《電子技術(shù)應(yīng)用》
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可穿戴器械上需要的五種醫(yī)療傳感器

2016-12-21

  可穿戴設(shè)備現(xiàn)在是一個熱門項目,但是,我們穿戴它們實際上為了什么呢?大多數(shù)用戶是為了健身,通過日常生活中積極的鍛煉和對鍛煉中狀況的跟蹤檢測,更好地改進你的全面的健康狀況,這從預(yù)防醫(yī)學上來說,是一個值得贊譽的方法,但是,對于大多數(shù)疾病的治療和診斷來說其作用是不大的。雖然這些健康狀況跟蹤設(shè)備在消費市場上在連續(xù)激增,但是,可以預(yù)期,不會太久,醫(yī)用可穿戴設(shè)備在價值上將超過健身用可穿戴設(shè)備。

  醫(yī)用可穿戴設(shè)備——也就是預(yù)期用于治療或診斷疾病的可穿戴設(shè)備——在未來的幾年里,將影響到醫(yī)學診斷和治療的根本途徑,如同健身可穿戴設(shè)備已經(jīng)影響到我們的健康。

  大多數(shù)現(xiàn)有的醫(yī)療器械都針對具體疾病的診斷或治療,而設(shè)計的健康保健用設(shè)備向你提供的則是一般信息,這些信息有助于你關(guān)注各種健康問題,但關(guān)注的內(nèi)容只有幾個,例如活動程度、睡眠和心率。

  如果我們把兩種理念結(jié)合起來,構(gòu)想一個總的健康平臺,它可以既收集在醫(yī)學上相關(guān)的可用于多種目的的多種多樣維持生命的統(tǒng)計數(shù)據(jù),又可以同樣方式監(jiān)測全面健康狀況。

  讓我們看一下,只是將少數(shù)現(xiàn)有的傳感器集中到一起即可診斷和監(jiān)測影響大多數(shù)人的疾病的清單。

  如同任何一個好的項目的開始,讓我們停下來想一想,我們需要的一個完整的健康監(jiān)測平臺要完成些什么任務(wù)。首先,我們列一張表,顯示最常見的疾病和它們的癥狀。(表I)


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        表I. 常見疾病一覽表,這些疾病是可能通過無創(chuàng)可穿戴設(shè)備診斷的。

  接下來,讓我們合計和列出上述疾病的所有癥狀表,指出我們需要檢測這些癥狀和對它們進行量化的傳感器的名稱(表II)


  

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  表II. 表I中所有疾病癥狀以及傳感器一覽表,這些傳感器可用于檢測和量化癥狀。

  *注:情緒波動有它自己的癥狀:生命體征的改變,這里沒有列出。

用下述五種傳感器,我們至少可以診斷那些常見疾病中的13種病。

  六軸加速度計

  血壓監(jiān)測儀

  心率/氧飽和度監(jiān)測儀

  呼吸監(jiān)測儀

  皮膚濕度傳感器

  現(xiàn)在讓我們返回去。用那些將疾病癥狀轉(zhuǎn)化為數(shù)量讀數(shù)的傳感器,我們能測量出第一個表中丟失的哪些內(nèi)容?表III顯示了一些健康狀態(tài)連同它們相應(yīng)的癥狀。

  現(xiàn)在我們看到了這些鍛煉的真實結(jié)果:使用一個只有5個傳感器的平臺,可以診斷很可能影響到我們最常見疾病中的46種,包括許多會導致死亡和慢性疾病的主要起因。事實上,我們中間每個人在一生中獲得上述46種具體疾病中至少一種的幾率實在是很高的——100%的高。如果你不包括每個人一生中都會獲得的病,如感冒或鼻后滴漏綜合癥,那么,仍然會有大于99%的機會獲得表中所列的某種疾病。


  

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表III. 各種健康狀態(tài)和它們的一般癥狀

  這個完整的健康監(jiān)測平臺只是收集作為癥狀的讀數(shù),并將這些讀數(shù)與表中所列進行比較,就像表III中的某一項。如果病人顯示咳嗽、打噴嚏和出汗,那么,他們的鼻竇可能感染了(鼻竇炎)。如果顯示有高血壓、高的心跳和出汗,那么他們可能處于緊張狀態(tài),可能懷孕了,或者甲狀腺有了問題。

  通過對這么多要素的監(jiān)測,平臺也就能夠通過對比診斷癥狀, 并對癥狀進行分級。通過對不同狀態(tài)的比較,確定最大的可能性是什么。例如,我去找醫(yī)生,向醫(yī)生訴說我的血壓低,并告訴醫(yī)生我有一個流血的傷口,醫(yī)生大概不會診斷為一般性低血壓,相反,他或她會立即止住出血。全面顯示各種癥狀即可增加自動診斷平臺得出正確結(jié)論的可能性。

  再舉一個例子。一個明確地設(shè)計為監(jiān)測抑郁癥的可穿戴器械可以識別受檢者活動的減少——活動的減少是抑郁癥癥狀之一,但如果該設(shè)備也可測出受檢者有其它癥狀,例如測出出汗和高血壓,那么,診斷很可能是肥胖病。這種通過比較進行診斷的能力是醫(yī)用可穿戴設(shè)備的一個特色,它是單用途器械不具備的。

傳感器的可得性

  這5種傳感器是已經(jīng)有的,可以買到的,相對來說也不貴。許多已經(jīng)開發(fā)了幾十年了,在醫(yī)學傳感器市場上有牢固的一席之地。此外,因為微電子機械系統(tǒng)(MEMS)每年都在連續(xù)增長,這些傳感器的價格可能會下降。值得注意的是,使用電流傳感器的測謊器已經(jīng)存在很多年了,它們以無創(chuàng)的方式測量情緒和情緒的變化。再說,由于可穿戴設(shè)備、傳感器和嵌入元件市場的增長,傳感器的質(zhì)量和可用性在提高,而價格則在走低。

  獲取數(shù)據(jù)

  所有這些數(shù)據(jù)必須被提取和處理。幾乎可以根據(jù)定義,數(shù)字醫(yī)療器械需要連接至云,信息要存入用戶健康記錄,以便提供上市后監(jiān)督,還要允許更新。智能手機已經(jīng)顯示出是一個卸載處理的好地方,它可以用作“免費”(或曰‘沉沒成本的’)電池供電的無線計算機,而且使用者到哪里它就到哪里。

  市場優(yōu)勢

  正如監(jiān)測用戶一般健康信息的任何平臺一樣,在啟動相關(guān)醫(yī)療應(yīng)用之前,這一平臺也能在其它因素方面收集數(shù)據(jù),這有助于未來的發(fā)展。例如,當它在市場上作為心臟疾病監(jiān)護設(shè)備賺錢時,它也能收集涉及焦慮癥的一些不知名數(shù)據(jù)。借助這些數(shù)據(jù),該器械可以用于監(jiān)測焦慮程度,并可滿懷成功的信心提交給臨床試驗。于是,平臺可以作為完成兩個指標來出售,如此等等。

  很快,我們將看到具有這些能力的多功能可穿戴設(shè)備,它將容許患者——消費者達到最高水平的預(yù)防性護理,他們將全面地和以負擔得起的方式掌握他們自己的健康狀況。


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