仿生傳感技術(shù)引領(lǐng)全新健康生活

　　半導(dǎo)體技術(shù)的發(fā)展使得全新便攜和可穿戴式生物感測(cè)和監(jiān)視器件成為可能，這些器件可幫助人們提高醫(yī)療水平，有助于養(yǎng)生并推進(jìn)健身活動(dòng)的發(fā)展。

　　在全世界范圍內(nèi)，人口日趨老齡化，隨之而來的是對(duì)醫(yī)療資源的需求越來越大。根據(jù)聯(lián)合國的人口預(yù)測(cè)，到2025年，世界上超過五分之一的人口（接近20億人）將超過60歲。其中很多人生活在發(fā)展中國家，在這些國家中，逐漸提高的生活水平也使得60歲以下人群對(duì)于公共醫(yī)療衛(wèi)生服務(wù)的需求越來越高。在美國，近期的政策變化已經(jīng)使成百上千萬人涌入到越來越擁擠的公共醫(yī)療系統(tǒng)，而從全球角度來講，互聯(lián)網(wǎng)正在幫助消費(fèi)者在需要醫(yī)療護(hù)理時(shí)可以有更多的選擇余地。這只是其中的幾個(gè)發(fā)展方向，他們突出強(qiáng)調(diào)了目前以及未來的幾年將更加有效的醫(yī)療服務(wù)提供給更多人群的重要性。

　　從某種程度來講，解決資源短缺問題需要更多的醫(yī)生、護(hù)士、醫(yī)院、藥品供應(yīng)，以及其他一些與治療相關(guān)的基本要素。但是，即使在傳統(tǒng)的醫(yī)院環(huán)境中，也需要提高資源和設(shè)備的有效性以滿足需要。此外，雖然有可能提供必要的醫(yī)療人員和設(shè)施，但是也需要人口中的每個(gè)個(gè)體更加注意個(gè)人健康。人們必須關(guān)心自身的健康狀況，從而通過保持健康和良好的身體狀態(tài)來限制他們對(duì)于某些專業(yè)醫(yī)療服務(wù)的需要。社會(huì)作為一個(gè)整體，在北美和全世界范圍內(nèi)，在我們尋求全新的解決方法來應(yīng)對(duì)我們所面臨的巨大醫(yī)療挑戰(zhàn)的時(shí)候，我們必須學(xué)會(huì)引領(lǐng)更加健康的生活方式。在臨床和住所環(huán)境內(nèi)，能夠幫助我們應(yīng)對(duì)這些挑戰(zhàn)的一個(gè)重要因素就是電子技術(shù)，其中包括諸如居家和外出活動(dòng)時(shí)可使用的生物激勵(lì)感測(cè)和健康監(jiān)視領(lǐng)域所取得的進(jìn)展。

　　圖1.高端醫(yī)療設(shè)備中的 IC 技術(shù)的快速變化可實(shí)現(xiàn)廉價(jià)的全新健康和健身應(yīng)用。

　　IC 技術(shù)的變化

　　如果沒有集成電路 （IC） 技術(shù)的發(fā)展，人們就無法體會(huì)到越來越普及的生物感測(cè)和電子健康監(jiān)視所帶來的影響?？偟膩碚f，是較高端的終端應(yīng)用將 IC 性能提升到之前無法企及的高度。但是性能只是半導(dǎo)體領(lǐng)域三項(xiàng)創(chuàng)新中的一個(gè)（這三項(xiàng)創(chuàng)新的英文表達(dá)均以字母P開頭），另外兩個(gè)是功率耗散和價(jià)格。這三個(gè)方面所取得的進(jìn)展創(chuàng)造出全新的市場(chǎng)機(jī)會(huì)。高端性能技術(shù)快速成熟，并且被優(yōu)化為集成度更高、尺寸更小、功效更佳的技術(shù)。這些進(jìn)展可以幫助這項(xiàng)技術(shù)從高端系統(tǒng)快速進(jìn)入更廣泛的使用和應(yīng)用領(lǐng)域。同時(shí)，這個(gè)周期循環(huán)往復(fù)，隨著針對(duì)高性能系統(tǒng)的全新技術(shù)被再次開發(fā)出來，這個(gè)周期將一直持續(xù)下去。

　　現(xiàn)如今，這一遷移發(fā)生在健康技術(shù)的多個(gè)領(lǐng)域。例如，在圖1中，大約在1903年開發(fā)出的實(shí)用心電圖 （ECG） 體積非常大并且不可移動(dòng)，病人需要將四肢浸入到裝有鹽溶液的容器中來記錄 ECG。雖然基本原理并未發(fā)生變化，但這個(gè)電子儀器已經(jīng)從笨重的實(shí)驗(yàn)室裝置發(fā)展成為任何一家醫(yī)院均在使用的小巧電子系統(tǒng)。并且，他還在進(jìn)一步演變?yōu)閭鹘y(tǒng)醫(yī)院環(huán)境之外的廣泛生物感測(cè)和生物激勵(lì)應(yīng)用，其中包括運(yùn)動(dòng)手表，甚至是游戲系統(tǒng)。在這些應(yīng)用中，心率被用來監(jiān)測(cè)玩家在游戲難度發(fā)生變化時(shí)的實(shí)時(shí)情感狀態(tài)。

　　跟蹤我們健康狀況的新方法

　　隨著這項(xiàng)技術(shù)的不斷演變，基于模擬和嵌入式處理技術(shù)的電子系統(tǒng)使得人們能夠以全新的方式將生物感測(cè)和健康監(jiān)視融入到他們的日常生活中。按照?qǐng)D2所示，如今的電子器件佩帶起來并不難看，甚至可以說很時(shí)尚，佩帶的地點(diǎn)可以是手腕、腿部、胸部或身體的其他部位，或者與感測(cè)個(gè)人數(shù)據(jù)的便攜式電子配件組合在一起。這些器件與處理、存儲(chǔ)和顯示信息的智能手機(jī)應(yīng)用或者其他中央程序經(jīng)常無線通信。這些類型的個(gè)人和可穿戴式感測(cè)電子元器件是消費(fèi)類和家用健康產(chǎn)業(yè)的主要趨勢(shì)。從未像現(xiàn)在這么容易地通過可穿戴式電子器件關(guān)注自己的身體數(shù)據(jù)并對(duì)自己的健康負(fù)責(zé)。

　　圖2.目前半導(dǎo)體技術(shù)的發(fā)展可實(shí)現(xiàn)可靠、連續(xù)的健康監(jiān)控。

　　這些數(shù)據(jù)中的很多內(nèi)容包含看起來比較傳統(tǒng)的脈搏、脈動(dòng)血氧水平、血糖度和其他生命體征的讀數(shù)，這些讀數(shù)可以幫助人們了解自身的健康狀況。不過，即使在這些傳統(tǒng)生物感測(cè)應(yīng)用中，可穿戴式無線電子器件可會(huì)有全新的使用方法。例如，在早些年，心律不齊或者特定的心律失常的診斷會(huì)是一個(gè)問題。如果在醫(yī)院進(jìn)行ECG時(shí)心律失常并未出現(xiàn)，那么醫(yī)生在相當(dāng)長的時(shí)間內(nèi)很難知道這個(gè)健康問題。如今，事件監(jiān)視器已經(jīng)出現(xiàn)，并且能夠在正?；顒?dòng)時(shí)佩帶，直到這一癥狀很明顯并被儀器記錄下來。通常情況下，佩帶時(shí)間會(huì)最多持續(xù)兩個(gè)月。很多事件監(jiān)視器會(huì)將已記錄心臟電活動(dòng)直接報(bào)告給醫(yī)生。通過這種方法，醫(yī)生能夠?qū)⑺麄兊挠^察范圍拓展至臨床范圍以外，而健康狀況保持穩(wěn)定的病人也就不需要太多的后續(xù)就醫(yī)。

　　由于這些類型器件中所使用的電子電路越來越小、能耗越來越低，未來會(huì)出現(xiàn)更多的全新使用和應(yīng)用。而這些應(yīng)用將會(huì)涉及病人生活的全部健康領(lǐng)域，從而提供預(yù)防為主、成本有效性更高的治療方法。與此同時(shí)，廉價(jià)的、便捷的監(jiān)視系統(tǒng)將通過零售商店向大眾提供，這使得每個(gè)人在保健和養(yǎng)生方面發(fā)揮積極作用。

——本文選自電子發(fā)燒友網(wǎng)12月《智慧家庭特刊》Change The World欄目。