基于未來(lái)5G目前4G物聯(lián)網(wǎng)的AI+家庭醫(yī)護(hù)產(chǎn)品的設(shè)計(jì)目的在于合理整合醫(yī)療資源、個(gè)性化服務(wù)多種群體、減輕社會(huì)公共醫(yī)療保障體系的壓力。

我們都知道第五代移動(dòng)通信技術(shù)（5G）正在闊步前行，它將以全新的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，提供至少十倍于4G的峰值速率、毫秒級(jí)的傳輸時(shí)延和千億級(jí)的連接能力，開(kāi)啟萬(wàn)物廣泛互聯(lián)、人機(jī)深度交互的新時(shí)代。

5G技術(shù)的應(yīng)用，將打破空間的局限，在醫(yī)療及智慧家居醫(yī)療等多個(gè)生活場(chǎng)景優(yōu)化人們的生活。其中移動(dòng)醫(yī)療設(shè)備的數(shù)據(jù)互聯(lián)——支持實(shí)時(shí)傳輸大量人體健康數(shù)據(jù)，協(xié)助醫(yī)療機(jī)構(gòu)對(duì)非住院穿戴者實(shí)現(xiàn)不間斷身體監(jiān)測(cè)。同時(shí)，也可通過(guò)醫(yī)療平臺(tái)，對(duì)醫(yī)院所有設(shè)備，如醫(yī)療監(jiān)護(hù)儀，便攜式監(jiān)護(hù)儀等進(jìn)行數(shù)據(jù)的統(tǒng)一傳輸。

1. 遠(yuǎn)程手術(shù)示教——通過(guò)對(duì)手術(shù)畫(huà)面和醫(yī)療畫(huà)面等進(jìn)行遠(yuǎn)程直播，結(jié)合AR，幫助基層醫(yī)生實(shí)現(xiàn)手術(shù)環(huán)節(jié)的異地實(shí)習(xí)。
2. 超級(jí)救護(hù)車(chē)——對(duì)超高清視頻和智能醫(yī)療設(shè)備數(shù)據(jù)的傳輸，協(xié)助在院醫(yī)生提前掌握車(chē)上病人的病情。
3. 高階遠(yuǎn)程會(huì)診——通過(guò)傳輸?shù)母咔逡曨l與力量感知與反饋設(shè)備結(jié)合，為醫(yī)生提供更真實(shí)的病況，為病人提供高階會(huì)診。
4. 遠(yuǎn)程遙控手術(shù)——醫(yī)生通過(guò)5G網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)膶?shí)時(shí)信息，結(jié)合VR和觸覺(jué)感知系統(tǒng)，遠(yuǎn)程操作機(jī)器人，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程手術(shù)。

5G網(wǎng)絡(luò)下，診斷和治療將突破地域的限制，健康管理和初步診斷將居家化，醫(yī)生與患者實(shí)現(xiàn)更高效的分配和對(duì)接，傳統(tǒng)醫(yī)院向健康管理中心轉(zhuǎn)型。

本文筆者主要撰寫(xiě)通過(guò)用戶居家佩戴的智能設(shè)備，對(duì)其生命體征和所處環(huán)境信息進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，以無(wú)線傳輸方式將監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)傳送至服務(wù)器并對(duì)其進(jìn)行實(shí)時(shí)處理和反饋，同時(shí)用戶、家人及醫(yī)護(hù)人員也可以通過(guò)手機(jī) APP實(shí)時(shí)掌握用戶本人的體征和環(huán)境狀態(tài)情況，減少用戶（老人、兒童及特殊人群）疾病的突發(fā)率，便于預(yù)防和及時(shí)治療。

一、硬件部分設(shè)計(jì)

硬件系統(tǒng)采 用 Arduino Mega2560[Mega2560是采用USB接口的核心電路板，具有54路數(shù)字輸入輸出，適合需要大量IO接口的設(shè)計(jì)?？赏ㄟ^(guò)3種方式供電，而且能自動(dòng)選擇供電方式。

和Arduino Uno（Arduino Uno開(kāi)發(fā)板——以ATmega328 MCU控制器為基礎(chǔ)——具備14路數(shù)字輸入/輸出引腳（其中6路可用于PWM輸出）、6路模擬輸入、一個(gè)16MHz陶瓷諧振器、一個(gè)USB接口、一個(gè)電源插座、一個(gè)ICSP接頭和一個(gè)復(fù)位按鈕。它采用Atmega16U2芯片進(jìn)行USB到串行數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換。）作為核心控制器，多種傳感器協(xié)同工作，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)用戶生命體征數(shù)據(jù)。

其中通過(guò) MDL0019 腕帶心率測(cè)量模塊，配合 Pulse Sensor 脈搏傳感器佩戴至指尖、耳垂等多個(gè)部位監(jiān)測(cè)脈搏數(shù)據(jù)能夠提高精準(zhǔn)性，減少誤差；GSR 皮膚電流傳感器監(jiān)測(cè)用戶的情緒波動(dòng)；MLX90615 紅外體溫傳感器監(jiān)測(cè)體表溫度；AD8232 單導(dǎo)心電模塊監(jiān)測(cè)患者的心電數(shù)據(jù)并生成心電圖。同時(shí)，利用 ESP8266Wi? 模塊把數(shù)據(jù)傳輸至服務(wù)器，進(jìn)行智能化分析。

另外，考慮到某些病患和特殊用戶的身體狀況受環(huán)境條件影響較大，系統(tǒng)還加入了環(huán)境監(jiān)測(cè)模塊。利用 PM2.5 粉塵傳感器、GY-68 BMP180 BOSCH 溫度氣壓模塊、光敏傳感器構(gòu)成外界環(huán)境檢測(cè)系統(tǒng)。

同時(shí)，該系統(tǒng)還具備急救功能，如實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)到外界環(huán)境或用戶體征數(shù)據(jù)異常時(shí)，服務(wù)端會(huì)向用戶家屬和醫(yī)護(hù)人員發(fā)出急救警報(bào)，從而及時(shí)為患者提供醫(yī)護(hù)幫助。

整體硬件系統(tǒng)組成如下圖：

二、服務(wù)端部分設(shè)計(jì)

物聯(lián)網(wǎng)轉(zhuǎn)發(fā)服務(wù)器和核心分析服務(wù)器：

1. 基 于Tomcat 和 Django 框 架、MySQL 數(shù)據(jù)庫(kù)和 SQList 搭建物聯(lián)云轉(zhuǎn)發(fā)服務(wù)器；
2. 采用 Vert.x 框架，Vert.x 框架基于事件和異步，依托于全異步 Java 服務(wù)器 Netty，并擴(kuò)展了很多其他特性，輕量、高性能、支持多語(yǔ)言開(kāi)發(fā)；
3. 數(shù)據(jù)傳輸采用 AES 加密，Base64編碼簡(jiǎn)單、可并行計(jì)算、誤差不傳遞；不容易主動(dòng)攻擊（誤差傳遞）、適合長(zhǎng)報(bào)文，是SSL、IPSec 標(biāo)準(zhǔn)；分組轉(zhuǎn)變?yōu)榱髂Ｊ?，可加密小于分組數(shù)據(jù)。

三、移動(dòng)端APP產(chǎn)品框架設(shè)計(jì)

1. 采用 RxAndroid 架構(gòu)與傳 統(tǒng) 的Android 框架相比 RxAndroid 可以方便實(shí)現(xiàn)返回 AndroidUI 的主線程對(duì)象；
2. 運(yùn)用獨(dú)立設(shè)計(jì)圖表控件 ——FlaskChart 可實(shí)現(xiàn)折線圖、曲線圖、條形圖的繪制，可更改線條顏色，可對(duì)繪制的圖表進(jìn)行拉伸，也可以進(jìn)行多個(gè)圖表聯(lián)合展示。

四、手機(jī)APP端功能設(shè)計(jì)

1. 查看用戶實(shí)時(shí)體征數(shù)據(jù)和外界環(huán)境數(shù)據(jù)；
2. 通過(guò)網(wǎng)絡(luò)實(shí)時(shí)查看用戶心電圖、歷史數(shù)據(jù)，為用戶提供病情分析，記錄用戶用藥詳情，添加用藥提醒功能，并通過(guò)分析歷史數(shù)據(jù)，為病人提供專屬醫(yī)護(hù)建議；
3. 監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)發(fā)生異常，APP 自動(dòng)向醫(yī)護(hù)人員和患者家屬報(bào)警。

手機(jī) APP 端主頁(yè)需求演示DEMO如下圖：

五 、數(shù)據(jù)可視化管理后臺(tái)設(shè)計(jì)

為保證用戶監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)的穩(wěn)定性，在高性能物聯(lián)云轉(zhuǎn)發(fā)服務(wù)器的基礎(chǔ)上增加了 MySQL 數(shù)據(jù)庫(kù)，方便對(duì)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的管理和存儲(chǔ)，并且使用bootstrap 框架結(jié)合 ECharts 可視化框架搭建了Web 端可視化管理系統(tǒng)。

通過(guò)可視化展示，可以更直觀的展示病患的各項(xiàng)數(shù)據(jù)，方便醫(yī)護(hù)人員和患者家屬對(duì)病人的病情進(jìn)行管理。

Web 可視化管理系統(tǒng)后臺(tái)如下演示圖：

六、病情預(yù)測(cè)預(yù)防數(shù)據(jù)模型算法設(shè)計(jì)

產(chǎn)品逐步采用多種機(jī)器學(xué)習(xí)預(yù)測(cè)分類算法，通過(guò)數(shù)學(xué)模型分析監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)與門(mén)急診需求之間存在的相互影響。在方法的選擇上我們考慮了包括決策樹(shù)、logistic回歸、Adaboost等多種算法,通過(guò)比較測(cè)試數(shù)據(jù)的實(shí)際結(jié)果和模型預(yù)測(cè)結(jié)果，評(píng)估分類器的預(yù)測(cè)準(zhǔn)確度。

方法步驟圖如下：

七、產(chǎn)品好用性設(shè)計(jì)

基于未來(lái)5G目前4G物聯(lián)網(wǎng)的AI+家庭醫(yī)護(hù)產(chǎn)品的設(shè)計(jì)目的在于合理整合醫(yī)療資源、個(gè)性化服務(wù)多種群體、減輕社會(huì)公共醫(yī)療保障體系的壓力。

主要考慮以下幾方面：

1. 基于產(chǎn)品個(gè)性化設(shè)計(jì)角度分析產(chǎn)品可用性、易用性；例如老年人操作IoT設(shè)備的便捷性設(shè)計(jì)。
2. 基于交互設(shè)計(jì)角度分析用戶需求及體驗(yàn)感受；因產(chǎn)品本身牽涉多端因此需要考慮多端設(shè)備易用且交互友好。
3. 基于系統(tǒng)設(shè)計(jì)角度提出構(gòu)建云計(jì)算平臺(tái)的智能就醫(yī)體系，使產(chǎn)品、人、系統(tǒng)三者相輔相成，且易于操作，兼容性、擴(kuò)展性、實(shí)際應(yīng)用性較強(qiáng)。

實(shí)現(xiàn)以上產(chǎn)品設(shè)計(jì)對(duì)于互聯(lián)網(wǎng)上的大部分產(chǎn)品經(jīng)理來(lái)說(shuō)可能不難，難的是通過(guò)從0到1看到產(chǎn)品設(shè)計(jì)之后?？偨Y(jié)出對(duì)其中物聯(lián)網(wǎng)和智能硬件設(shè)備采集數(shù)據(jù)，如何使硬件性能穩(wěn)定成本更低。挖掘出更體貼用戶的新功能?？偨Y(jié)出對(duì)數(shù)據(jù)挖掘，做出提早預(yù)測(cè)病人發(fā)病并做到預(yù)防治療的更有效的算法模型?？偨Y(jié)出通過(guò)AI助力家庭醫(yī)療產(chǎn)品，到AI助力大健康，到AI賦能更多行業(yè)的力量。

據(jù)社科統(tǒng)計(jì)：現(xiàn)時(shí)中國(guó)老齡化逐年增長(zhǎng)速度為 3.4%，到 2020 年，中國(guó)老年人口將達(dá)到 2.48 億，老齡化水平將達(dá)到 17.17%，空巢老人的數(shù)量在不斷增加；另一方面由于對(duì)兒童缺乏有效看護(hù)，導(dǎo)致的安全問(wèn)題也日益受到廣泛關(guān)注。這就是剛需，期待更多的產(chǎn)品投入戰(zhàn)斗。

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連詩(shī)路，公眾號(hào)：LineLian。人人都是產(chǎn)品經(jīng)理專欄作家，《產(chǎn)品進(jìn)化論：AI+時(shí)代產(chǎn)品經(jīng)理的思維方法》一書(shū)作者，前阿里產(chǎn)品專家，希望與創(chuàng)業(yè)者多多交流。

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