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作者:巫佳哲、鄭智銘(2010-03-09);推薦:徐業良(2010-03-09)
附註:本文為與華廣生技合作國科會產學計畫計畫書。

華廣生技公司多元化糖尿病照護管理系統開發

1.         背景與目的

1.1    糖尿病對國人健康與醫療資源的負擔逐年增加

糖尿病是常見的慢性疾病,在全世界與台灣地區均有相當高的盛行率。King[1998]等學者的研究中預測,2025年時全球糖尿病患將從1995年的一億三千五百萬人倍增為三億人。根據民國92年行政院衛生署國民健康局針對高血糖、高血脂、高血壓的盛行率調查報告,台灣地區7.47%15歲上人口有糖尿病(空腹血糖超過126mg/dl),而3.2%的比例為空腹血糖偏高(110-125mg/dl);這項調查也指出糖尿病的盛行率隨著年齡升高,65歲以上的人,大約20%為糖尿病患【行政院衛生署國民健康局,2003】。除了逐年攀升的盛行率外,糖尿病也是國人主要死因之一,根據行政院衛生署所公布的民國97年死因統計資料,民國97年度總共有8,036人死於糖尿病,為主要死因的第五名【行政院衛生署統計室,2009

糖尿病對健康所造成的影響,不單只是因血糖控制不良所造成的低血糖、酮症酸中毒等急性併發症,常見的糖尿病慢性併發症包括視網膜病變、神經病變、腎病變、腦血管與心血管疾病等。糖尿病衛教學會曾於2002年以抽樣調查方式以國內53家糖尿病人保健推廣機構(中心13家、教室19家、門診21家)為對象,進行國內糖尿病患照護現況研究,在受訪談的5,698名患者(平均年齡為63.4歲,其中65歲以上佔49.5%)中,併發症以併發視網膜病變為最大宗(31.8%),其次為腎病變(26.6%)與神經病變者(21.2%),糖尿病也有可能併發失明(1.5%)、慢性腎衰竭(0.8%)及截肢(1.0%)等嚴重的併發症【蔡世澤等人,2002】。

糖尿病與其併發症所衍生的治療與照護費用,是非常沈重的負擔。Selby等人[1997]研究中發現美國糖尿病患的醫療花費為一般病患的2.4倍;Lin等人[2001]研究中也指出,台灣地區糖尿病患的平均醫療花費為非糖尿病患的4.3倍。國內糖尿病對健保的費用支出呈現逐年成長的現象,從1998年至2008年間,糖尿病患人數(住院、門診合計)由861,967人增加為1,347,604人,醫療費用從67億點成長至152億點左右【行政院衛生署統計室,2009】。

1.2    糖尿病患者需要長期的血糖監控

世界衛生組織將糖尿病依病因分為四種類型:第一型糖尿病(Type 1)、第二型糖尿病(Type 2)、妊娠期糖尿病(gestational diabetes)以及其他類型。第一型糖尿病也稱為胰島素依賴型糖尿病,患者因自體免疫系統對生產胰島素的β細胞做出攻擊,而導致體內無法生產胰島素,患者需要以注射外源性胰島素的方式控制體內的血糖。相對於第一型糖尿病,第二型糖尿病稱為非胰島素依賴型糖尿病,因為胰島素分泌的減少或是胰島素抗拒(insulin resistance)等因素,使到身體不能有效地使用胰島素,患者可以藉由、飲食、運動、口服降血糖藥物等方式控制體內血糖,部分患者仍需要胰島素注射。而妊娠期糖尿病一般發生在懷孕期間,通常患者在分娩後會痊癒,但是部分患者會轉變為第二型糖尿病。其他類型的糖尿病的病因則包括胰臟疾病、荷爾蒙失調、化學或藥物影響等原因。

第一型與第二型糖尿病是無法痊癒的,僅能靠飲食控制、降血糖藥物、胰島素補充等方式進行血糖的控制。英國UK Prospective Diabetes Study (UKPDS) Group3,867名第二型糖尿病患為對象,經過超過10年追蹤研究後發現,接受良好的醫療照護與血糖控制會降低微小血管併發症的風險,若同時有效控制血壓及血脂,對心肌梗塞、腦中風、缺血性心臟病、心衰竭、深層血管栓塞及皮膚壞疽等,有初發性預防的正面評價效果[UKPDS, 1998]

對糖尿病的照護與防治而言,除了早期診斷與完善醫療服務外,如何加強患者自我照護的能力及責任是為推動糖尿病防治之重點工作。然而糖尿病是一種潛伏期長、病期長、治療慢的慢性疾病,多數糖尿病患在罹病510年後才漸漸出現身體不適的現象或是併發症,容易造成忽略並延誤治療時機[Rosenstock, 1985]。國內外學者研究均指出糖尿病患遵從醫師醫囑的比例偏低,DaileyKim[2001]以美國37,413位第二型糖尿病患者為對象所進行的服藥順從性研究中發現,即使患者僅需要一天一次定時服用降血糖藥物,一年後僅約15%的患者會依據規則服藥。

除了服用藥物進行降血糖的控制之外,定期量測血壓血糖是掌握糖尿病病情與自我健康管理最直接的方式,但相當高比例的患者並不積極地進行定期血糖量測。世界衛生組織(World Health Organization, WHO)對於各類型疾病長期治療的順從度(Adherence to Long-Term Therapies)相關研究曾經做了完整的整理[WHO, 2003]。這份報告在糖尿病治療順從度上提到兩個研究案例,一是美國北加州對二型糖尿病患自我監測血糖的研究結果指出,要求患者每日量測一次血糖的條件下,有67%的患者無法遵守醫囑定時量測[Dunbar and Agras, 1980]在印度也有類似的研究結果顯示,只有23%的患者會於家中按時自行量測血糖[Lustman, et. al., 1995]。國內許淑嬌等人[1998]針對台灣中部教學醫院的研究中顯示,有60%的糖尿病患未自我監測血糖,並有43.3%的病患沒有定期回診;魏榮南等人[2002]456名各級醫院糖尿病患為對象的研究中也有類似的結果,各級醫院中糖尿病患沒有自我監測血糖的比例為40.8~77.3%,以地區醫院糖尿病患未自我監測的比例最高。陳姿伶等人[2000]以各級醫院463名糖尿病患的研究中更發現,約一成的患者在一年之內均無量測血糖。這些研究結果均顯示極高比例的糖尿病患者未能遵守醫囑,以致於病情並不能有效地掌握。

1.3    遠距居家照護系統輔助醫師瞭解糖尿病患者病情

隨著網路、通訊技術的快速發展,結合工程技術與醫療專業發展居家健康監測,已經是近十年來重要的發展趨勢。可以預見的是,居家環境將會進一步與醫療服務資源整合,網路技術將會改變傳統觀念中的醫療問診模式,居家環境將提供以病人為中心的全方位醫療服務。「遠距居家照護(Home Telehealth)」技術以網路與資料庫技術將電腦化的生活品質評估資訊長期而穩定的紀錄,適時的提供醫師臨床診斷參考,並將遵照醫囑後的情況,完整的回饋給醫師,構成「以病人為中心的健康輔助系統」,可以輔助醫師有效掌握病患病情,並有利於建立病患自我健康管理的意識。

美國加州的Health Hero Network, Inc.可說是發展遠距居家照護系統最具代表性的公司之一,圖1為其“Health Buddy System”系統架構,系統的監測工具(monitoring tool)包括該公司開發的家庭主機“Health Buddy Appliance”,以及周邊搭配的血壓、血糖、體重、尖峰吐氣流速(peak flow)等生理訊號量測裝置。使用者於家中量測生理訊號,暫時儲存於Health Buddy Appliance,於每日固定時間將資料上傳至Health Hero公司的「臨床資訊資料庫(clinical information database)」,Health Hero公司人員並開發後端的「決策支援工具(decision support tools)」及「內容開發工具(content development tools)」進行健康資訊分析與管理。圖2Health Buddy System應用模式,高齡者、家人或照護人員可以利用行動電話、PDA、個人電腦等能夠連上網際網路的設備查詢高齡者生理狀態資料,此外系統亦提供即時分析(real-timeanalysis)進階的使用介面,可提供醫生或護理人員進行資料檢閱、管理與分析。Health Buddy Appliance在國美售價為99美元,且每月須繳49.99美元的服務費用。

1. Health Buddy System系統架構[http://www.healthhero.com/]

2. Health Buddy System應用模式[http://www.healthhero.com/]

“Health Buddy System”可說是典型「集中資料庫式(centralized database)」遠距居家照護系統架構,並結合相關單位提供病患醫療照護服務。圖3所示則是美國另一家MediCompass網站(http://www.medicompass.com/)所提供的糖尿病「個人健康記錄(Personal Health Record, PHR)」營運架構。這個PHR網站的目的在提供網際網路線上資源,讓使用者可以儲存和追蹤所有健康相關的資料,同時可以和家人、照護者、醫護人員、保險公司、甚至雇主等共享本身的健康資訊。使用者透過“MetrikLink”等硬體裝置連接各種廠牌、型號的血糖機,以及血壓計、體重計等相關生理訊號量測設備,使用者可將量測生理資訊直接傳送至中央伺服器,也可由鍵盤直接輸入量測數據。PHR服務相對簡單,僅以長期資料記錄管理為主,收費也較為低廉,MetrikLink硬體費用約80美元,每月服務費用約5美元。

3. MediCompass網站營運架構[http://www.medicompass.com/]

國內提供類似MediCompass網站的糖尿病個人健康記錄服務,有宇麥國際的「糖尿病友互動網」以及展略醫學科技的「Health MI」。兩家業者提供網際網路線上資源,讓使用者以手動記錄的方式,自行管理自身的所有健康數據、生活日記、飲食作息等資訊,並且不額外收取費用,如需醫師或專業照護機構提供服務時,則需要額外支付服務使用費。其中展略醫學科技亦提供特定量測儀器直接上傳平台的功能,增加使用者紀錄的便利性。

目前在國內銷售的血糖機大廠如Roche/Accu-chekJ&J/One-Touch和泰博科技等,均有專屬的個人電腦單機版血糖管理軟體,使用者利用血糖管理軟體可確保血糖數據的準確度及品質,不再會有手寫記錄的遺漏或錯誤。同時市售血糖管理軟體以彩色警示血糖過高或過低,並提供視覺化的圖示及血糖趨勢報表,讓使用者輕鬆了解量測數值的意義,同時也可促進醫病溝通。

Ultra-Easy(穩豪倍易型)血糖機為例,搭配One-Touch血糖管理軟體(如圖4),可提供11種報表,幫病患分析飯前、飯後血糖值,了解食物對血糖的影響,每週或每月的血糖趨勢分析報告,分階段設定血糖治療目標,同時提供標準差紀錄,能有效幫助了解血糖值的波動變化及穩定度。該軟體的快速列印功能,只要病患將血糖機接上電腦並透過血糖管理軟體及可直接印出血糖值報告,再將圖表拿到診間和醫師討論,相當方便。圖5為「泰博個人版健康管理軟體」,泰博科技出產的血壓、血糖機也內建了藍芽無線傳輸模組或USBRS232有線傳輸介面,使用者可以藉由此軟體,將血壓、血糖機所量測的生理訊號匯入健康管理系統中,軟體會自動的分析數據並會成簡易的圖表,幫助使用者了解自己的病況。

4. One-Touch血糖管理軟體畫面[http://www.onetouchasia.com/tw/zh/index.php]

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5. 泰博個人版健康管理軟體[http://www.taidoc.com.tw/]

1.4    本計畫目的

華廣生技股份有限公司主要的領域為生技醫療檢測與居家使用的血糖檢測儀與試片,其核心技術為糖尿病醫療檢測所需要的檢測試劑與檢測儀器,其產品的準確率、穩定性一向為醫界所稱道。然而華廣生技出產的血糖機一直缺少完整的後端血糖數據管理軟體,特別是缺少遠距居家照護相關功能,與其他公司產品相較削弱了其競爭力。

元智大學老人福祉科技研究中心在遠距居家照護領域,有深入的研究及豐富的實務經驗。在此背景下,華廣生技股份公司欲將現有的RDA(瑞特血糖管理軟體)做一精進,與元智大學老人福祉研究中心共同開發一套具人性化、簡易操作介面的第二代血糖管理系統,並且加入遠距居家照護功能,提升系統應用價值。

有別於國內其他血糖機大廠之血糖管理軟體(如前述穩豪、泰博等),本計畫希望針對華廣生產的血糖機,配合不同的遠距居家照護使用情境與使用對象,開發出一套「多元化的糖尿病照護管理系統」,除了擁有目前血糖管理軟體的基本功能(如資料分析與繪圖、報表列印等)與遠距居家照護所需通訊核心功能之外,並同時規劃了「單機式」、「應用伺服器式」、「集中資料庫式」等三種層次資訊架構,以適用於病患與家人自我遠距居家照護、華廣提供遠距居家照護資訊服務、以及病患參與醫療照護機構遠距居家照護服務等三種不同的遠距居家照護服務類型。

依據行政院衛生署統計室相關統計資料,國內糖尿病患的年齡80%大多集中在50歲以上【行政院衛生署統計室,2009】。考慮中老年的糖尿病患使用者可能不熟悉電腦操作,導致無法使用安裝於個人電腦平台上的管理照護系統,因此在操作平台方面,本計畫中除了開發操作平台為個人電腦的軟體版本外,同時也以ARM嵌入式系統開發一台專用裝置,提供簡易的操作介面與環境,但是擁有與軟體版本相同的照護功能與服務,讓不熟悉電腦操作的使用者也可以輕易上手並享受相同的功能。

最後,為了避免有線傳輸的拘束,提供使用者能夠更方便將資料從血糖機上匯入糖尿病照護管理系統的方法,本計畫將利用華廣生技在血糖量測技術的專業與元智大學在資通訊技術的經驗,共同開發出搭配藍芽無線通訊模組的新世紀血糖機,提供使用者有多元的方式將資料匯入到糖尿病照護管理系統,同時系統也會支援華廣系列的血糖機,讓使用者有多元的血糖機可以選擇。

6. 多元化糖尿病照護管理系統之多元化項目

本計畫開發之「華廣生技公司多元化糖尿病照護管理系統」,期望除以功能上的進階以及產品線的完整,提升本身產品競爭力之外,更提供多元的使用情境,滿足不同糖尿病族群的使用需求,及更完整的遠距居家照護服務

2.         執行優勢

本計畫由元智大學老人福祉研究中心與華廣生技股份有限公司合作。本節敘述執行團隊的背景與經驗,以及執行本產學合作計畫之優勢。

2.1 元智大學老人福祉研究中心

元智大學在20031月正式成立「老人福祉科技研究中心(Gerontechnology Research Center, GRC)」,位於元智大學對面元智科學園區內,總面積共44,是國內最早投入此研究領域的學術單位之一。元智大學老人福祉科技研究中心研究團隊成員由機械工程、工業工程、資訊管理、電機工程、社會與政策等各系所跨領域教授所組成,中心發展重點與核心技術為遠距居家照護。

元智大學老人福祉科技研究中心研究團隊自2001年起執行多項由國科會補助之遠距居家照護相關計畫,包括「建立高齡者生活品質之智慧型維護系統」、「建立居家環境下高齡者心臟病復發預警評估系統」、「建立居家環境下高齡者跌倒監測與風險評估之遠距監測系統」等3年期整合型計畫,以及「睡眠監測與評估系統設計」、「睡眠監測與品質評估系統—網際資料架構建立與商品化準備」、「RFID為基之可攜式遠距居家照護監測系統之研發」、「應用於高齡者血壓血醣監測之可攜式分散式資料伺服器商品化技術開發」等多項提升產業技術及人才培育研究計畫。除國科會計畫外,本中心團隊並協助敏盛醫療體系整合神通電腦、義隆電子、合世生醫、捷威科技等知名廠商,連續執行兩期經濟部U-Care建置案,同時並協助遠傳電信為主導企業,結合亞東醫院、東聯化學等企業組成之團隊,申請並執行經濟部U-Care規劃案,在遠距居家照護相關研究與實務建置經驗十分豐富。研究成果除有多篇研究論文發表之外,在此領域獲得多項專利(申請中華民國專利16件,11件已核准,申請美國專利4件已公開),並實際應用於遠距居家照護的各種應用情境,積極尋求與產業界合作進行技術整合與技術轉移。

本計畫由中心主任徐業良教授擔任主持人,主導計畫進行方向與目標,並藉由老人福祉科技研究中心關鍵技術「分散式健康資料伺服器」等相關遠距居家照護技術的整合,建立本計畫的糖尿病照護系統架構。徐業良教授在元智大學服務已進入第十八年,目前擔任元智大學主任秘書,並獲聘為元智有庠講座教授。徐教授的研究興趣在機械設計,在機械設計領域學術研究、實務設計、乃至設計相關教學與人才培育,都有豐富的經驗與成果。徐教授對於整體產品開發與設計程序中,從上游專利分析、創意設計,到中游最佳化設計、設計方法、設計知識管理,乃至於下游的電腦輔助設計、設計原型製作等各個領域,都有深入之研究,除已發表數十篇學術期刊論文外,並獲有二十項國內外專利,同時著有「機械設計」、「工程最佳化設計」兩本教科書,在產學合作計畫方面也十分活躍。

徐教授領導本中心團隊於老人福祉科技及遠距居家照護領域,已擁有豐富之實務經驗和優異之專業能力,並獲得普遍肯定。徐業良教授著有「老人福祉科技與遠距居家照護」一書(滄海書局20083月初版),是目前在此領域中唯一的一本中文教科書;徐教授領導團隊開發之遠距居家照護系統創新架構,除已廣泛在病患家中實際使用,整體專利佈局亦獲得全國「專利加值創新競賽」亞軍及「2008台北國際發明暨技術交易展」金牌與銅牌獎。

在本計畫中,徐業良教授將負責計畫的系統整合,同時從系統設計、老人福祉科技、遠距居家照護技術等三項專長對本計畫做出貢獻。徐教授擔任元智大學主任秘書已近五年,長期負責全校性的校務規劃、資源分配、校務行政追蹤管考等工作,規劃、執行、溝通、協調經驗豐富,亦有多次帶領研究團隊執行大型研究計畫的經驗,應有足夠能力執行本計畫。

華廣生技

華廣生技股份有限公司主要的領域為生技醫療檢測與居家使用的血糖檢測儀與試片,其核心技術為糖尿病醫療檢測所需要的檢測試劑與檢測儀器,包括獲得專利技術的化學式血糖檢測儀(Blood Glucose Monitor)與試片。這項產品利用獨特的專利技術與製程,整合了醫學、化學、電子、機構、精密製造與最新的奈米等技術,達到高準確率、高穩定性、增強競爭力之優勢,已成為全球同業中準確度、穩定性及成本面三方均衡發展的極佳典範,獨特的核心設計,於2006年獲專利的肯定,同時尚有超過15項的技術與設計陸續通過專利或審核中,讓華廣已具備與世界一級大廠合作或競爭的條件。

華廣經營團隊來自於電子產業二十餘年經驗的傑出專家、國內學術界最傑出的電化學研究室與國內外知名公司專業經理人及設計人才的整合,專長於家用醫學量測儀器之研發生產。華廣生技以台灣在電子產業研發及生產之優勢結合瑞士團隊精美之設計,整合生化、醫療與電子技術的產品及應用,選擇台灣作為研發及生產基地,並以歐美及大陸地區定為主要市場。表1為華廣生技歷年來發展概況。表2華廣近年發表的學術論文。

1. 華廣生技發展概況

2003

- 源起於台中大里
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成功研發出第一代血糖監測系統

2004

- 取得CE認證並通過ISO13485系統認證
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登記註冊成立公司

2005

- 瑞特GM300系列取得FDA 510(K)字號
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成立瑞士子公司
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瑞特GM300系列正式上市
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通過臺灣GMP系統認證
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瑞特GM300系列通過中國SFDA產品認證

2006

- 成立深圳子公司

2007

- 瑞特GM100系列正式上市
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通過TNO系統認證
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通過ISO 13845系統認證及CMDCAS審核

2008

- 成立美國子公司
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瑞特GD500采血筆正式上市
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首次出貨委外代工產品
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瑞特GM100/110系列取得FDA 510(K)字號
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與瑞商糖尿病注射系統之領導品牌-Ypsomed 策略聯盟

 2009

- 瑞特GM550系統正式上市
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瑞特GM100/110系列通過中國SFDA產品認證
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通過KGMP系統認證

2. 華廣近年發表之學術論文

2009/10

Bioelectronics, 25 (2009) 383-387:內崁式黃金電極血糖感測器之長效穩定特性 

2009/06

Diabetes 58, Suppl. 1, A506: 瑞特血糖自我檢測系統GM550,對自動校正於多部位採血之血糖量測評估。

2009/04

Clinica Chimica Acta 402(2009) 119-123: 評估干擾物與外在環境因素對瑞特血糖自我檢測系統GM110的品質影響。

2009/01

Analytical Chemistry 81 (1), pp 515-518: 崁入式金電極之血糖儀的製造方法

2008/10

Clinical Chemistry 54, 1689-1695: 瑞特血糖儀GM310對多部位採血之血糖量測之臨床評估 

2006/06

Diabetes 55, Suppl. 1, A451: 血糖量測準確性與32位一型糖尿病患者之臨床檢驗報告

華廣生技除了擁有精準的血糖量測技術,負責提供計畫中所有對血糖機相關的技術支援外,也將從血糖機廠商觀點提供病患與醫生對遠距居家照護平台的需求。

3.         研究方法、進行步驟說明

本計畫預計藉由華廣生技現有血糖感測技術與量測設備為基礎,整合元智大學老人福祉科技研究中心的分散式遠距居家照護架構等技術,開發多元化糖尿病照護管理系統。本節中說明多元化資訊架構的規劃及四個開發階段工作。

3.1.    多元化資訊架構規劃

本計畫華廣生技公司多元化糖尿病照護管理系統開發,採用元智大學老人福祉中心的「分散式遠距居家照護系統架構」[Hsu et, al, 2007],進而規劃第一節中圖6所示「集中資料庫式」、「應用伺服器式」、「單機式」等三種層次遠距居家照護資訊架構,以適用於病患與家人自我遠距居家照護、黃廣提供遠距居家照護資訊服務、以及病患參與醫療照護機構遠距居家照護服務等三種不同的遠距居家照護服務類型。

如圖7所示,「分散式遠距居家照護系統」的特徵是以家庭(household)為遠距居家照護系統建置與運作的基本單位,將健康資訊分散儲存在每一家庭的分散式健康資料伺服器中,是理想中最小可能的遠距居家照護系統。每個家庭只要擁有寬頻網路環境,都可以在家中自行建立家庭專屬的遠距健康監測系統;利用華廣血糖機擷取血糖值數據,透過有線或無線的傳輸方式傳送資料儲存在家中的「分散式遠距居家照護系統(Distributed Data Server, DDS)」內,遠端的家人、照護者、家庭醫師皆可使用電腦、PDA、手機等裝置,經由網際網路直接讀取家中DDS儲存的長期生理訊號量測紀錄和健康照護資訊,系統並能以e-mail或手機簡訊方式提供定期報告及緊急事件通報等服務。此外當使用者需要向典型的集中式遠距居家健康服務機構訂購額外的服務時,DDS在使用者授權的條件下,也可以讓集中資料庫下載存於DDS內的健康監測資訊,以及發出即時量測訊息(event),讓集中資料庫取得使用者的即時量測資訊。

7. 華廣生技公司多元化糖尿病照護管理系統採用分散式遠距居家照護系統架構

在此架構下,本計畫規劃之「單機式」、「應用伺服器式」、「集中資料庫式」等三種層次資訊架構分別敘述如下:

(1)   「單機式」資訊架構

8所示為最簡單的「單機式」資訊架構,不需圖7中的應用伺服器,遠端的家人和照護者透過裝置於個人電腦的專用軟體與家中DDS溝通。不同於前述穩豪、泰博等個人電腦單機版血糖管理系統,本計畫開發之「單機式」資訊架構具有遠距居家照護功能,適用於病患與家人自我遠距居家照護的使用情境。

如圖8所示,病患使用華廣血糖機量測血糖值後,透過USB或藍芽等傳輸介面將儲存於血糖機中的血糖資料匯入電腦或華廣專用機裡,並將資料儲存於其裝置中。遠端的家人或家庭醫生等照護提供者可以藉由網路方式透過專用軟體直接連線登入到病患家中的電腦或華廣專用機,瀏覽使用者的血糖量測歷程,隨時掌握病患的控制情況,適時提供關懷與提醒。此類型的照護機制,其資料與事件管理皆為病患與家人自行管理,不需要透過外部的照護機構來提供服務,所以不會額外的產生服務費用,對個人資料隱私也有更好保障。

8. 「單機式」資訊架構

(2)   「應用伺服器式」資訊架構

9為「應用伺服器式資訊架構」圖。在此架構中,病患在家居環境中,操作血糖機與匯入資料等動作,皆和前述「單機式資訊架構」相同,主要差異在「單機式資訊架構」所有功能依靠安裝於定個人電腦單機版專用軟體進行,「應用伺服器式資訊架構」中,所有應用程式則安裝於華廣科技公司的遠距居家照護應用伺服器。此應用伺服器功能也與前述個人健康記錄PHR的伺服器功能不同,應用伺服器不儲存使用者的血糖資料,量測資料仍是儲存於家中的電腦或華廣專用機中,應用伺服器以Java applet形式提供應用軟體,使用者不需單機版專用軟體,在任何電腦、PDA、或手機的IE瀏覽器,便可瀏覽DDS中的量測資料,並進行分析、繪圖、列印、關懷提醒等工作,更可華廣科技公司動態提供最新健康資訊、產品資訊等服務。

應用伺服器同時記錄病患家中的網路IP位址與狀態,以及提供病患名稱與IP位址轉換和發送異常警示E-mail等服務。遠端家人或醫師欲進行血糖資料瀏覽時,可以透過病患名稱與IP位址轉換服務,從伺服器取得目前病患家中的網路IP位址來登入,解決病患家中網路IP位址更動或忘記IP時無法登入的困境;當匯入電腦或華廣專用機的血糖值不在正常範圍內,系統就會透過伺服器提供的發送異常警示E-mail服務,來發送警示的E-mail給家人或照護提供者,提醒目前病患的最新狀況。

「應用伺服器式」資訊架構充分利用圖7中分散式遠距居家照護系統架構的特點,將資料分散在病患家中,華廣生技公司設置應用伺服器提供進階的應用服務給病患,但不需要維護大型的伺服器來儲存使用者的資料,相對了降低華廣應用伺服器的建置與維護成本,提供華廣跨足遠距居家照護服務最經濟的方案。

9. 「應用伺服器式」資訊架構

(3)   「集中資料庫式」資訊架構

「集中資料庫式」資訊架構如圖10所示,有別於前述「單機式」、「應用伺服器式」兩種資訊架構的應用方式著重於使用者自我健康管理的概念,「集中資料庫式資訊架構」適合在病患希望參與醫療照護機構遠距居家照護服務(如敏盛醫療體系智能化照護服務)使用,也適合於華廣生技公司與其他醫療照護機構合作進行遠距居家照護服務時使用。

以病患參與敏盛醫療體系智能化照護服務為例,如圖10所示,病患以華廣血糖機進行血糖量測後,利用USB或藍芽傳輸至電腦或華廣專用機進行儲存;付費參與敏盛智能化照護服務的病患可以藉由華廣糖尿病照護管理系統與智能化照護服務平台進行資訊介接;糖尿病照護管理系統定時向照護平台回報使用者電腦的動態IP位置,並在使用者新增血糖量測資料時即時通報照護平台,由智能化照護服務伺服器進行血糖量測資料的擷取。

10. 「集中資料庫式」資訊架構

3.2.    四階段進行步驟工作說明

本計畫實際建置工作主要可以分為四個階段進行開發。如圖11所示,第一、二階段將針對華廣(BIONIME)現有的高階血糖機進行資料傳輸架構以及遠距居家照護應用類型的規劃,以個人電腦為平台,進行所需軟體的建置,提供使用者自我血糖照護管理以及遠距居家照護服務介接等多元的使用情境;第三階段則將以ARM嵌入式系統開發一台專用裝置,提供簡易的操作介面與環境,但是擁有與軟體版本相同的照護功能與服務,讓不熟悉電腦操作的使用者也可以輕易上手並享受相同的功能。第四階段期望藉由產品面、技術面、使用者需求與醫療照護等經驗的分享與整合,對BIONIME新世代機型進行功能開發與產品定位,具體規劃BIONIME全新機型。

11. 本計畫四階段進行步驟工作說明

本計畫具體建構四款產品,除了象徵功能上的進階以及產品線的完整之外,更以提供多元的使用情境,滿足不同糖尿病族群的使用需求。各階段細部工作項目說明如下:

(1)   BIONIME基本版糖尿病照護管理軟體設計與開發

BIONIME基本版糖尿病照護管理軟體設計與開發階段,將針對華廣現有血糖機設計一款搭配使用的基本版糖尿病照護健康管理軟體。此基本版只擁有基本核心功能,適用於單機式資訊架構。表3為目前元智大學老人福祉科技研究中心與華廣生技共同討論制定出的基本遠距居家照護核心功能項目,本階段工作將繼續完整定義單機式資訊架構應用情境和所需功能模組,進而完成撰寫BIONIME基本版糖尿病照護管理軟體。本計畫所有操作於電腦的軟體之開發環境選擇上,為了相容於目前的主流作業系統,規劃使用Microsoft Visual Studio 2008作為軟體的開發環境。

3. 系統基本遠距居家照護核心功能項目

功能項目

功能說明

A.血糖機設定與資料匯入

A1

血糖機資料匯入與儲存

按照護管理系統介面上的匯入按鈕後便將血糖機上的資料匯入並儲存於系統中(注意:資料匯入成功後血糖機內資料將被清空)。

A2

血糖機設定

藉由照護管理系統介面可以設定血糖機各項功能參數與時間校準。

B.血糖資料檢視與分析管理

B1

血糖量測歷程瀏覽與分析

藉由分析介面呈現血糖量測的歷程曲線、平均值、標準差等血糖控管評估指標。

B2

血糖管理報表

呈現病患的血糖管理歷程與各項評估指標,病患可以藉此瞭解自我血糖控制的情況,並尋求醫師進一步的醫療與照護協助。

C.病患資料管理

C1

病患資料

儲存病患基本資料、作息時間和健康狀況等病患資料,協助病患紀錄其健康狀況。

D.互動服務

D1

血糖日誌

病患可將每日飲食、用藥訊息、備忘等內容記載於血糖日誌中,有利於使用者日常生活形態與血糖控制的管理。

擁有帳號權限的遠端使用者登入後也可以於血糖日誌中留下鼓貼心的鼓勵留言,為使用者加油打氣。

D2

事件提示

包括用藥提醒、血糖量測提醒、回診提醒、日常事件提醒等事件提醒功能,輔助使用者更有效地進行血糖控制。

擁有帳號權限的遠端使用者登入後也可以於幫病患設定提醒,協助提醒病患。

F.遠距居家照護服務

F1

遠端登入功能

擁有帳號權限的使用者(如醫師與子女)可以藉由網路方式登入進行血糖歷程的瀏覽(註:電腦需要1個固定IP)。

本階段工作歸納整理如下:

Ÿ    定義多元化糖尿病照護管理系統之基本核心功能

Ÿ    定義「單機式資訊架構」應用情境和所需功能模組

Ÿ    撰寫BIONIME基本版糖尿病照護管理軟體

(2)   BIONIME豪華版糖尿病照護管理軟體設計與開發

BIONIME豪華版糖尿病照護管理軟體是以基本版軟體介面功能為基礎,擴增與外部遠距居家照護服務資源的資料介接機制,包括「應用伺服器式資訊架構」及「集中資料庫式資訊架構」,使用者可視需要選擇相關的遠距居家照護加值服務。

本階段工作中,首先要完整定義「應用伺服器式資訊架構」和「集中資料庫式資訊架構」的應用情境和所需功能模組,進而與BIONIME基本版糖尿病照護管理軟體做整合,撰寫完成BIONIME豪華版糖尿病照護管理軟體。

本階段工作歸納整理如下:

Ÿ    定義「應用伺服器式資訊架構」的應用情境和所需功能模組

Ÿ    定義「集中資料庫式資訊架構」的應用情境和所需功能模組

Ÿ    撰寫BIONIME豪華版糖尿病照護管理軟體

(3)   BIONIME輕巧型糖尿病照護管理專用機設計與開發

如前所述,考慮到目前有80%的病患人數集中在中、老年年齡層,為了顧及到這些病患對電腦操作熟悉度不足,可能無法順利操作軟體版的系統介面,所以本計畫規劃開發一套專用機,專門為多元化糖尿病照護管理系統而設計,提供簡易的操作介面與環境,讓不熟悉電腦操作的病患也可以享有與軟體版相同照護功能。

本計畫規畫採用Friendly ARM公司的mini2440作為專用機的硬體設備,其處理器使用ARM920T核心的Samsung S3C2440A。內建128MB記憶體與支援32GBSD卡,所以用來儲存病患的血糖資料是綽綽有餘。並且搭配7吋大的觸控螢幕,可以提供做為專用機的人機介面。其大小就像目前市售的數位相框,圖12為硬體外觀。軟體方面,採用Linux 2.6.29.4作業系統與Qtopia-2.2.0圖形介面來建構專用機版本。

 

12. mini2440硬體外觀

本階段工作歸納整理如下:

Ÿ    整合基本核心功能於華廣專用機

Ÿ    整合「單機式資訊架構」所需功能模組於華廣專用機

Ÿ    整合「應用伺服器式資訊架構」所需功能模組於華廣專用機

Ÿ    整合「應用伺服器式資訊架構」所需功能模組於華廣專用機

3.3.    BIONIME新世代血糖機設計與開發

華廣血糖機目前只有支援USB的傳輸介面。當病患量測完血糖值後,必須移動到電腦或華廣專用機旁邊才可以進行資料匯入動作,但此方式不是最方便的傳輸模式。為了讓病患可以省去此步驟的麻煩,本計畫中華廣生技股份有限公司與元智大學老人福祉科技研究中心將共同開發「BIONIME新世代血糖機」,技術上整合華廣生技於血糖量測上的產品技術以及元智大學的遠距居家照護與資通訊技術,將藍芽模組與血糖機合併,讓新世代的血糖機擁有無線傳輸的能力。日後使用者只要量測完血糖值,血糖資料就會立即以藍芽無線傳輸方式全自動上傳至華廣專用機或個人電腦,病患可以享受到不受拘束、高科技的操作體驗。

本階段工作歸納整理如下:

Ÿ    評估可用之藍芽模組

Ÿ    藍芽模組與華廣專用機整合

Ÿ    藍芽模組與糖尿病照護管理軟體整合

Ÿ    藍芽模組與血糖機整合

4.         預期完成之工作項目及具體成果

依據前述研究方法與進行步驟,表4為本計畫四個階段預期完成之工作項目與查核點,表5為計畫工作預定進度。本計畫預期具體成果敘述如下:

(1)   對於學術研究、產業界、國家發展及其他應用方面預期之貢獻

本計畫開發之「華廣生技公司多元化糖尿病照護管理系統」,期望除以功能上的進階以及產品線的完整,提升本身產品競爭力之外,最大特色是同時考慮多元的使用情境的需求,包括不同遠距居家照護服務類型和使用者,以滿足不同糖尿病族群的使用需求,提供更完整的遠距居家照護服務

產業效益上,華廣生技可以藉由本計畫的執行,逐步邁向糖尿病照護管理市場,擴展對糖尿病照護的服務,尤其可以藉由在本計畫所建置「華廣遠距居家照護應用伺服器」的平台,提供多種的遠距居家照護資訊服務,並可能進而與其他醫療照護機構合作,提供遠距居家照護實體服務。

(2)   本產學計畫之技術或知識服務應用等範圍

本計畫預計產出下列四項產品:

Ÿ    BIONIME基本版糖尿病照護管理軟體

配合華廣高階血糖機使用的基本版應用軟體開發,可提供使用者於電腦中儲存血糖量測資料並進行瀏覽。遠端使用者(子女或醫師)可以藉由瀏覽器介面輸入該部電腦的IP位置,登入瀏覽血糖資料。

Ÿ    BIONIME豪華版糖尿病照護管理軟體

豪華版應用軟體除了基本版各項功能外,更可以利用網路通訊技術介接BIONIME糖尿病照護與如敏盛醫院智能化照護的加值服務,未來也可能與其他遠距居家照護服務業者進行服務介接,由專業的醫護團隊守護使用者的健康。

Ÿ    BIONIME輕巧型糖尿病照護管理專用機設計與開發

輕巧型糖尿病遠距居家照護管理專用機為一小型嵌入式系統,可直接與華廣高階血糖機整合,不需要額外的電腦設備。

Ÿ    BIONIME新世代血糖機。

新世代華廣血糖機的設計概念上強調人性化的簡捷操作以及遠距居家照護服務功能整合,技術上採用無線傳輸技術,當使用者量測後自動上傳至糖尿病照護管理系統,提供使用者不受拘束的操作體驗。

本計畫成果預期除能提升華廣生技血糖機產品在糖尿病照護市場上的競爭力之外,更能讓華廣生技不再只是銷售量測血糖相關硬體設備,也跨足後端的糖尿病照護管理服務市場。

(3)   對於參與之工作人員,預期可獲之訓練

本計畫由華廣生技股份有限公司和元智大學老人福祉科技研究中心所共同執行,參與本計畫的執行成員包括華廣生技股份有限公司工程師三名,元智大學除計畫主持人徐業良教授外,還包括博士生一名、碩士生三名。本計畫自200912月開始規劃,雙方即每兩週召開一次定期會議,進行資源與人力整合,計畫執行期間亦將持續此合作模式。

參與本計畫的學生,除了在遠距居家照護資訊系統、嵌入式系統、和藍芽無線技術等與本計畫相關技術領域可以充分學習之外,在與華廣生技公司工程師密切合作中,也可得到與產業界合作的寶貴經驗,瞭解產業界的運作方式,更可藉由學術界、產業界的技術與經驗的分享,共同培養遠距居家照護相關人才。

4. 每階段預期完成之工作項目與具體查核點之內容與編號

 

工作項目編號

工作項目

查核點編號

查核點

第一階段

Y1A1

定義多元化糖尿病照護管理系統之基本核心功能

Y1C1

確立基本核心功能

Y2A1

定義「單機式資訊架構」應用情境和所需功能模組

Y2C1

確立「單機式資訊架構」應用情境和所需功能模組

Y3A1

撰寫BIONIME基本版糖尿病照護管理軟體

Y3C1

完成BIONIME基本版糖尿病照護管理軟體

第二階段

Y4A1

定義「應用伺服器式資訊架構」的應用情境和所需功能模組

Y4C1

確立「應用伺服器式資訊架構」的應用情境和所需功能模組

Y5A1

定義「集中資料庫式資訊架構」的應用情境和所需功能模組

Y5C1

確立「集中資料庫式資訊架構」的應用情境和所需功能模組

Y6A1

撰寫BIONIME豪華版糖尿病照護管理軟體

Y6C1

完成BIONIME豪華版糖尿病照護管理軟體

第三階段

Y7A1

整合基本核心功能於華廣專用機

Y7C1

完成BIONIME輕巧型糖尿病照護管理組

Y7A2

整合「單機式資訊架構」所需功能模組於華廣專用機

Y7A3

整合「應用伺服器式資訊架構」所需功能模組於華廣專用機

Y7A4

整合「集中資料庫式」所需功能模組於華廣專用機

第四階段

Y8A1

評估可用之藍芽模組

Y8C1

確認藍芽模組

Y9A1

藍芽模組與華廣專用機整合

Y9C1

完成華廣專用機之藍芽無線模組

Y10A1

藍芽模組與軟體版整合

Y10C1

完成軟體版與藍芽的通訊模組

Y11A1

藍芽模組與血糖機整合

Y11C1

完成BIONIME新世紀血糖機

5. 計畫工作進度

項目

2010

2011

備註

6

7

8

9

10

11

12

1

2

3

4

5

6

第一階段

Y1A1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Y2A1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Y3A1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

第二階段

Y4A1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Y5A1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Y6A1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

第三階段

Y7A1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Y7A2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Y7A3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Y7A4

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

第四階段

Y8A1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Y9A1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Y10A1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Y11A1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

進度

5

15

25

35

45

55

65

75

80

85

90

95

100

 

參考資料

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行政院衛生署統計室 2009 97年度死因統計統計表

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泰博科技,泰博個人版健康管理軟體,http://www.taidoc.com.tw/