我們生活在一個以數字方式整合在一起的互聯世界上。從我們使用的智能手機、智能手表及其他智能設備看來，這一趨勢的發展永不會止步。這個道理也同樣適用于眾多的行業與應用，但在醫療設備領域尤為明顯——預計該市場到2025年將達到4326億美元的規模。1

隨著互聯健康這一概念的興起，傳感器以越來越快速的步伐來使能各種可穿戴設備之類的醫療設備，這在很大程度上是由新冠病毒病引起的全球性危機以及醫療服務提供商在遠程監護方面不斷加大投入所促成的。2不僅可穿戴醫療技術的采用量出現了上升，經過了微型化、人工智能優化并且整合了3D打印的設備的使用量也有所增長。1

醫療設備制造商面臨著顯著縮小設備尺寸并減輕設備重量的挑戰，與此同時仍然需要為其提供最大的功率，并將延遲降到最低程度。在診斷、治療及患者監護的技術形態方面，他們必須分外的認真考慮下一代醫療設備中日益縮小的空間，與此同時還要將患者的舒適度、便利性及易用性作為優先考慮。

互聯設備形態上新興的技術進步

診斷、治療和醫療監護的形態為互聯式可穿戴醫療設備的發展搭建起了舞臺。我們來分別了解一下這三個主要的互聯設備形態中新興的技術進步，然后探索設備制造商們需要加以整合、從而不斷向前發展的主要設計考慮。

診斷——連續并主動

患者的醫療之旅始自準確的診斷，因為這會為后續的醫療決策提供相關的信息。常見的診斷形態包括血管造影術、超聲波檢查法、常規放射線攝影術、計算機斷層掃描（CT）、骨骼掃描，以及核磁共振成像（MRI）。這些診斷模式都需要規模龐大、無比復雜而且價格高昂的系統，往往需要幾天的時間才能獲得結果，因此要求患者進入到醫療設施當中，而且，與病人通常居住的地方相比，醫院環境下的出錯率也要高得多。2

醫療診斷技術正在演變，從反應式治療轉向疾病與障礙的預防和主動診斷。由于醫療系統正從按服務收費的模式轉向受管理提供商的模式，目前的關注點愈發從數量轉移到了質量上去。此外，患者本身也希望在自己的健康管理方面獲得更多的掌控與洞見。對于這些轉型來說，下一代的醫療診斷是一個關鍵的使能因素。然而，為了使診斷在醫療過程中發揮更重要的作用，那就必須首先做到更加連續的診斷。促成了智能手機和可穿戴設備的各式創新成果，同樣使這種走向“連續診斷”的趨勢成為了可能。從可以取代聽診器或者監控帕金森病患者步態的應用，到連續監測血糖水平（CGM）的附加設備，技術在實現醫療診斷革命的過程中已經被證明具有不可或缺的作用。

除了采用可生物降解材料制成的植入式傳感器以外，制造工藝上的突破現在還可以實現價格低廉、甚至是一次性使用的傳感器。這類傳感器的厚度可以達到近乎一張貼紙的程度，附著到患者的皮膚上，通過腦電圖（EEG）、心電圖（ECG）、脈搏血氧飽和度監測法和皮膚電反應來連續監測生物信號。這些傳感器產生的數據可通過近場通信（NFC）之類功率極低的技術傳輸到連接在患者衣服上或者作為智能手表而佩戴的接收器上，藉此把數據傳送到醫師的數據門戶，或者利用藍牙或WiFi之類功率更大的無線技術直接上傳到云。

診斷設備與新型的柔性傳感器、能量采集硬件和人工智能結合到一起后，可以凝聚成堅實的基礎，使連續的醫療診斷成為現實。這一趨勢很快就會使患者能夠全天候的監測自身的健康狀況，可實現之前只有昂貴的醫院級設備才能達到的精度與細節水平。

治療——按需治療

人們對于家用醫療監護技術的接受，正在促使著這類設備不斷拓展，同時提供醫療救助的功能，使療法從醫院臨床環境逐步轉移到患者一方的生態體系中去。

正是由于智能手機、價格低廉而又對消費者友好的硬件以及下一代軟件算法上的進步，現在可實現自動提供的治療方法，而無需醫療專業人員在場。隨著“互聯健康”這一運動的到來，未來的患者將能夠不論何時何地，在需要時即可立即獲得醫療救助。治療和監護形態的融合，使得患者重拾生活時光，以自己的方式好好地生活下去，而不再需要圍繞著治療而生存。

治療學包含了一大組形形色色的技術與方法。值得注意的一些治療形態包括了電刺激，例如經皮電神經刺激、干擾電以及深部腦刺激（DBS），對于帕金森病患者、甚至是老年癡呆癥患者的治療來說，電刺激本質上就是一種“腦部起搏器”。多項頂尖的技術也在穩步發展之中。例如，溫熱療法和冷凍療法之類的熱療在治療軟組織和肌肉骨骼損傷方面會發揮一定的效果。藥物釋放系統預計會極大的擴展已有數十年歷史的胰島素泵和霧化器之類的技術。舉例來說，對于深受睡眠呼吸暫停困擾的人群，CPAP（持續氣道正壓通氣）設備一直以來都是醫囑的治療方法。然而，由于技術微型化和材料科學上的進步，這類笨重的機器正在讓路給可植入技術。這些技術進步同樣會促成新的植入式治療方法，適合下一代的起搏器和神經調節療法使用。進入榜單的有基于超聲、激光、甚至是機器人硬件的療法，適合外科手術、物理治療及家庭老人看護使用。

來自患者監測和治療器械的遙測技術數據，將會通過智能手機或其他無線連接方式回傳給它們的醫療提供商。然后醫生會根據需要，通過遠程方式調整每位患者的治療方案。最后，有越來越多的療法也都會成為非侵入的治療方式。經皮注射（通過皮膚吸收來遞送有效成分）、自然孔道輸送和微創放射療法都已準備就緒，將使這一理念成為現實。

醫療監護——一體機

患者得到準確的診斷、并且規定好了治療處置方式后，醫療監護對于了解人體如何對各種療法作出響應、保持依從性以及減輕疾病或其他身體不適產生的影響來說，都具有至關重要的作用。

從早期的機械式計步器到數字式的智能手表，當今的技術已經開始將越來越多的功能整合到一臺設備當中，對于遭受著慢性疾病困擾的高風險患者群體來說，這類技術存在著特殊的價值。例如，可穿戴的心電圖監測儀和血壓監護儀現在還可以跟蹤人體的生命體征，一次存儲多達100個讀數。更加靈敏的監測系統，比如說患者身上佩戴的貼片，可收集心率、體溫等等廣泛的生命體征。血糖監測技術現在使得糖尿病人能夠隨時隨地監測自身的血糖水平。健康跟蹤設備上的新式心電圖功能允許佩戴者檢測心房顫動情況，對于有心臟病史的人來說，這些設備生成的數據具有生死攸關的重要性。

生物傳感器技術的進步可以實現以無線纜或者無線的方式進行連接，而且重量輕的令人難以置信，從而將患者從笨重的設備當中解放出來——同時保持較低的成本、簡單易用，并且在使用后可丟棄。柔性電路、低功率傳感器及印刷天線使得便利而又舒適的醫療監護硬件可固定到患者身上，甚至植入到患者體內。這種監測用硬件甚至可以利用智能手機或其他無線互聯網接入設備作為網關來接入到基于云的服務，從而將患者健康監測設備的數據存儲到云。

醫療設備3個最重要的設計考慮

在醫療設備技術方面，為診斷、治療和醫療監護的形態提供支持的最新發展成果，明顯即將為互聯健康的生態體系帶來翻天覆地的巨大變化。

醫療設備的制造商將會越發承擔一個任務，那就是設計出小巧不起眼的設備，在保持靈活性、輕便性和舒適性的同時，還可在患者與醫療提供商之間實時的發送數據。為了克服可能妨礙到傳輸拯救生命的數據的種種障礙，在進一步對設備進行微型化的同時，設計人員還必須考慮優化各組件占用的空間。他們必須解決如何在印刷電路板容量有限的情況下為這類設備供電的問題，與此同時還要提升信號的完整性。這里有三個不容忽視的最重要設計考慮：

圖1：透明電導傳感器，例如莫仕的PEDOT，具有極高的靈活性并含有半透明的電路，可在曲面上實現鍵盤的背光功能，適合電容式的用戶接口面板使用。

1.組件和空間優化。在醫院以外的環境下監測患者數據時，與龐大而又笨重的醫療設備相比，患者身上的可穿戴設備應當更加的緊湊。由于這類可穿戴設備尺寸更小，因而需要更加小巧的組件才能保持功率輸出，并且實現將傳感器集成到設備當中之類的技術。由于要縮小體積，隨著印刷電路板上的空間愈發的受到局限，設計人員必須考慮優化空間的問題。考慮到目前市場上存在的更新型的微型連接器以及其他可以定制的傳感器，設計人員將能夠良好解決這些空間限制上的問題。繞過空間限制這一模塊化問題的另一條途徑，就是采用柔性電路，通過微型化的組件來提高設備的功能性。

2.柔性電路集成。盡管設備的尺寸和體積在不斷縮小，但其功能卻日益的豐富多樣。醫療設備發揮功能所需的復雜電子系統還需要容納額外的組件，從而通過實時的數據連接，將對患者友好的接口與醫療提供商連通起來。這類技術包括連接到患者身體上的電路，從而更好的捕捉更加深入的監測結果。設計人員在設備方面可以考慮的一個選項，就是柔性印刷電路（FPC）以及相關的電纜和連接器。由于這些輕量級的設計非常靈活、尺寸也更小，符合可穿戴醫療設備的嚴格標準要求，這已經證明是一項巨大的優勢。此外，天線還可以印刷到印刷電路的基板上，以非侵入、連續且成本低廉的方式，傳送各種生命體征信號或生物統計學信息。

3.最大功率與高度的信號完整性。醫療設備的設計人員在設計醫療設備的供電時，應當考慮低外形的線對板和柔性對板的方案。由于設計醫療監測設備的目的是為了將患者數據快速的傳送到醫療提供商那里，所以，對于確保無縫傳輸來說，供電和信號具有至關重要的作用。電源對板的解決方案可承載最高15安的電流，良好實現設備的供電功能。現在提供的電路板連接方式具有更高的電路數量，分別為60、80和100電路，由于數據在各個尺寸較小的連接點之間傳輸，因而這種設計越發的流行起來。高性能板對板連接器和FPC連接器具有多個接地點，有助于確保在連接器內部達到最高水平的信號可靠性，從而實現每分鐘更新的信息傳輸和數據中繼。

結論

在過去的十年間，醫療技術設備的尺寸逐步縮小，而互聯技術的發展則剛剛起步。醫療服務的提供商一直都在尋求著在縮短停機時間并達到最大的舒適性的情況下，以非侵入的方式來為患者提供支持，醫療設備的制造商也在朝著同一個方向努力。他們設計出的新型設備不僅實現了輕量級和小尺寸，而且還做到了智能化、高度的安全可靠，從而正在使上述目標成為現實。在這一領域還有著更多的驚喜，我們也會繼續推動設計上的考慮，實現持續的創新與改進。

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