水木呼吸

它是什么?

药械联合开发的重要性将会逐步提升，团队产品利用感测芯片系统与物联网智慧算法，加入声学与气流转换算法，将"正确用药"、"规范用药"、"生理监测"功能集成于一体，病患用药时即可实时纠正，并自动记录用药频率及用药状况。

你的灵感

据统计，困难治疗之哮喘之盛行率为所有哮喘病人的17%，而若能有效控制恶化因子与正确用药，将只有3.7％之病人会是严重哮喘。而严重哮喘之病人将耗费大量医疗资源。在我国，严重哮喘病人之住院天数较一般哮喘病人多了三倍，且平均每位严重哮喘病患每年花费十万元以上。 综合上述，呼吸道慢病因其疾病之特殊性，于临床上有2大未满足需求：1.吸入型药物使用错误率高，药物遵从性差 2.呼吸道慢病控制不佳之因素众多，不易预测其发作 在2022年4月由中国哮喘联盟发表全国移动哮喘评估管理e计划，说明我国哮喘管理依然处于起步阶段，相信哮喘管理系统以及相关软硬件产业将会飞速发展，加上药物国产化的政策推动，药械联合开发的重要性将会逐步提升，而通过药械大数据完善智能医疗亦会形成一个方向，吸入器由于本身就是药械联动的药物投放方式，团队产品希望成为智能慢病管理的先驱。

如何运作？

“水木呼吸”适配各种不同市面上已经存在的吸入器，病患将产品安装在吸入器上即可使用，不用特别进行繁琐操作。产品将麦克风感测芯片系统集成在吸入制剂底部，采集病患用药声音，记录哮喘与慢阻肺发作时支气管哮鸣音变化，基于大数据算法将声学与气流转换，通过蓝牙通信将所得数据传到云端。 产品收集病人声音信息，进一步构建相关算法和大数据模型，利用大数据深度学习算法，推估哮喘与慢阻肺病患目前生理状况，建立个人健康模型，形成线上智能诊断与急性发作预警，可供医师进行线上诊疗参考。该方案能预测病患发作时机，提前预警病患就医或使用急性药物，使呼吸道慢病能得到完全控制。

设计过程

我们最终目的是将气压值与气流转换方式换算，最终利用声音信号测算患者用药时吸入的气流值。我们花费了3年时间进行产品迭代。 第一代设计是利用嘴套集成气流感测芯片，在医院进行相关实验以验证产品思路。我们使用高速MCU、体积小且误差小于+/-100pa的气压感测芯片，重新设计电路板，将其焊接并嵌入嘴套内部。嘴套安装至吸入制剂后可直接使用药物。经过实际用药吸入与抽气泵仿真结果校对后，我们确认能直接利用嘴套微型气压计测算并得知患者用药时产生吸入气流值。 第二代设计在嘴套处使用气流芯片，产品底部使用声音感测芯片。因为我们发现，在有嘴套的情况下无法沿用原本吸入制剂自带的防尘无菌盖子，如果自行设计药物盖子，会影响产品本身的安全性及药监局对整体药械的评估。因此，我们利用声学传感器，通过深度学习以及实际测试病患用药时所产生的气压进行运算，对比两者结果后即可推算出用药时吸入气流值。同时，为了去除背景噪音、完善用药声音对应的气压值，我们模仿乐器音箱设计产品底座结构，应用声音绕射原理，加强频率在8~10kHz的振幅。 我们的最终设计摈弃了气流感测芯片以提升产品适配性，只使用集成在吸入器底部的麦克风感测芯片系统采集病患用药声音。

它有什么不同？

该设计将"正确用药"、"规范用药"、"生理监测"功能集成于一体，利用大数据深度学习算法，推估哮喘与慢阻肺病患目前生理状况，建立个人健康模型，形成线上智能诊断与急性发作预警。 目前国内外哮喘控制市售辅助产品多为针对单点改善，绝大多数用药纠正及教学产品皆无法仿真实际用药情形，或者会干扰药物使用，只能以机械弹簧或外接电子气流测算病患使用吸入制剂时产生的气流，并不能有效地对病患用药方式进行纠正改善。智能终端多为手动记录进行哮喘管理，实际上只是将原本的纸本记录电子化，只能作为部份干预治疗方案，然而对于依从性较低病患，如儿童，依旧无法有效改善病情控制率。 我们的设计利用声学感测系统，基于大数据算法将声学与气流转换，实现哮喘管理。将麦克风集成在吸入制剂底部，采集病患用药声音，记录哮喘与慢阻肺发作时，支气管哮鸣音变化，取代峰流速仪肺部功能测定。该设计适配多种药品，且病患用药时即可实时纠正，并自动记录用药频率及用药状况，实时上传云端，病患不用常去医院。

未来计划

近两年，我们希望在全国各地社区卫生服务站提供免费教学，教会老人及小孩如何正确使用吸入制剂，并推广产品，让病患能够回家进行自主病情管理，按时及正确用药。目前和长庚医院儿科合作，病患家属进行病案管理，建立院内个案管理体系。后续我们希望推广该体系到更多医院，提供更直观、更智能的病患个案管理方式，提高“护患比”。后期，我们通过收集数据，完成相关数据库建设，再建立智能的病情个案管理系统。 长期用药个人哮喘管理功能，在大数据算法采集足够多样本信息后，即可将业务拓展至B端，可协助药企建立药物吸入模型，协助药械开发，并可提升药物临床实验用药纠正以及用药追踪，使药物能够精准投递适用人群，或将数据提供至互联网公司健康管理相关项目计划，形成合作。

奖项