聯(lián)合國的可持續(xù)發(fā)展目標之一是做好預防傳染病傳播的準備。在COVID-19大流行期間，防疫已成為當前最重要目標。科技在對抗傳染病方面扮演重要角色，而物聯(lián)網相關技術正是我們重要的防疫武器。降低成本、自主遠程護理和診斷，以及即時獲取患者的數(shù)據(jù)只是物聯(lián)網改變醫(yī)療保健的其中幾種方式。在疾病控制方面，無線連接和物聯(lián)網技術更提供了強有力的解決方案。

我們通常認為物聯(lián)網是由傳感器和無線微控制器組成的網絡，其實這只是物聯(lián)網的物理層。整體而言，物聯(lián)網是大規(guī)模的分布式計算。估計有240億個物聯(lián)網智能連接設備可以收集前所未有的海量數(shù)據(jù)，并執(zhí)行計算。在對抗疫情大流行時，更多的數(shù)據(jù)意味著更好的決策制定和更好的應對計劃。兩者對于預防和控制疾病的傳播都至關重要。

追蹤接觸者

在流行疫情上升時，最緊迫的任務是追蹤并隔離那些可能與感染者有過接觸的人。這是控制疾病的一種方法。傳統(tǒng)追蹤接觸者的技術有賴于采訪接觸對象并調查相關問題。此方法不但昂貴費時，而且容易出現(xiàn)人為錯誤。在人口稠密城市之間流動的人群更加劇了這一問題，突顯出傳統(tǒng)方法的弱點。

作為傳統(tǒng)追蹤接觸者方法的替代，可依賴無線技術（RFID、低功耗藍牙、GPS、Wi-Fi和磁場信號）來追蹤詳細的位置。與傳統(tǒng)方法不同的是，無線技術可提供與確認病例互動接觸的時間和距離等相關信息。低功耗藍牙（BLE）是應用最廣泛的IoT標準之一，可提供相對較高的位置追蹤精確度。

與Wi-Fi和蜂窩定位相比，低功耗藍牙可以提供高出一個數(shù)量級的定位精度。對追蹤到的接觸者進行分類并排定優(yōu)先處理級別時，更高的精確度至關重要。低功耗藍牙提供了多種位置追蹤方案，例如RSSI和到達角（AoA）。低功耗藍牙標準也廣泛存在于我們的智能手機和大多數(shù)可連接的穿戴設備上。

傳染病大流行期間，部署藍牙標簽是改善應變計劃的另一種解決方案［資料來源］。就未來而言，這意味著在人口稠密的城市地區(qū)部署成百上千個藍牙標簽和智能設備進行通信。這需要對這些藍牙設備組成的網絡進行全系統(tǒng)的優(yōu)化，以克服消息的沖突［數(shù)據(jù)來源］。消息的沖突可能意味著忽略一次極易發(fā)生感染的接觸，因為他們的設備未能報告與確診病患的接觸。

生物傳感器和即時（Point-of-Care）檢測

應對傳染病疫情流行的另一個關鍵任務是即時檢測。由于缺乏廣泛可用的COVID-19測試套件，每當我們檢查COVID-19數(shù)據(jù)時，我們只能感知到冰山一角的信息。如果使用的檢測試劑可以更加普及，發(fā)生在紐約市的不受控制的COVID-19病毒傳播可能就會大幅地減輕。具成本效益且可快速部署的診斷設備也是全球偏遠和發(fā)展中地區(qū)的基本需求，在這些地區(qū)缺少訓練有素的人員和配備完善的醫(yī)療中心，從而會導致無法控制的疫情擴散。

診斷設備除了要具有成本效益外，還必須可靠、靈敏、便攜式且讓使用者容易操作。此外，設備最好能夠在全部或部分使用后可以拋棄、易于重制、體積小。而云連接的生物傳感器則非常適合該方案［資料來源］。病人的體驗很簡單。從患者體內提取樣本到拋棄式藥筒中。只需在30分鐘內，測試即可完成。

讓我們從技術角度來看看發(fā)生了什么：藥筒被裝入一個芯片實驗室設備上，這個設備包含一組安裝在CMOS芯片上的ISFET傳感器陣列，該傳感器陣列連接到微控制器來通過藍牙將數(shù)據(jù)傳輸?shù)皆苹蛑悄苁謾C應用程序。使用中的ISFET生物傳感器與MOSFET晶體管非常相似，不同之處在于金屬柵極被離子敏感結構替代。ISFET生物傳感器可以測量溶液中的離子濃度。

傳感器對芯片表面的反應進行離子成像，從而能夠實時監(jiān)測到DNA的擴增。監(jiān)視此生物過程等同于檢測病毒感染。該演示展示了物聯(lián)網如何支持瑣碎的技術以實現(xiàn)無處不在的普及性計算，從而提供前所未有的即時檢測功能。客觀來看，這種芯片實驗室技術盡管便宜很多，但與雅培（Abbott）實驗室的盒裝測試套件相似，該盒裝套件已獲得FDA的快速批準，并已在過去幾周內進行部署。

ISFET生物傳感器基本上是MOSFET晶體管，但其金屬柵極被離子敏感結構取代。

醫(yī)療物聯(lián)網

美國疾病預防控制中心（CDC）估計，每年因健康問題引發(fā)的感染人數(shù)（與健康相關的訪視期間被感染的人數(shù)）僅在美國醫(yī)院每年就高達170萬［資料來源］。在疫情大流行期間，此數(shù)字不僅會增加，還會導致當我們最需要專業(yè)醫(yī)護人才時卻面臨短缺。我們如何才能降低大流行期間醫(yī)院感染的風險呢？

其中具吸引力的解決方案之一是醫(yī)療物聯(lián)網（Internet of Medical Things，IoMT）。IDC估計，超過70％的醫(yī)療保健機構已經在部署IoMT［來源］，這對于未來的大流行預防是個好消息?；镜奈锫?lián)網天才概念是它將任何對象變成數(shù)據(jù)源。對于IoMT而言，“對象”本身是醫(yī)療產品，無論是心率監(jiān)測器、輪椅或是可穿戴設備。病人產生數(shù)據(jù)（PGD）的串流信息可用于分析病人的健康狀況。就更大的計劃方案而言，從病患人口收集的數(shù)據(jù)可以用來加速醫(yī)學研究和發(fā)展。

在醫(yī)院部署更多的自動化和技術如IoMT床頭設備，可減少與傳染病患者的接觸，讓工作人員得到更多保護。隨時可取得的患者數(shù)據(jù)將減少醫(yī)院就診的需要和時間。這與不斷發(fā)展的遠程醫(yī)生就診、遠程診斷和監(jiān)控技術息息相關。值得注意的是，盡管隨著IoMT和自動化技術的發(fā)展，除了流行病之外，該技術并不能取代人與人之間的連接，這是護理患者的關鍵部分。就效益而言，如果有的話，IoMT可為醫(yī)生提供更多時間來專注于人為方面的工作，例如對病患和家庭提供咨詢。

IoMT還增強了對老年人或慢性病患的遠程照料，在當前的COVID-19大流行中，這可能意味著可大幅減少最脆弱人群的接觸風險。在大流行期間照顧老年人時，減少非必要的接觸以避免危及生命至關重要。借助虛擬助手、醫(yī)療傳感器和智能家居，我們可以確保易受傷害的群體在身體和心理上的健康。

安全威脅

一般而言，如果不解決安全性和隱私問題，IoMT和IoT的倡議就不夠完備。盡管物聯(lián)網技術已經發(fā)展到足以將數(shù)據(jù)從對象到云之間來回傳輸，但是設備和數(shù)據(jù)安全性仍然是一個問題。這就解釋了為什么醫(yī)療保健機構持續(xù)在其后端系統(tǒng)部署物聯(lián)網之同時，仍對IoMT前沿技術調動了多少客戶接口持謹慎態(tài)度。

由于傳感器不斷傳輸有關健康狀況的敏感信息，這讓患者對智能穿戴式醫(yī)療設備感到不安。此外，在疫情大流行的情況下，尤其是在接觸者追蹤方面，數(shù)據(jù)隱私成了敏感問題。如果我們在人群中部署藍牙標簽以在大流行時啟用接觸者追蹤功能，誰會擁有這些收集的數(shù)據(jù)？在何種程度上可以取得和操縱這些敏感數(shù)據(jù)？

IoT隱私和安全漏洞的問題必須能夠解決，相關科技才能交付至醫(yī)療保健客戶手上。而解決這些問題，有賴于在此領域立法、經濟、醫(yī)療和技術參與者的共同努力。從技術角度來看，目前已有大量的創(chuàng)新來保護硬件和軟件設備免受黑客攻擊。例如，Silicon Labs的Secure Vault技術可為每個無線芯片生成唯一的簽名，就像出生證明一樣。這意味著在芯片上執(zhí)行的計算僅能用于提供IoT服務的IoT服務商，而不會被虎視眈眈的黑客竊取。但是，供貨商在處理個人數(shù)據(jù)方面如何建立消費者的信任仍然是個懸而未決的問題。

物聯(lián)網技術可以成為引領預防和管理當前和未來流行病的方法。面對大規(guī)模流行病，廣泛部署的物聯(lián)網為人類提供了前所未有的數(shù)據(jù)和分析體系。使得防制疾病的傳播更加有效，并且可以利用IoT技術協(xié)助我們追蹤、測試和治療全體人類。