守護睡眠的貼身好幫手–智慧感測床墊

 

刊登日期:2021/5/5
  • 字級

李思儒、卓蕙瑜/工研院材化所
 
舒適安穩的睡眠對生活工作品質與保持健康是必須且重要的,因此利用感測技術來檢測睡眠狀態並給予重要的資訊,便可有助於睡眠品質的改善或是輔助年長者的睡眠看護。本文將針對國內外睡眠科技的相關產品與技術進行探討,並就感測器的配置方式、偵測能力與感測技術等角度進行分析,了解這些技術是如何在睡眠偵測中進行生物體徵數據的測量以掌握睡眠活動和狀態;另外也探討如何結合最新AIoT技術應用,實現精準睡眠照護並提高看護服務能量。
 
【內文精選】
前 言
根據台灣睡眠醫學會於2019年調查結果顯示,全台約有1/10人口受慢性失眠症所苦,而長時間下來的睡眠障礙就會嚴重成為健康問題。此外隨著年齡的增長,我們的睡眠形式也會跟著改變,年長者的睡眠普遍不佳且時間短,晚上睡覺時會醒來多次並會起身上廁所,這時就可能因為一時的平衡不佳或雙腳突然無力而發生跌倒的危險。因此,如何在睡眠時提供智慧化的照護服務就相當重要,藉由收集使用者的睡眠數據給出改善睡眠的建議,同時在夜間活動安全給予即時的看護,這些正是目前睡眠科技(Sleep Technology)照護努力的目標。
 
智慧睡眠監測技術簡介
Google在今(2021)年2月開放Sleep API讓第三方應用開發者使用,這可以讓Android的裝置得到更低耗能的睡眠追蹤功能,由此可知睡眠監測正逐漸地普及化。但目前市面常見的活動追蹤器如智慧手環與手錶類型的商品,其功能絕大多數都是針對身體活動與鍛鍊的偵測,對於睡眠活動的感測效果與功能相當有限,所以部分產品會增加額外的生理感測技術,像是心率、血氧或血壓等偵測方式來量測睡眠時人體的生理特徵以進一步分析睡眠狀態與品質。不過上述的這些裝置多屬於穿戴式或配戴式類型,卻有睡前容易忘記配戴與配戴時的不舒適感,甚至影響到睡眠品質等種種問題,都讓這類產品在睡眠偵測應用上並不廣泛受到重視,因此無感睡眠科技正嶄露頭角。無感睡眠科技的技術具有主要兩個特徵:非接觸式與環境融合。相較於穿戴式裝置,這裡的非接觸式泛指的是感測裝置不固定於身體上、不直接接觸皮膚,甚至使用者不會輕易看到感測器。因此,感測器的配置方式、偵測能力與感測技術這三項特性就相當關鍵。
 
AIoT健康照護智慧床單
台灣已快速邁入老齡化的社會,在經濟部的科專計畫支持下,工研院團隊進行智慧床墊的升級開發,導入AIoT的技術,將智慧感測及AI邊緣運算整合於床墊開發,完成新一代的智慧床單技術,提供快速反應與精準偵測的睡眠活動照護。此智慧床單將可針對健康的樂齡族掌握其睡眠狀態,觀察有無異於平日生活習慣的睡眠模式;而針對完全失能、無法自主翻身的患者,可透過系統上的動作紀錄,確保照護者有定時執行翻身動作;針對下肢開過刀或平衡感與肌力較差的長者,則可設置離床警示。智慧床單本身佈滿了216個感測元件,床單上的每個感測點都具有256階的解析度,可以完整地偵測使用者的全身壓力,更精細地將壓力圖譜繪製出來,如圖一所示。
 
圖一、智慧床單壓力感測圖譜與數值
圖一、智慧床單壓力感測圖譜與數值
 
IoT聯網系統的通報技術
智慧床單的客群可以是家庭個人、醫護院所或是照護機構,然而個人式與機構式的使用情境是有所差異的。機構式照護是屬於群體多床的同時監測,因此需要一個雲端平台用來接收資料,同時也會有一個管理監控後台進行資料的顯示與各床狀態提醒通知,普遍是以電子白板做整合式的管理,照護人員可以於護理站的電子白板系統隨時查看各床的狀態。而家庭個人式屬於單一床單使用,情境需求也著重於重要資訊的提醒,像是離床預警、下床提醒或翻身拍背提醒等,因此更需要像是手機的隨身警示,如圖五所示就是結合邊緣運算與LINE推播功能即時對照護者提供警示訊息,達到有效…以上為部分節錄資料,完整內容請見下方附檔。
 
圖五、結合邊緣運算與LINE推播的離床警示功能
圖五、結合邊緣運算與LINE推播的離床警示功能
 
★本文節錄自《工業材料雜誌》413期,更多資料請見下方附檔。

分享