智能家居在老人医疗中的应用

引 言

中国是世界上老年人数量最多的国家，随着经济的快速发展和医疗条件的不断改善，近些年我国人口的老龄化与高龄化趋势还将不断加快。杜鹏等在中国人口老龄化百年发展趋势中预测，到2053年，我国高龄人口数量将超过1亿，占全国人口基数的23%，社会将进入深度的老龄化阶段[1]。无线传感器网络在智能家居中的应用比较普及[2]，主要包括智能安防、智能照明、智能供暖、智能医疗、智能娱乐等服务。近些年，智能家居已经被引入作为一个解决独立老人生活问题的方案。在众多的研究当中，大部分针对的是如何利用物联网技术使家居医疗变得便捷简单[3?4]，而忽视了建设家居医疗系统的挑战以及实现家居医疗后给老人生活带来的影响。本文试将智能家居与老人生活相结合，首先介绍了智能家居在老人医疗中的应用，并提出了智能家居系统（Smart Home System，SHS）建设中面临的三大挑战——技术水平、实用性以及伦理道德，并结合三大难题，讨论了智能家居对老年人生活的影响。

1 智能家居在老人医疗中的应用

智能家居在老人医疗方面包括智能家居医疗（Smart Medical Home，SMH）和远程医疗（Telemedicine）两大类。家居医疗主要有可穿戴传感器和基础设施传输系统，远程医疗主要包括远程诊断、远程监护和远程手术。

1.1家居医疗

可穿戴传感器可以嵌入到服装、眼镜、鞋子和手表，或者直接定位身体[5]。可植入的无线可辨识设备可以用于保存健康记录，有助于在紧急情况下挽救老年人的生命，尤其适用于有糖尿病、癌症、冠心病、中风、慢性阻塞性肺疾病的老年人。对于有智力障碍的老年人，可以让其佩戴RFID手环，并配合门禁系统来记录老人的行踪。另外，家人可以让RFID手环和远程医疗服务系统、3G无线通信技术与生理信号结合使用，使老年人在任何地点、任何时间都能够和医院取得有效的沟通，大大提高紧急医疗服务的效率，节省等待时间，争取黄金救援时间。

基础设施传输系统是利用现有的家庭基础设施及其电气系统来协调和监测老人的一些活动。如对于跌倒的检测，美国佛罗里达州立大学研制的iFall利用内置在手机里的三维加速器，通过基于阈值的跌倒检测算法来判断老年人是否跌倒。它是计算三个维度的加速度合成，在发生跌倒的瞬间，由于失重原因是合加速度小于G；而在倒地的瞬间，对地产生了很大的冲击，使得合加速度突破阈值上限。通过在预设一个时间区间内利用阈值上限和阈值下限可以很好的检测到老年人跌倒这一过程。

1.2 远程医疗服务

在智能家居医疗服务的系统中，远程医疗提供了一种全新的医疗模式，它将计算机技术、多媒体技术、互联网技术相结合，提高诊断与医疗水平，满足广大老年人的健康和医疗需求。广义的远程医疗主要是以检查诊断为目的的远程医疗诊断系统、以咨询会诊为目的的远程医疗系统、以教学培训为目的的远程医疗教育系统，以及用于家庭病床的远程病床监护系统[7。

一种基于ARM的智能家居远程监控系统解决了传统智能家居系统不足之处，具有很好的实用价值[8]。

对于很多身处偏远地方（农村、山区）的老人，医疗条件相当落后，远程医疗为这个难题提供了一个解决办法，老人只需在家中配备一台应用了家居物联网技术的心电测试仪，无论是在白天或深夜，只要把仪器放在胸口或手掌上，十几秒内就能采集心电图，图像信息将通过无线网络传送到医疗中心，几分钟内医疗中心将反馈诊断意见。

2 智能家居的面临的挑战

本文结合智能家居在老年人医疗中面临的三大问题——技术水平、实际应用、伦理道德进行分析。

2.1技术水平考虑

从技术的角度来看，目前家居物联网在医疗对象方面仅限于单一的老人。智能家居系统进入现实世界的住宅还有很大的难度，特别是临床医疗。

RFID技术可以成为解决此难题的关键技术之一，但它要求人们携带一个RFID标签。日本AGH（Aware Group Home）组织开发的一个基于多人的RFID传感系统，可以单独地检测每个人的地点和活动情况。他们在老年人的拖鞋里嵌入RFID标签，通过铺设在客厅和走廊上的天线感知到不同人的位置信息，该系统还能够为每个老年人生成一个活动日志并告知老年人一些正常的活动[9]。即使RFID或类似的技术支持个人识别和个人定位功能，但是当前智能家居系统的识别算法都是基于单个老年人的情况下设计的，在多老年人或群居性老年人的情况下，不能简单地把情况概括为多个老年人活动的交错。另一个技术挑战是，家居物联网在老人医疗方面的应用主要是监控老年人在家里的日常生活或检测老年人的生理指标变化。当前的家居物联网设计，忽视了传感器感知时间的滞后、传感器感知错误等情况，也没有给出老年人跌倒、失踪、突发疾病等一系列紧急情况的后续解决方案。

还有很多其他的技术问题，比如如何快速处理海量的感知数据，实时数据分析；如何保证传感器长期的可靠性；智能家居系统管理的健壮性以及维护问题等[10]。在这些技术问题没有得到解决之前，智能家居系统将很难在老人医疗方面取得很大的进展。

2.2 实际应用考虑

目前，大多数智能家居系统的设计仅停留在理论研究上，没有考虑到实际应用中的因素，更没有给出实际应用的解决方案，使智能家居系统的实用性不强。团队设计的方案在一定程度上可以体现智能家居系统的可行性和实用性，老年人的家庭成员和卫生保健提供者可以涉及在智能家居系统的各个阶段，包括设计、实现和测试阶段。他们成立的观察小组可以解决老年人的许多实际问题，他们设计的家居系统充分考虑到老年人的易操作性，能适应老年人不断变化的需求，记录老年人的信息生活方式、心理的影响因素[11]。

观察小组通过检测发现问题并及时改正，以达到家居系统全面性。如他们可以观察传感器安装在厨房是否会干扰老年人的日常活动或造成视觉障碍，根据必要性，对家居系统进行完善。

2.3 伦理道德考虑

物联网技术能成功地融入到老年人的日常生活中，在很大程度上取决于用户的认可以及它对日常生活的影响。在老人的RFID的识别系统中，标签可能被预先嵌入到物品（如床具）中，在扫描、定位时会不可避免的涉及到老人的隐私，所以在智能家居系统中，隐私是老年人最担忧的问题。TigerPlace团队在采访关于老年人接受被监控情况时发现，老年人原则上不喜欢有摄像头全程监控，但如果在对自己生活影响比较小，他们愿意接受自己被监控。对视频数据的访问权也是一个难以解决的问题，大多数老年人都愿意把收集的数据分享给专家和他们的亲人。然而，他们却担心别人可能误解他们在监控中的某些行为，这些解释不清的行为会令他们感到不安。此外还可以研发具有选择性的智能传感器，只感知所需要的数据而隐藏不必要的数据，比如，有必要时可以隐藏某些视频信息和不雅动作的运动电流。

3 结 论

物联网作为信息技术革命的主要推动力，其产业发展和在智能家居方面的应用均面临着历史性的机遇。要不断突破RFID关键技术、传感器关键技术、云计算技术；构建具有鲁棒性强，可用性好，可靠性高的物联网基础设施；解决好智能家居医疗服务中的隐私问题；才能更快更好的促进智能家居的发展。

同时，基于家居物联网技术的智能家居系统对于完善老年人医疗服务功能、增强我国医疗卫生领域的科技水平、弥补家庭医疗资源不足、平衡医疗区域差异等具有非常重要的作用。