設計可穿戴醫療設備與物聯(lián)網(wǎng)連接的探討

　　物聯(lián)網(wǎng)給我們生活帶來(lái)了很大的影響，從智能手機、智能手表的出現到現在慢慢出現了萬(wàn)物互聯(lián)的趨勢，隨著(zhù)5G網(wǎng)絡(luò )的成功鋪設我們認識到的物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)最該用在醫療技術(shù)設備中，建設互聯(lián)網(wǎng)醫療是重中之重。那么可穿戴醫療設備是如何與物聯(lián)網(wǎng)結合的?設計隨身可穿戴醫療設備又有什么注意事項?

　　隨著(zhù)互聯(lián)醫療的興起，可穿戴設備等醫療設備正越來(lái)越多地由傳感器提供動(dòng)力，這在很大程度上是受COVID-19全球大流行和醫療保健提供商對遠程監控投資不斷增長(cháng)的影響。不僅可穿戴醫療技術(shù)的采用呈上升趨勢，而且小型化，AI優(yōu)化并結合了3D打印的設備也呈上升趨勢。

　　醫療設備制造商面臨著(zhù)體積更小，重量更輕的設備的挑戰，但仍需要以最大的功率和最小的延遲來(lái)武裝它們。必須考慮在診斷、治療和患者監測方式方面不斷縮小的下一代醫療設備性能，同時(shí)將患者的舒適性，便利性和易用性作為首要任務(wù)。

　　物聯(lián)網(wǎng)新興技術(shù)在連接設備上的進(jìn)步

　　診斷，治療和醫療監視方式已為連接可穿戴醫療設備奠定了基礎。讓我們看一下這三個(gè)關(guān)鍵的連接設備模式中每一個(gè)的新興技術(shù)進(jìn)步，然后探討設備制造商向前整合所需的主要設計注意事項。

　　診斷-連續和主動(dòng)。病人的醫療歷程始于準確的診斷，因為它可以告知后續的醫療保健決定。常見(jiàn)的診斷方式包括血管造影，超聲檢查，常規放射線(xiàn)照相，計算機斷層掃描(CT)掃描，骨掃描和磁共振成像(MRI)。所有這些模式都要求大型，復雜且昂貴的系統，這些系統要求患者進(jìn)入醫療機構，其結果通?？赡苄枰獛滋觳拍苁盏?，并且在醫院環(huán)境中與患者通常所處的位置相比，錯誤率更高。

　　醫學(xué)診斷技術(shù)正在從被動(dòng)治療發(fā)展到疾病的預防和主動(dòng)診斷。隨著(zhù)醫療保健系統從按服務(wù)付費模式轉變?yōu)橛泄芾淼奶峁┱吣Ｊ?，人們越?lái)越關(guān)注醫療質(zhì)量與數量。此外，患者自己希望對自己的健康管理有更多的控制和洞察力。下一代醫學(xué)診斷是這些轉型的關(guān)鍵推動(dòng)力。

　　但是，要使診斷在醫療保健過(guò)程中發(fā)揮更重要的作用，它必須首先變得更加連續。通過(guò)啟用智能手機和可穿戴設備的相同創(chuàng )新，可以朝"連續診斷"邁進(jìn)。從可以替換聽(tīng)診器或監視帕金森患者步態(tài)的應用程序，到可以連續監測血糖水平(CGM)的附加設備，事實(shí)證明，在革新醫學(xué)診斷技術(shù)方面，技術(shù)必不可少。

　　除了由生物相容性材料制成的可植入傳感器以外，制造工藝的突破現在還允許使用廉價(jià)甚至是一次性的傳感器。它們幾乎像貼紙一樣薄，貼在患者的皮膚上，可通過(guò)腦電圖(EEG)，心電圖(ECG)，脈搏血氧飽和度和皮膚電反應來(lái)連續監測生物信號。來(lái)自這些傳感器的數據可以使用低功率技術(shù)(例如近場(chǎng)通信(NFC))傳輸到接收器，患者可以將其附著(zhù)在衣服上或作為智能手表佩戴。從那里，可以使用更強大的無(wú)線(xiàn)技術(shù)(例如藍牙或Wi-Fi)將數據中繼到醫師門(mén)戶(hù)或直接中繼到云。

　　診斷設備，連同新型的柔性傳感器，人工智能和能量收集硬件，正在緊密結合在一起，從而使連續醫學(xué)診斷成為現實(shí)。這種趨勢很快將使患者能夠以與以往只有昂貴的醫院級設備才能實(shí)現的精度和細節相同的精度和細節來(lái)全天候監控自己的健康狀況。

　　治療學(xué)-按需治療。家用醫療監控技術(shù)的接受正在推動(dòng)這些設備的擴展，以提供治療緩解，將治療從臨床環(huán)境轉移到患者生態(tài)系統。

　　得益于智能手機，價(jià)格低廉但對消費者友好的硬件以及下一代軟件算法的發(fā)展，現在無(wú)需醫療專(zhuān)業(yè)人員的干預即可自動(dòng)提供治療方法。隨著(zhù)"互聯(lián)健康"運動(dòng)的到來(lái)，未來(lái)的患者將能夠在需要緩解的任何時(shí)間和地點(diǎn)自動(dòng)接受治療。治療和監測方式的融合將使患者有時(shí)間按照自己的方式生活，而不是依靠治療來(lái)生活。

　　來(lái)自患者監視和治療設備的遙測將通過(guò)其智能手機或其他無(wú)線(xiàn)連接實(shí)時(shí)傳輸回其醫療保健提供者。然后，醫生將根據需要遠程調整每個(gè)患者的治療方案。最后，更多的療法也將成為非侵入性的。經(jīng)皮(通過(guò)皮膚吸收來(lái)輸送活性成分)，天然小孔輸送和微創(chuàng )放射療法技術(shù)已使這一夢(mèng)想成為現實(shí)。

　　醫療監控—多合一設備。一旦準確診斷出患者并開(kāi)出了治療方法，醫學(xué)監測對于了解人體對治療的反應方式，維持依從性以及減輕疾病或其他身體疾病的影響至關(guān)重要。

　　從機械計步器到數字智能手表的早期，今天的技術(shù)已開(kāi)始將更多功能集成到一個(gè)設備中，并且對于患有慢性病的高風(fēng)險患者群特別有價(jià)值。例如，可穿戴式ECG監護儀和血壓監護儀現在也可以跟蹤一個(gè)人的生命，一次存儲多達100個(gè)讀數。諸如患者佩戴的貼片之類(lèi)的更敏感的監控系統可以收集廣泛的生命力，包括心率，體溫等?，F在，血糖監測技術(shù)使糖尿病患者能夠隨時(shí)隨地監測血糖水平。

　　生物傳感器技術(shù)的進(jìn)步使無(wú)線(xiàn)，無(wú)線(xiàn)和難以置信的輕巧性使患者擺脫了笨重的設備的困擾，所有這些都以低成本，易于使用和一次性使用的形式實(shí)現。靈活的電路，低功率傳感器和印刷天線(xiàn)可將便捷舒適的醫療監控硬件固定到患者身上，甚至植入患者體內。監視硬件甚至可以利用智能手機或其他無(wú)線(xiàn)Internet訪(fǎng)問(wèn)作為基于云的服務(wù)的網(wǎng)關(guān)，其中可以存儲來(lái)自患者健康監視設備的數據。

　　醫療設備的三大設計注意事項

　　支持診斷，治療和醫療監控模式的醫療設備技術(shù)的新發(fā)展顯然將成為連接健康生態(tài)系統的顛覆者。醫療設備制造商將越來(lái)越多的任務(wù)是設計低調設備，這些設備應靈活，輕巧和舒適，同時(shí)在患者和醫療保健提供者之間傳輸實(shí)時(shí)數據。為了解決可能阻礙救生數據傳輸的障礙，設計人員必須考慮在日益小型化的設備中優(yōu)化組件的空間。他們必須解決如何在有限的印刷電路板容量下為那些設備供電，同時(shí)提高信號完整性。以下是要考慮的三個(gè)主要設計注意事項：

　　清晰的導電傳感器(例如Molex PEDOT)提供了靈活性和半透明的電路，可在弧形表面上為電容性用戶(hù)界面面板提供鍵盤(pán)背光。

　　1、組件和空間優(yōu)化。

　　在醫院環(huán)境之外監視患者數據時(shí)，與大型，笨重的醫療設備相比，患者可穿戴設備應更緊湊。由于這些可穿戴設備較小，因此必須使用更小的組件來(lái)維持功率傳輸并允許將諸如傳感器之類(lèi)的技術(shù)集成到設備中。鑒于減少的占位面積，設計人員必須考慮隨著(zhù)電路板空間的日益受限來(lái)優(yōu)化空間。鑒于當前市場(chǎng)上有較新的微型連接器以及可以定制的其他微型連接器，設計人員能夠解決這些空間限制。繞過(guò)空間限制的模塊化的另一種方式是通過(guò)利用靈活的電路來(lái)允許用于提高設備功能的小型化組件。

　　2、靈活的電路集成。

　　盡管設備尺寸和占地面積不斷縮小，但它們的功能越來(lái)越豐富。醫療設備功能所需的復雜電子系統還需要容納增加的組件，這些組件將患者友好的接口與與醫療保健提供者的實(shí)時(shí)數據連接相鏈接。此類(lèi)技術(shù)包括連接患者身體的電路，以捕獲更深，更好的監測結果。設計人員要考慮的一種可選設備是柔性印刷電路(FPC)以及相關(guān)的電纜和連接器。事實(shí)證明，這是一個(gè)巨大的優(yōu)勢，因為它們的輕巧，靈活和較小的設計符合可穿戴醫療設備的嚴格標準。另外，可以將天線(xiàn)印刷到柔性電路的基板上，以非侵入性，連續且廉價(jià)的方式傳輸生命信號或生物特征。

　　3、最大功率和高信號完整性。

　　醫療設備設計人員在為醫療設備供電時(shí)，應考慮采用扁平式線(xiàn)對板和柔性對板選項。由于啟用醫療監控設備的目的是將患者數據快速中繼到醫療保健提供者，因此電源和信號對于確保無(wú)縫交付至關(guān)重要。電源到板的解決方案可以通過(guò)承載高達15 A的電流來(lái)實(shí)現設備的功能?，F在提供的電路板連接具有60、80和100個(gè)電路，電路數量越來(lái)越多，隨著(zhù)連接之間傳輸數據的日益普及外形小巧。具有多個(gè)接地點(diǎn)的高性能板對板和FPC連接器有助于確保連接器內信號的最高可靠性，從而提供最新的信息和數據中繼。

　　結論

　　在過(guò)去的十年中，醫療技術(shù)設備已經(jīng)變得越來(lái)越小，并且互聯(lián)技術(shù)的進(jìn)步才剛剛開(kāi)始。醫療保健提供者一直在尋求以最少的停機時(shí)間和最大的舒適度以無(wú)創(chuàng )方式為患者提供支持，醫療設備制造商也是如此。他們通過(guò)設計不僅體積小，重量輕而且還智能，安全和可靠的新設備，實(shí)現了這些目標。這個(gè)領(lǐng)域還有更多的東西，并且設計方面的考慮將繼續被推向不斷的創(chuàng )新和改進(jìn)。