فناوری RFID مراقبت بهداشتی اینترنت اشیا در فضاهای هوشمند

فناوری RFID مراقبت بهداشتی اینترنت اشیا در فضاهای هوشمند – ایران ترجمه – Irantarjomeh

مقالات ترجمه شده آماده گروه کامپیوتر

مقالات ترجمه شده آماده کل گروه های دانشگاهی

مقالات رایگان

مطالعه 20 الی 100% رایگان مقالات ترجمه شده

1- قابلیت مطالعه رایگان 20 الی 100 درصدی مقالات 2- قابلیت سفارش فایل های این ترجمه با قیمتی مناسب مشتمل بر 3 فایل: pdf انگیسی و فارسی مقاله همراه با msword فارسی -- تذکر: برای استفاده گسترده تر کاربران گرامی از مقالات آماده ترجمه شده، قیمت خرید این مقالات بسیار کمتر از قیمت سفارش ترجمه می باشد.  

چگونگی سفارش

الف – پرداخت وجه بحساب وب سایت ایران ترجمه (شماره حساب) ب- اطلاع جزئیات به ایمیل irantarjomeh@gmail.com شامل: مبلغ پرداختی – شماره فیش / ارجاع و تاریخ پرداخت – مقاله مورد نظر -- مقالات آماده سفارش داده شده عرفا در زمان اندک یا حداکثر ظرف مدت چند ساعت به ایمیل شما ارسال خواهند شد. در صورت نیاز فوری از طریق اس ام اس اطلاع دهید.

www.irantarjomeh.com

فناوری RFID مراقبت بهداشتی اینترنت اشیا در فضاهای هوشمند

فناوری RFID مراقبت بهداشتی اینترنت اشیا در فضاهای هوشمند

فناوری RFID  و مراقبت های بهداشتی پرسنل بر مبنای اینترنت اشیا در فضاهای هوشمند

چکیده

سیر تکامل کنونی مدل پزشکی سنتی به سمت پزشکی مشارکتی را می توان با استفاده از الگوی اینترنت اشیاء (IoT) ارتقا داد. این سیستم در بردارنده حسگرها (حسگرهای محیطی، پوشاک افزارها یا سیستم های قابل پوشیدن و همچنین ابزارهای قابل نصب کردن) می باشد که در داخل محیط های خانگی به صورت پراکنده قرار گرفته و هدف آن کنترل وضعیت بهداشتی کاربران و کمک به آنها از طریق فناوری های کنترل از راه دور  می باشد. تکنولوژی شناسایی RF (RFID) هم اکنون به اندازه ای به بلوغ خود رسیده است که قابلیت فراهم آوری بخشی از لایه فیزیکی اینترنت اشیاء برای مراقبت های بهداشتی فردی در محیط های هوشمند با استفاده از حسگرهای کم هزینه و خودکار از نظر مصرف انرژی و با قابلیت دور ریختن وجود دارد. در این مقاله تحقیقی در ارتباط با ویژگی های نوین RFID برای کاربرد سیستم های کنترل وضعیت سلامت اشخاص و به منظور گردآوری اطلاعات (دما، رطوبت و گازهای دیگر موجود در محیط) محیط زندگی کاربران ارائه شده است. بسیاری از گزینه های موجود قابلیت کاربرد مناسب را دارند و برخی از مثال های سیستم های RFID نیز از توان لازم جهت جمع آوری و پردازش داده ها به صورت چند کاناله برخوردار می باشند و می توان از آنها برای کنترل بسیاری از خصیصه های ضروری بهداشت فردی، با توجه به انطباق با مقررات بهداشتی و مقررات قرار گیری در معرض اشعه با توجه به توان متفاوت دستگاه ها، استفاده نمود. بعلاوه، چالش ها و تحقیقات جدید محتمل نیز متعاقباً مورد بحث و بررسی قرار خواهند گرفت.

کلمات کلیدی: اینترنت اشیاء (IoT)، شناسایی RF (RFID)، حسگرها، حسگرهای پوشیدنی

فناوری RFID مراقبت بهداشتی اینترنت اشیا در فضاهای هوشمند

1- مقدمه

افزایش امید به زندگی و مسن تر شدگی پیوسته جمعیت، همراه با ظهور بیماری های مزمن، سبب ارائه یک تفکر دقیق در ارتباط با فراهم آوری سیستم های بهداشتی برای عموم مردم شده است تا از این طریق، بدون تأثیرگذاری بر روی عادات و محیط محلی انسان ها، از کیفیت زندگی آنها اطمینان حاصل آید. کنترل از راه دور و پشتیبانی در این زمینه به عنوان ابزارهای استراتژی جهت پیاده سازی خط مش های اجتماعی بلند مدت در نظر گرفته شده اند. در این زمینه، قابلیت مؤلفه های موجود در ارتباط با کیفیت شرایط بهداشتی همراه با تعاملات انسان ها با محیط پیرامونی خود به عنوان اولین گام جهت فراهم آوردن کلیه ا طلاعات ضروری به منظور پذیرش پروتکل های ضروری در این رابطه و تطبیق آنها با نیازهای جدید مدنظر قرار گرفته است. الگوی نوظهور اینترنت اشیاء (IoT) و محدوده گسترده ای از حسگرهای ارزان قیمت (شامل حسگرهای پوشیدنی، کارگذاشتنی و محیطی) پتانسیل لازم جهت بکارگیری سیستم های هوشمند مراقبت های بهداشتی شخصی را در اختیار ما قرار داده است که خود به عنوان یک رویه تعاملی جدید بین عادات طبیعی شخصی، مشخصه های بدنی، و ابزارهای اینترنتی به شمار آمده که هدف از آن تولید و مدیریت دانش پزشکی “مشارکتی” می باشد [1]. از طریق جابجایی حسگرهای بی سیم در داخل خانه، که بر روی لباس ها و اقلامی که اشخاص از آن استفاده می کنند قرار گرفته است، قابلیت کنترل اشخاص، آن هم به روشی که در امور شخصی آنها تداخل نکند، به وجود آمده و حتی از این طریق قابلیت نظارت بر رفتار ماکروسکوپی اشخاص و همچنین گردآوری اطلاعات آماری جهت مشخص سازی مؤلفه های مهم و ناهنجاری رفتاری خطرناک به وجود آمده و در نهایت این سیستم می تواند به هنگام نیاز هشدارهایی را برای انجام یکسری از عملکردهای از راه دور از طریق ارائه راهکارهای کمکی فراهم سازد. در بین فناوری های مختلف که به طور بالقوه در ارتباط با این سناریو می باشد، سیستم های شناسایی RF (RFID) می توانند نوعی ویژگی مناسب استراتژیک را برای ما فراهم آورند که در این زمینه می بایست قدردان ویژگی خودکار تحصیل انرژی تگ ها یا برچسب های بدون باطری بود. به علاوه، هزینه پایین آنها قابل قیاس با توزیع گسترده برنامه های کاربردی با استفاده از ابزارهای دورانداختنی می باشد.

یک سیستم پاسیو یا غیرفعال RFID متشکل از یک ابزار دیجیتال می باشد که تحت عنوان برچسب یا تگ خوانده می شود و از یک آنتن و یک تراشه ـ IC با یک کد شناسایی منحصر به فرد (ID)، و یک ابزار اسکنر رادیویی، تحت عنوان سیستم داده خوان برخوردار می باشد. علیرغم آنکه فناوری RFID هم اکنون به طور غالب برای تدارک کالا بکار گرفته شده است، تحقیق اخیر اقدام به بررسی دیگر مسیرهایی می نماید که هدف مشترک آنها حاصل آوردن اطلاعات فیزیکی در خصوص آبجکت ها یا اشیای برچسبی یا تگی می باشد و در این زمینه قابلیت جمع آوری اطلاعات پیرامونی و پردازش سطح پایین سیگنال های الکترومغناطیسی دریافت شده به وسیله تگ ها وجود خواهد داشت. بر این مبنا سیستم های RFID می بایست قابلیت پیاده سازی، به یک روش ساده و کارآمد، ویژگی ها و ابزارهای سنجشی اینترنت اشیاء در ارتباط با ویژگی های مختلف اطلاعات مربوط به انسان و تعامل وی با محیط زیست را داشته باشد.

هدف این مقاله ارائه چشم انداز مناسبی در خصوص تحقیقات جاری در زمینه حسگری RFID از نقطه نظر اینترنت اشیاء و در زمینه مراقبت های بهداشتی شخصی می باشد. این تحقیق در بردارنده ابزارهای پاسیو یا غیرفعال (همانند ابزارهای بدون باطری) در باند UHF (960-860 مگاهرتز) می باشد که قابلیت فراهم آوری خدمات و خواندن داده ها در محدوده مکفی به منظور پیاده سازی شبکه ای از حسگرها جهت رهگیری وضعیت سلامت انسان ها با توجه به کیفیت محیط پیرامونی آنها را خواهد داشت. این بحث در بردارنده مسایل فیزیکی و پردازش سیگنال تا سطح برنامه های کاربردی در این زمینه می باشد.

با رجوع به شکل 1، یک محیط مجهز به RFID قابلیت پشتیبانی از خدمات مراقبت های بهداشتی نافذ را ارائه نموده و می توان آن را به عنوان یک ابزار هوشمند مراقبت بهداشتی در خانه با استفاده از شبکه توزیعی از ابزارهای داده خوان در نظر گرفت که ارائه دهنده یک پوشش یکنواخت و مقاوم [2] در غالب فضاهای مورد نظر می باشند، و از تعدادی از تگ ها یا ابزارهای برچسب مانند بدون باطری با قابلیت حسگری بهره مند می باشند. دستگاه های داده خوان به طور مثال می توانند با لینک های وایفای (WiFi) یا بلوتوث (Bluetooth) در تعامل باشند، و این تعامل از طریق یک گره خاص برقرار شده و قابلیت ارسال اطلاعات به سرویس های خارجی به وجود آمده که در آنها داده های حاصل از این گره ها مورد پردازش قرار گرفته و با استفاده از این رویه قابلیت کمک به افراد مختلف در ارتباط با مسایل بهداشتی به وجود خواهد آمد.

حسگرهای محیطی (بخش 2)، قابلیت تشخیص پارامترهای فیزیکی محیطی را دارند، نظیر دما، رطوبت و وجود عوامل سمی، که خود اجازه مشخص نمودن وضعیت سلامت محیطی و تحلیل ویژگی های مرتبط در ارتباط با شرایط بهداشتی فردی را میسر می سازند. تگ های پوشیدنی و قابل نصب (بخش 3) نیز قابلیت فراهم آوردن اطلاعات غیرمستقیم در خصوص حضور شخص در داخل یک اتاق، یا حرکت وی، و یا تعامل بین اشخاص را فراهم ساخته و در برنامه های اجرایی خاص قابلیت ایجاد داده ها در خصوص وضعیت بهداشتی سیستم های مختلف نظیر پروتزها یا ارگان های مصنوعی را خواهد داشت.

فناوری RFID مراقبت بهداشتی اینترنت اشیا در فضاهای هوشمند

2- حسگرهای غیرفعال محیطی

ارزیابی سلامت و بهداشت افراد تحت شرایط زندگی عادی یا محیط های بیمارستانی انجام می شود و این ارزیابی با استفاده از کنترل های متوالی و پایداری که این وسایل فراهم می سازند می تواند برای اشخاص بسیار مناسب و کارساز تلقی شود. پارامترهای کنترلی شامل دما، سطح / وجود رطوبت و کنترل برخی دیگر از گازهای موجود می باشد. حسگری ترکیبات فرار از طریق راهکارهای غیرتهاجمی و مستقیم می تواند سبب پشتیبانی از فرآیند تشخیص بالینی شود و برای این کار می توان از تحلیل تنفس به منظور شناسایی گازهای مختلف و یا تمایز بین افراد سالم و بیمار سود برد. کنترل هوا نیز در فضاهای عمومی می تواند مفید باشد تا از این طریق از تنفس ترکیبات سمی و گازهای نامناسب به وسیله اشخاص جلوگیری شود یا آنکه از آلودگی بیماران به هنگام جراحی ممانعت به عمل آید. حتی دما به عنوان یک پارامتر کلیدی در محیط های پزشکی متعدد به شمار می آید و با استفاده از آن قابلیت ارزیابی جامعیت داروها وجود داشته و می توان ویژگی محلی افزایش اپیدمی های مختلف که ممکن است سبب بروز تب شوند را نیز تحت کنترل داشت.

الف. حسگرهای ترکیبات فرار

ترکیبات فرار را می توان با استفاده از تگ های مناسب تشخیص داد که برای این کار از مواد شیمیایی خاص با قابلیت برهمکنش (CIMs) استفاده می شود که قابلیت تغییر انتخابی خواص الکترومغناطیسی خود را داشته و بنابراین تگ یا برچسب مربوطه می تواند در طی قرارگیری در معرض گازهای سمی هشدار لازم را ارسال نماید. با استفاده از هر یک از ویژگی های این سیستم ها قابلیت کنترل تغییرات بروز نموده و ثبت اطلاعات به وسیله سیستم داده خوان وجود داشته که از این طریق می توان نسبت به تحصیل اطلاعات در خصوص گازهای سمی یا مواد آلاینده دیگر اقدام کرد.

چندین گونه CIM برای کاربردهای حسگری CIMs مورد آزمایش قرار گرفته اند که هدف غالب آنها تشخیص رطوبت و آمونیاک با استفاده از ساختارهای نانوکربنی (CNTs)، [3]، پلیمرهای رسانا یا عایق [4] ـ [6] و حتی استفاده از کاغذهای ساده کنترل مواد سمی [7] می باشد.

عملکردهای خاصی نیز با استفاده از این برچسب ها یا تگ ها قابل اعمال هستند که در بردارنده مواردی نظیر “PEDOT:PSS” poly (3, 4-ethylenedioxythiophene):poly (styrenesulfonic acid)]] می باشد که خود به عنوان یک ترکیب شیمیایی با قابلیت جذب در مولکول های آب تلقی شده و بر این مبنا سبب افزایش نفوذپذیری و رسانایی آن خواهد شد. یک قطره این CIM به نظر برای حاصل آوردن حساسیت 5/0 dB/RH² در برابر رطوبت همانگونه که در شکل 2 (الف) نشان داده شده است کفایت خواهد داشت. در این زمینه می بایست قدردان حضور این مؤلفه ها بود که در تناسب با کاربردهای مختلف عمل نموده و قابلیت نصب و کاربرد در نقاط مختلف نظیر دیوارها و حتی در غذا یا دارو را نیز میسر می سازد [4].

ب. تگ های دمایی

سه کلاس حسگرهای دمایی UHF RFID غیرفعال در خلال چندین سال گذشته مورد آزمایش قرار گرفته اند و در برخی از موارد حتی روانه بازار نیز شده اند که در محدوده ای از حسگرهای آستانه ای، حسگرهای پیوسته و حسگرهای دارای عملکردهای بهتر و دیجیتالی با قابلیت ثبت داده ها می باشند.

فناوری RFID مراقبت بهداشتی اینترنت اشیا در فضاهای هوشمند

3- تگ های RFID بدن محور

تگ های RFID اتوماتیک به گونه ای طراحی شده اند که در تناسب با بدن و در مجاورت آن تا حد ممکن قرار گرفته و ابزارهای کلیدی نیز در ارتباط با سیستم های مراقبت بهداشتی کاملاً در دسترس کاربران قرار داشته باشند. ابزارهای پوشیدنی و حتی سیستم های کاشتنی مربوط به تگ های UHF غیرفعال به عنوان یک تابوی فنی برای مدت زمان مدیدی به شمار می آمدند، چرا که سبب می شود تا نیروی زیادی به واسطه بافت های بدن از دست رفته و سبب تضعیف نیرو در این سیستم ها گردد. شبکه های بدن محور که تاکنون مورد بررسی قرار گرفته اند غالباً بر مبنای ابزاره های فعال می باشند [17]. در خلال پنج سال گذشته، در مقابل، دسترسی تجاری به این ابزارهای نوین (COTS) و میکروتراشه های کم مصرف RFID به طور کامل سبب تغییر بازی در این زمینه گردیده و بسیاری از تگ های بدن محور غیرفعال به صورت موفقی توسعه یافته و آزمایشات خود را در ارتباط با کنترل از راه دور به خوبی پشت سر گذاشته اند.

الف. تگ های RFID قابل پوشش

بدن انسان سبب اتلاف بالای الکترومغناطیسی می شود و بنابراین کارایی مهار انرژی سیستم های پوشیدنی کاملاً ضعیف تلقی می شود [18] با این حال، در ارتباط با سیستم های غیرفعال، این مورد غالباً در ارتباط با فواصلی می باشد که سیستم می بایست اقدام به خواندن اطلاعات نماید. با این وجود، برهمکنش الکترومغناطیسی بدن ـ آنتن را می توان از طریق بکارگیری تگ های چند لایه ای کاهش داد، به طور مثال، با ارائه سیستم های دو قطبی دارای عایق های دی الکتریک [19] یا پچ های دارای لایه های کارآمد [20] ـ [22]، که همچنین برای قرار دادن آنها در پلاسترهای مختلف نیز مناسب می باشند، شکل 4 (الف). تکنیک های قابل توجهی به طور موفق در ارتباط با تگ های RFID کاملاً یکپارچه و جامع در داخل البسه و پوشاک مورد آزمایش قرار گرفته اند [23]، [24].

ب. تگ های RFID قابل کاشت

فناوری RFID به نظر به صورت بالقوه برای مراقبت از وضعیت بهداشتی انسان و مخصوصاً بخش های داخلی اعضای بدن مناسب می باشد. در این زمینه می توان از مواردی نظیر پروتز، بخیه، استنت یا ابزارهای تثبیت کننده ارتوپدی استفاده نمود. هر یک از این اقلام با استفاده از این ابزاره ها قابلیت کنترل در زمان حقیقی یا بر حسب تقاضای زیر ساختارهای اینترنت اشیاء با توجه به اهداف مشخص شده نظارتی بیوفیزیکی را خواهند داشت، نظیر رشد مجدد بافت و جابجایی پروتز. در چنین موردی، تگ ها یا برچسب ها در داخل پروتز قرار داده می شوند که سبب خواهد شد تا این ابزاره ها قابلیت چند کاربردی یافته و بتوانند داده های مطلوبی را علاوه بر فراهم آوردن قابلیت های پزشکی اصلی حاصل آورند. چالش اصلی در طراحی تگ های قابل کشت ایجاد لینک ارتباطاتی مناسب و راحت با استفاده از توان سیستم های داده خوان می باشد که سازگار با مقررات انتشار اشعه در نظر گرفته شوند. شکل 5 نشان دهنده حداقل نیرو (ارزیابی شده بر مبنای شبیه سازی عددی) می باشد که برای سیستم داده خوان UHF RFID جهت فعالسازی (روشن کردن) یک تگ یا برچسب دو قطبی کاشته شده ضروری می باشد، آن هم در موقعیت های مختلف و در یک وضعیت مشابه با بدن انسان (همانند ویژگی های ماهیچه ای)، که با توجه به این موضوع و تحقیقات انجام شده آنتن PIFA با بهره 5 ـ DB نیاز خواهد بود. دیاگرام های مربوطه هر دوی این مورد را در نظر گرفته و اقدام به ارزیابی RFID IC (حساسیت به نیرو یا توان مصرفی، 18- dBmW) و همچنین قابلیت عملکرد بهتر خانواده تراشه ها (با حساسیت توان 24- dBmW) نموده اند که به صورت منطقی می بایست در خلال چندین سال بعد شاهد ورود آنها به بازار باشیم. در این گراف ها، خط مستقیم 30 ـ dBm معرف حداکثر توان موجود برای سیستم های داده خوان تجاری نوعی می باشد. این دیاگرام ها نشان دهنده آن هستند که ایجاد یک لینک RFID با کشت زیر جلدی (h < 5 mm) تا 5/0 ـ 1/0 m از سیستم داده خوان (تا یک m در آینده نزدیک) هم اکنون به عنوان یک هدف محتمل با کاربردهای قابل توجه جهت بررسی نواحی خاصی از بدن و پروتز عروقی به شمار می آید.

فناوری RFID مراقبت بهداشتی اینترنت اشیا در فضاهای هوشمند

4- پردازش داده ها و تحلیل رفتار اشخاص

تعامل بین اشخاص و عادات خود سبب ارائه یک سری از اطلاعات مربوط به پارامترهای رفتاری می شود که در زمینه میزان فعالیت آنها در طی فازهای مختلف روزمره و شب می باشد. محیط به خودی خود نقش یک نمونه بردار پیوسته حالت هر کاربر با استفاده از ابزارهای نامشخص خاص را دارد [26] تا از این طریق قابلیت پشتیبانی از ویژگی های تشخیصی و حتی فعال نمودن هشدارهای از راه دور به هنگام نیاز و بروز رخدادهای ناهنجار فراهم گردد. با استفاده از داده های فیزیکی، غالباً سیگنال های پس انتشاری، از حسگرهای مربوط به ابزارهای RFID، الگوهای خاص عملکردهای روزانه را می توان تشخیص داد، همانند پختن، خوردن، حمام گرفتن، استفاده از دارو و یا خواب، بدون اختلال در سبک زندگی روزمره هر یک از اشخاص که از این ادوات استفاده می نمایند. سه مثال رویه تشخیص رفتار اشخاص داخل خانه و دسته بندی آنها به شرح ذیل ارائه شده است که صرفاً شامل تگ های محیطی و تگ های پوشیدنی و همچنین ترکیبی از هر دوی این موارد می باشد.

الف. رهگیری حرکت اشخاص در داخل اتاق ها

در نظر بگیرید که در داخل محیط خود از ادوات UHF RFID استفاده نموده اید و آنها را بر روی دیوارها یا بخش های مختلف خانه نصب نموده اید، بر این مبنا لینک ارتباطاتی با قابلیت ثبت اطلاعات ثابت برقرار می شود اما در عین حال چنین لینکی ممکن است به واسطه تأثیرات مختلف دچار اختلال گردد آن هم به هنگام حرکت اشخاص در جاهای مختلف و یا آنکه قابلیت تشدید امواج سیستم به هنگام نزدیکی به تگ ها فراهم گردد [27]. این تغییرات اندازه گیری سیگنال ها که به وسیله سیستم های ثبت کننده دریافت می شوند ممکن است خود قابلیت ارائه اطلاعات خاصی در خصوص فعالیت های انسان را داشته باشد. شکل 7 نشان دهنده به طور مثال توان پس انتشاری تولیدی به وسیله پنج تگ غیرفعال می باشد که بر روی دیوار در امتداد یک کریدور نصب شده اند و به وسیله یک سیستم داده خوان ثابت که در طرف مقابل نصب گردیده است اطلاعات ثبت و پردازش می شوند، آن هم زمانی که یک فرد اقدام به قدم زدن در امتداد جهات مختلف و با سرعت های مختلف می نماید. از طریق پردازش گوناگونی های مختلف توان پس انتشاری (غالباً با توجه به نقاط مرتبط) با استفاده از الگوریتم های مشخص شده و حاصل آمده از سوی سیستم های تصویربرداری مربوطه [28]، قابلیت استنباط حضور یک شخص در داخل کریدور وجود خواهد داشت و برای این کار از پوششی از گره ها استفاده شده و بنابراین می توان نسبت به مشخص سازی جهت و خط سیر هر یک از اشخاص اقدام نمود.

ب. شناسایی وضعیت حالت چهره افراد

تگ های پوشیدنی RFID را می توان جهت تشخیص حرکت بکار گرفت و سیستم دسته بندی از قابلیت زیادی در این زمینه برخوردار است و بنابراین کاربرد آن در داخل محیط خانگی مناسب می باشد و می توان از آن در زیرساختارهای اینترنت اشیاء به طور کلی بهره گرفت. به طور مثال، کاربرد سیستم های نظارتی بیسیم برای کنترل حرکت اعضا در برخی از نارسایی های مربوط به خواب با استفاده از تگ های غیرفعال مجهز به سوئیچ های اینرسی در مطالعه انجام شده به وسیله مراجع [20] و [29] مورد بررسی قرار گرفته است. به طور کلی، نوسانات توان پس انتشاری از تگ های غیرفعال بدون حسگر که بر روی بدن نصب شده است می تواند اطلاعات قابل توجهی را در خصوص وضعیت هر یک از موضوعات حاصل آورد [21]، و با استفاده از آنها می توان این موضوع را مشخص ساخت که آیا فرد تحت کنترل ایستاده است یا آنکه در حال حرکت می باشد و یا قابلیت برآورد توالی دوره حرکت وی نیز میسر خواهد بود. این شواهد تجربی در مرجع [30] برای شناسایی سینماتیک ویژگی های اتصالات یا بخش های مختلف بدن در حال حرکت بکار گرفته شده است، و در عین حال دسته بندی وضعیت و حالت کلی بدن یا چهره نیز در این زمینه در مرجع [31] با استفاده از کاربرد تکنیک های دسته بندی جدید که خود حاصل آمده از سیستم های فراگیری ماشینی و رابط کامپیوتری مغزی هستند ارائه گردیده و مورد بررسی قرار گرفته اند. شکل 8 نشان دهنده ویژگی تجربی برای دسته بندی RFID با استفاده از چهار تگ بر روی بازوها و ساق پا می باشد، و بر این مبنا از الگوهای پس انتشاری نوعی جهت پردازش با استفاده از الگوریتم ماشین بردار پشتیبان (SVM) [32] برای داده کاوی با توجه به کاربردهای محتمل آن در زمینه احیای خود درمانی و خودیاری بیماران در محیط خانگی استفاده شده است.

ج. نظارت از راه دور و کنترل محیط زندگی در خلال شب

از طریق ترکیب تگ های پوشیدنی و تگ های محیطی قابلیت توسعه کامل سیستم RFID غیرفعال جهت بررسی وضعیت کودکان، افراد معلول و افراد سالخورده در محیط خانگی و در محیط بیمارستانی در طی شب فراهم می شود: یک پلتفرم یا بستر هوشمند محیطی، با قابلیت ارزیابی پارامترهای خواب، می توانند نسبت به دسته بندی فعالیت انسانی و مشخص سازی رخدادهای غیرطبیعی که نیازمند کمک فوری دارند اقدام نماید.

فناوری RFID مراقبت بهداشتی اینترنت اشیا در فضاهای هوشمند

5- مسایل مربوط به رعایت ایمنی

سیستم های مراقبت بهداشتی RFID شخصی دارای یک سطح پذیرش اجتماعی و بهداشتی بوده و موقعیت آنها با توجه به الگوهای اینترنت اشیای در حال ظهور در حال ترقی بوده اما در عین حال نباید مشکلات مربوط به تشعشع امواج رادیویی از سوی سیستم های داده خوان RFID با توجه به ایمنی انسان ها را نادیده انگاشت.

تگ های پوشیدنی و محیطی که در یک اتاق قرار گرفته اند می بایست با توجه به محدودیت های انتشار میدان الکتریکی در محیط زیست و توان جذب شده به وسیله بدن انسان و نرخ جذب مربوط بدان (SAR) مدنظر قرار گیرند که هر دوی این موارد دارای یک میانگین فراتر از 6 min بوده که در حقیقت کمتر از محدوده ایمنی مشخص شده کشوری می باشند. این ضروریات ممکن است به صورت بالقوه سبب محدودیت هایی در ارتباط با فواصل ایمن بین سیستم های داده خوان RFID و بدن انسان شود و این سئوال را مطرح نماید که آیا قابلیت بکارگیری صحیح چنین ابزارهایی وجود دارد یا خیر. این مسئله در مراجع [21]، [29] و [35] با توجه به نتایج حاصله از آن مورد بررسی قرار گرفته اند. به طور مثال شکل 10 (الف) نشان دهنده نقشه شبیه سازی شده میدان الکتریکی rms برای سیستم مراقبتی شبانه می باشد که قابلیت انتشار اشعه به میزان 2/3 W EIRP با یک چرخه کاری 20% را خواهد داشت (آن هم با توجه به کارکرد و بررسی بر حسب دقیقه). حتی محدوده های 6 V/m نیز کاملاً در محیط پیرامونی بستر در این زمینه لحاظ شده اند.

فناوری RFID مراقبت بهداشتی اینترنت اشیا در فضاهای هوشمند

6- چالش ها و تحقیقات آتی

تحقیق فوق ارائه دهنده یک ویژگی محتمل مربوط به فناوری و تحقیقات RFID برای کاربرد در یک فضای سیستم اینترنت اشیاء جهت مراقبت های بهداشتی شخصی محیطی می باشد. با این وجود، بسیاری از مسایل همچنان به عنوان مسایل مورد بررسی باقی مانده و چالش های زیادی در این راستا وجود دارند که در رابطه با پایایی حسگرها و ویژگی اتوماتیک دقیق سیستم های ثبت داده می باشند. به علاوه، بسیاری از تحقیقات محتمل دیگر می بایست بر مبنای ویژگی های تعاملی بین علوم مواد، علوم اعصاب و جامعه شناسی در خلال سالیان آتی در ارتباط با ابزارهای مرتبط و سیستم های جدید و دانش به روز انجام شوند.

الف. پایایی، دقت و قابلیت تولید حسگرهای محیطی

حسگرهای شیمیایی جهت حاصل آوردن ویژگی های مختلف در ارتباط با تولید، پایایی وعملکرد و مقاومت در برابر زمان همچنان می بایست توسعه یابند. تاکنون، صرفاً تعداد اندکی از CIM ها در محدوده باند UHF توسعه یافته و بنابراین نیاز به انجام تحقیقات مختص شامل بررسی تعاملات مختلف در این زمینه و انجام مطالعات به وسیله مهندسین شیمی جهت ارائه یک راهکار استاندارد به منظور مشخص سازی ویژگی های رادیوفرکانس CIMها ضروری می باشد تا آنکه قابلیت فراهم آوردن یک مجموعه گسترده بانگ اطلاعاتی مفید در ارتباط با گیرنده های شیمیایی و حساسیت آنها در برابر مجموعه معناداری از ترکیبات فرار مشخص و تعیین گردد.

در ارتباط با ساخت، و چاپ این نوع از آنتن ها و ابزارهای CIM می توان از یک رویه یکپارچه و بزرگ مقیاس استفاده نمود حتی در این زمینه قیمت فرآیندهای اینک ـ جت همچنان به عنوان یک مانع بزرگ برای پیشرفت در این مبحث به شمار می آید.

ب. گره های RFID اتوماتیک و پردازش داده ها

سیستم های داده خوان هم اکنون دارای یک نقص جدی در ارتباط با تطبیق انبوه RFID با سیستم مراقبت بهداشتی اینترنت اشیاء می باشد، چرا که غالب مدل های موجود در یک حد خاص برای فراهم آوردن اطلاعات تگ ها، به جای ایجاد توان پایدار و سیگنال های فاز با وضوح بالا، می باشند. به علاوه، آنها از هزینه بالایی برخوردار بوده و نیازمند یک زیرساختار شبکه ای کامپیوتری می باشند. جامعیت دقیق فناوری RFID با استفاده از زیرساختارهای خانگی اینترنت اشیاء نیازمند یک گره کامل RFID با توان محاسباتی و داده های بیسیم و ارتباط آنها با فضای ابری می باشد. بر این مبنا دست دهی دقیق و کامل سیستم های داده خوان قبلاً فراهم شده اند، اما آنها همچنان گرانقیمت تلقی می شوند. حتی سیستم های داده خوان کم هزینه دارای قیمتی 3 الی 4  برابر  روترهای  وای فای می باشند که بر این مبنا می توان آنها را گرانقیمت در نظر گرفت. راه حل محتمل یکپارچه سازی سیستم های کم هزینه نظیر Arduino و Raspberry Pi می باشد، اما در این زمینه لازم است تا تحقیقات مکفی جهت توسعه معماری های پردازشی و رابط های مربوطه انجام شود. در نهایت، علیرغم وجود EPC به عنوان یک پروتکل استاندارد، کتابخانه های نرم افزاری مرتبط برای  کنترل  سیستم های داده خوان کاملاً  وابسته  به ابزارهای  تولیدی  می باشند به گونه ای که لازم است تا با استفاده از یک چارچوب کلی و احتمالاً توسعه ابزارها با استفاده از فناوری متن باز اقدام به ساده سازی و طراحی سیستم های کاربردی در سطح بالا و پیاده سازی آنها نمود.

ج. تعامل RFID با الکترونیک اپیدرمال / زیرجلدی

سیستم های RFID حول بدن به طور کلی از تعامل با ارتباطات RFID و حسگری پس زمینه با توجه به ظهور تحقیقات الکترونیک اپیدرمال سود می برند [38]. در این زمینه لازم است تا قدردان پیشرفت های اخیر در مهندسی بیومواد بود، که خود سبب ایجاد ابزارهای الکترونیک سطحی نازک تاتو مانند شده است که قابلیت انجام آزمایشات در این زمینه در خلال چندین سال اخیر را به وجود آورده و به عنوان یک چشم انداز روشن در ارتباط با کاربرد این ابزارها در بدن انسان ها بشمار می آید. این ابزارها کاملاً زیست تطبیق و خود تجزیه پذیر در محدوده زمانی خاص بوده و بنابراین می توان آنها را به عنوان حسگرهای پوشیدنی بیسیم موقت بکار گرفت. به هر حال، از آنجایی که آنها در تماس مستقیم با پوست انسان می باشند، آنها چالش خاصی را برای ارتباطات الکترومغناطیسی به واسطه قابلیت بدن انسان در اتلاف زیاد نیرو فراهم می آورند. تحقیقات مربوط به استفاده از آنتن های خاص می بایست به گونه ای تحقق یابند تا قابلیت حاصل آوردن ویژگی های مطلوب و سیستم های داده خوان که در محیط اتاق در فواصل مشخص قرار می گیرند به وجود آید.

د. تعاملات اجتماعی الکترومغناطیسی

با توجه به آنکه حسگرهای بی سیم  اتوماتیک  نافذ  جدید به سرعت  در دسترس  قرار  می گیرند، کلاس های جدید سطح بالا با استفاده از پردازش داده های ناهمگن و استخراج الگوهای رفتاری ممکن می شوند. مدولاسیون پس انتشاری الکترومغناطیسی محیط طبیعی، ارائه شده بر مبنای تعامل یک یا چند کاربر با یک شبکه جاسازی شده سیستم های داده خوان RFID و تگ ها یا برچسب های آن (همانند بخش IV-A) سبب ایجاد مفاهیم افزوده محیط محلی می شوند. ویژگی های مثبت ارائه شده به وسیله محققین در رشته مختلف همانند رادارهای پاسیو [39] (شامل منابع مختلف ارائه شده در این زمینه) و همچنین سیستم های فراگیری ماشینی، و همچنین ویژگی های مختلف نظیر علوم عصب شناسی و جامعه شناسی همگی آنها می بایست به گونه ای با یکدیگر تعامل داشته باشند تا قابلیت تولید ابزارهای دانش محور هوشمند به وجود آید که هدف آنها درک بهتر دینامیک و چند و چون ارتباطات انسانی می باشد. بر این مبنا لازم است تا قابلیت تسهیل تعاملات اجتماعی کاربران در داخل کلاس های درس به وجود آمده و همچنین در این راستا تعامل بیشتری با افراد مسن در خانه های سالمندان فراهم شده و قابلیت ارتقای تبادل اطلاعات و مهارت ها در تیم های کاری نیز به وجود آید (به مرجع [40] برای اولین آزمایشات مربوط به ابزارهای فعال پیچیده تر رجوع شود) تا از این طریق بتوان نسبت به پشتیبانی از افراد معلول و ناتوان از نقطه نظر دیداری اقدام نمود.

فناوری RFID مراقبت بهداشتی اینترنت اشیا در فضاهای هوشمند

7- نتیجه گیری

بررسی فناوری RFID برای کاربرد در سیستم های مراقبتی با استفاده از اینترنت اشیاء و آزمایشات شخصی نویسندگان مرتبط با این مبحث بازگوکننده داستانی در ارتباط با فرصت های ترکیبی و ویژگی های مطرح شده در این زمینه می باشند. محققین در کتابخانه های دانشگاهی در سطح جهان هم اکنون در حال تحقیق و ارائه حسگرهای RFID به صورت پاسیو یا غیرفعال و همچنین نیمه فعال می باشند بگونه ای که قابلیت بکارگیری آنها از فواصل دور دست و تعامل آنها با زیرساختارهای شبکه بوجود آید. از طرف دیگر، تنها محصولات اندکی از نقطه نظر تجاری برای کاربردهای بزرگ مقیاس در دسترس می باشند. یکسری از تلاش ها در این زمینه می بایست جهت مدیریت چنین فرآیندهایی و تبدیل آنها از مؤلفه های آزمایشی به کاربردهای حقیقی و تولید انبوه انجام شوند تا قابلیت ارسال محصولات به بازار و رشد آنها به وجود آید. جهت فایق آمدن بر عوامل کندکننده رشد لازم است تا فعالیت های هماهنگی در ارتباط با جوامع اینترنت اشیاء و ویژگی های شبیه سازی بین کاربران نهایی بالقوه به صورت موازی و با مشارکت یکدیگر انجام شود تا قابلیت ارتقاء و تکامل سیستم های داده خوان، نرم افزارها و ابزارهای مربوطه و قابلیت اتصال گسترده تر و مطلوب آنها به وجود آید.

فناوری RFID مراقبت بهداشتی اینترنت اشیا در فضاهای هوشمند