وفي ضوء التطور السريع في مجال تقديم الرعاية الصحية، برزت هندسة الرعاية الصحية عن بعد كحجر الزاوية لتوسيع نطاق الخدمات الطبية لتشمل السكان في المناطق الريفية أو التي تعاني من نقص في الخدمات أو المتأثرة بالأزمات، كما أن نجاح برامج التطبيب عن بعد ورصد المرضى عن بعد، والشبكة المتنقلة للصحة (الصحة) يتوقف بدرجة كبيرة على وجود تكنولوجيات اتصال موثوقة وخفيضة التكلفة، ومن بين مختلف نظم التوجيه الرقمي المستخدمة في هذه النظم، تُستبعد تطبيقات القدرة على مواجهة التحولات.

Understanding Frequency Shift Keying (FSK)

F[LT] modulation technique where binary data is represented by discrete frequency shifts of a carrier signal. In its simplest form, bind FSK (BFT) uses two frequencies: one for logical 0 and one for logical 1.

وبالإضافة إلى ذلك، توجد متغيرات متعددة المستويات أو متغيرات متعددة المستويات أو متغيرات في نظام الضمان الاجتماعي (مثلاً، 4FSK، 8FSK) ترسم خرائط متعددة للرمز الواحد، وتزيد من الكفاءة الطيفية بتكلفة ارتفاع نسبة الإشارة إلى الأرقام القياسية، وتقل شيوعية نظام الضمان الاجتماعي في الأجهزة الطبية ذات التردد المنخفض نظراً لزيادة التعقيد واستهلاك الطاقة، ولكن يجب أن يكون الاستخدام المحدود في التطبيقات

ومقارنة بخطوط مفاتيح الشحن المتحركة (ASK) وخطوط الشحن المتحركة (PSK)، تقدم مؤسسة FSK مزايا متأصلة في البيئات المزعجة، لأن المعلومات مرمزة في التردد وليس في نطاق السعة، فإن شركة FSK هي غير قادرة على التقلبات الناجمة عن التلاشي أو ارتفاع الإشارات - وهي ميزة حيوية في بيئات المستشفيات التي تحتوي على معدات معدنية، وتظهر أسطحها.

التطبيقات الرئيسية لمؤسسة FSK في مجال الهندسة الصحية عن بعد

رصد المرضى عن بعد

وتُجمع نظم الرعاية الصحية باستمرار بيانات فيزيائية من المرضى خارج البيئات السريرية التقليدية - وكثيراً ما تكون في منازلهم أو في العيادات الريفية - وتُنقلها إلى مقدمي الرعاية الصحية للتحليل، وتُستخدم هذه النظم على نطاق واسع لأنها تدعم وصلات منخفضة البيانات وشديدة الاعتماد اللازمة لقياس الحركة الحيوية للعلامات، وعلى سبيل المثال، تقوم برصدات الكهرومغناطيسية ذات الجرا(33).

وبالمثل، فإن مراقبين مستمرين للغلوكوز (CGMs) لإدارة السكري كثيرا ما يستخدمون FSK لإحالة قراءات الغليون من جهاز استشعار فرعي إلى جهاز استقبال يدوي أو هاتف محمول، لأن أجهزة التصوير المميتة المتوسطة الحجم تتطلب تحديثات متكررة للبيانات (كل دقيقة واحدة) وتعمل في بيئة الكهرومغناطيسية مع احتمال التدخل من أجهزة الصمامات الأخرى، ومقاومة FSK

معدات التطبيب عن بعد والتشخيص

وتعتمد برامج العلاج بالأشعة على نقل بيانات تشخيصية عالية الشكل، مثل الإشعاع الرقمي (X-ray)، والصور فوق الصوتية، وأجهزة الأشعة المكشوفة ذات الطابع الدوار، والأجهزة الاختلال المزودة بأجهزة التحكم في القنوات البيرفلورية، إلى حد بعيد، وترسل نماذج التدفق في أجهزة التصوير المتحركة الطبية إلى أجهزة التحكم في الرؤوس الخام المتاخمة في آن واحد.

In addition[ electronic stethoscopes and digital otoscopes that transmit auscultation voice or ear canal images often employ FSK for its energy efficiency. A typical scenario involves a nurse in a remote health post placing an FSK-enabled stetho on a patient, while a cardiologist at a tertiary hospital receives the frequencynocardiogram in real time.

شبكة المناطق الخالية من الأسلحة

وتتكون شبكات المناطق التي لا توجد بها أجهزة استشعار متعددة توضع على الجسم أو داخله، ويقاس كل منها بارامتر فسيولوجي مختلف )مثل درجة الحرارة، وضغط الدم، وتشبع الأوكسجين، والحركة( ويجب أن تتواصل هذه الندوات فيما بينها ومع مركز )في كثير من الأحيان تكون فيه أجهزة هاتف ذكية أو بوابة( تستخدم بروتوكولا منخفضا للميزات قصيرة المدى.

For instance, a multi-sensor WBAN for monitoring post-operative patients might include an FSK-based temperature patch, a pulse oximeter, and a fall-detection accelerometer, all transmit to a bedside hub. because each sensor operates on a slightly different center frequency within the 2.4 GHz ISM band, FSK’s inherent frequency selectivity to separate concurren

Comparative Advantages of FSK in Healthcare Environments

(ب) صعوبة الإضاءة والتدخل

(أ) [الضوء على شكل نوع من أنواع] (الضوء)

Furthermore, FSK’s constant envelope allows the use of limiting amplifiers in the receiver front-end, which clip amplitude variations and remove residual noise before the frequency discriminator. This greatly simplifies automatic gain control (AGC) reducing receiver complexity and cost-a tangible benefit for portable healthcare devices that must be affordable and easy to Performance Field hospital links have

استهلاك السلطة المنخفضة وطول العمر

وهناك العديد من أجهزة الرعاية الصحية عن بعد تعمل بالبطارية ويجب أن تعمل لأسابيع أو أشهر دون إعادة شحنها، وتُضخ أجهزة نقل تابعة لمؤسسة FSK في عملية منخفضة الطاقة لأنها لا تحتاج إلا إلى التحول بين ترددات )أو أكثر( ولا تحتاج إلى أجهزة مضخة خطية لتدفئة النفايات، كما أن متوسط أجهزة إرسال مجهزة بنظام FSK بالنسبة لأجهزة الاستشعار التي يمكن ارتداؤها يتراوح بين ١٠ و ٢٠ ميلا مربعا أثناء نقلها في المائة من الناتج الحالي)١(.

وعلى النقيض من ذلك، كثيرا ما يتطلب مصممو نظام المعلومات المسبقة عن البضائع تسلسلاً وثغرات معقدة غير مجهزة بالمرحلة تزيد من استهلاك الطاقة، في حين أن أجهزة الإرسال التابعة لنظام أس كينيدي تعاني من انخفاض الكفاءة لأن جهاز الإرسال يجب أن يعجل بتدفئة الطاقة، مما يؤدي إلى ارتفاع سرعة التصفير وزيادة الطاقة في كل مرة.

هاء - سهولة التنفيذ والتكامل

وتُعد تكنولوجيا النموذج الإلكتروني للبرمجيات الحرة من أجل المستقبل ناضجة ومميزة تماما، مع المؤلفات الواسعة وأدوات المحاكاة، وأجهزة متكاملة من خارج المرفأ، متاحة من جهات التصنيع مثل أدوات تكساس، وأجهزة الأنالوك، وأجهزة الرصد السيمتي، والكثير من رقائق الوصلات البسيطـة (مثلا، سلسلة سي 441، سلسلة سي 446x) التي تُبنى في شكلها الترددي FSK

وعلاوة على ذلك، فإن توافق اتحاد رابطات الموظفين المدنيين الدوليين مع المعايير اللاسلكية القائمة - مثل IEEE 802.15.4 (Zigbee) ومختلف بروتوكولات القطاع الفرعي للزئبق العقاري - يعني أن أجهزة الرعاية الصحية يمكن أن تربط بسهولة بالهياكل الأساسية الثابتة مثل بوابات زغبي أو شبكات لوروانز (التي تستخدم أيضاً شبكة FSK كخيار للتناوب في بعض المناطق) وهذه القدرة على التشغيل المتبادل تتيح تدفق البيانات غير المتسارعة من

التحديات والحدود التي تواجه مؤسسة الرعاية الصحية في مجال الرعاية الصحية

معدل البيانات والكفاءة في اختيار المسارات

The most significant limitation of traditional FSK is its relatively poor spectral efficiency compared to modern modulation schemes. BFSK requires a bandwidth approximately equal to 2 adf + 2Rb

بيد أن العديد من تطبيقات الاستشعار عن بعد )مثل معدل القلب ودرجة الحرارة( تتطلب معدلات بيانات لا تتجاوز بضعة كيلو فولتات في الثانية، ولذلك فإن عدم كفاءة الترددات في الترددات الترددية في الترددات المتوسطة من الفول السوداني نادرا ما يكون عقبة عملية، وعندما تكون هناك حاجة الى معدلات أعلى )مثلاً، تتدفق الصوتية من الترددات الرقمية عند ٦٤ كيلوباساً/زرقاً(

التدخل والتعايش

ونظراً لأن الأجهزة الطبية تنشر بصورة متزايدة في نطاقات غير مرخص بها من نظام الرصد الدولي (وبخاصة 2.4 غيهرتز و868/915 ميغاهرتز)، فإنها يجب أن تتنافس مع عدد متزايد من التكنولوجيات اللاسلكية المتنافسة: ويفي، وبلوتو، وزيغبي، ونظم الملكية، كما أن إشارات FSK يمكن أن تُقابل حالات الاصطدام المتكررة إذا ما تداخلت الترددات الترددية في العاصمة مع زيادة الإنتاج القوي.

وللتخفيف من ذلك، فإن أجهزة استقبال حديثة تابعة لمؤسسة FSK تتضمن قفزات ترددات مكيفة، حيث يتحول جهاز الإرسال والاستقبال بسرعة بين مجموعة من الترددات المحددة سلفا في سلسلة من العمليات التي تستخدم فيها المواد الدوائية، وعلى سبيل المثال، فإن عمليات التدخل في نطاق الترددات الأساسية التي تستخدمها الشبكة 802-15.6 تستخدم الترددات لتلافي الاصطدامات المستمرة.

الأمن ونزاهة البيانات

وفي حين أن شركة " إتش كي " نفسها لا توفر التشفير، فإنها تعمل كناقل طبقة مادية؛ ويجب أن ينفذ الأمن في طبقات أعلى من بروتوكول الاتصال، وفي مجال الرعاية الصحية النائية، تحمي بيانات المرضى من خلال أنظمة مثل " HIPA " في الولايات المتحدة والناتج المحلي الإجمالي في أوروبا، مما يتطلب تشفيرا قويا في كل من فترات الراحة والعبور.

وثمة شاغل أمني آخر هو احتمال وقوع هجمات على جانب القناة تستغل العلاقة بين موجة FSK المحالة والبيانات الأساسية أو المفتاح السري، وبما أن FSK هي نموذج ثابت للملابس، فإنها أقل عرضة للهجمات على تحليل القوة من ASK (التي يمكن أن تكشف عن تغيرات في مستوى الطاقة) فإن الهجمات على أساس الترددات والمقومات الأساسية هي نظرياً ممكنة، ولكن أصعب بكثير من أن تنفذ دون وجود شبكة شاملة للجهاز.

الاتجاهات المستقبلية والاتجاهات الناشئة

التكامل مع 5 زاي وما بعده

وبالإضافة إلى ذلك، فإن نشر شبكات الخلايا الـ 5G الوعود باستخدام وسائل الاتصال المنخفضة التردد التي يمكن الاعتماد عليها، والاتصالات الواسعة النطاق من نوع الميكروفونات، التي يُستخدم فيها جهاز الاستنشاق بالأجهزة اللاسلكية ذات الصلة بدرجة كبيرة (الأجهزة اللاسلكية ذات النطاق الترددي المنخفض) (وإن كانت طبقة الترددات 5G تستخدم موجات معقدة مثل نظام إدارة المعلومات الإدارية المتكامل ونظام إدارة المواد الكيميائية، فإن تقنيات الترددات الترددية تُستكشف في حالات استخدام محددة).

وعلاوة على ذلك، فإن التكنولوجيات اللاسلكية المعرفية - حيث يختار جهازاً دينامياً نطاقات التردد غير المستخدمة - يمكن أن يسمح للمستشعرات الطبية التي تستخدمها مؤسسة FSK بالقفز إلى طيف واضح حتى في المستشفيات المكتظة - وقد أظهرت نماذج البحوث ملامح مدركة للشبكة تُحس الطيف باستخدام الكشف عن الطاقة والتحول إلى قناة متاحة في غضون ثواني دقيقة، مما حقق تحسيناً بنسبة 40 في المائة في معدل تسليم التعبئة مقابل بيئة ثابتة.

التطويق الهجين والتقنيات التكييفية

وللتغلب على قيود معدلات بيانات المؤسسة في الوقت الذي تحافظ فيه على قوتها وتدني قدرتها، تجمع التصميمات الناشئة بين المعارف التقليدية والصيغ الأخرى بطريقة تكيفية، فعلى سبيل المثال، قد تستخدم هذه الأداة معلومات ذاتية متطورة من حيث القدرة على استخدام الطاقة من أجل إشارات منخفضة الجودة وعلامات حيوية، ثم تنتقل إلى أنماط من التداول ذاتية أعلى (مثلاً، 16 درجة مئوية) لنقل موجة متراكمة من مؤشرات القدرة على الحركة أو لا تزال مكيفة.

وثمة هجين واعد آخر هو FSK-OOK (On-Off Keying)، حيث يكون الناقل موجوداً (FSK for data 1) أو غائباً (data 0) ولكن بقدرة إضافية على التحول، وهذا يتيح للمستلم الكشف عن الكم والتواتر على السواء، مما يوفر مكاسب التنوع في قنوات التزييف، وقد أظهرت الدراسات أن البرمجيات الفوقية في استهلاك الطاقة النقي في بيئة هامشية تتراوح بين 5 و6.

الجهود التنظيمية والتوحيدية

:: النظام الإيكولوجي للأجهزة الطبية الذي يفقده النظام الإيكولوجي، ويجب أن تتقيد أي تكنولوجيا جديدة لاسلكية بمعايير مثل IEC 60601-1-2 (التوافق المغناطيسي)، والتوجيه من المؤسسة بشأن التكنولوجيا اللاسلكية الترددية في الأجهزة الطبية، وأنظمة الطيف الإقليمية، وأن تكون أجهزة الاتصال اللاسلكية التابعة للمؤسسة الاتحادية للكهرباء قادرة على التزود بأجهزة قياسية متعددة الأجهزة، وأن تُخصص خصيصاً لأجهزة إرسال ذات قدرة منخفضة؛

ويجب أيضاً أن ينظر المصانع في الفروق الدولية: فبينما تتاح مجموعة الـ 868 ميغاهيرتز على نطاق واسع في أوروبا من أجل الأجهزة الطبية في جمهورية كوريا الشعبية الديمقراطية، تستخدم فرقة الـ 915 ميغاهيرتز في أمريكا الشمالية، و433 ميغاهيرتز في مناطق أخرى، وتزيد أجهزة الإيزومر المتعددة الترددات التي يمكن تشكيلها لمختلف المناطق من تبسيط الانتشار العالمي، ولكنها تضيف تحديات في مجال تحديد الهوية والتصميم في نهاية المطاف.

خاتمة

ولا تزال عملية تحديد المسارات ذات الترددات العالية تشكل تكنولوجيا أساسية في هندسة الرعاية الصحية عن بعد، وتوفر مزيجاً فريداً من الحصانة من الضوضاء، وانخفاض استهلاك الطاقة، وتبسيط التنفيذ الذي يضاهي تماماً القيود التي تفرضها الأجهزة الطبية التي تعمل خارج البيئات السريرية الخاضعة للمراقبة، ومن الرصد المستمر للآداب، ومن أجهزة التوليد ذات الأجنحة الارتفاعية القابلة للارتطام إلى معدات التصوير عن بعد وشبكات الجسم اللاسلكية، تقدم شبكة المعلومات عن طريق الاتصال ذات الكفاءة العالية في مجال الطاقة.

وستعالج التحديات مثل ازدحام الطيف، والتدخل، والأمن معالجة نشطة من خلال قفزات التردد، والتعديلات التكييفية، وتشفير الوزن الخفيف، وضمان استمرار تطور نظام مراقبة الأصول المالية في ظل النظام الإيكولوجي اللاسلكي الأوسع نطاقاً، وبما أن 5G، وحساب الحواف، وتحول المعلومات الاستخبارية الاصطناعية، فإن من المرجح أن تحتفظ المؤسسة بدورها كطبقة مادية من أجل أجهزة الاستشعار الطبية ذات الطاقة المنخفضة، مع تكييف النظم الهجينة.