ứng dụng của iot trong y tế và chăm sóc sức khỏe

Khái niệmInternet Vạn Vật, hay cụ thể hơn là Mạng lưới vạn vật kết nốiInternet hoặc là Mạng lưới thiết bị kết nối Internet tiếng Anh: Internet ofThings, viết tắt IoT là một liên mạng, tr

HỌC VIỆN CHÍNH SÁCH VÀ PHÁT TRIỂN

-

MÔN HỌC: DỮ LIỆU LỚN TRONG

KINH TẾ VÀ KINH DOANH

ĐỀ TÀI

ỨNG DỤNG CỦA IOT TRONG

Y TẾ - CHĂM SÓC BỆNH NHÂN

HÀ NỘI 2022

VIÊN 1

2

3

4

DANH SÁCH THÀNH VIÊN NHÓM

I KHÁI NIỆM VÀ LỊCH SỬ CỦA IOT

1 Khái niệm

Internet Vạn Vật, hay cụ thể hơn là Mạng lưới vạn vật kết nối Internet hoặc là Mạng lưới thiết bị kết nối Internet (tiếng Anh: Internet of Things, viết tắt IoT) là một liên mạng, trong đó các thiết bị, phương tiện vận tải (được gọi là "thiết bị kết nối" và "thiết bị thông minh"), phòng ốc và các trang thiết bị khác được nhúng với các bộ phận điện tử, phần mềm, cảm biến, cơ cấu chấp hành cùng với khả năng kết nối mạng máy tính giúp cho các thiết bị này có thể thu thập và truyền tải dữ liệu Năm 2013, tổ chức Global Standards Initiative on Internet of Things (IoT-GSI) đinh nghĩa IoT là "hạ tầng cơ sở toàn cầu phục vụ cho xã hội thông tin, hỗ trợ các dịch vụ (điện toán) chuyên sâu thông qua các vật thể (cả thực lẫn ảo) được kết nối với nhau nhờ vào công nghệ thông tin và truyền thông hiện hữu được tích hợp, và với mục đích ấy một "vật" là "một thứ trong thế giới thực (vật thực) hoặc thế giới thông tin (vật ảo), mà vật đó có thể được nhận dạng và được tích hợp vào một mạng lưới truyền thông" Hệ thống IoT cho phép vật được cảm nhận hoặc được điều khiển từ xa thông qua hạ tầng mạng hiện hữu, tạo cơ hội cho thế giới thực được tích hợp trực tiếp hơn vào hệ thống điện toán, hệ quả là hiệu năng, độ tin cậy và lợi ích kinh tế được tăng cường bên cạnh việc giảm thiểu

sự can dự của con người Khi IoT được gia tố cảm biến và cơ cấu chấp hành, công nghệ này trở thành một dạng thức của hệ thống ảo-thực với tính tổng quát cao hơn, bao gồm luôn cả những công nghệ như điện lưới thông minh, nhà máy điện ảo, nhà thông minh, vận tải thông minh và thành phố thông minh Mỗi vật được nhận dạng riêng biệt trong hệ thống điện toán nhúng và có khả năng phối hợp với nhau trong cùng hạ tầng Internet hiện hữu Các chuyên gia dự báo rằng Internet Vạn Vật sẽ ôm trọn chừng 30

tỉ vật trước năm 2020

2 Lịch sử của IOT

Năm 1999, Kevin Ashton đã đưa ra cụm từ Internet of Things nhằm để chỉ các đối tượng có thể được nhận biết cũng như sự tồn tại của chúng Đến năm 2016, Internet Vạn Vật khẳng định được bước tiến của mình nhờ sự hội tụ của nhiều công nghệ, bao gồm truyền tải vô tuyến hiện diện dầy đặc, phân tích dữ liệu thời gian thực, học máy, cảm biến hàng hóa, và hệ thống nhúng Điều này có nghĩa là tất cả các dạng thức của hệ thống nhúng cổ điển, như mạng cảm biến không dây, hệ thống điều khiển, tự động hóa (bao gồm nhà thông minh và tự động hóa công trình), vân vân đều đóng góp vào việc vận hành Internet Vạn Vật (IoT)

Ý tưởng về một mạng lưới các thiết bị thông minh đã được thảo luận từ

1982, với một máy bán nước Coca-Cola tại Đại học Carnegie Mellon được tùy chỉnh khiến nó đã trở thành thiết bị đầu tiên được kết nối Internet, có khả năng báo cáo kiểm kho và báo cáo độ lạnh của những chai nước mới bỏ vào máy Bản mô tả sơ khai năm 1991 về điện toán phổ quát (tiếng Anh: ubiquitous computing) của Mark Weiser, "Máy tính thế kỷ XXI", cũng như những báo cáo về tầm nhìn đương đại của IoT từ các viện khoa học UbiComp và PerCom Năm 1994 Reza Raji mô tả khái niệm này trên tờ IEEE Spectrum là " các gói dữ liệu nhỏ sang tập hợp các nút mạng lớn, để tích hợp

và tự động hóa mọi thứ từ các thiết bị gia dụng với cả một nhà máy sản xuất".Giữa năm 1993 và 1996 một số công ty đề xuất giải pháp như at Work của Microsoft hay NEST của Novell Tuy nhiên, chỉ đến năm 1999, lĩnh vực này mới bắt đầu lấy lại đà phát triển Bill Joy mường tượng tới phương thức truyền tải thiết bị-tới-thiết bị (D2D) ở một phần trong khung

"Six Webs" của ông, được ông diễn thuyết tại Diễn đàn Kinh tế thế giới ở Davos năm 1999

3 Một số cột mốc phát triển của IOT

1990: Máy nướng bánh mì được cho là đồ vật đầu tiên được kết nối

internet John Romkey, một kỹ sư phần mềm tại Mỹ, đã kết nối chiếc máy nướng bánh mì với máy tính qua internet để bật nó lên

1999: Thuật ngữ “internet of things được tạo ra bởi Kevin Ashton khi

thuyết trình về một hệ thống cảm biến và nhãn nhận dạng qua tần số radio (RFID) gắn trên hàng hóa để quản lý chuỗi cung ứng

2000: LG giới thiệu chiếc tủ lạnh có kết nối internet đầu tiên trên thế

giới với mức giá 20.000 USD

2008: Hội nghị quốc tế đầu tiên về IoT được tổ chức tại Zurich, Thụy

Sĩ

2009: Theo Cisco, đây là thời điểm mà mạng internet vạn vật thực sự

được khai sinh, khi số lượng thiết bị được kết nối internet vượt dân số thế giới

2013: Từ điển Oxford thêm thuật ngữ “internet of things” vào hệ thống

định nghĩa

2020: Số lượng thiết bị được kết nối internet trên thế giới ước tính vượt

con số 20 tỷ

2025: Dự báo sẽ có 75 tỷ thiết bị IoT trên toàn cầu

Công nghệ Internet of Things (IoT) có rất nhiều ứng dụng và việc sử dụng Internet of Things đang phát triển nhanh hơn Tùy thuộc vào các lĩnh vực ứng dụng khác nhau của Internet of Things, nó sẽ hoạt động tương ứng như đã được thiết kế hay phát triển Nhưng IoT không có một kiến trúc làm việc xác định tiêu chuẩn được tuân thủ nghiêm ngặt trên toàn thế giới Kiến trúc của IoT phụ thuộc vào chức năng và việc triển khai của nó trong các lĩnh vực khác nhau Tuy nhiên, có một quy trình cơ bản dựa trên đó IoT được xây dựng

Kiến trúc IoT có 4 lớp : Lớp cảm biến, lớp mạng, lớp xử lý dữ liệu và lớp ứng dụng:

Lớp cảm biến (SENSING LAYER)

Cảm biến, thiết bị truyền động, các thiết bị có trong lớp cảm biến này Các bộ phận cảm biến hoặc bộ truyền động này nhận dữ liệu (Thông số vật lý/ môi trường), xử lý dữ liệu và phát dữ liệu qua mạng

Lớp mạng (NETWORK LAYER)

Các cổng Internet (mạng), hệ thống thu nhập dữ liệu (Data Acquistition

System -DAS) xuất hiện trong lớp này DAS thực hiện chức năng tổng hợp

và chuyển đổi dữ liệu (Thu thập dữ liệu và tổng hợp dữ liệu sau đó chuyển đổi dữ liệu analog của cảm biến sang dữ liệu digital,…) Các cổng nâng cao chủ yếu mở ra kết nối giữa mạng cảm biến và Internet cũng thực hiện nhiều chức năng cơ bản, như bảo vệ chống phần mềm độc hại và lọc một số lần ra quyết định dựa trên dữ liệu đã nhập và các dịch vụ quản lý dữ liệu

Lớp xử lý dữ liệu (DATA PROCESSING LAYER)

Đây là đơn vị xử lý của hệ sinh thái IoT Tại đây, dữ liệu được phân tích

và xử lý trước khi gửi đến trung tâm dữ liệu, nơi dữ liệu được truy cập bởi các ứng dụng phần mềm thường được gọi là ứng dụng kinh doanh Đây là nơi dữ

liệu được theo dõi và quản lý Các hành động khác cũng được chuẩn bị tại lớp này

Lớp ứng dụng (APPLICATION LAYER)

Đây là lớp cuối cùng trong 4 giai đoạn của kiến trúc IoT Trung tâm dữ liệu hoặc đám mây (Cloud) là giai đoạn quản lý, nơi dữ liệu được quản lý và

sử dụng bởi các ứng dụng người dùng cuối như nông nghiệp, chăm sóc sức khỏe, hàng không vũ trụ, nông nghiệp, quốc phòng và những ứng dụng khác

1 Đặc tính cơ bản của IOT

Tính kết nối liên thông (Interconnectivity)

Với IoT thì bất cứ điều gì cũng có thể kết nối với nhau thông qua mạng lưới thông tin và cơ sở hạ tầng liên lạc tổng thể

Tính không đồng nhất

Các thiết bị trong IoT là không đồng nhất vì nó có phần cứng khác nhau

và hệ thống mạng khác nhau Các thiết bị giữa các hệ thống mạng có thể tương tác với nhau nhờ vào sự liên kết của các hệ thống mạng

Thay đổi linh hoạt

Status của các thiết bị tự động thay đổi, ví dụ như : ngủ và thức dậy, kết nối hoặc bị mất kết nối, vị trí thiết bị đã thay đổi và tốc độ đã thay đổi,… Hơn nữa, số lượng thiết bị có thể tự động thay đổi

Quy mô lớn

Sẽ có một số lượng rất lớn các thiết bị được quản lý và giao tiếp với nhau Số lượng này lớn hơn nhiều so với số lượng máy tính kết nối Internet hiện nay Số lượng các thông tin được truyền bởi thiết bị sẽ lớn hơn nhiều so với được truyền bởi con người

2 Yêu cầu ở mức High – level đối với hệ thống IOT

Kết nối dựa trên sự nhận diện

Nghĩa là các “Things” phải có ID riêng biệt Hệ thống IoT cần hỗ trợ các kết nối giữa các “Things” và kết nối được thiếp lập dựa trên định dạng (ID) của Things

Khả năng cộng tác

Hệ thống IoT có khả năng tương tác qua lại giữa các Network và Things

Khả năng tự quản của Network

Bao gồm tự quản lý, tự cấu hình, tự tối ưu hoaos và tự có cơ chế bảo vệ Điều này cần thiết để Network có thể thích ứng với các Domains ứng dụng khác nhau, môi trường truyền thông khác nhau và nhiều loại thiết bị khác nhau

Dịch vụ thỏa thuận

Dịch vụ này có thể cung cấp bằng cách thu thập, giao tiếp và xử lý tự động các dữ liệu giữa các “Things” dựa trên các quy tắc (Rules) được thiếp lập bởi người vận hành hoặc tùy chỉnh bởi các người dùng

Các khả năng dựa vào vị trí (Location – Based Capabilities)

Thông tin liên lạc và các dịch vụ liên quan đến một cái gì đó sẽ phụ thuộc vào thông tin vị trí của Things và người sử dụng Hệ thống IoT có thể biết và theo dõi vị trí một cách tự động Các dịch vụ dựa trên vị trí có thể bị hạn chế bởi luật pháp hay quy định, và phải tuân thủ các yêu cầu an ninh

Bảo mật

Trong IoT, nhiều “Things” được kết nối với nhau Chính điều này làm tăng mối nguy trong bảo mật, chẳng hạn như bí mật bị tiết lộ, xác thực sai hay

dữ liệu bị thay đổi hay làm giả

Bảo vệ tính riêng tư

Tất cả các “Things” đều có chủ sở hữu và người sử dụng của nó Dữ liệu thu thập được từ các “Things” có thể chứa thông tin cá nhân liên quan chủ sở hữu hoặc người sử dụng nó Các hệ thống IoT cần bảo vệ sự riêng tư trong quá trình truyền dữ liệu, tập hợp, lưu trữ, khai thác và xử lý Bảo vệ sự riêng

tư không nên thiếp lập một rào cản đối với xác thực nguồn dữ liệu

Plug and Play

Các “Things” phải được Plug and Play một cách dễ dàng và tiện dụng

Khả năng quảng lý

Hệ thống IoT cần phải hỗ trợ tính năng quản lý các “Things” để đảm bảo Network hoạt động bình thường Ứng dụng IoT thường làm việc tự động mà không cần sự tham gia của con người nhưng toàn bộ quá trình hoạt động của

họ nên được quản lý bởi các bên liên quan

3 Ưu điểm và nhược điểm của IOT

- Ưu điểm

+ Truy cập thông tin từ mọi lúc, mọi nơi trên mọi thiết bị

+ Cải thiện việc giao tiếp giữa các thiết bị điện tử được kết nối + Chuyển dữ liệu qua mạng Internet giúp tiết kiệm thời gian và tiền bạc + Tự động hóa các nhiệm vụ giúp cải thiện chất lượng dịch vụ của doanh nghiệp

- Nhược điểm

+ Khi nhiều thiết bị được kết nối và nhiều thông tin được chia sẻ giữa các thiết bị, thì hacker có thể lấy cắp thông tin bí mật cũng tăng lên

+ Các doanh nghiệp có thể phải đối phó với số lượng lớn thiết bị IoT và việc thu thập và quản lý dữ liệu từ các thiết bị đó sẽ là một thách thức

+ Nếu có lỗi trong hệ thống, có khả năng mọi thiết bị được kết nối sẽ bị hỏng

+ Vì không có tiêu chuẩn quốc tế về khả năng tương thích cho IoT, rất khó để các thiết bị từ các nhà sản xuất khác nhau giao tiếp với nhau

BỆNH NHÂN

1 Quản lý cơ sở y tế và hệ thống điều khiển:

Công nghệ IoT đã cung cấp các giải pháp quan trọng để quản lý cơ sở y

tế và tăng cường hiệu suất hệ thống điều khiển trong lĩnh vực y tế Dưới đây

là một số ứng dụng chi tiết:

a Quản lý tài sản y tế: IoT có thể được sử dụng để theo dõi, quản lý và nâng cao hiệu quả sử dụng tài sản y tế trong cơ sở y tế Các thiết bị IoT có thể được gắn vào các thiết bị y tế quan trọng như máy móc y tế, thiết bị y tế di động, xe cứu thương để theo dõi vị trí, tình trạng và việc bảo trì của chúng Điều này giúp giảm thiểu mất mát tài sản, tối ưu hóa việc sử dụng tài sản và đảm bảo sẵn sàng và an toàn trong cung cấp dịch vụ y tế

b Hệ thống quản lý lịch trình và thời gian chờ: IoT có thể giúp quản lý lịch trình và thời gian chờ trong cơ sở y tế Bằng cách kết hợp dữ liệu từ các thiết bị IoT và hệ thống thông tin y tế, hệ thống có thể theo dõi lịch trình khám bệnh, thời gian chờ, và tình trạng phòng khám Điều này giúp tăng cường hiệu suất và tối ưu hóa quy trình chăm sóc y tế, giảm thiểu thời gian chờ đợi và cải thiện trải nghiệm của bệnh nhân

c Hệ thống giám sát và cảnh báo: IoT có thể được sử dụng để xây dựng

hệ thống giám sát và cảnh báo trong cơ sở y tế Các cảm biến IoT có thể theo dõi các thông số như nhiệt độ, độ ẩm, áp suất, đèn chiếu sáng và an ninh Khi

dữ liệu thu thập vượt quá ngưỡng được định trước hoặc có sự cố xảy ra, hệ thống sẽ tự động cảnh báo nhân viên y tế để họ có thể phản ứng kịp thời và giải quyết vấn đề

d Hệ thống theo dõi và phân tích dữ liệu: IoT cung cấp khả năng thu thập dữ liệu phong phú từ các thiết bị y tế và hệ thống trong cơ sở y tế Dữ liệu này có thể bao gồm thông tin về sức khỏe bệnh nhân, quá trình điều trị, kết quả xét nghiệm và hồ sơ y tế Các hệ thống IoT có thể tổ chức, lưu trữ và phân tích dữ liệu này để cung cấp thông tin quan trọng cho quản lý cơ sở y tế

và đưa ra quyết định thông minh Việc sử dụng phân tích dữ liệu trong thời gian thực có thể giúp cải thiện hiệu suất hoạt động, dự báo tình hình và đưa ra biện pháp nâng cao chất lượng chăm sóc y tế

e Hệ thống định vị và quản lý nhân viên y tế: IoT có thể được sử dụng

để theo dõi vị trí và quản lý nhân viên y tế trong cơ sở y tế Bằng cách sử dụng các thiết bị định vị GPS hoặc hệ thống định vị trong nhà (indoor positioning system), hệ thống IoT có thể giúp theo dõi vị trí và hoạt động của nhân viên y tế Điều này giúp tăng cường an ninh và an toàn trong cơ sở y tế, quản lý và phân bổ tài nguyên nhân lực hiệu quả hơn

f Quản lý năng lượng và môi trường: IoT có thể được sử dụng để quản

lý năng lượng và môi trường trong cơ sở y tế Các hệ thống IoT giúp giám sát

và điều khiển các thiết bị tiết kiệm năng lượng như hệ thống chiếu sáng, điều hòa không khí, và hệ thống điện Ngoài ra, các cảm biến IoT có thể giám sát chất lượng không khí, mức độ ô nhiễm và các yếu tố môi trường khác để đảm bảo một môi trường làm việc an toàn và lành mạnh cho bệnh nhân và nhân viên y tế

2 Theo dõi sức khỏe cá nhân

Công nghệ IoT đã đem lại những ứng dụng đáng chú ý trong việc theo dõi sức khỏe cá nhân, giúp người dùng tự quản lý và cải thiện sức khỏe của mình Dưới đây là một số ứng dụng chi tiết của IoT trong lĩnh vực này:

a Thiết bị đeo thông minh (Smart Wearables): Đồng hồ thông minh, vòng đeo tay thông minh, và các thiết bị đeo được kết nối IoT có thể theo dõi

và ghi lại các thông số sức khỏe cá nhân như nhịp tim, mức độ hoạt động, lượng calo tiêu thụ và chất lượng giấc ngủ Dữ liệu này được truyền qua mạng

để người dùng có thể theo dõi sức khỏe của mình và đưa ra các quyết định hợp lý về lối sống và chăm sóc sức khỏe

b Cảm biến y tế thông minh: Các cảm biến y tế như cảm biến nhịp tim, cảm biến huyết áp, cảm biến đo nồng độ oxy trong máu có thể kết nối IoT để thu thập dữ liệu y tế quan trọng Người dùng có thể sử dụng các thiết bị này

để tự theo dõi và đánh giá sức khỏe của mình, và dữ liệu được chia sẻ với các chuyên gia y tế để đưa ra nhận định và lời khuyên điều trị

c Ứng dụng di động và nền tảng sức khỏe: Các ứng dụng di động và nền tảng sức khỏe kết hợp công nghệ IoT để cung cấp cho người dùng một giao diện dễ sử dụng và tiện ích để theo dõi và quản lý sức khỏe cá nhân Người dùng có thể ghi lại hoạt động hàng ngày, cân nặng, mức độ stress, khẩu phần

ăn, và các thông số khác liên quan đến sức khỏe Dữ liệu được tổ chức và phân tích để tạo ra những gợi ý và lời khuyên cá nhân hóa cho người dùng

d Hệ thống giám sát từ xa: IoT cung cấp khả năng giám sát từ xa sức khỏe cá nhân Các thiết bị y tế kết nối IoT như máy đo đường huyết, máy đo insulin thông minh, và các thiết bị y tế di động có thể gửi dữ liệu tự động

3 Bác sĩ từ xa và chăm sóc tại nhà: