亞東技術學院教師產學研究計畫成果報告
遠距居家照護資訊平台之建立
計畫編號：98-5-01-103
執行期限：98 年 9 月 1 日至 99 年 7 月 31 日
主持人：葉逸彥 單位名稱：材料與纖維系
共同主持人：沈居富 單位名稱：華謙科技股份有限公司
參與老師：王冠今 單位名稱：老照系、護理系
嚴建國 單位名稱：材料與纖維系
潘毅鈞 單位名稱：材料與纖維系
摘要
開發一體式多功能綜合儀錶，以無線 ZigBee 技術及網際網路技術應用於遠距病患 生理監視為基礎，透過資訊科技的導入，提供 e 化新型態的遠距居家健康與照護服務 應用，掌握居家健康照護新模式之觀念，及無線網路、網際網路、醫療儀器感測、生理 數據等技術於遠距醫療照護之應用，並遵循國際相關標準規範及結合老人照護系之居家 照護專業能力與資源，以輕度失智症患者為對象進行測試，護理師能主動提供叮嚀關懷 及服務，進而建構遠距醫療照護資訊系統平台。一、 創作理念
根據內政部社會司的統計，我國 65 歲以上老年人口佔總人口的 9.87%，已超過聯 合國高齡化社會的標準，並估計於 2025 年將達 20%以上，而根據經濟合作發展組織的 研究，65 歲以上的老人每人平均醫療支出，約為 65 歲以下者的四倍。當高齡族群面臨 醫療照護需求時，約有八成的人都偏好尋求在家接受醫療照護服務，顯示居家照護已經 成為全球的重要趨勢。隨著高齡化社會的來臨，世界各國無不積極推動以居家式、社區 式為主的照護服務模式，利用遠距監控的方式，來建構 e 化、新型態的遠距醫療照護 服務。「遠距居家照護服務」是一個跨多領域之應用服務產業，在正在起步的國內市場 環境中，如何整合各領域需求，建構一個適合國內居家健康照護服務的全新應用服務模 式，推動居家照護產業市場，是欲從事該產業之相關領域者需面對的課題。故遠距居家 照護資訊平台之建立是「遠距居家照護服務」發展的首要關鍵技術。二、 學理基礎
1. 一體式多功能綜合儀錶的設計，任一個模擬量輸入通道與模擬量輸出通道可構成 1 個 PID 控制回路。遠端監控系統示意圖如下：2.1 輸入端支援 2 個類比量信號輸入通道。 支援多種信號類型，只需通過軟體組態即可 選擇以下信號的輸入： 電壓信號：0～20mV、0～100mV 、0～5V、1～5V 電流信號：0～20mA、4～20mA 熱電阻：Pt100、Cu50 熱電偶：B、E、J、K、S、T 2.2 輸出端支援1個類比量信號（4～20mA）輸出通道，負載能力750Ω（最大）。 2.3 精度： 熱電偶去掉冷端誤差時，即時顯示：±0.2% F.S.；曲線顯示：±0.2％F.S；追憶精度： ±0.2% F.S.。 2.4 記錄間隔為 0 秒至 240 秒，共分為 9 檔：0/1/2/5/20/40/60/120/240 S，其中 0 秒表示 不記錄。 2.5 記錄容量為 2M Bit （FLASH 容量） 2.6 記錄時間在不掉電的情況下，根據記錄間隔和記錄點數的不同，儀錶可記錄的最大 時間如表 1 所示： 表1 最大記錄時間表 1s 2s 5s 10s 20s 40s 60s 120s 240s 1個通道 1.49天 2.98天 7.45天 14.9天 29.8天 59.6天 89.4天 178.5天 356.9天 2個通道 0.74天 1.49天 3.72天 7.45天 14.9天 29.8天 44.7天 89.2天 178.4天 2.7 警報輸出端支援2個無源觸點輸出，觸點容量1A 250VAC / 1A 30VDC 。 2.8 通訊部分支援 RS485 通訊模式，採用開放式的 MODBUS RTU 從協定，串列傳輸速 率支援以下幾種可供選擇：1200 bps、4800 bps、9600 bps、19200 bps、38400 bps、
2.9 螢幕顯示解析度：192×64，刷新頻率：1Hz 2.10 供電為交流電：0.1A @ 90~260VAC，45~55Hz 2.11 外型尺寸：160mm（寬）×80mm（高）×48mm（深）；開孔尺寸：152mm×76mm。 2.12 淨重：0.5kg 2.13 保存條件為溫度：-20～60℃，避免日光直曬，濕度：<85%RH（無凝結）。 2.14 工作條件為溫度：0～55℃，濕度：10%～85%RH（無凝結）。避免在腐蝕性環境 下工作，禁止液體或導電體進入表內，保證通風口處通風良好。
三、 主題內容
以無線 ZigBee 技術及網際網路技術應用於遠距病患生理監視為基礎，透過資訊科 技的導入，提供 e 化新型態的遠距居家健康與照護服務應用，掌握居家健康照護新模 式之觀念，及無線網路、網際網路、醫療儀器感測、生理數據等技術於遠距醫療照護之 應用，並遵循國際相關標準規範及結合老人照護系之居家照護專業能力與資源，進而建 構遠距醫療照護資訊系統平台。利用非侵入式生理訊號感測系統測量身體各項生理指 數，例如血壓、心電圖、呼吸頻率、體溫、血氧濃度、腦波圖等，隨時回傳給醫院，並 以此建立行動貼身小護士、無線照護精靈和健康養生等服務平台。遠距照護服務係遠距 醫療服務下的一環，顧名思義是指這樣的服務內容不涉及診療行為，而是提供照護與諮 詢服務。服務對象為臥床、行動不便、日常生活需他人協助者、輕度失智症患者、及高 血壓、糖尿病初期，或控制不良者。 開發一體式多功能綜合儀錶，進行以先進的 CPU 為核心、輔以大型積體電路和圖 形液晶顯示器的新型智慧化儀錶，具有體積小、功耗低、精度高、通用性強、運行穩定、 可靠等特點。其記錄部分設計由於無紙、無筆而減少了日常維護工作，並因取消了複雜 的機械部件使機械磨損降為零，從而減少了服務費用。其萬能輸入模組讓使用者不必更 換任何器件就可實現熱電阻、熱電偶、標準信號等全範圍輸入。 本計劃與建生療養院合作，以三樓輕度失智症患者為對象進行測試。四、 方法與技巧
通訊接線提供 RS485 通訊，RS485 通訊線使用遮罩雙絞線，在通訊線長度大於 100 米的條件下，必須增加阻值為 120 歐姆的終端匹配電阻，終端匹配電阻應加在通訊線的 最遠兩端。使用 RS485 連接電腦如圖 1.所示。 圖 1. 儀錶通訊接線示意圖對於比例係數，積分時間，微分時間三個參數，首先可以參考結果表得到參數的大 致範圍，然後按下面步驟操作。 比例係數參數調整：首先把積分時間設成 9999s，再把微分時間設成 0，即取消積 分和微分作用，採用純比例控制。將比例度由大到小變化，觀察系統的回應，直至回應 速度快，且有一定範圍的超調整量為止。如果系統誤差在規定範圍之內，且回應曲線已 滿足設計要求，那麼只需用純比例調節器即可。 積分時間參數調整：如果比例控制系統的誤差達不到設計要求，這時可以加入積分 作用。在整定時將積分時間由大逐漸變小（積分作用就逐漸增強），觀察輸出，系統的 誤差應逐漸減少直至消除（在性能指標要求下）。反復試驗幾次，直到消除誤差的速度 滿意為止。注意這時的超量會比原來加大，可能需要適當減少比例係數。 微分時間參數調整：若使用比例積分（PI）控制器經反復調整仍達不到設計要求， 應考慮加入微分作用。調整時先將微分時間從零逐漸增加（微分作用逐漸增強），觀察 超量和穩定性，同時相應地微調比例度、積分時間，逐步試算，直到滿意為止。 積分分離： （偏差/量程）×100% ≤積分分離係數時（控制量接近設定值時）， 則積分起作用；反之則積分被分離（即積分不起作用）。積分分離的範圍為： 0.00～100.00%。 輸出死區：輸出死區的作用是當信號做小幅波動時，防止儀錶輸出頻繁變化， 導致系統不穩定。輸入信號的增量小於死區值時輸出不變。死區的範圍為： 0~25.5%。MVH 是指調節器的輸出上限，當調節器運算結果大於輸出上限時， 實際輸出維持在輸出上限指定的數值。其範圍在 MVL~100%。MVL 是指調節 器的輸出下限當調節器運算結果小於輸出下限時，實際輸出維持在輸出下限指 定的數值。其範圍在 0%-MVH。 比例係數，積分時間，微分時間的設置結果如下表所示： 系統 比例係數KP 積分時間TI（S） 微分時間TD（S） 溫度 150％～500％ 180～600 30～180 流量 100％～250％ 6～60 壓力 140％～330％ 24～180 液位 130％～500％
五、 成果貢獻
1. 協助有志於從事此產業之相關業者，增進其規劃及實務技能。 2. 提供醫療產業欲導入本系統實務應用之參考，以期能提升其在該產業之競爭優勢。 3. 可提供醫療產業欲建構遠距醫療照護資訊系統平台之成功關鍵因素的試營運之探Acute Care 急性照護評估量表，亞急性照護評估量表，精神健康評估量表，社區心理 衛生評估量表，智能障礙者評估量表，社區健康評估量表，協助生活照護評估量表 附卷，協助生活照護評估量表附卷，與精神健康評估量表附卷（心理衛生附卷）等 多種健康照護的評估工具。 4. 開發如下圖所示之一體式多功能綜合儀錶，可提供利用生理儀器測量身體各項生理指 數，隨時回傳給醫院，並以此建立行動小護士、無線照護精靈和健康養生等服務平 台。供門診參考調整用藥及協助必要診療，與建生療養院合作，以三樓輕度失智症 患者為對象進行測試，護理師全日可由手機偵測，若發現生理異常，護理師可主動 提供叮嚀關懷及後續服務。 5. 可免去一些長期的慢性病患，必須定期往返醫院、住家之間回報身體狀況的舟車勞頓 之苦，也讓醫生能夠充分掌握病患的日常起居情形。例如可監控慢性病患的體溫或 環境溫度，時間尺規可按鍵切換，下圖中 3m 表示這是一條 3 分鐘的曲線段。最新採 樣值放在螢幕的最右端。圖中表示第 1 通道在 06 年 08 月 07 日 11 時 05 分 28 秒這 一時刻的測量值是 22.6℃。這條即時曲線段表示從這個時間往前 3 分鐘內的曲線情 況。如果要查看歷史曲線，首先按 F2 鍵啟動游標，然後設置日期時間，按 Enter 鍵 確認查詢。這條歷史曲線段表示從這個時間往前 6 分鐘內的情況。
