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互联网医疗背景下“行车医生”安全系统的研究与设计
摘要:当前“互联网+医疗健康”欣欣向荣,互联网医疗市场迈向多元化,但是移动医疗的升级和普及仍然需要较长的发展周期。本文基于目前的车联网技术,针对驾驶员健康导致交通事故频发的社会痛点,聚焦行车安全系统研究,以实现多元化的移动医疗为出发点,构建包括远程检测、紧急救援功能在内的行车安全系统——“行车医生”。通过打造以车为载体的一站式便携医疗服务模式,开拓“互联网+医疗健康”背景下的新思路,并分析建立“行车医生”系统的可行性。
关键词:行车安全;互联网+;医疗健康;移动医疗
1 引言
近年来,互联网技术与医疗的特色化发展得到了国家的大力支持。2022年12月,中共中央、国务院在印发的《扩大内需战略规划纲要(2022-2035年)》(下称《纲要》)中提出,积极发展“互联网+医疗健康”服务,健全互联网诊疗收费政策。互联网医疗的发展既是人们日益增长的健康需求,更是大健康服务产业的最新增长极,作为“互联网+医疗健康”服务的重要表现之一的远程医疗在国家政策支持下,逐渐成为技术突破口。远程医疗在行车安全系统方面的应用上,学者姜艺佼等[1]对远程医疗发展驱动及现状分析时指出要依靠通信、传感器等信息技术开发智能医疗、移动设备。同时,以陈欣[2]为代表的学者早在2013年就已经就基于蓝牙技术和GPRS进行远程医疗监护的可能性进行阐述。更有王阳[3]等将行车安全系统与远程医疗初步结合。目前为止,远程医疗研究大部分还是依托线下集中的医疗设备和线上真人会诊等手段实现移动医疗的目的,以提升线下以远程会诊机为代表的专业医疗器械功能为主要研究方向。同时,在行车安全系统方面,现行研究多是集中于铁路、动车等大型公共交通系统上,大体可以分成行车安全监控和安全管理两个主要功能的实现。在车联网已经有较成熟发展的情况下,基于移动医疗目标的行车(主要指私家车)安全系统的研究却迟迟没有落地。
1.1 “互联网+医疗健康”的蓬勃发展
据国家统计局数据显示,我国居民人均可支配收入稳步增长,经济水平增长促进健康产业多方面需求的激增和释放。医疗政策的出台积极推动远程医疗的整体发展,“互联网医疗”相关政策渐次落地,行业发展提速。2022年11月份发布的《“十四五”全民健康信息化规划》和12月份发布的《扩大内需战略规划纲要(2022-2035年)》让互联网医疗行业有了更清晰的路径,而《国务院办公厅关于促进“互联网+医疗健康”发展的意见》中提出要完善“互联网+医疗健康”支撑体系。从远程医疗服务产业链来看,可以分为提供如高清成像、摄像头等相关硬件设施,远程会诊系统、HIS等软件服务平台,以及数字化通信技术、5G等信息技术三方面。远程医疗服务发展需要互联网信息技术的有力支撑,同时,信息化发展与服务需求增加同时促进远程医疗服务项目向横向和纵向的深度发展。
1.2 互联网医疗行业潜力巨大
随着移动互联网的普及,用户规模扩大以及软硬件等基础设施的不断完善,在市场需求的不断增长与诸多政策的支持下,我国互联网医疗行业处于新兴起步阶段。同时线上医疗代表了医疗行业全新的发展方向,它的发展有利于解决中国医疗资源不平衡和人民日益增加的健康医疗需求之间的矛盾,是一个值得支持和 发展的医疗模式,意味着线上医疗行业提升空间巨大、需求潜力充足;AI、大数据等数字化技术大幅度降低医疗服务成本,医院等传统医疗机构通过信息技术为患者提供线上诊疗等服务;医疗与互联网的结合逐渐深入人心,伴随移动设备的普及,移动医疗大幅提高医疗资源使用效率;新冠疫情深化互联网医疗的影响力,在紧急公共医疗事件中,互联网医疗发挥中重要作用。以上因素营造出良好的市场环境,给予互联网医疗拥有良好的行业前景。
由此,在医疗卫生改革、软件行业发展、大数据行业的快速发展,政府对医疗行业的大力支持的条件下,互联网医疗市场逐步多元化,除了传统医疗机构、体验中心等开始布局线上诊疗外,互联网企业、IT企业、药企等也纷纷在互联网医疗市场开始业务布局,当前,互联网医药电商运营主体包括互联网企业、传统药店、药企等,通常通过 B to B、B to C、零售药店 O to O、DTP 药房等多种业态混合经营[4]。由此产生大力推进“互联网+医疗”为核心的“行车医生”项目发展。
1.3 交通事故成心腹大患
据相关统计,2021年全国因交通事故死亡人数为61703人,全国交通事故受伤人数为250723人,并且在过去的几十年里,在机动车和非机动车持有数量持续增长的中国,交通事故造成的死亡人数和直接财产损失高居不下,而调查显示,驾驶员突发疾病导致交通事故并且造成伤亡在全部交通事故中占据极大的比例,如何有效降低驾驶员突发疾病引起的交通事故成为焦点问题之一。
针对因驾驶员身体状况而频发的交通事故的现实,“行车医生”可以通过车内检测系统,及时监控车主及用户的身体健康,同时为车上乘客提供详尽的基础身体检测信息。依托于传感器和车联网,可以在紧急事件发生时通过SOS紧急救援电话和手机蓝牙预留的紧急号码求助,甚至向周围的车主求助,同时使车辆停止运行,这将会大大降低交通事故伤亡率和直接损失。同时,常规化的检测可以帮助车主以及用户及时发现潜在身体隐患,大大提升部分疾病的生存率。
受政策影响,线上医疗覆盖的服务内容依旧属于非核心的服务业务。“行车医生”的推行将会大大提高远程医疗的覆盖率,改变定点式卫生服务系统,打造以车为载体的更为便携的一站式医疗服务模式,最终实现用户数据的实时更新和信息共享,利用大数据分析来减轻病患负担,让患者在医生和科技的帮助下更好地进行自我管理和自我救助。本文主要依托现有的车联网技术的云端设施,聚焦移动交通工具这一普遍化的交通工具,实现更加一体化、多元化、专业化的移动医疗系统和紧急呼救网络,着力提升行车安全性、促进远程医疗行业的深入化发展。
本文主要试图从多样化远程医疗载体的角度出发,在已有的行车安全系统技术的基础上,探讨了私家车为代表的个性化分散式的医疗服务模式的可行性。
2 研究方法
本研究主要运用了实证研究法和个案分析法进行研究,从“行车医生”安全系统的研究方向、研究意义出发,对研究步骤和主要过程起到指导性作用。
2.1 实证研究法
采用实证研究法依据的科学理论和实践的需要,利用科学仪器和设备,在自然条件下进行有目的有步骤的进行操纵,观察、记录相关变量和现象的变化关系。即将车内生物感知、驾驶者心率检测、疲劳预警与突发疾病监控、车内成员体温监控运用到真实的驾驶场景中,运用TOF摄像头、红外测温传感器、脉搏波信号光电传感器和车联网AI技术进行实际操作和对驾驶员测量,最终为项目的实际运用提供参考价值。
2.2 个案分析法
在开发项目前,本团队对因驾驶员健康问题导致的车祸和由于长时间缺氧导致车内成人、儿童、宠物死亡的相关真实案例进行了分析,总结这些案例的共通点为将要采用的技术、实施的功能起到指导性作用。
2.3 研究步骤和主要过程
2.3.1 基础调研阶段
(1)搜集资料进行背景调研,开展调查研究,了解国内外相关课题研究情况。
(2)组建团队,制定切实可行的项目实施方案与计划。计划书从执行总结、背景分析、产品服务、市场分析、公司组织、商业模式、财务规划等方面展开,对团队成员做出详细安排,把任务与人员方面进行具体落实。
(3)组织成员进行相关理论学习,全面掌握市场情况,敲定项目细节。
(4)申请项目立项。
(5)完成第一阶段研究工作。
2.3.2 深入研究阶段
(1)深入进行专项调查,将资料归类整理,拟定具有针对性的具体项目实施内容与方式。
(2)进行专项研究和实验,联系技术团队进行交流与学习。
(3)开展定期会议,撰写进度报告,针对过程中出现的问题,提出具体的处理方法和尝试。
2.3.3 专项攻破阶段
(1)对上一阶段的项目进行总结和归纳,列举成就和困难。
(2)深入研究,加强交流与学习,专项攻破技术难题和关注整体项目进度。
2.3.4 总结整合阶段
(1)收集整理项目研究过程中的各类研究资料。
(2)撰写结项报告,进行成果展示。
3 研究结果
3.1 软件
由于人在系统中处于核心地位,人的可靠性直接影响系统的安全性[5]。“行车医生”安全系统的设计将以“人”为主体,深入“互联网+医疗”的细分领域,结合目前车联网技术,打造可以以监测驾驶人身体健康状况和车内生命体征的行车安全系统,极大地提高了驾驶人及其家人的行车安全,解决了近年频发的驾驶人突发疾病以及车内窒息死亡的社会痛点问题。
“行车医生”安全系统主要分为第一个部分是车内硬件设计,其主要功能包括生物感知、心率监测、疲劳预警等;第二个部分是APP的软件平台,其主要功能包括远程操作、远程监测、紧急救援等。APP将会拥有多种功能包括监测体温、疲劳预警与突发疾病监控、车内生物感知、驾驶者心率监测、同行互助等多种功能。
用户及其家属从上实时观察到车内成员体温、成员健康指数以及是否处于疲劳驾驶等。APP可以实时在显示屏上显示驾驶人目前的身体情况,在身体情况发生异常时紧急呼救紧急联系人。同时还设立了司机互助模式,推出需要帮助附近驾驶员的功能,并通过北斗导航系统实时定位,实现用户互助,让用户在力所能及的情况下,完成紧急情况下的救援。
移动医疗应用是互联网产品的重要组成部分,良好的页面设计可以提高整体形象、设计水平和产品质量[6]。在首页用户可以体验APP提供的疲劳状态、安静心率、体温状况、停车状态以及车内生物等检测功能。当车主出现心率过快状况时,APP首页将出现自动弹窗,提醒用户可能处于驾驶危险阶段。APP向用户提供了“求助”以及“关闭”两个按钮,当车主意识自己切实处在心率过快状态下能第一时间发出求助;若因其他非健康因素引起的心率过快也可以关闭弹窗,继续完成驾驶。多种行车检测指标为用户的健康保驾护航,这也得益于APP借助阿里云服务器获得的强大的信息处理、运算能力。“行车医生”安全系统未来还会依据用户需求完善服务,比如加装酒精检测系统,与友商共同参与并加装自动驾驶系统完善医疗服务。系统运行平台是易于开发的,可扩展的同时是开放的。APP在关注用户生命安全的同时,也增加了线上商城的板块,为用户提供更加完善的功能,包括维修保养服务、汽车装饰、车载电器、美容清洗服务。该板块在为车主提供便利的同时,也增加了项目运营所获收益,实现双赢。
在互联网医疗市场尚且处于发展的新阶段以及技术政策环境利好的环境下,行车医生将用户定位在低净值群体、中低端汽车购买者,未来APP的功能开发也将围绕着一部分群体展开,让低净值群体更加注重个人及家庭成员的医疗健康为题,让中低端汽车购买者也能够获得同样优质的互联网医疗服务;加强服务更新,积极转化用户的意见,推动功能更加完善化,监控可能导致行车事故的健康因素,保障出行安全。
3.2 硬件
硬件将直接决定伴行车载智能健康系统的运作。目前,“行车医生”安全系统的功能模块主要分为生物感知、心率检测、疲劳预警和体温监测四个部分。网络用户可以及时监控车主及用户的身体健康,为车内的乘客提供详尽的基础身体检测信息,不仅能够及时地了解自己身体的基础信息,更及时地提高车内用户的健康安全意识,从而避免用户因健康问题或主观疏忽所导致行车安全事故。在第二部分中,用户及其家属可以在APP上实时观看驾驶员身体监测情况。当行驶途中面临突发情况时,用户家属也可以在第一时间获得车内人员求救信息。
同时,结合阿里云服务器通用平衡增强型g6e,提供稳定可预期的超高性能,4核 16G,带宽10M,ESSD云盘。系统以互联网为连接手段,借助TOF传感器、先进的服务器更好地满足低净值群体对行车安全的需求。
近年来,随着人工智能的热潮,人脸识别、语音识别、眼球追踪和手势控制等生物特征识别技术应用越来越广泛。生物特征识别技术是通过计算机,利用人体所固有的生理特征(人脸、指纹等)或行为特征(手势、声音等)来进行个人身份信息判断和识别的技术[7]。生物感知技术主要通过车内不同的传感器感知车内生物的存在与否,来确定车辆的密闭性是否会使车内生物窒息,最后根据机器判断异常程度判断是否向APP端、急救中心、附近救援人员和附近用户发送报警。同时,生物感知技术将TOF摄像头、脉搏波信号光电传感器、红外测温传感器和车联网AI技术等全面集合,组成一个完善的系统,保障了驾驶员、其他生物的安全。
医学领域上心率值是一个基础生理参数指标,心率异常往往预示着某些心血管疾病。对心率进行实时、有效地监控,可以为患者争取宝贵的抢救时间或提供及时治疗。然而传统的接触式心率测量正逐渐被非接触式测量方法所代替。该方法通过摄像头捕获人体皮肤颜色变化来提取原始信号,并计算心率[8]。心率检测功能主要利用脉搏波信号光电传感器的技术,将传感器加装在汽车方向盘助力器中,“行车医生”安全系统通过在方向盘上加装脉搏波信号光电传感器,帮助系统用户更加方便准确的监测人体脉搏波及心率。一旦驾驶员人体脉搏及心率不正常,系统会自动判断驾驶员遇到危险情况,将联动安全健康监控系统,增加激活紧急救援的方式,并通过 AI助手及时联系救援中心和紧急联系人。
目前,全球微电子工程公司 Melexis 宣布与 Multicore Ware加深战咯合作关系,携手推动基于 TOF 技术的汽车安全功能应用。联合开发的TOF解决方案是 Melexis 的 TOF俵感器 MLX75027 号 MulticoreWare AI 算法强强合作的结果,汽车制造商借助此技术可以实现驾驶员身份验证、疲劳检测、防欺骗检测等安全功能[9]。“行车医生”安全系统运用了TOF技术,TOF测距芯片发出经调制的近红外光,遇到物体后反射,Pico Zense传感器根据光子往返飞行时间来直接测算物体与传感器的距离,测量精度不轻易受被测物体表面特性的影响,是通过激光强度差进行测距所达不到的。可以说,TOF已经是未来高科技汽车所必备技术之一,“行车医生”安全系统充分考虑了汽车行业、科学技术未来发展情况,充分考虑项目的可行性。
“行车医生”安全系统利用TOF摄像头监测驾驶员的驾驶状态,通过判断提前预设的驾驶姿势和实际的驾驶姿势是否吻合来判断驾驶员是否疲劳驾驶。
若驾驶员切实处在疲劳状态下,系统将不断提醒驾驶员停车休息,并提前为驾驶员提供附近可停车休息的区域;若驾驶员在疲劳的情况下并不作为,系统将强制发送视频监测情况至交警部门,让因疲劳驾驶发生的交通事故概率有效下降。
4 研究结论
“行车医生”安全系统在互联网普及、用户规模扩大、软硬件设施不断完善等诸多政策背景加持下,致力于解决当下行车过程中因健康因素产生的事故,从预防端入手,采用技术等外力介入降低事故发生的概率,研究与开发和设计契有效应对社会痛点问题,系统具有可行性。“行车医生”安全系统分为两部分,分别为车内硬件设计和APP软件平台。车内硬件设计部分符合生物感知、心率监测、疲劳预警等预设功能;APP软件平台贴合合理的页面设计,满足使用者、项目运营方等多方需求。同类相似安全系统中,存在一些发展较为迅速且完善的系统,如福特的“汽车救助者”、Seeing Machines的“驾驶员监控系统”、佛吉亚的“Active Wellness”等。这些企业均结合医学传感器抑或是在车内融入与健康相关的科技,这与“行车医生”安全系统不谋而同。行车医生系统的技术优势是将车内生物感知、驾驶者心率检测、疲劳预警与突发疾病监控、车内成员体温监控融合一体,打造更为精细、全面的健康监测系统。
“行车医生”安全系统检测行车过程中车内人员的健康数据,并结合远程医疗提供具体及时的帮助。而远程医疗发展需要信息技术作为强大支撑,一个互联网医院或远程诊疗平台的运营与实现需要前期搭建、中期运行技术保障及后续多设备维护与业务协调,投入成本与耗时较大[10],也存在着收费标准与支付保障区域差异大等问题,这些外部因素均为“行车医生”安全系统的发展制约因素。“行车医生”安全系统内部发展前景,围绕低净值群体、中低端汽车购买者的功能开发以及硬件的常态化更新均是未来的发展方向。
在“互联网+医疗”迅速发展的时期,“行车医生”安全系统从社会痛点出发,设计开发行车监测APP,降低行车事故发生的概率。目前系统开发较为完备,在外部条件不断优化,系统自身将围绕主要的目标客户开展更加规范化、多样化的服务。
参考文献:
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