物联网下医学可穿戴设备前景分析

李勤节

摘 要：物联网融合了计算机、通信网络、传感器以及其他相关技术逐渐加速发展占据电子信息产业的制高点，随着物联网技术渗透各行各业，研究在医疗应用更加广泛、深刻， 医学可穿戴设备技术也在高速发展和前进，且应用前景十分广阔，通过对疫情的研究调查分析，目前我们对可穿戴设备的研究和应用仍不够完善，5G的普及为物联网带来了新的突破，而可穿戴设备依托计算机、物联网、大数据等技术的进步与提高，高效合理调用医疗资源发挥技术优势。

关键词：物联网;医学可穿戴设备;前景分析

中图分类号：TB 文献标识码：A doi：10.19311/j.cnki.1672-3198.2021.07.078

0 引言

随着经济和社会发展的不断加速，人们对健康投入越来越多注意力，物联网的高速发展，推动医疗服务的水平快速提高。此次疫情期间，武汉作为疫情的重灾区，医疗资源匮乏是阻碍抗疫的巨大绊脚石，从专业级医疗护具的短缺、医院隔离床位不足到医护人员的超负荷工作，各种问题接踵而来，医疗防护用具的生产企业复工复产、火神山和雷神山的投入使用能解决部分问题，但对于前线医生的资源分配不均、技术水平差异，智慧医疗有望成为解决问题的关键。同时也可以预料到医学可穿戴检测设备的远大前景 ，可以想象一旦可穿戴设备在医院普及，甚至入家入户，再次碰到传染性高的疾病可大大降低感染率和交叉感染风险，提高医院床位的周转率，缓解医护人员的工作量，同时在日常生活也可预防其他突发急症，还能调配闲置资源，利用大数据服务在家远程会诊进行及时援助。目前医学可穿戴设备还存在开发成本过高、产业链发展不均衡、信号不稳定以及隐私安全问题。

在5G时代下，物联网进行高速发展，地域偏远资源匮乏的地区，也可利用5G宽带链接专家端和扫描端进行实时通信和互动操作指导，补充医疗资源的不足，5G通讯技术传递数据更快更准确，大数据、云计算可以在5G的基础上收集分析数据更加的精确和快速，医学可穿戴设备基于5G的基础上传感器更灵敏，传输数据精准，数据分析操作高效，走向新的时代。

1 物联网技术

物联网是将物理世界数字化并形成数字世界的一个途径，物联网发展模式多样、覆盖面宽广、涉及技术复杂，不是某项具体的技术，而是很多推动万物相连趋势的具体技术的集合。在物联网的概念下隐藏很多具体技术，例如定位技术、RFID、传感网技术、低功耗通信技术嵌入式系统技术等。

物联网技术的是将最新的信息化技术在场景化中融合利用起来，把传感器、感应器、定位系统、RFID标签等集合信息化设备嵌入、装备到医疗、商品、货物、物流、建筑、铁路、仓储、电力、隧道、桥梁、供水控制等系统中的物理设备和基础设施中，未来可能植入人体中，实现万物互联并与互联网连接建立起来形成“物联”，将物联网根据信息生成、传输、处理和应用的原则分成4层：感知识别层、网络构建层、管理服务层和综合应用层，各层次之间相互独立又紧密相连，不同层面提供不同的技术支持和应用配置，再根据实际应用市场需求，构成完整的解决方案，同一层面的不同技术相辅相成、彼此补充完善，适用于不同的环境形成该层次技术的全套应对策略。随着技术的发展，5G技术的落地，如今“大物联网”不再只是把互联网中数据系统和信息设施进行衔接与融合，将继续保持和最 大限度地拓展至大型计算、Cps、普适计算、云计算、桌面计算等计算模式的应用领域，在各行各业都将有新的突破。

2 医学可穿戴设备的现状分析

医学可穿戴设备就是将具有各种可穿戴技术和功能的电子设备嵌入日常穿戴中，为人们带来医疗便利，随着科技的发展，智能穿戴设备可以很好的渗透健康医疗场景，可穿戴设备依托各种智能技术、软件多采用数据交互、云端交互，采集并存储使用者的医疗检测数据并同时进行动态监测，实时数据上传至健康服务平台系统，当使用者需要就诊时，用户的历史就诊、检查、治疗信息及可穿戴设备实时更新的一系列信息能够通过系统反馈给医生，提供个性化健康服务，同时患者在康复阶段也可以在医院之外进行远程医疗检测，远程调整治疗方案及给药，真正意义上的实现了即时上门和远程会诊，大大降低了医患双方的治疗成本，医学可穿戴设备行业发展促使医学研究领域出现跨步飞跃，让“精准医疗”变为可能。

自2012年来，各大公司陆续开始推出自己的智能穿戴设备，目前市面上的产品五花八门，主流为：智能手环、智能眼镜、智能手表、智能头盔等一系列产品，还有小部分智能鞋、智能衣服，到2020年，市面上就有上千种智能可穿戴设备，其中像苹果、三星、小米拥有高用户关注度，ZDC互联网消费中心对品牌智能穿戴设备的调研显示，苹果公司的产品最吸引消费者的注意力。由于用户对品牌关注度过高，使得小品牌的产品技术推出难度加大，再加上物联网技术研究限制，新型医疗可穿戴设备销售压力很大，这是目前市场的重大问题。目前成熟的智能可穿戴设备大多是与运动健康挂钩主要检测心率，例如：Apple watch series6 2020最新款现配置了血氧传感器、电极式心率传感器、心率传感器、GPS+蜂窝网络、环境光传感器等设备可用于测量血氧水平和心率、心律同时还能摔倒检测，但并不能做到实时检测血压、血糖，收集的数据也明确表示不能用作医疗目的（包括自我诊断或咨询医生）;还有Xsens也是主打运动数据检测，Xsens DOT是用于进行分析和报告人体运动学的最先进的开发技术平台。具有高精度可穿戴惯性传感器，易于集成的移动API/SDK、Xsens專家、Xsens公司和社会各界支持，目前Xsens的专利传感器融合算法可提供市场上最高水平的准确性，可以不受磁场失真影响，并具备最新的信号解决技术。

医学可穿戴穿戴应用研究涉及传感器、算法、大数据等多种技术，其中，生物传感器是一种将生物物质浓度转换成电信号来检测生物物质灵敏度的一种仪器，该传感器是由生物、化学、物理及医学和电子技术等多种科学相互渗透、联合、发展起来的高新技术，具备敏度高、剖析速度快、 选择性好、低成本、可在繁杂的体系中进行在线连续监测，尤其在微型化及集成化与高度自动化方面的特定，使其在近几十年取得持续高速稳定的发展。

3 医学可穿戴设备发展存在的问题

3.1 网络问题

目前我们的5G还没有完全普及，而4G网络相较于3G通信技术来说传输速率更快，图像的像素更高，也接入了卫星通信、有灵活的通讯方式、较强的网络智能化、高质量的多媒体通讯等但是在4G时代里信号在传播的 过程中常常受到地形、高楼、地貌等环境因素的干扰，如在停车场等较封闭的地方，信号常常很弱，这就导致医学可穿戴设备在人体移动过程中的检测会因为环境的转换而存在误差，甚至于偏远地区由于基站覆盖率不高，导致无信号不能使用，这就让利用医学可穿戴设备实现共享医疗资源、“精准医疗”的愿望丧失意义。

3.2 安全隐私问题

物联网有四大特点：感知识别、数据采集、可靠传输、智能处理，利用各类传感器、RFID识别技术等操作对物体进行全面的信息收集，再通过网络实时上传至客户端，利用云计算、大数据、数据挖掘技术进行分析整合上传至数据库但在这背后不得不考虑隐私安全问题，在利用传感器等设备进行大量原始数据收集时不可避免的使用WiFi进行传输，这存在信息可能被截获的风险，同时在传感系统中也存在破坏节点盗取信息的风险。即使数据安全的到达处理层，也可能会遭遇攻击和恶意篡改指令，抑或者端点太多、数据太多，操作指令不及时，设备在网络中不慎遗失等问题。

3.3 行业问题

物联网没有统一的技术标准，各个领域层次之间没有统一接口标准及技术规范，无法相互联通，数据的处理、传输、交换没有标准和应用支撑。目前国外有了很多标准，但并不是所有的标准都适合中国的国情，物联网行业迫切的需要国家整合资源制定实行适合我国的行业标准。

就市面上的产品分析目前智能可穿戴设备做不到和智慧医疗系统相连接，且绝大部分智能手环等产品都对手机有单一设备的依赖性，不能“独立使用”，对于不能使用智能机的老人与小孩来说仍然不方便，然而这部分用户正是对可穿戴设备需求度最高的人，这一社会现象不利于医学可穿戴设备的发展。

3.4 技术问题

基于物联网基础的医疗可穿戴设备在传感器的灵敏度方面存在问题，国内现在很多芯片的知识产权没有拥有、关键技术需要国外提供、设备生产商也达不到国际水平等一系列因素都限制了国内物联网行业的发展，由于没有统一的国内行业技术标准，企业之间为占据市场获取利益各自遵循自己内部标准，导致生产出的设备标准不一，无法集中的有效使用。任何一个物联网的产业都需要设备生产商、芯片供应商、传感器生产企业等上下游企业互相配合，产业链能够兼顾各方利益，稳定持续的合作发展。

4 可穿戴设备的完善分析

（1）国家制定统一的技术标准，对各子领域的接口进行规范使用，以国家政府的层面来推进生产设备的行业规范和制定物联网数据交换的标准，始终坚持以技术创新为支撑点，比仅仅几个像中兴一样的通讯公司来实现业务标准统一要容易得多，并且实行起来效果和影响远远高于现在，用统一的标准将上下游企业和谐稳定的连接在一起，也能带来良好的竞争力，坚持创新给整个行业带来新的生机和希望，各个与物联网医学可穿戴设备的相关的行业从而能够高速稳定持续的进步，实现共享医疗资源、“精准医疗”。

（2）对于物联网中隐私安全问题，相关政府部门制定严格的规章制度明确物联网安全管理中工作研究人员的职责和义务，避免在安全管理工作上出现纰漏和失误，定期进行行业日常操作培训，同时我们要对物联网安全方面进行大规模普及宣传，使用户充分认识到物联网安全的重要性，学会对自己未来可能会出现的各类安全问题进行有效预防，当真正遇到问题不会慌乱。除此之外在技术上为了降低传输过程中信息泄露，可以加入多重身份验证和建立共享密钥，在节点和端点建立认证机制、密钥管理机制，使用机密性算法选取机制，在使用大数据和云计算时也要做好病毒入侵和恶意破坏工作，为防止对传输层进行恶意指令操作可以建立灾难恢复工作机制，在宽带网络、WiFi方面也要防止盗取信息。

（3）随着5G基站的普及，将通讯传输速度在实际应用中提高，5G网络峰值可达到8秒1GB，减少网络覆盖盲区。将5G运用到医疗可穿戴设备当中，数据收集速度大幅度提升，5G技术能够更快速、准确的识别信号，抗干扰力更好，满足可穿戴设备对于高速、大容量、高可靠、低时延等业务需求。中国目前在5G技术方面处于领先地位，可预测未来中国智能可穿戴设备融合5G高速发展，成为智能穿戴设备的领导者和中流砥柱。总而言之，可穿戴式医疗设备还需要根据市场的不同需求，开发不同的设备，呈现企业与产品的多样性，打破国内外传统“大牌”的垄断，5G时代的来临提供了很好的发展契机，抓住时机进行改变创新，打造区别与其他智能终端的核心医疗服务功能。

5 市场发展趋势

根据市场上日益增多的智能可穿戴设备的功能分析，主流产品一直都是健康检测类产品，实时监测人体运动状态和睡眠质量，虽然能够直接带来海量的健康数据但明确标注不能用于医疗目的，这类的产品不能很好的利用资源，在实际生活应用中达不到医疗可穿戴设备的要求。综上分析，目前的医学可穿戴设备市场仍处于初步阶段，在未来的发展潜力无限。生物传感器技术在蓬勃发展，大数据、云计算服务逐步成熟，人机交互也是未来重点突破方向，现有的产品需要电视或手机端进行触摸交互，未来我们将会实现人机无缝衔接，在体感交互、语音交互、触觉交互等方面取得技术创新突破。智能可穿戴设备暂时以硬件销售为盈利方式，未来会在软件、服务、大数据等方向盈利，数据服务将会成为各大企业竞争的关键点，其产业链的上游设备、中游交互解决方案、下游产品服务都将迎来全新的发展方向。目前发展领域涉及智能手表、手环等，医学可穿戴设备在衣物类领域还存在市场空间。随着社会主义制度的发展，我国一直在消除资源地区倾斜的影响，医学可穿戴设备实现的医疗资源共享、个性化服务、“精准医疗”是社会趋势。

6 总结

医学可穿戴设备前景广阔，作为消费级物联网智能设备之一，智能穿戴能够很好的集成到健康医疗保健场景当中，结合智慧医疗系统给人们就医带来便利，在疫情期间，物联网作用凸显，较快的安排患者入院登记，实现病床以及病人的有效监测，让医疗资源和人员与患者之间能实现匹配。在移动智能时代，可穿戴设备在智能、生物及技术基础上的创新，旨在提升和补充医疗资源的不足，更好的为社会医疗健康服务。随着可穿戴技术的不停创新，可穿戴设备逐渐在医学各个不同领域进行普遍运用，必将影响就医疗模式并促进其健康发展最終实现医疗资源共享，解决“看病难”问题。

参考文献

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