可穿戴医疗设备是指可以直接穿戴在身上的携带型医疗或健康电子设备,在软体支持下感知、记录、分析、调控、干预甚至治疗疾病或维护健康状态。
基本介绍
- 中文名:可穿戴医疗设备
- 外文名:Wearable Medical Devices
临床套用
可穿戴医疗设备其真正意义在于植入人体、绑定人体,识别人体的体态特徵、状态。时刻监测我们的身体状况、运动状况、新陈代谢状况,还会让我们动态、静态的生命、体态特徵数据化,其真正价值在于让生命体态数据化,可穿戴医疗设备可以实时监测血糖、血压、心率、血氧、体温、呼吸频率等人体健康指标以及人体基本的治疗。
可穿戴设备在医疗卫生领域主要套用于健康监测、疾病治疗、远程康复等方面。
- 健康监测
健康观念已深入人心,人口的老龄化及医疗资源的紧缺,使得医疗健康监护倍受关注。市面上的可穿戴监测设备主要以智慧型手环、智慧型手錶为主,具有可操作性强、便于携带、外形美观的 特点。主要的功能有:计步、生命体徵检测、血糖监测、能量消耗及睡眠监测等功能。 - 疾病治疗
可穿戴设备用于康复疾病的治疗多处于研究与评估阶段。例如:穿戴式体外自动除颤仪,可用于高危心脏病患者,在危急时自动除颤。临床上还有不少穿戴式外骨骼康复辅具的出现,如手外骨骼、上肢外骨骼、下肢外骨骼机器人,可以有效地帮助康复患者进行康复训练,提高康复训练的效果。 - 远程康复
不仅可以指导患者进行家庭康复,还可以扩大康复人群,减少就医压力,及时把控患者病情。
临床中常见的可穿戴医疗设备有连续血糖检测仪、心电图检测仪、脉搏血氧仪、血压检测仪、助听器、药物输送仪、除颤仪等。
特点及优势
- 可穿戴性:用户长时间“穿戴”,套用各种感测器採集用户体外数据或生理参数,满足不同层次的需求。
- 智慧型移动性:长久有效採集数据,并最终传输到移动终端和网路云端。再加上无 线通信技术的多样化发展使得智慧型穿戴设备更具智慧型性和移动性。
- 人机互动性:实现人机互动,更精準採集和分析用户数据,在云存储、大数据等技术支持下,精準评估用户生理状况,为用户提供更优质的服务。
常见分类
常见的设备形态包括头带、项鍊、眼镜、马甲、衣服、腰带、手錶、手环、脚环等。其中,以手錶、手环最为常见,大多用于监测健康情况,如运动、睡眠、心率及周围环境相关参数等。此外,还有少数手环、手錶融入了先进技术,实现了基于光学感测器的血压水平与血液成分的监测。
按採集模式分类,可穿戴设备分为三种,包括定时採集、需要时採集、不间断採集。这主要由用户需求与套用场景来决定。可穿戴设备採集的数据主要有血压、心电、心率、呼吸、运动步数、卡路里等生理参数,血液、尿液、泪液、血红蛋白、白血球等生化数据,身体各部位照片与携带型B超等影像数据。
按设备功能用途来分,可穿戴设备可分为健康监测、筛查、诊断、治疗、干预等多种。
关键技术
- 可穿戴材料
新型导体和半导体材料的发展为可穿戴医疗设备的设计提供了新的动力,例如导电高分子聚合物、金属和金属氧化物的纳米粒子、碳基纳米材料等,这些材料在具有良好导电性的同时,又具有很好的机械特性,其製作成的导电织物具有柔软、轻薄、易拉伸变形的特点,非常适合于可穿戴医疗设备。 - 感测器技术
可穿戴医疗感测器作为智慧型穿戴系统的核心技术,主要分为运动感测器、 生物感测器和环境感测器。运动感测器主要包括加速度感测器、陀螺仪、电子罗盘感测器、大气压感测器等。生物感测器主要包括心率感测器、体温感测器、血压感测器、 血糖感测器等。环境感测器主要包括温湿度感测器、紫外线感测器、pH 感测器、气体感测器、气压感测器、环境光感测器、颗粒感测器等。
随着材料和电子科技的发展,可穿戴的生物感测器性能逐渐升级。从较为常见的监测心电的导电织物、监测脉搏和血氧的光电感测指环、监测呼吸的压电腰带和胸带、监测体温的红外线耳环等,到更为新颖的随身“纹身”(可以监测人体健康、心跳、饮酒量等等),可穿戴感测器向着更多的功能、更稳定的信号和更低的功耗方向不断发展。 - 医疗晶片技术
可穿戴式医疗晶片主要用于採集及处理关键生理信号,以此获得相应的生理信息,实时监控使用者的健康状况,实现对突发病症进行及时救治、对重大疾病的预防,降低病死率。因此,可穿戴式医疗晶片将是现代以预防为主的新医疗体系的关键模组。实现可穿戴式医疗晶片的关键技术包括低功耗、全集成、低噪声等。 - 通信技术
可穿戴医疗设备採集到的大量人体生理数据是,要上传至电脑等处理器或者移动网际网路的“云端”进行大量计算,结果在传至可穿戴终端反馈给用户,需要有高效安全的无线传输技术。使用较广泛的无线通信技术主要有Wi-Fi、蓝牙、ZigBee、红外、近场通信(NFC)技术等,随着导电织物技术的发展,一项新的技术—可穿戴天线得以发展。 - 电路设计
无论是感测器还是织物天线,都需要通过电路连线为一个整体之后,才能使可穿戴治疗设备具备应有的功能,电路设计是可穿戴医疗设备功能实现的重要保障。 - 能量的採集与存储
可靠和持续的电量供应是可穿戴医疗设备发挥其优越性能的前提。绝大多数可穿戴医疗设备採用锂电池供电,环境中的太阳能、机械能和热能的转换也是一个重要的研究领域,将成为可穿戴医疗设备持续供电的重要途径之一。