微型化血氧成像系統

一、系統架構:

為協助使用者及傷患在家自行監測傷口狀況,本團隊開發出「基於手機之微型化血氧成像系統」,將血氧成像系統電路進行整合並微型化,為保持系統在適合手握持的尺寸將系統縮小成 7.7cm*11.2cm*3.7cm,且需要在系統中加入電池與充電電路,將系統變成可攜帶式手持血氧成像系統,並在手機上設計App使使用者可以對系統進行操作。

    圖1、微型化血氧成像系統實體與架構圖

二、物聯網架構圖

本團隊也在手機應用中整合人工智慧模型,能達到邊緣運算的效果。除此之外,為整合多套系統的資料,實現遠距醫療,本團隊架設雲端伺服器,並建立關聯式資料庫,使用前後端網頁語言建立雲端追蹤平台,不同套系統間可透過電腦端人機介面和手機應用程式的方式上傳傷口資料至資料庫中。此外,平台中也整合人工智慧傷口癒合階段辨識演算法,醫師與病患皆可登入平台來追蹤傷口恢復效果。

圖2、微型化血氧成像系統-物聯網架構圖

三、使用者介面

為方便使用者操控系統,必須設計淺顯易懂的介面。圖三中為手機的介面設計,第一張為登入頁面,第二張為拍攝對象選取頁面,供照護者在對多個傷患時可以選擇目前拍攝的對象,第三張為血氧影像拍攝頁面,在此頁面可以進行傷口拍攝,並在拍攝完後會將計算完的血氧影像顯示在頁面供使用者觀察,第四張為資料庫頁面,提供使用者觀看之前的歷史紀錄,觀察傷口血氧在不同時間的變化。

圖3、使用者介面設計

四、系統驗證

在系統驗證方面,透過壓脈帶實驗對上臂進行壓迫阻止手臂血流十分鐘,並在壓迫前、開始壓迫、壓迫5分鐘後、釋放前和釋放後拍攝手背的血氧變化,可以在圖四左圖中看到壓脈帶實驗受試者的血氧分佈與變化,並在右圖中顯示在受試者手背上的平均血氧值,可以觀察到在壓脈帶實驗進行壓迫後血氧值會漸漸降低,並在釋放後迅速回升,可見系統能夠觀察到血氧變化。

圖4、壓脈帶實驗結果與血氧平均統計圖