工業(yè)4.0時代來臨：工業(yè)4.0在醫(yī)療產(chǎn)業(yè)中的應用

　　“下班時，正思考著今天晚餐要煮什么，忽然冰箱傳來訊息，告知所剩食材的列表及影像，還附帶了推薦的食譜數(shù)據(jù)。”這已不是科幻電影中的超現(xiàn)實情節(jié)，而是真正未來的趨勢─物聯(lián)網(wǎng)。物聯(lián)網(wǎng)的類似自動化操控系統(tǒng)可以利用傳感器搜集及控制機器、裝置及人員的數(shù)據(jù)，也可以遙控家庭裝置、汽車。搜集這些數(shù)據(jù)后，可以匯整成大數(shù)據(jù)并進行分析，然后依分析結果改善及監(jiān)控。

　　物聯(lián)網(wǎng)是工業(yè)4.0，也就是所謂的第四次工業(yè)革命的核心技術，又稱為智能整合感控系統(tǒng)。主要是把現(xiàn)有的工業(yè)技術與產(chǎn)品整合在一起，建立一個具有資源效率的智能工廠，再透過大數(shù)據(jù)分析，直接產(chǎn)出一個符合客戶需求的解決方案。其高度自動化以及可自動排除生產(chǎn)障礙的概念，已經(jīng)在許多國家的計劃中顯現(xiàn)。

　　物聯(lián)網(wǎng)與醫(yī)療產(chǎn)業(yè)

　　由于物聯(lián)網(wǎng)具方便性與實時性，在需要嚴格控管質(zhì)量的醫(yī)療產(chǎn)業(yè)中，這樣的技術更形重要。廣義來說，醫(yī)療產(chǎn)業(yè)是指與身心健康和疾病的預防、檢查、治療、照顧等行業(yè)相關的機構，包含各醫(yī)療器材及藥品的制造與供貨商，以及醫(yī)院、診所、檢驗所等醫(yī)療機構。以下便以醫(yī)療用冰箱監(jiān)控為例，說明工業(yè)4.0在醫(yī)療產(chǎn)業(yè)中的應用。

透過標準溫度儀器校正裝在冰箱內(nèi)部的傳感器

　　在醫(yī)療產(chǎn)業(yè)中，最需要嚴格控管的是藥品與檢體。它們儲存在一定的溫度范圍內(nèi)，若溫度控管不佳，將導致藥品變質(zhì)，病患誤食后，后果不堪想象。至于檢體的變質(zhì)，則會導致檢查結果錯誤，可能因此誤判而延誤就醫(yī)時間，可見冰箱的溫度控管在醫(yī)療產(chǎn)業(yè)中的重要性。

　　有時候冰箱運作雖然正常，但因開關次數(shù)頻繁，或因門未關好，或碰到電力中斷太久，都會使冰箱溫度升高。研究顯示，冰箱只要開啟10秒，箱內(nèi)的溫度就會升高大約攝氏2到3度。另一種情況是，因散熱不良或制冷器壞掉導致冰箱無法制冷。但不論是哪種情況，都必須立即處理，以免冰箱內(nèi)的物品變質(zhì)。

　　幾年前美國哈佛大學麥克林醫(yī)院(Harvard’s McLean Hospital)曾發(fā)生一起因冰箱故障而導致150顆冷凍腦袋壞掉的事件，這些腦袋樣本主要是用來作自閉癥、阿茲海默氏癥、躁郁癥等神經(jīng)疾病的研究，若要再收集相同數(shù)量的樣本約需要20年的時間。

　　這樁悲慘的事件肇因于冰箱溫度的管控失效。原本醫(yī)院的控管程序是兩道警報系統(tǒng)及工作人員的定時檢查，惟當時冰箱的溫度雖然逐漸升高，但調(diào)溫器仍顯示正常，警報器當然沒有觸發(fā)。許久之后才發(fā)現(xiàn)這異常，但為時已晚，意外就此發(fā)生了。

　　另一起案例發(fā)生在2015年，也是因為冰箱溫度控管不佳。美國一家兒童健康中心因冰箱的溫度控制器無法正常運作，導致冰箱溫度升高，因而破壞了十幾種不同類型的疫苗，使得1,500名孩童接種了無效的疫苗，造成的損失達數(shù)百萬美元。

　　由以上的案例可以知道冰箱溫度控制器的重要性，因為冰箱內(nèi)藥品及檢體的儲存都需要有良好的溫度監(jiān)測能力，若失效不只造成金錢的損失，更讓相關人員的性命暴露在危險中。為了防止這些弊害發(fā)生，許多醫(yī)院已開始利用物聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控平臺及冰箱溫度傳感器控制溫度，讓醫(yī)院的人員能在問題發(fā)生之初就實時解決，避免更大的危害。

　　物聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控平臺

WebEnv 2000 Manager系統(tǒng)架構圖

　　WebEnv 2000 Manager是一個物聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控平臺，它整合了各類型環(huán)境傳感器、不斷電系統(tǒng)、數(shù)字電表、冷氣、攝錄像機、門禁管理等設備，各種設備的警告訊號會透過 TCP∕IP 分布式網(wǎng)絡，傳送至警報中心，并整合實體警報設備，例如 LED 跑馬燈、警告燈、閃光喇叭、計算機聲響等，以圖形化的接口顯示。發(fā)生突發(fā)事件時，管理平臺也可透過傳送電子郵件、簡訊等通知管理人員，并啟動遠程電子地圖。

　　在醫(yī)院及藥庫的控管方面，WebEnv 2000 Manager只利用到溫度傳感器的部分。把傳感器裝于冰箱內(nèi)部，經(jīng)由線路連接至主機，再把搜集到的數(shù)據(jù)透過網(wǎng)絡傳輸?shù)接嬎銠C，并利用特定軟件開啟與監(jiān)控。不斷電系統(tǒng)則是為了因應突發(fā)狀況，像是醫(yī)院突然跳電時，若沒有不斷電系統(tǒng)，感測系統(tǒng)就會停擺，而無法實時監(jiān)控冰箱的溫度是否正常。

具溫度對象顯示的電子地圖，若發(fā)生異常，在電子地圖上會以紅色顯現(xiàn)。

　　WebEnv 2000 Manager的管理接口還內(nèi)建了電子地圖，可以自動加載各種圖檔，像是png、jpg等，通常是樓層平面圖。在加載地圖后便可以加入各種對象，例如：溫度、濕度、攝影機，自動更新各種傳感器的狀況，再透過瀏覽器監(jiān)控各冰箱的實時狀態(tài)。

　　透過物聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控平臺可以減少因為溫度控管不佳而造成的風險與損失，因而必須提高溫度控管的效率及正確性。且透過自動化溫度讀數(shù)與電子地圖實時監(jiān)看，減少醫(yī)院及藥庫人員的工作負擔，一旦數(shù)值出現(xiàn)偏差就須實時發(fā)出警報，提醒工作人員立即處理，以提升用藥的安全和減少風險。

　　舉例來說，當冰箱溫度異常時，便會發(fā)動警鈴，相關醫(yī)療人員于聽到警鈴后會立刻開啟數(shù)字監(jiān)控系統(tǒng)，系統(tǒng)內(nèi)就顯示溫度異常的冰箱所在，并以紅色數(shù)值顯示，以利立即通知人員處理。

每日紀錄審查，有最高溫、最低溫、平均溫度，紅色標計處是超出溫度范圍。

　　除了實時通報異常之外，WebEnv 2000 Manager還能做紀錄審查。這項功能非常重要，因為溫度對藥物及檢體的影響并非一天兩天的事，而是需要長期的監(jiān)控。從系統(tǒng)內(nèi)的紀錄審查可以知道每天冰箱內(nèi)的平均溫度、最高及最低溫度。一般來說，藥品的保存溫度需介于攝氏2到8度之間，有些特殊藥品對溫度的要求更嚴苛，若保存超出溫度范圍恐怕會使藥品變質(zhì)，病患使用后可能造成嚴重的后果。

　　手機程序APP監(jiān)控

　　近年來，智能手機可說是最流行的智慧設備，幾乎人手一支，甚至因為它的方便性而取代了部分桌面計算機的功能。在工業(yè)4.0之下，物聯(lián)網(wǎng)的概念越來越重要，為了方便監(jiān)測整合的信息，物聯(lián)網(wǎng)結合手機APP是不可避免的趨勢。

　　在工業(yè)4.0與物聯(lián)網(wǎng)所架構的環(huán)境中，應用在冰箱監(jiān)測，透過傳感器連接的嵌入式控制器須具備物聯(lián)網(wǎng)的M2M的通訊架構。嵌入式控制器可以與其他機器、對象、應用平臺等互動和通訊，并產(chǎn)生龐大的數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)經(jīng)過處理和分析后能使控制優(yōu)化。手機APP可以與嵌入式控制器聯(lián)機操作，就是 M2M通訊架構的一種應用。

M2M手機APP應用

　　手機版的WebEnv 2000 Manager稱為WebEnv2000 APP，是一個專業(yè)的管理平臺。它用來整合物聯(lián)網(wǎng)和其他設備，把各種傳感器偵測到的警報事件，透過網(wǎng)絡傳輸?shù)絎ebEnv 2000的云端中心，同時傳送推播訊息至手機。

　　邁向更完善的控管系統(tǒng)

　　過去發(fā)生了許多因為冰箱溫度控管不佳而導致的醫(yī)院意外及事故。以往溫度控管主要依靠專人巡查，手動檢查冰箱的溫度，因此容易發(fā)生疏失。導入物聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控平臺之后，便能遠程多點實時監(jiān)控及管理冰箱的溫度。一旦發(fā)生問題就會立即啟動警報器，并以簡訊、Email等型式寄送警示訊息通知人員維修。這種方式比起過往會更有效率，也更有利于解決問題，并讓藥品及檢體能夠保持一定的質(zhì)量而不變質(zhì)，防患災害于未然。

　　在醫(yī)療產(chǎn)業(yè)中，除了溫度控制之外，濕度及空氣質(zhì)量也需要監(jiān)控。利用前述的整合系統(tǒng)能創(chuàng)造一個智能化建筑，讓醫(yī)院可以有安全的用藥及治療環(huán)境，以達成建筑安全、健康照顧、節(jié)能永續(xù)、便利及舒適等目標，滿足人們的需求。