移动可穿戴医疗设备的应用发展研究

夏平

摘 要：在物联网迅速发展的时代大背景下，随着个性化医疗观念的普及，移动可穿戴医疗设备迅速进入公众的视野中。可穿戴医疗设备可通过与人体的无缝连接，获取人体的生理健康数据，在慢性病管理、老龄化和特殊人群监护、家庭康复、突发疾病的预防等应用领域能起到至关重要的作用。文章论述了可穿戴医疗设备的发展现状，以及未来发展面临的问题并提出了改进建议。

关键词：个性化医疗；可穿戴医疗设备；应用领域；问题及建议

在人们逐渐关注自身健康的前提下，个性化、自主化、智能化的医疗监测与分析受到越来越多的公众关注。尤其是在我国医疗资源相对短缺的大形势下，国家在政策上大力推动“健康中国”国家战略的实施，移动“互联网+”成了深化医疗改革，加快中国健康建设发展的重要手段。作为移动医疗细分领域的可穿戴医疗设备已经拥有了炙手可热的发展前景，不难想象，未来的数字化移动医疗市场将会是可穿戴医疗设备的主场。另外，国家大力扶持养老服务行业，作为慢性病监测与预防的可穿戴医疗设备将会迎来一片发展的春天。

1 可穿戴医疗设备的发展现状

可穿戴医疗设备指的是具备监测与分析人体生理数据功能的便携式电子产品。目前常见的可穿戴医疗设备主要有智能手表、智能腕带、智能眼镜、智能服饰或鞋子等，它通过各种传感器、无线互联、多媒体技术实现与人的无缝连接，采集人体的生理健康数据，进行动态监测，并上传到系统平台进行存储和处理，经过分析后将健康结果反馈给用户，为用户的医疗诊断提供有价值的参考和依据。

目前，可穿戴医疗设备在国内外的发展前景非常可观。在国外，美国和欧盟斥巨资投入到可穿戴医疗行业中，各大发达国家也相继投入人力财力到该应用领域中。在国际著名企业中，苹果、索尼、谷歌、三星等公司纷纷强势步入可穿戴医疗市场，致力于可穿戴医疗技术以及产品的研发。据研究报告分析指出，到2017年，中国可穿戴医疗市场规模将达到50亿元，这无疑将形成可穿戴市场的空前繁荣。可穿戴医疗设备属是将传统医疗与移动化数字平台结合的新兴电子产品，虽然目前市场前景广阔，但实际产品缺乏一定的实用价值，沦为鸡肋，发展现状也是不温不火，虽有市场却难有价值高的产品出现，因此真正的市场爆发还需要一定的时间和技术催化。

2 可穿戴医疗设备的技术实现

可穿戴医疗设备的功能主要由3个基本模块实现：（1）数据采集模块：主要由各种传感器来实现对人体数据的采集，另外，需要集成对外部自然环境感知的传感器。（2）无线通信模块：目前常用于可穿戴医疗设备的无线通信技术主要有蓝牙，红外线，ZigBee，WiFi等，将数据传输到智能终端和服务器云端。（3）数据处理模块：对上传的数据进行同步的大数据分析，云计算处理，能够对人体状态进行实时监控和管理，提供医疗建议和诊断。

在数据采集模块，传感器是核心部分，起到了决定性的作用。传统的传感器体型较大，功耗大，不能满足可穿戴医疗设备的性能需求。目前的可穿戴产品采用的传感器均采用微型集成电路，结合新型柔性材料技术，将传感器与物品完美结合，将可穿戴医疗产品外观设计得更加微型化、智能化，提高产品的用户体验度，舒适度。在用户端，主要依靠各种传感器芯片来实现生理信号（如心率、体温、脉搏、血压等）的采集，同时，目前的产品也集成了常规环境采集的功能，能够对用户生活环境进行感知，具备对用户生活出行提醒和指导的功能。

在无线通信模块，可穿戴智能医疗设备主要与移动终端设备（如智能手机、平板电脑）和服务器端进行通信，实现数据的分析与显示。主要技术可以采用蓝牙传输构建通信网络。蓝牙技术是一种低功耗、短距离的无线高速传输标准，应用非常广泛，可用于移动终端设备、固定设备以及楼宇网络间的数据交换。另外，ZigBee技术是一种高效率、低功耗的无线传输协议，并具备结点自组网功能，可以构建ZigBee无线通信网络[1]。不过市面上支持ZigBee协议的移动终端设备很少，难以服务于移动终端设备，因此限制了该技术在可穿戴医疗领域的应用。

在数据处理模块，由于是对用户生理信号的实时采集，导致上传到服务器的用户数据量是极其庞大的，并且要进行进一步的深度分析与计算。因此在服务器端应采用云服务平台，对数据采用基于云计算的大数据挖掘技术。从海量数据中提取关键信息，为用户医疗健康提供针对性、指导性的分析与建议。

3 可穿戴医疗设备的应用领域

可穿戴設备目前主要分为两大类：（1）运动健康类，代表产品有手环、手表以及体重秤等，主要用于对用户的生理健康数据的获取，能够进行计步、心率、卡路里、运动轨迹以及睡眠的监测以及分析等功能。（2）针对疾病监测类，代表产品有血压计、血糖仪等，主要功能是对某类病人或特殊人群进行实时动态监测，分析病患的生理信号，如心电、脉搏、血压、血氧、血糖、脑电等数据，为医疗诊断提供科学的数据依据。目前，可穿戴医疗设备主要的应用领域有慢性病管理，特殊人群监护，疾病预防与治疗以及家庭康复等，如图1所示。

3.1 慢性病管理

由于目前社会生活环境的影响，人们工作生活压力大，在我国，目前慢性病的发病率比较高，病患人数众多[2]。常见病如高血压、冠心病以及糖尿病等。传统的血压计、血糖仪是以往监测高血压，糖尿病人日常病情的重要手段，智能化的血压计和血糖仪利用传感技术和无线通信技术大大简化了传统设备的数据采集和记录流程，并能实现智能化，自动化的云计算分析和处理，将结果反馈给患者和家人，让慢性病监测更加方便、快捷、高效。

3.2 特殊人群健康监护

针对特殊人群如老人、小孩以及孕妇等，使用可穿戴医疗设备的健康监控功能，为这类人群提供定制化、可视化、智能化的健康分析与指导建议。一旦有特殊情况发生，可实时预警给预设的手机和电脑，让家人能够及时了解，及时救助。如果情况危急，可穿戴设备直接开启自动报警急救功能，尤其是老龄群体，需要特殊的关爱和照顾，可穿戴医疗设备能够做到防患于未然。endprint

3.3 疾病预防与治疗

在疾病防治领域，智能化的可穿戴医疗设备将形成一种潮流化的趋势，满足人们对医疗设备更实用、更智能、更廉价的需求。针对突发高危疾病的预防与治疗是迫在眉睫的，尤其是心肌梗死、癫痫等疾病，在2014年，美国创业公司Empatica针对癫痫病人设计了一款Embrace智能腕带，主要作用是通过与移动设备的配合使用，预测癫痫病的发作，当监测到患者的身体数据超过预设的临界值，就会通知患者及其家人。MIT教授Rosilind Picard指出，癫痫或痉挛发生之前，皮肤会发生高水平的电传导现象。Embrace智能腕带正是通过設备内部的集成电小板，加速计以及陀螺仪，根据特定的算法来计算与评估患者皮肤产生的电传导，从而预测癫痫病的发作。

3.4 家庭康复

在现实生活中，残疾人士的康复治疗是一个长期而艰巨的难题。这类人群有的不仅是身体上的残疾，心理上也受到了严重的创伤。因此，对于残疾人士的日常家庭护理得从身体和心理两个层面去锻炼和恢复。目前应用了VR技术的Google VR以及Gear VR眼镜，能够帮助人们体验现实生活中体验不到的虚拟环境，这无疑将是残疾人士的一大福音。结合了VR技术的可穿戴医疗设备能为身体有缺陷的人群提供虚拟环境下完整的数字身体，帮助他们在游戏和运动的过程中得到肌体的康复意识训练，减少残疾人士心理上的痛苦和压力，早日获得心理乃至身体上的康复。

4 可穿戴医疗设备发展面临的问题及建议

4.1 技术上的改进建议

4.1.1 低功耗设计、续航能力的提升

可穿戴医疗产品需要用户长期佩戴，为了获取更好的体验舒适度，产品的体积和重量都在减小，相对而言，这对于产品芯片的功能要求就更高了。市面上大多数可穿戴产品的实际功耗均高于无线人体局域网IEEE 802.15.6标准，因此设备的低功耗设计和续航能力的提升是一个亟待解决的问题。目前新能源材料石墨烯的出现，给电子产品带来了新的机遇，如果将它用于可穿戴医疗设备，这将会是对设备续航性能的重大提升。

4.1.2 提高设备灵敏度

可穿戴医疗设备采用无线传感器感知人体身体健康数据，其产品的一个突出问题是操作灵敏度不够，尤其是在一些特殊情况下，如高温低温、汗水都会影响到传感器的采集敏感度或者导致重新校验传感，反应速度较慢，这也是未来可穿戴医疗设备需要进一步改进的技术点。Gietzelt等设计了一套能够自主校正的算法应用于三维加速度传感器，更精准的传感采集技术需要进一步研究和开发。

4.1.3 提供良好的用户体验

在智能医疗产品的设计上，良好的用户体验是至关重要的，体现了以人为本，以用户为主的基本原则。用户的需求是无需专业的知识就能进行便捷的操作，界面友好，设置简单以及功能完善等[3]。真正实现“小设备，大功能”的原则，做到更贴心、更实用。

4.1.4 功能定位上的调整

目前市面上流行的可穿戴医疗设备提供的大多是基础类的健康管理或运动监测，并不能为用户提供实时的医疗诊断与建议，满足不了用户的医疗需求，这需要在后期产品的功能定位作出巨大的调整，摆脱“鸡肋”的角色定位，真正发挥智能医疗的作用。

4.2 安全性问题及建议

4.2.1 设备安全性

由于设备的电子属性，人体皮肤需要长时间接触可穿戴医疗设备，暴露在电子产品的辐射下，这难免会让人对设备的物理安全性提出质疑。目前市面上的可穿戴产品缺乏统一的医疗监管，行业标准体制未健全，导致产品质量参差不齐，这也不由让人产生担忧和疑虑。因此，行业产品规范和统一标准的制定亟待解决，另外，可穿戴产品公司需要严控设备安全关，进一步提高产品硬件质量。我国在2015年召开了《中国可穿戴联盟标准》闭门工作会，研究讨论了可穿戴设备的标准体系，旨在形成统一的、规范的行业标准，为可穿戴设备的发展提供有价值的参考建议。

4.2.2 隐私数据安全性

近几年来，各大品牌可穿戴设备频频爆出数据泄露事件，遭到人们的诟病。可穿戴医疗产品采集的是用户的健康和行为数据，汇聚成了医疗健康领域的大数据，如果这些隐私数据遭到泄露，将对用户造成不可弥补的损失[4]。针对数据安全性方面，可以采用保密性更好的安全协议，通过采用用户身份生物识别技术、隐私数据基于芯片层加密以及匿名通信技术等措施来保障。另外，用户作为产品使用的主体，需要进一步增强用户的安全防范意识，国家也亟待出台完善的信息安全保护法律，共同构建更安全的网络使用环境。

4.3 医疗数据的互通互认

作为具备医疗功能的可穿戴设备，其功能的大众认可度、可信度是阻碍其发展的关键问题。如果没有权威的医疗机构的监管，医院、专家医生的认同，那可穿戴医疗设备提供的医疗建议是否还可信、可行呢？在实现医疗数据的互通互认上，需要从两个主要方面进行改进。

4.3.1 进一步加强医疗监管

可穿戴医疗设备通过长期监测人体的生理指标数据，形成大量的数据累积，进一步为疾病的预防、诊断与治疗提供科学的依据，其发展具备巨大的潜力。但目前可穿戴医疗产品的功能大多数是浮于表面的健康管理，没有深入到医疗领域。作为新生的智能产品，要想提高用户的认可度，还需要国家的统一监管，医疗权威机构的科学指导，形成专业化、精准化、产业化的发展链条。

4.3.2 加强与医院的合作

医院是提供医疗服务的核心机构，可穿戴医疗设备要想进一步开拓临床医疗市场，可以加强与医院的合作，为医院的诊断与治疗提供原始的数据信息，结合医院专业化的数据分析与指导，让可穿戴医疗设备渗透到疾病“监测—治疗—康复”的各个环节中，发挥其性能优势，解决医疗压力，并在一定程度上减少医患两方的成本。

5 结语

可穿戴医疗设备作为一个新研究领域的电子产物，发展的前景是不可估量的。在未来，期待可穿戴医疗产品的功能和性能更加的完善，能开拓医疗领域的新市场，解决目前的医疗困境，形成精准化医疗诊断，个性化医疗服务，促进整个医疗行业的蓬勃发展。

[参考文献]

[1]谢凌钦，石萍，蔡文杰.可穿戴式智能设备关键技术及发展趋势[J].生物医学工程与临床，2015（6）：635-640.

[2]封顺天.可穿戴设备在医疗健康领域的关键技术及应用场景分析[J].物联网研究与应用，2016（5）：32-34.

[3]贾振宇，王维，王琛.可穿戴设备在医疗领域中的应用发展[J].中国医疗设备，2017（2）：96-99.

[4]何晓琳，钱庆，吴思竹.健康医疗可穿戴设备数据安全与隐私研究进展[J].中华医学图书情报杂志，2016（10）：32-37.endprint