物聯(lián)網(wǎng)下醫(yī)學可穿戴設(shè)備前景分析

李勤節(jié)

摘?要：物聯(lián)網(wǎng)融合了計算機、通信網(wǎng)絡、傳感器以及其他相關(guān)技術(shù)逐漸加速發(fā)展占據(jù)電子信息產(chǎn)業(yè)的制高點，隨著物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)滲透各行各業(yè)，研究在醫(yī)療應用更加廣泛、深刻， 醫(yī)學可穿戴設(shè)備技術(shù)也在高速發(fā)展和前進，且應用前景十分廣闊，通過對疫情的研究調(diào)查分析，目前我們對可穿戴設(shè)備的研究和應用仍不夠完善，5G的普及為物聯(lián)網(wǎng)帶來了新的突破，而可穿戴設(shè)備依托計算機、物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)等技術(shù)的進步與提高，高效合理調(diào)用醫(yī)療資源發(fā)揮技術(shù)優(yōu)勢。

關(guān)鍵詞：物聯(lián)網(wǎng);醫(yī)學可穿戴設(shè)備;前景分析

中圖分類號：TB?文獻標識碼：A?doi：10.19311/j.cnki.1672-3198.2021.07.078

0?引言

隨著經(jīng)濟和社會發(fā)展的不斷加速，人們對健康投入越來越多注意力，物聯(lián)網(wǎng)的高速發(fā)展，推動醫(yī)療服務的水平快速提高。此次疫情期間，武漢作為疫情的重災區(qū)，醫(yī)療資源匱乏是阻礙抗疫的巨大絆腳石，從專業(yè)級醫(yī)療護具的短缺、醫(yī)院隔離床位不足到醫(yī)護人員的超負荷工作，各種問題接踵而來，醫(yī)療防護用具的生產(chǎn)企業(yè)復工復產(chǎn)、火神山和雷神山的投入使用能解決部分問題，但對于前線醫(yī)生的資源分配不均、技術(shù)水平差異，智慧醫(yī)療有望成為解決問題的關(guān)鍵。同時也可以預料到醫(yī)學可穿戴檢測設(shè)備的遠大前景 ，可以想象一旦可穿戴設(shè)備在醫(yī)院普及，甚至入家入戶，再次碰到傳染性高的疾病可大大降低感染率和交叉感染風險，提高醫(yī)院床位的周轉(zhuǎn)率，緩解醫(yī)護人員的工作量，同時在日常生活也可預防其他突發(fā)急癥，還能調(diào)配閑置資源，利用大數(shù)據(jù)服務在家遠程會診進行及時援助。目前醫(yī)學可穿戴設(shè)備還存在開發(fā)成本過高、產(chǎn)業(yè)鏈發(fā)展不均衡、信號不穩(wěn)定以及隱私安全問題。

在5G時代下，物聯(lián)網(wǎng)進行高速發(fā)展，地域偏遠資源匱乏的地區(qū)，也可利用5G寬帶鏈接專家端和掃描端進行實時通信和互動操作指導，補充醫(yī)療資源的不足，5G通訊技術(shù)傳遞數(shù)據(jù)更快更準確，大數(shù)據(jù)、云計算可以在5G的基礎(chǔ)上收集分析數(shù)據(jù)更加的精確和快速，醫(yī)學可穿戴設(shè)備基于5G的基礎(chǔ)上傳感器更靈敏，傳輸數(shù)據(jù)精準，數(shù)據(jù)分析操作高效，走向新的時代。

1?物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)

物聯(lián)網(wǎng)是將物理世界數(shù)字化并形成數(shù)字世界的一個途徑，物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展模式多樣、覆蓋面寬廣、涉及技術(shù)復雜，不是某項具體的技術(shù)，而是很多推動萬物相連趨勢的具體技術(shù)的集合。在物聯(lián)網(wǎng)的概念下隱藏很多具體技術(shù)，例如定位技術(shù)、RFID、傳感網(wǎng)技術(shù)、低功耗通信技術(shù)嵌入式系統(tǒng)技術(shù)等。

物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的是將最新的信息化技術(shù)在場景化中融合利用起來，把傳感器、感應器、定位系統(tǒng)、RFID標簽等集合信息化設(shè)備嵌入、裝備到醫(yī)療、商品、貨物、物流、建筑、鐵路、倉儲、電力、隧道、橋梁、供水控制等系統(tǒng)中的物理設(shè)備和基礎(chǔ)設(shè)施中，未來可能植入人體中，實現(xiàn)萬物互聯(lián)并與互聯(lián)網(wǎng)連接建立起來形成“物聯(lián)”，將物聯(lián)網(wǎng)根據(jù)信息生成、傳輸、處理和應用的原則分成4層：感知識別層、網(wǎng)絡構(gòu)建層、管理服務層和綜合應用層，各層次之間相互獨立又緊密相連，不同層面提供不同的技術(shù)支持和應用配置，再根據(jù)實際應用市場需求，構(gòu)成完整的解決方案，同一層面的不同技術(shù)相輔相成、彼此補充完善，適用于不同的環(huán)境形成該層次技術(shù)的全套應對策略。隨著技術(shù)的發(fā)展，5G技術(shù)的落地，如今“大物聯(lián)網(wǎng)”不再只是把互聯(lián)網(wǎng)中數(shù)據(jù)系統(tǒng)和信息設(shè)施進行銜接與融合，將繼續(xù)保持和最 大限度地拓展至大型計算、Cps、普適計算、云計算、桌面計算等計算模式的應用領(lǐng)域，在各行各業(yè)都將有新的突破。

2?醫(yī)學可穿戴設(shè)備的現(xiàn)狀分析

醫(yī)學可穿戴設(shè)備就是將具有各種可穿戴技術(shù)和功能的電子設(shè)備嵌入日常穿戴中，為人們帶來醫(yī)療便利，隨著科技的發(fā)展，智能穿戴設(shè)備可以很好的滲透健康醫(yī)療場景，可穿戴設(shè)備依托各種智能技術(shù)、軟件多采用數(shù)據(jù)交互、云端交互，采集并存儲使用者的醫(yī)療檢測數(shù)據(jù)并同時進行動態(tài)監(jiān)測，實時數(shù)據(jù)上傳至健康服務平臺系統(tǒng)，當使用者需要就診時，用戶的歷史就診、檢查、治療信息及可穿戴設(shè)備實時更新的一系列信息能夠通過系統(tǒng)反饋給醫(yī)生，提供個性化健康服務，同時患者在康復階段也可以在醫(yī)院之外進行遠程醫(yī)療檢測，遠程調(diào)整治療方案及給藥，真正意義上的實現(xiàn)了即時上門和遠程會診，大大降低了醫(yī)患雙方的治療成本，醫(yī)學可穿戴設(shè)備行業(yè)發(fā)展促使醫(yī)學研究領(lǐng)域出現(xiàn)跨步飛躍，讓“精準醫(yī)療”變?yōu)榭赡堋?/p>

自2012年來，各大公司陸續(xù)開始推出自己的智能穿戴設(shè)備，目前市面上的產(chǎn)品五花八門，主流為：智能手環(huán)、智能眼鏡、智能手表、智能頭盔等一系列產(chǎn)品，還有小部分智能鞋、智能衣服，到2020年，市面上就有上千種智能可穿戴設(shè)備，其中像蘋果、三星、小米擁有高用戶關(guān)注度，ZDC互聯(lián)網(wǎng)消費中心對品牌智能穿戴設(shè)備的調(diào)研顯示，蘋果公司的產(chǎn)品最吸引消費者的注意力。由于用戶對品牌關(guān)注度過高，使得小品牌的產(chǎn)品技術(shù)推出難度加大，再加上物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)研究限制，新型醫(yī)療可穿戴設(shè)備銷售壓力很大，這是目前市場的重大問題。目前成熟的智能可穿戴設(shè)備大多是與運動健康掛鉤主要檢測心率，例如：Apple watch series6 2020最新款現(xiàn)配置了血氧傳感器、電極式心率傳感器、心率傳感器、GPS+蜂窩網(wǎng)絡、環(huán)境光傳感器等設(shè)備可用于測量血氧水平和心率、心律同時還能摔倒檢測，但并不能做到實時檢測血壓、血糖，收集的數(shù)據(jù)也明確表示不能用作醫(yī)療目的（包括自我診斷或咨詢醫(yī)生）;還有Xsens也是主打運動數(shù)據(jù)檢測，Xsens DOT是用于進行分析和報告人體運動學的最先進的開發(fā)技術(shù)平臺。具有高精度可穿戴慣性傳感器，易于集成的移動API/SDK、Xsens專家、Xsens公司和社會各界支持，目前Xsens的專利傳感器融合算法可提供市場上最高水平的準確性，可以不受磁場失真影響，并具備最新的信號解決技術(shù)。

醫(yī)學可穿戴穿戴應用研究涉及傳感器、算法、大數(shù)據(jù)等多種技術(shù)，其中，生物傳感器是一種將生物物質(zhì)濃度轉(zhuǎn)換成電信號來檢測生物物質(zhì)靈敏度的一種儀器，該傳感器是由生物、化學、物理及醫(yī)學和電子技術(shù)等多種科學相互滲透、聯(lián)合、發(fā)展起來的高新技術(shù)，具備敏度高、剖析速度快、 選擇性好、低成本、可在繁雜的體系中進行在線連續(xù)監(jiān)測，尤其在微型化及集成化與高度自動化方面的特定，使其在近幾十年取得持續(xù)高速穩(wěn)定的發(fā)展。

3?醫(yī)學可穿戴設(shè)備發(fā)展存在的問題

3.1?網(wǎng)絡問題

目前我們的5G還沒有完全普及，而4G網(wǎng)絡相較于3G通信技術(shù)來說傳輸速率更快，圖像的像素更高，也接入了衛(wèi)星通信、有靈活的通訊方式、較強的網(wǎng)絡智能化、高質(zhì)量的多媒體通訊等但是在4G時代里信號在傳播的 過程中常常受到地形、高樓、地貌等環(huán)境因素的干擾，如在停車場等較封閉的地方，信號常常很弱，這就導致醫(yī)學可穿戴設(shè)備在人體移動過程中的檢測會因為環(huán)境的轉(zhuǎn)換而存在誤差，甚至于偏遠地區(qū)由于基站覆蓋率不高，導致無信號不能使用，這就讓利用醫(yī)學可穿戴設(shè)備實現(xiàn)共享醫(yī)療資源、“精準醫(yī)療”的愿望喪失意義。

3.2?安全隱私問題

物聯(lián)網(wǎng)有四大特點：感知識別、數(shù)據(jù)采集、可靠傳輸、智能處理，利用各類傳感器、RFID識別技術(shù)等操作對物體進行全面的信息收集，再通過網(wǎng)絡實時上傳至客戶端，利用云計算、大數(shù)據(jù)、數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)進行分析整合上傳至數(shù)據(jù)庫但在這背后不得不考慮隱私安全問題，在利用傳感器等設(shè)備進行大量原始數(shù)據(jù)收集時不可避免的使用WiFi進行傳輸，這存在信息可能被截獲的風險，同時在傳感系統(tǒng)中也存在破壞節(jié)點盜取信息的風險。即使數(shù)據(jù)安全的到達處理層，也可能會遭遇攻擊和惡意篡改指令，抑或者端點太多、數(shù)據(jù)太多，操作指令不及時，設(shè)備在網(wǎng)絡中不慎遺失等問題。

3.3?行業(yè)問題

物聯(lián)網(wǎng)沒有統(tǒng)一的技術(shù)標準，各個領(lǐng)域?qū)哟沃g沒有統(tǒng)一接口標準及技術(shù)規(guī)范，無法相互聯(lián)通，數(shù)據(jù)的處理、傳輸、交換沒有標準和應用支撐。目前國外有了很多標準，但并不是所有的標準都適合中國的國情，物聯(lián)網(wǎng)行業(yè)迫切的需要國家整合資源制定實行適合我國的行業(yè)標準。

就市面上的產(chǎn)品分析目前智能可穿戴設(shè)備做不到和智慧醫(yī)療系統(tǒng)相連接，且絕大部分智能手環(huán)等產(chǎn)品都對手機有單一設(shè)備的依賴性，不能“獨立使用”，對于不能使用智能機的老人與小孩來說仍然不方便，然而這部分用戶正是對可穿戴設(shè)備需求度最高的人，這一社會現(xiàn)象不利于醫(yī)學可穿戴設(shè)備的發(fā)展。

3.4?技術(shù)問題

基于物聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)的醫(yī)療可穿戴設(shè)備在傳感器的靈敏度方面存在問題，國內(nèi)現(xiàn)在很多芯片的知識產(chǎn)權(quán)沒有擁有、關(guān)鍵技術(shù)需要國外提供、設(shè)備生產(chǎn)商也達不到國際水平等一系列因素都限制了國內(nèi)物聯(lián)網(wǎng)行業(yè)的發(fā)展，由于沒有統(tǒng)一的國內(nèi)行業(yè)技術(shù)標準，企業(yè)之間為占據(jù)市場獲取利益各自遵循自己內(nèi)部標準，導致生產(chǎn)出的設(shè)備標準不一，無法集中的有效使用。任何一個物聯(lián)網(wǎng)的產(chǎn)業(yè)都需要設(shè)備生產(chǎn)商、芯片供應商、傳感器生產(chǎn)企業(yè)等上下游企業(yè)互相配合，產(chǎn)業(yè)鏈能夠兼顧各方利益，穩(wěn)定持續(xù)的合作發(fā)展。

4?可穿戴設(shè)備的完善分析

（1）國家制定統(tǒng)一的技術(shù)標準，對各子領(lǐng)域的接口進行規(guī)范使用，以國家政府的層面來推進生產(chǎn)設(shè)備的行業(yè)規(guī)范和制定物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)交換的標準，始終堅持以技術(shù)創(chuàng)新為支撐點，比僅僅幾個像中興一樣的通訊公司來實現(xiàn)業(yè)務標準統(tǒng)一要容易得多，并且實行起來效果和影響遠遠高于現(xiàn)在，用統(tǒng)一的標準將上下游企業(yè)和諧穩(wěn)定的連接在一起，也能帶來良好的競爭力，堅持創(chuàng)新給整個行業(yè)帶來新的生機和希望，各個與物聯(lián)網(wǎng)醫(yī)學可穿戴設(shè)備的相關(guān)的行業(yè)從而能夠高速穩(wěn)定持續(xù)的進步，實現(xiàn)共享醫(yī)療資源、“精準醫(yī)療”。

（2）對于物聯(lián)網(wǎng)中隱私安全問題，相關(guān)政府部門制定嚴格的規(guī)章制度明確物聯(lián)網(wǎng)安全管理中工作研究人員的職責和義務，避免在安全管理工作上出現(xiàn)紕漏和失誤，定期進行行業(yè)日常操作培訓，同時我們要對物聯(lián)網(wǎng)安全方面進行大規(guī)模普及宣傳，使用戶充分認識到物聯(lián)網(wǎng)安全的重要性，學會對自己未來可能會出現(xiàn)的各類安全問題進行有效預防，當真正遇到問題不會慌亂。除此之外在技術(shù)上為了降低傳輸過程中信息泄露，可以加入多重身份驗證和建立共享密鑰，在節(jié)點和端點建立認證機制、密鑰管理機制，使用機密性算法選取機制，在使用大數(shù)據(jù)和云計算時也要做好病毒入侵和惡意破壞工作，為防止對傳輸層進行惡意指令操作可以建立災難恢復工作機制，在寬帶網(wǎng)絡、WiFi方面也要防止盜取信息。

（3）隨著5G基站的普及，將通訊傳輸速度在實際應用中提高，5G網(wǎng)絡峰值可達到8秒1GB，減少網(wǎng)絡覆蓋盲區(qū)。將5G運用到醫(yī)療可穿戴設(shè)備當中，數(shù)據(jù)收集速度大幅度提升，5G技術(shù)能夠更快速、準確的識別信號，抗干擾力更好，滿足可穿戴設(shè)備對于高速、大容量、高可靠、低時延等業(yè)務需求。中國目前在5G技術(shù)方面處于領(lǐng)先地位，可預測未來中國智能可穿戴設(shè)備融合5G高速發(fā)展，成為智能穿戴設(shè)備的領(lǐng)導者和中流砥柱。總而言之，可穿戴式醫(yī)療設(shè)備還需要根據(jù)市場的不同需求，開發(fā)不同的設(shè)備，呈現(xiàn)企業(yè)與產(chǎn)品的多樣性，打破國內(nèi)外傳統(tǒng)“大牌”的壟斷，5G時代的來臨提供了很好的發(fā)展契機，抓住時機進行改變創(chuàng)新，打造區(qū)別與其他智能終端的核心醫(yī)療服務功能。

5?市場發(fā)展趨勢

根據(jù)市場上日益增多的智能可穿戴設(shè)備的功能分析，主流產(chǎn)品一直都是健康檢測類產(chǎn)品，實時監(jiān)測人體運動狀態(tài)和睡眠質(zhì)量，雖然能夠直接帶來海量的健康數(shù)據(jù)但明確標注不能用于醫(yī)療目的，這類的產(chǎn)品不能很好的利用資源，在實際生活應用中達不到醫(yī)療可穿戴設(shè)備的要求。綜上分析，目前的醫(yī)學可穿戴設(shè)備市場仍處于初步階段，在未來的發(fā)展?jié)摿o限。生物傳感器技術(shù)在蓬勃發(fā)展，大數(shù)據(jù)、云計算服務逐步成熟，人機交互也是未來重點突破方向，現(xiàn)有的產(chǎn)品需要電視或手機端進行觸摸交互，未來我們將會實現(xiàn)人機無縫銜接，在體感交互、語音交互、觸覺交互等方面取得技術(shù)創(chuàng)新突破。智能可穿戴設(shè)備暫時以硬件銷售為盈利方式，未來會在軟件、服務、大數(shù)據(jù)等方向盈利，數(shù)據(jù)服務將會成為各大企業(yè)競爭的關(guān)鍵點，其產(chǎn)業(yè)鏈的上游設(shè)備、中游交互解決方案、下游產(chǎn)品服務都將迎來全新的發(fā)展方向。目前發(fā)展領(lǐng)域涉及智能手表、手環(huán)等，醫(yī)學可穿戴設(shè)備在衣物類領(lǐng)域還存在市場空間。隨著社會主義制度的發(fā)展，我國一直在消除資源地區(qū)傾斜的影響，醫(yī)學可穿戴設(shè)備實現(xiàn)的醫(yī)療資源共享、個性化服務、“精準醫(yī)療”是社會趨勢。

6?總結(jié)

醫(yī)學可穿戴設(shè)備前景廣闊，作為消費級物聯(lián)網(wǎng)智能設(shè)備之一，智能穿戴能夠很好的集成到健康醫(yī)療保健場景當中，結(jié)合智慧醫(yī)療系統(tǒng)給人們就醫(yī)帶來便利，在疫情期間，物聯(lián)網(wǎng)作用凸顯，較快的安排患者入院登記，實現(xiàn)病床以及病人的有效監(jiān)測，讓醫(yī)療資源和人員與患者之間能實現(xiàn)匹配。在移動智能時代，可穿戴設(shè)備在智能、生物及技術(shù)基礎(chǔ)上的創(chuàng)新，旨在提升和補充醫(yī)療資源的不足，更好的為社會醫(yī)療健康服務。隨著可穿戴技術(shù)的不停創(chuàng)新，可穿戴設(shè)備逐漸在醫(yī)學各個不同領(lǐng)域進行普遍運用，必將影響就醫(yī)療模式并促進其健康發(fā)展最終實現(xiàn)醫(yī)療資源共享，解決“看病難”問題。

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