醫(yī)生經(jīng)常告訴病人要“傾聽”他們的身體，并注意身體會(huì)告訴您什么。今天，正在開發(fā)的技術(shù)將真正能夠傾聽我們身體，并適當(dāng)處理這種信號(hào)，以幫助確定最佳實(shí)施方案。

人口老齡化的趨勢(shì)已經(jīng)被媒體廣泛報(bào)道，全球人口出生率持續(xù)下降加快了老齡化。這些趨勢(shì)共同意味著未來(lái)幾十年能夠照顧更大基數(shù)老年人口的人數(shù)將會(huì)更少。在短期內(nèi)，沒(méi)有什么可以改變這些社會(huì)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，但似乎技術(shù)進(jìn)步能夠介入并通過(guò)形象化甚至字面上的方式予以幫助。

隨著集成半導(dǎo)體尺寸不斷縮小和功能的不斷增強(qiáng)，人工智能、云計(jì)算和無(wú)處不在的連接性概念將以突破性的方式結(jié)合在一起，從而能夠最有利地改變醫(yī)療保健行業(yè)的狀況。各種發(fā)展的可能性都非常大，市場(chǎng)需求也在增長(zhǎng)，人性本質(zhì)上也有強(qiáng)烈的意愿作出積極的改變。

今天，可穿戴技術(shù)的典型代表是最常戴在手腕上的小型設(shè)備，用于監(jiān)測(cè)活動(dòng)和佩戴者的脈率等統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)。簡(jiǎn)而言之，這是一種受意識(shí)影響的增強(qiáng)效果。隨著技術(shù)的發(fā)展，未來(lái)的小型設(shè)備可能會(huì)直接織入我們所穿的衣服中，從而使其不易影響人類自己，因此更容易被接受。

正如通常所言，智能織物有可能改變我們監(jiān)測(cè)許多場(chǎng)景的方式，但也許它們最大的潛力在于醫(yī)療保健。通過(guò)使用技術(shù)來(lái)監(jiān)測(cè)病人的狀況并適當(dāng)用藥是一個(gè)非常活躍的研究領(lǐng)域，有一些結(jié)果已經(jīng)開始出現(xiàn)。

感測(cè)壓力

在傷痛恢復(fù)期間，身體某個(gè)區(qū)域施加或者承受的壓力可能是特別令人關(guān)心的事情。腫脹是愈合過(guò)程的一部分，但必須加以監(jiān)測(cè)，因?yàn)樗部赡苁抢^發(fā)感染的先兆。同樣，如果病人沒(méi)有定期活動(dòng)，他們可以迅速形成壓瘡，從而抑制愈合過(guò)程。答案是要監(jiān)測(cè)病人的傷口及其總體的運(yùn)動(dòng)，或者是否缺乏這些運(yùn)動(dòng)。

達(dá)到此目的的一種方法是使用可以編織進(jìn)床單或衣服的傳感器。編織到床上用品的有機(jī)硅涂層導(dǎo)電紗線目前正在開發(fā)中，它可以監(jiān)測(cè)濕度和運(yùn)動(dòng)，并在患者需要關(guān)照時(shí)提醒護(hù)理人員。醫(yī)院也在使用同樣的技術(shù)使病床能夠根據(jù)病人的需要自動(dòng)移動(dòng)，從而減輕護(hù)理人員的負(fù)擔(dān)。

同樣的技術(shù)原理也正在被整合到敷料和繃帶中，以監(jiān)測(cè)在傷痛恢復(fù)期身體施加的壓力。例如，可以通過(guò)監(jiān)測(cè)表明敷料是否太緊，或記錄受感染區(qū)域的腫脹減輕的速度。

有很多種方法用來(lái)測(cè)量給定介質(zhì)的壓力。傳統(tǒng)上，是通過(guò)測(cè)量限制血液流動(dòng)所需的壓力來(lái)記錄血壓，現(xiàn)在可以使用壓力傳感器自動(dòng)執(zhí)行此過(guò)程，其中的壓力傳感器與用于施加壓力的壓縮空氣并排安裝。因此，血壓監(jiān)測(cè)儀已成為任何人都可以在舒適的家中使用的消費(fèi)類設(shè)備。將同樣的技術(shù)整合到運(yùn)動(dòng)服裝等面料中其實(shí)并不是一個(gè)巨大的飛躍。

壓力傳感器也可用于例如鞋墊等其他方面，能夠監(jiān)測(cè)患有周圍神經(jīng)病變的患者的步態(tài)和活動(dòng)，這是一種阻止大腦接收來(lái)自身體特定區(qū)域（例如腳）信息的病況。圖1所示為Orpyx的這種系統(tǒng)，它能夠記錄鞋墊的數(shù)據(jù)并將其無(wú)線傳輸?shù)?a target="_blank">智能手機(jī)應(yīng)用程序。通過(guò)使用傳感器來(lái)監(jiān)測(cè)患者腳上的壓力并提供反饋，可以幫助防止形成潰瘍。在極端情況下，潰瘍可能導(dǎo)致需要截肢。

圖1：Orpyx系統(tǒng)采用嵌入到鞋墊的壓力傳感器，并通過(guò)無(wú)線連接到智能手機(jī)

將傳感器嵌入敷料中可以通過(guò)測(cè)量皮膚的變形來(lái)評(píng)估因肢體腫脹而施加的壓力，這正是研究人員目前正在開發(fā)的 “智能織物”。

通過(guò)將壓力監(jiān)測(cè)直接集成到智能織物中，可以更容易地掌握長(zhǎng)期的發(fā)展趨勢(shì)，從而有助于早期診斷諸如心血管問(wèn)題等疾病。

更加智能的石膏

得益于納米技術(shù)的發(fā)展，通過(guò)監(jiān)測(cè)皮膚電特性的變化來(lái)測(cè)量水合作用水平目前已經(jīng)成為現(xiàn)實(shí)。將細(xì)小的電線嵌入直接作用于皮膚的可拉伸織物，小型電極可以監(jiān)測(cè)水合作用，并可實(shí)時(shí)傳輸信息。同樣的技術(shù)也可以應(yīng)用于服裝行業(yè)。

一種類似而有效的診斷方法可以應(yīng)用在智能敷料中，使一個(gè)小電流通過(guò)人體細(xì)胞，并測(cè)量其阻抗，這是一種被稱為阻抗光譜技術(shù)的非常有意義的擴(kuò)展。通過(guò)測(cè)量細(xì)胞在衰變時(shí)呈現(xiàn)的電容和電阻的變化，可用于創(chuàng)建智能繃帶，這樣一來(lái)褥瘡可以在人眼看見之前就能夠識(shí)別。

雖然電子技術(shù)是智能織物解決方案的重要組成部分，但它也正在與傳統(tǒng)醫(yī)療保健合作開發(fā)，其中包括研究如何更有效地用藥。來(lái)自美國(guó)內(nèi)布拉斯加大學(xué)林肯分校（the University of Nebraska-Lincoln）、哈佛醫(yī)學(xué)院（Harvard Medical School）和麻省理工學(xué)院的一組研究人員已經(jīng)證明，智能敷料不僅能夠監(jiān)測(cè)傷口，而且還有直接用藥的潛力。

該團(tuán)隊(duì)將智能敷料解釋為首個(gè)能夠根據(jù)藥物劑量來(lái)進(jìn)行釋放的繃帶，如止痛藥和抗生素，以及促進(jìn)愈合和組織再生的藥物。實(shí)質(zhì)上，它通過(guò)將藥物植入凝膠，凝膠又涂覆編織到繃帶中的電線。嵌入到繃帶中的微控制器控制流過(guò)電線的電流，使其加熱凝膠并將其載有的藥物直接釋放到受感染區(qū)域。試驗(yàn)已經(jīng)顯示出積極的效果，該團(tuán)隊(duì)正在研究用集成的傳感器來(lái)測(cè)量諸如葡萄糖和pH值等指標(biāo)，以使藥物傳送和釋放過(guò)程完全自動(dòng)化。

互聯(lián)醫(yī)療

在整個(gè)物聯(lián)網(wǎng)中，無(wú)線連接提供了一種將數(shù)據(jù)傳輸?shù)皆频姆绞剑斯ぶ悄芸捎糜诟美谩按髷?shù)據(jù)”分析的趨勢(shì)。通過(guò)將這一過(guò)程應(yīng)用于醫(yī)療物聯(lián)網(wǎng)（IoMT），這些數(shù)據(jù)最終可用于改善其他患有類似疾病患者的治療方式。

這將需要更全面的方法來(lái)使用醫(yī)療領(lǐng)域的技術(shù)，將多個(gè)學(xué)科融合為一個(gè)解決方案。

斯旺西大學(xué)生命科學(xué)研究所（Institute of Life Science, Swansea University）的研究人員正在研究如何將納米技術(shù)最新發(fā)展帶來(lái)的傳感器整合到具有5G連接的智能繃帶中，不僅可以監(jiān)測(cè)傷口，還可以遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)傷口。該方法還將可以采用3D打印機(jī)來(lái)制造繃帶。

納米技術(shù)正在縮小生物與技術(shù)領(lǐng)域之間的差距，并將成為IoMT的一項(xiàng)實(shí)用技術(shù)。目前正在進(jìn)行的研究包括如何利用納米顆粒為身體中的特定細(xì)胞提供治療，并且已經(jīng)顯示出一些積極的結(jié)果。在細(xì)胞水平上的靶向治療其最初優(yōu)勢(shì)之一是身體不再需要在各個(gè)部位都代謝藥物，這將導(dǎo)致更低的劑量水平，更有效的治療，并最終降低醫(yī)療服務(wù)的成本。

醫(yī)療領(lǐng)域的MEMS

MEMS技術(shù)已經(jīng)通過(guò)在小型封裝中提供精確的3軸、6軸和9軸運(yùn)動(dòng)傳感而徹底塑造了手機(jī)行業(yè)。同樣的技術(shù)能夠被廣泛地用于可穿戴健身追蹤器，而MEMS麥克風(fēng)已經(jīng)使助聽器發(fā)生了革命性的變化，但MEMS未來(lái)發(fā)展?jié)摿Ω蟆?/p>

通過(guò)將MEMS麥克風(fēng)直接安裝到一次性隱形眼鏡上，可以測(cè)量眼睛的眼壓（IOP）變化，此變化往往表明角膜形狀的變化，可能是青光眼的早期征兆。目前，瑞士公司Sensimed可以提供包括無(wú)線通信在內(nèi)，且集成有MEMS的IOP傳感器。圖2顯示出該系統(tǒng)包含三個(gè)元件：帶有嵌入式傳感器和變送器（transducer）的一次性隱形眼鏡（1），戴在眼睛周圍的單獨(dú)天線（2），以及通過(guò)細(xì)線連接（3）的數(shù)據(jù)記錄器（4）。

圖2：Sensimed集成到一次性隱形眼鏡中的IOP傳感器，該隱形眼鏡通過(guò)近場(chǎng)通信（NFC）進(jìn)行供電和連接

該系統(tǒng)使用NFC技術(shù)為傳感器提供無(wú)線供電，其足以進(jìn)行測(cè)量并將信息傳回天線。由于不再需要使用硬連線電源（通常是電池），而電源及其連接往往是系統(tǒng)體積最大的部分，這種方法有可能用于其他各種IoMT設(shè)備。通過(guò)利用NFC的功能，許多其他類型的傳感器以及控制它們所需的微電子設(shè)備可以一并嵌入到智能織物中。

結(jié)論

智能織物正在改變傳統(tǒng)醫(yī)療保健的性質(zhì)，并已經(jīng)受到前所未有的技術(shù)交叉融合的支持。雖然許多應(yīng)用仍然只局限于研究實(shí)驗(yàn)室，但其發(fā)展速度在不斷加快，醫(yī)療物聯(lián)網(wǎng)具備非常大的應(yīng)用潛力來(lái)永遠(yuǎn)改變傳統(tǒng)的醫(yī)患關(guān)系。