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作者:巫佳哲(2010-03-23);推薦:徐業良(2010-03-23)
附註:本文為九十九學年度元智大學機械工程研究所巫佳哲碩士論文「多元化糖尿病照護管理系統開發」第二章。

第二章 多元化遠距居家照護資訊架構

如圖2-1所示,本研究採用元智大學老人福祉科技研究中心的「分散式遠距居家照護系統架構」[Hsu et, al, 2007]為本系統的基礎架構,建立基本遠距照護核心功能,進而規劃「單機式」、「應用伺服器式」、「集中資料庫式」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、提供應用伺服器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。本章節主要介紹本系統多元化的遠距居家照護資訊架構。

2-1. 多元化遠距居家照護資訊架構圖

2.1. 分散式遠距居家照護系統架構

元智大學老人福祉科技研究中心之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;健康監測資料儲存在家中的「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。在此架構中,使用者可選擇自行在家中的DDS上進行所有健康資料的儲存與事件的管理,不必然需要將健康資料傳送至居家健康服務機構的集中式資料庫,或向居家健康服務機構訂購額外服務,因此可以不需繳交額外月費,對於個人資料隱私也有更好保障。

2-2為分散式遠距居家照護系統的資訊架構圖。如前所述,在此架構中以家庭為遠距居家照護系統建置的基本單位,每一家庭以自身的照護需求安裝所需的感測設備,擷取健康監測資訊,透過有線或無線的傳輸方式傳送至家中的DDS進行儲存;當收集到的量測數值超過預設之正常範圍時,DDS將主動發送事件警訊(event)至應用伺服器(application server),將事件訊息以e-mail或手機簡訊服務(Short Message Service, SMS)等方式轉發至預設之聯絡人以進行處理,DDS亦可以同樣方式傳送即時量測數據等資料(regular report)給指定的家人或照護者。遠端的家人、照護者或家庭醫師可利用網路瀏覽器(browser)主動讀取DDS中的健康資訊,瀏覽器自動下載應用伺服器中的Java應用程式(Java applet),提供各項健康資訊的監測數據、趨勢分析、各項參數設定等功能。較複雜的管理需求(如照護者、家庭醫師有同時管理多個居家系統的需求或複雜的資料分析),亦可安裝客製的Visual Basic程式(VB program)進行系統管理。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,也可以讓集中式資料庫下載存於DDS內的健康監測資訊,以及發出即時量測訊息(event),讓集中式資料庫取得使用者的即時量測資訊。

2-2. 分散式遠距居家照護系統的資訊架構圖

DDS可分為應用於電腦上的軟體版與ARM嵌入式裝置的精簡型伺服器(thin server)兩種,兩者皆具有與一般伺服器相同的網路通訊能力,可以發送e-mail以及傳送網路指令,但DDS在發送e-mail及傳送網路指令時,因缺少認證與符合安全的格式發送e-mail及傳送網路指令,導致DDS主動發出的e-mail常被誤認為垃圾或攻擊郵件,而傳送的網路指令也無法通過系統業者的防火牆。因此系統提供者維護的應用伺服器除存放Java applet供使用者下載之外,並扮演代理伺服器(agent server)的角色,代理DDS發送手機簡訊、e-mail、與訊息遞送等服務,提高DDS在網路通訊上的能力以及安全性。

有別於集中式資料庫架構的遠距居家照護系統,分散式遠距居家照護系統有以下幾項優勢:

(1)   從技術面來看,此分散式架構中從產生資料的感測器到儲存資料的DDS之間傳輸路徑短,且都在居家環境中,外界干擾較少,資料傳輸的可靠度較高,即使網際網路連線中斷,DDS仍能持續接收、儲存資料,監測資料的完整性也較有保障。

(2)   分散式的遠距居家照護系統是理想中最小的遠距居家照護系統架構,可以很便利地在居家環境中依使用者需求自行裝設、使用此系統,不需要大規模的基礎建設。在此「產品導向(product oriented)」、個人化的系統架構下,使用者不必然需要向遠距居家健康照護服務機構訂購相關服務,可以完全不需繳交額外月費。

(3)   使用者的健康資訊存放於家庭的DDS中,使用者可選擇自行管理健康資料,不需將資料上傳至居家健康照護服務機構的集中式資料庫,系統提供者僅需維護應用伺服器,不需儲存和維護使用者的健康資料,維護成本低,也避免與使用者之間互信的問題。

(4)   如圖3-1所示,如果仍有以集中式資料庫儲存、管理健康資料,以提供專業醫療照護服務的需求時,仍可將DDS設定為主動模式,當DDS接收到新的量測資料時,主動傳送即時量測訊息至應用伺服器,再由代理伺服器以標準的通訊格式或符合不同集中式資料庫的通訊格式,通知集中式資料庫下載DDS中所儲存的即時數據與量測資料。

2.2. 基本遠距居家照護核心功能

如圖2-3所示,本系統以前述分散式遠距照護系統為基礎資訊架構,使用血糖機當作本系統的感應設備,並在DDS端加入顯示器,讓家中的使用者可以透過DDS上的顯示器來檢視目前的血糖資料,並且透過歷程資料與圖形分析來了解其血糖控制情況,提升自我照護意識。表2-1為本系統之基本遠距居家照護核心功能,主要可分成五大類,依序為血糖機設定與資料匯入、血糖資料檢視與分析管理、病患資料管理、遠距居家照護服務和互動服務。

2-3. 基本遠距居家照護核心的資訊架構

2-1. 基本遠距居家照護核心功能

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。

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.遠距居家照護服務

D1

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。

E.互動服務

E1

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。

E2

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。

E3

貼心留言

擁有帳號權限的遠端使用者登入後也可以於留言介面中留下鼓貼心的鼓勵留言,為使用者加油打氣。

2.3. 「單機式」遠距居家照護資訊架構

2-4所示為最簡單的「單機式」應用情境圖,遠端的家人和照護提供者透過安裝於個人電腦的專用軟體與家中電腦/專用機溝通。不同於第一章所述穩豪、泰博和華廣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。

2-4. 「單機式」應用情境圖

在此架構下,病患使用血糖機量測血糖值後,透過USB或藍牙等傳輸介面將儲存於血糖機中的血糖資料匯入家中電腦或專用機裡,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。單機式為最基本的模式,所以只擁有如表2-1基本遠距居家照護核心功能。

2.4. 「應用伺服器式」遠距居家照護資訊架構

2-5為「應用伺服器式」應用情境圖。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」資訊架構所有遠距照護功能依靠安裝於個人電腦單機版專用軟體上進行,「應用伺服器式資訊架構」中,所有應用程式則安裝於應用伺服器。此應用伺服器功能也與第一章所述個人健康記錄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。

2-5. 「應用伺服器式」應用情境圖

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。

2-2為「應用伺服器式」遠距居家照護功能,與基本核心功能差異在多了D2應用伺服器服務介接功能,此功能主要負責與應用伺服器溝通,讓使用者可以享有應用伺服器所提供的所有服務。

2-2. 「應用伺服器式」遠距居家照護功能

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.遠距居家照護服務

D1

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

D2

應用伺服器服務介接

應用伺服器不儲存病患生理資料,僅提供帳號與IP轉換和資料異常提醒功能等服務。

E.互動服務

E1

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。

E2

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。

E3

貼心留言

擁有帳號權限的遠端使用者登入後也可以於留言介面中留下鼓貼心的鼓勵留言,為使用者加油打氣。

2.5. 「集中資料庫式」遠距居家照護資訊架構

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」應用情境圖如圖2-6所示,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)。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,差異在當糖尿病照護管理系統接收到新的血糖資料後,會發送通知給醫療照護機構的平台,讓機構的平台主動來向糖尿病照護管理系統索取最新的血糖資料,讓醫療照護機構可以隨時掌握病患的血糖變化,提供最好的照護品質。

2-6. 「集中資料庫式」應用情境圖

2-3為「集中資料庫式」遠距居家照護功能,與基本核心功能差異在多了D3集中式照護中心服務介接功能,此功能主要負責與醫療照護機構平台通訊使用者可以透過付費等機制,參加醫療照護機構的遠距照護服務,享受專業的遠距居家照護服務。

2-3. 「集中資料庫式」遠距居家照護功能

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.遠距居家照護服務

D1

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。

D3

集中式照護中心服務介接

使用者可以透過付費機制,享有專業的集中式照護中心所提供的服務。

E.互動服務

E1

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。

E2

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。

E3

貼心留言

擁有帳號權限的遠端使用者登入後也可以於留言介面中留下鼓貼心的鼓勵留言,為使用者加油打氣。

參考資料

Hsu, Y. L., Yang, C. C., Tsai, T. C., Cheng, C. M., Wu, C. H., 2007, “Development of a decentralized home telehealth monitoring system”, Telemedicine and e-Health, Vol. 13, No.1, pp. 69-78.