导入人体区域网路技术，医疗系统实现远程智能监控

　　智能医疗监控系统出现重大设计突破。随着人体区域网路技术规范IEEE 802.15.6底定，新一代医疗照护系统将可以无线方式，将人体各部位穿戴式传感器所测量到的生理信号，传送至医院伺服器并储存，从而提供即时远端监控与病患生理状态分析等智能功能。

　　随着全球人口老化及慢性病患人口增加，远端居家照护成为先进国家医疗发展的重要议题。现阶段，生理参数量测技术已出现重大进步，透过结合可携式传感装置与人体区域网路（Body Area Network， BAN），医疗人员将可持续性监控与分析病患生理信号，给予病患正确健康指导、谘询与追踪；同时有效降低医疗资源浪费，并改善医疗品质。

　　人体区域网路技术助力　现代医疗系统功能升级

　　传统医疗照护需要医护人员不定时监察病患传感器的生理信号，使得护理人员疲于奔命。现代医疗照护系统透过人体区域网路技术，能让护理人员即时远端监控与分析病患的生理信号，假若病患出现病危状况，医护人员也可即时得知并做出危急处理。

　　人体区域网路由多个传感器（EEG、ECG等）组成，分布在病患身体上收集和传送生理信号（图1）。所有传感器的生理信号由连结传感器（手錶或其他携带式装置）汇集，并透过外部无线网路（WLAN、WWAN）将病患的生理信号传送至医院伺服器并储存。让医护人员能即时监控与分析病患的生理信号，达到降低医疗资源使用的目的。

　　图1 人体医疗监控网路示意图

　　人体区域网路可应用于人体生理信号监测或多媒体娱乐等近身无线传感技术，目前IEEE 802.15.6 Task Group已着手制定人体区域网路规范，并定义叁种实体层方式，包括窄频（Narrow Band）、超宽频（Ultra Wideband， UWB）及人体通讯（HBC）。

　　其中，人体通讯使用人体通道传输做为实体层媒介，可降低传输功耗，因而其能源效率较窄频及超宽频更具优势。为增加可携带性和节省电源替换成本，必须使用轻薄短小的薄膜电池，或利用能源收集再生（Energy Harvesting）方式提供电力，甚至以回收接收无线信号的能量进一步供给电力。因此，超低能源消耗是无线人体通讯系统设计上的关键重点，以延长电池生命周期。

　　然而，人体通讯的通道响应具电容特性，会随着穿戴者的年龄、身高体重、姿势、电极几何设计有所差异，及人体周遭环境而影响通道变化。

　　由于人体通讯係以人体为通讯媒介，藉由静电耦合（Electrostatic Coupling）的方式传输，因此，其系统仅需复杂度低的数字电路与电极片（取代天线）来实现。其中，传送端以数字电压信号输入至电极片，在体表上转化为电场传导；当接收端电极片感应到电场，就能转化为电压信号进行接收，要注意的是，人体与传感器皆须接地才能产生回路。

　　数字电路打造人体通讯系统

　　人体通讯机制运作流程中，首先係以IEEE 802.15.6规范，定义人体通讯实体层协议数据单元（Physical-layer Protocol Data Unit， PPDU）的帧结构，由前导序列（Preamble）、帧起始符号（Start Frame Delimiter， SFD）/速率指标（Rate Indicator， RI）、实体层标头（PHY Header），以及实体层资料负载（PHY Payload）所组成。实体层资料负载则是由媒体存取控制标头（MAC Header）、媒体存取控制资料负载（MAC Payload）和帧检查顺序（Frame　Check　Sequence， FCS）所组成（图2）。

　　图2 人体通讯帧结构图

　　人体通讯系统以数字电路实现，实体层协议数据皆是Gold序列编码产生。再经过频率位移码（Frequency Shift Code， FSC）升频后，输入至电极片传送；而频率位移码使用重复［0 1］编码，其中展频因子（Spreading Factor， SF）决定重复的次数。假设频率位移码使用［0 1］，则SF为2；依此类推，频率位移码使用［0 1 0 1］，SF即为4。

　　如图3所示，人体通讯传送端由传送端暂存器、前导序列产生器、帧起始符号产生器、标头产生器、搅散器（Scrambler）、串行转并行（Serial-to-Parallel， S2P）、频率选择性展频器（Frequency-selective Spreader）、领航产生器及多工器所组成。所有产生的传送信号依序经由多工器切换输入至电极。

　　图3 人体通讯传送端架构图

　　前导序列做为接收端同步使用，每一个前导序列由四个64位元Gold序列，经过频率位移码展频为四个长度512位元的序列（图4）；其中SFD/RI与PHY Header也须藉由频率位移码进行调变。当接收封包时，接收端靠着前导序列侦测封包，再利用帧起始符号侦测帧起始点。

　　图4 前导序列产生器运作示意图

如表1所示，透过不同时序位移显示传送封包资料速率，接收端不须参考实体层