信技术,也包括如2/3/4G 蜂窝通信技术的广域网通信技术。高速率业务主要使用 3G、4G技术。

 

蜂窝、Wi-Fi和蓝牙使得物联网能够跨越平台使用,而5G则是将这些东西连接起来的纽带。物联网设备具有不同的功能和数据需求,而5G网络能全部支持。

 

美国哈斯商学院(Haas School of Business)在一份报告指出:“最能体现5G在医疗领域影响力的是‘医疗个性化’。物联网可以通过不断收集患者的特定数据,快速处理、分析和返回信息,并向患者推荐适合的治疗方案,这将使得患者拥有更多的自主管理能力。”

 

随着5G牌照的发放,5G网络会更好的履行“智慧管道”的作用,助力物联网之间的数据传输,支撑诸如高清视频、实时监控等应用。

 

NB-IoT网络将使物联网走出碎片化,助力医疗行业加速信息化升级。NB-IoT 蜂窝技术(窄带蜂窝物联网)作为全球统一移动物联网标准,依托蜂窝网络,建设覆盖广泛、低功耗、大链接、低成本、高安全的网络,是 LPWA(低功率广域网络)领域最佳的解决方案,能满足低速率业务的多种应用场景。

 

据2019年数据,中国电信拥有31万个NB-IoT基站,是全球最大的纪录保持者;中国联通在2019年5月,规模也超过了30万个,基本做到全国覆盖。中国移动在2019年移动通信物联网生态大会上表示,中国移动在全国已经也建成超过20万个NB-IoT基站,覆盖了346个城市。根据中国移动大连接战略,2020年中国移动蜂窝物联网连接规模将达5亿。

 

2020年5月7日,工信部发布《关于深入推进移动物联网全面发展的通知》(简称《通知》),总体目标是推动2G/3G物联网业务迁移转网,提出建立NB-IoT(窄带物联网)、4G和5G协同发展的移动物联网综合生态体系,到2020年底,NB-IoT网络实现县级以上城市主城区普遍覆盖,重点区域深度覆盖,移动物联网连接数达到12亿,打造一批NB-IoT应用标杆工程和NB-IoT百万级连接规模应用场景。


NB-IoT 采用超窄带、重复传输、精简网络协议等设计,能满足物联网的连接要求,在相关国家政策的助力下,LPWAN 等技术快速产业化,伴随三大运营商大规模物联网网络部署,NB-IoT 的规模化推进或将成为物联网普及的重要突破点,NB-IoT 网络在医疗物联网领域也将得到广泛应用。


传感器是各种医疗硬件的基础元件。物联网是通过无源\有源RFID标签、腕带、健康一体机、可穿戴设备等感知设备,按照约定协议,连接物、人、系统和信息资源,实现对物理和虚拟世界的信息处理,并做出反应的智能服务系统。当前,物联网应用最多的是基于传感器的监控类应用。


传感器发展至今,已成为具有信息处理功能的智能传感器。传感器家族也从生理生物数据传感器、环境数据传感器、动作压力等物理类数据传感器扩展到了生物传感器、纳米传感器、柔性传感器等创新传感器。


传感器的发展,一方面扩大了当前信息系统的信息获取能力,能更加有效地感知物理世界;另一方面通过强化云计算和对传感数据的智能判定,使得基于信息的决策能力得到了提高,也让物联网的应用场景越来越丰富。


在物联网发展早期,物联网的应用场景多为人员管理、体征监测等对物品、人体的识别和定位等。随后,被服管理、供应链管理、冷链管理等旨在提高医疗过程精细化管理水平、提升医疗流程效率的创新应用开始出现,目前,物联网技术开始在医务人员预警、院内环境监测预警等应用上发挥作用。相信在政策和技术的助力下,未来的物联网创新应用场景图谱会更加丰富和多样。


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