隨著適用于各種醫(yī)療條件和情況的醫(yī)療保健可穿戴設(shè)備的激增,患者不可避免地希望他們的可穿戴技術(shù)盡可能不顯眼且無憂。作為一個(gè)恰當(dāng)?shù)睦?,可以考慮一種新的可穿戴網(wǎng)狀健康監(jiān)測(cè)儀,它取消了“盒子和帶子”結(jié)構(gòu),盡管這目前仍然是該行業(yè)事實(shí)上的商業(yè)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。這項(xiàng)技術(shù)由亞利桑那大學(xué)的研究人員開發(fā),具有遠(yuǎn)程、低功耗的數(shù)據(jù)傳輸和接收以及無線充電功能。由于其便攜性,該設(shè)備有望成為偏遠(yuǎn)地區(qū)遠(yuǎn)程健康監(jiān)測(cè)的有力選擇。
這項(xiàng)研究的負(fù)責(zé)人Philipp Gutruf表示,他的團(tuán)隊(duì)正在努力解決臨床級(jí)健康監(jiān)測(cè)儀的需求,這些監(jiān)測(cè)儀“在全球所有地區(qū)都可以使用,同時(shí)保留了設(shè)備的不易察覺的特性”。Gutruf是該大學(xué)生物醫(yī)學(xué)工程助理教授。
“There is no large rigid island in this device. All the electronics are distributed in this mesh.”
—Philipp Gutruf, University of Arizona
該設(shè)備使用形狀合適的熱塑性聚氨酯網(wǎng)格來測(cè)量心率和體溫。該團(tuán)隊(duì)對(duì)其進(jìn)行了3D打印,但Gutruf表示,也可以使用其他制造方法。該套件的一部分還有一個(gè)重量輕的電池、一個(gè)允許數(shù)據(jù)傳輸和無線充電的雙工天線,以及直徑不超過6毫米的傳感器。該設(shè)備長(zhǎng)約15厘米,佩戴在用戶的前臂周圍。Gutruf把它比作穿著一只腳趾末端被剪掉的襪子,只是網(wǎng)眼布非常輕便舒適,幾乎被遺忘了。他稱之為“生物共生(biosymbiotic)”。
其主要倡導(dǎo)者表示,設(shè)計(jì)提升了可穿戴設(shè)備的可穿戴性。Gutruf說:“在這個(gè)裝置中沒有大的剛性島。所有的電子產(chǎn)品都分布在這個(gè)網(wǎng)格中。它也不依賴粘合劑,而是匹配用戶的身體。”Gutruf補(bǔ)充道:“這使我們能夠遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過貼片所能達(dá)到的使用時(shí)間限制?!?/p>
在這項(xiàng)新技術(shù)中,還可以通過一種名為光體積描記術(shù)(PPG)的技術(shù)進(jìn)行血流量和血容量監(jiān)測(cè)。
Gutruf說,傳統(tǒng)的PPG傳感器質(zhì)量很小,可以測(cè)量加速度。相比之下,這項(xiàng)技術(shù)利用其符合人體的外形來消除他所說的綁在PPG傳感器上的傳統(tǒng)“brick”。他說,該設(shè)備的傳感器“位于網(wǎng)格中嵌入的一個(gè)微小節(jié)點(diǎn)上,該節(jié)點(diǎn)非常匹配皮膚。因此,我們可以降低一些濾波要求、過采樣、額外的加速度計(jì)處理等……因?yàn)槲覀円婚_始就有一個(gè)非常好的信號(hào)”。
更好的LoRa與LoRaWAN
Gutruf說,除了舒適因素外,網(wǎng)狀設(shè)計(jì)還比典型的商用可穿戴設(shè)備實(shí)現(xiàn)了更好的操作效率。為了改善通過小數(shù)據(jù)包的傳輸,該設(shè)備對(duì)原始傳感器數(shù)據(jù)進(jìn)行板載計(jì)算。它使用遠(yuǎn)程(LoRa)通信協(xié)議,研究人員在一個(gè)孤立的山區(qū)點(diǎn)對(duì)點(diǎn)24公里處演示了該協(xié)議。“LoRa已經(jīng)有了很好的設(shè)施和技術(shù),”他說,“但考慮到我們制造這款設(shè)備的地區(qū)已經(jīng)存在的網(wǎng)絡(luò),選擇LoRa幾乎是一件輕而易舉的事?!?/p>
LoRa是物聯(lián)網(wǎng)(IoT)部署的主要技術(shù)之一。該調(diào)制技術(shù)最初于2009年構(gòu)建,基于寬帶啁啾脈沖標(biāo)準(zhǔn)(啁啾擴(kuò)頻),擅長(zhǎng)于在小功率的情況下遠(yuǎn)距離傳輸小數(shù)據(jù)包,理論上最大可達(dá)256字節(jié),但因地區(qū)和應(yīng)用而異。
LoRaWAN是位于LoRa物理層之上的媒體訪問控制(MAC)協(xié)議,由LoRa Alliance從2015年開始開發(fā)和維護(hù)?;ヂ?lián)網(wǎng)工程任務(wù)組(IETF)于2021年發(fā)布了RFC 9011,該標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了LoRaWAN使用互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議。
LoRaWAN在醫(yī)療保健領(lǐng)域已經(jīng)建立了良好的基礎(chǔ)??偛课挥诩幽么罂柤永锏腡ektelic提供一種名為eDOCTOR的遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)設(shè)備,該設(shè)備綁在胸部,監(jiān)測(cè)溫度、呼吸、心率、體位和胸部擴(kuò)張。Tektelic負(fù)責(zé)銷售和業(yè)務(wù)發(fā)展的副總裁Christian Ulrik表示,該設(shè)備非常適合監(jiān)測(cè)新近出院的患者。美國政府最近的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示,2016年至2020年間,13.9%的出院患者在30天內(nèi)再次入院。
Gutruf說,這些LoRaWAN技術(shù)加上一系列其他技術(shù),為全球醫(yī)療系統(tǒng)無法充分治療的患者帶來了希望。
他說:“我們提供的技術(shù)越多,對(duì)醫(yī)學(xué)界來說就越明顯,醫(yī)學(xué)界就越容易做到這一點(diǎn)。我們?cè)娇旖邮苓@一點(diǎn),就越能更好地為那些通常難以獲得優(yōu)質(zhì)醫(yī)療服務(wù)的人提供服務(wù)。”
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審核編輯:黃飛
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