从玩具到工具,

患者不希望在操作医疗设备上投入额外的精力,医生不希望在重复性、低技术性医疗操作上浪费时间,这正是智能可穿戴设备技术继续突破的意义

Caijing Magazine - - Contents - 文 /本刊记者刘浩南 编辑 / 王小

可穿戴医疗设备的瓶颈还有多长?患者不希望在操作医疗设备上投入额外的精力,医生不希望在重复性、低技术性医疗操作上浪费时间,这正是智能可穿戴设备技术继续突破的意义

戴上手环,贴上贴片,绑上袖带,架上眼镜,欢迎来到智能可穿戴设备的时代。“首先它是个装饰品,其次是个时尚玩具。”一位28岁的中国青年如此陈述他在三年内购入四款智能手环的理由。

概念兴起之初,智能可穿戴设备以极具科技感的外表、灵巧的体积和有趣的功能俘获了第一批用户的欢心,一批百元左右的消费级产品红火了一把。

2010年索尼推出第一款搭载Android OS系统的“LiveView”智能手表,2014年就迎来了全球瞩目的智能可穿戴设备“元年”。但热潮来得快也退得急,仅仅两年后,智能可穿戴设备的时尚炫酷感便在年轻人心中走低。

时尚的热潮退去,却激发了生产者聚焦于功能实现,终要找到一条工具化的路线。

便于用户佩戴是可穿戴设备的天然优势,应用于医疗领域,可执行24小时全天候监测,大大降低医生和患者的信息交流成本。借助于这一特性,一种“一站式”医疗服务成为近年一个热度颇高的创业方向——将信息采集、数据即时上传、算法分析、数据图表生成, 然后做健康指导。

这看上去很完美。然而,即便是一款严肃的医疗工具,也要考虑黏住患者和医务工作人员。那么,目前的消费级可穿戴设备从玩具到医疗工具,还有多长的路要走?

从玩具到医疗工具,材料是突破口

55岁的林怡(化名)2016年初被查出患有慢性心脑血管疾病,儿子为她购入了一款智能手环,并在手机APP上开通了“家人监测”功能,希望随时获知她的心率、血压情况。

从测心跳、步数等健康“激励性”功能起步,到收集体重、血压、血糖、心率、睡眠和皮电反应等生理指标,利用云服务实行监测,即时做数据分析并反馈给用户或医生,这是目前大多数半时尚、半工具化的可穿戴产品的发展策略——一步步深入到医疗服务的核心。

可即使是小有名气的产品,也还难以令人满意。“不准。还是用回了家里的血压计,自己多测几次,用笔记下来,拍照发给儿子和医生更好。”林怡反问,“我是不是要求太多?”

精度和体积难以兼顾,这对相爱相杀的双生子,是目前所有智能可穿戴设备的一大障碍。

以心血管病人常用的动态心电图机为例,该设备至少需要对人体位置上的两个监测点进行监测:一个是贴在胸口的电极,另一个是绑在手臂的袖带。“对心血管病人而言,离开医院之后的心血管动态监测价值很高,但要将动态心电图机集成到手环大小几乎没有可能。”广州一位心血管科临床医生对《财经》记者说。

组成一个智能可穿戴设备,传感器、电池、电子控制器等元件一个都不能少。这些元件首先得足够小,小到可以集成到以厘米计算的设备上,有时甚至还需要加入更多个性化元件。更何况,可穿戴设备对便携性和佩戴舒适度要求苛刻,因此体积和功能之间的矛盾更尖锐。

“多干活,少耗粮”,尽可能小又低功耗的元件,是所有老板都喜爱的“最佳员工”。要做到这一点,电池是一大关键,体积更小容量更大的电池方案是当下所有智能设备的渴求。

电池的续航能力不足,会影响人们

的携带意愿,也不利于监测的连贯性。可穿戴设备基本都选用锂电池,但全球锂电池的开发没能跟上智能设备的节奏。“隔天一充”,“向智能手机看齐”的续航能力,是被用户嘲讽最多的一点。

在电池技术行业性滞后的大环境下,部分研究团队将目光转向环境能量采集与存储的方式,以提升转化效率。2017年2月《科技导报》的数据显示,相比传统铁纤维的光电转化效率,基于钛纤维制作的太阳能电池的效率提高到5.41%;含有Fe3O4的碳纳米纤维电池则高达8.03%。这些新式电池材料研究,有望使电池续航能力跃升一个台阶。

传感器也是“兵家必争之地”。更稳定的信号、更低的功耗是当下最受期待的发展方向,依赖的同样是材料技术的 突破。

材料“新宠”石墨烯因韧性佳、高光穿透率及良好的导电性,不仅在电池,在传感器领域也有一席之地。首尔国立大学的Dae-Hyeong Kim团队尝试融合石墨烯与金的特性,研发出一款可监测并调节血糖水平的石墨烯腕带。该研究成果已刊登于2016年3月的《自然·纳米技术》。

这款石墨烯腕带炫酷的地方是,不但可以实时监测,还具有注射功能。

戴上这个腕带,石墨烯传感器会在监测区根据皮肤的温度和湿度,及汗液的pH值和葡萄糖浓度,综合分析出血糖浓度。发现血糖浓度超标后,腕带治疗区的加热器就激发微型针头,融化药物贮藏体的外膜,一个带有降血糖药物 的微型针头会刺入患者的浅表皮肤之下,即时控制患者血糖。

并且,治疗区的针头的外膜会适时停止融化,避免过度注入。

这类可以实时智能调控的可穿戴产品,正是林怡们所需的,对慢性病管理的意义自不待言。

长时间、弱操作,刷客户黏性

长时间跟踪式检测慢性病患者状况,且无需专业人士的维护和操作,是解决体积和功能矛盾之后,智能可穿戴设备最重要的医疗应用方式。

“医院里的一些监测设备,非常适合集成到小体积的可穿戴设备上,对慢性病患者诊疗、慢性病监测研究的帮助尤其大。”长期研究便携式医疗电子设备的

中科院微电子所健康电子中心副主任王云峰对《财经》记者说。

糖尿病患者的体会最为深切。市面上销售的胰岛素泵设备,已具有DaeHyeong Kim团队正在研发的血糖仪的妙处:当监测仪检测到佩戴者的血糖水平升高后,会指示胰岛素泵注射相应剂量的胰岛素;当血糖水平达到安全器的预设值后,注射自动停止,实现了自主精确化。

更简易、省心的操作方式,是医疗可穿戴设备用户的集体需求,这给产品本身框定了发展方向。

“(我们)为血糖类疾病患者提供一种尽可能‘弱操作’的血糖管理方案,即‘控糖’和‘调糖’。”微糖创始人冯燕飞对《财经》记者解释,患者长期佩戴血糖仪,设备获取到足够的数据,通过算法生成动态的血糖曲线,交由12小时在线的专业医生提供控糖、调泵指导。

还有一家新兴的科技公司推出一款“智能健康腕表”,实时监测佩戴者的血氧指数变化,生成长期血氧变化数据报告,针对的用户也是对设备操作和数据解读不太“在行”的中老年心血管疾病患者。

这些产品的策略相近,除了让患者购买设备之外,还提供较专业的数据分析服务,放大智能可穿戴设备对医生和用户的最大吸引点——省时、省心。

如针对丙型肝炎、黑色素瘤、产后抑郁等,Apple Watch通过测试参与者在白天的清醒度,并与参与者报告的睡眠状态和质量进行对比,形成长期监测报告,伴随监测报告的解读,给出饮食、服药和就医等健康指导。

这些智能可穿戴医疗产品代表了一个趋势——主打长时间、弱操作监测,而这一特性建立在海量数据的收集和处理能力上。

“从前的血糖监测是以一个点为标准,现在有了数据就是一个面,这套监 测方式会更具科学性。”冯燕飞从刚刚结束的美国糖尿病学会(ADA)大会上获悉,研究界对血糖动态监测数据的重要意义已达成共识。

随着人类对疾病的治疗需求越来越复杂,非医疗专业人士不希望在医疗知识和医疗设备的操作上投入额外的精力,而医疗专业人士不希望在重复性、低技术性医疗操作上浪费时间,这正是智能可穿戴设备在监测时长、数据分析精度、使用便利度等方面继续突破的意义。

集成信息,做家庭医生助手

虽有体积和精度的制约,可穿戴设备让医疗界不离不弃的原因是——即时的信息反馈能力,降低了医生和患者的交流成本。如果长期跟踪监测一名患者,趋势可能比精度更重要。

患者佩戴可穿戴设备后,可执行24小时全天候监测。“比如血糖指数是5,突然变成7,这肯定有问题,设备会给患者一个警告信息。居家(医疗监测)的目标并不是做诊断,最终诊断还是要到医院去做。”王云峰说。

家庭医生很有可能是智能可穿戴设备的一个重要的用户群。2016年开始试点推行的家庭医生制度,或可成为国内智能可穿戴市场的转机。通过可穿戴设备把患者信息即时反馈给他们的家庭医生,一方面可以高效处理紧急情况,另一方面可以根据长期的患者数据进行更精准的诊疗。

如北京市丰台区着眼于“互联网+家庭医生”模式的探索,方庄社区卫生服务中心试点就主打“智慧家庭医生优化协同模式”。

如果说家庭医生是医疗体系中最靠近患者的“排头兵”,那么智能可穿戴设备有望扮演“排头兵”的侦察工具,真正实现对患者的零距离监测。

遗憾的是,市场化称得上成功的可穿戴设备产品还不多。

易观智库发布的产业分析报告《中国创新智能硬件市场发展专题研究报告2015》显示出一种类似“过把瘾就死”的行业轨迹:截至2015年8月,智能硬件市场中只有65%的产品得到量产,停留在概念阶段的智能硬件约为16.6%,止步于原型阶段的约为13.4%,止步于产品阶段的约为5.1%。

技术瓶颈期,对技术要求较低的电子病历收集器,是生产商为未来智能可穿戴设备打造的另一个身份。

2014年,美国智能硬件心率监测设备配件商AliveCor与美国第四大电子病历服务商Practice Fusion达成合作,当患者使用AliveCor的设备时,其信息会记录 到Practice Fusion的病历里面。“到2020年,电子病历将主要在云端之上。”Practice Fusion的CEO马修·道格拉斯(Matthew Douglass)表示,“所有的医疗信息都应是即可获取的。”

但市场对医疗健康类可穿戴设备的反响尚不稳定。

王云峰认为,作为最先接触到消费者的智能可穿戴设备,手环这个设备形式局限了对智能可穿戴设备使用形式的想象力。智能贴片、智能眼镜、智能衣物,甚至人体植入式可穿戴设备,都会是未来重要的赛道。

随着新材料的加入,市场调查公司Gartner今年2月发布的报告预测,2020年全球将为医疗健康相关的可穿戴设备付出137亿美元。

研发者正在尝试各种医疗监测设备的雏形,希望让患者和医生都少花功夫在基础数据交换和交流上,但材料学、能量收集方式、元件微型化技术等因素在另一端和我们拔河。未来,在人体植入式可穿戴设备上还将面临人体排异反应、元件续能和更替、伦理争议等障碍。

不过,智能可穿戴设备在解决一个个链条式的问题后,终将无限接近我们最期待的样子。

便于用户佩戴是可穿戴设备的天然优势,应用于医疗领域,可执行24小时全天候监测,将大大降低医生和患者的信息交流成本。图/视觉中国

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