來源：蝌蚪五線譜
翹首以盼的巴西世界盃已開幕，足球迷們支援自家的球星、球隊，可你應該還注意到了另一件事，在2014年世界盃開幕式上，踢出第一球的既不是某位大牌球星，也是什麼足協大佬，而是一位癱瘓少年，她借助機械外骨骼和意念控制頭盔，書寫出這段輝煌的人生里程。那麼，她是怎麼做到的？這位癱瘓少年是如何站起來並奮力一踢的？我們又如何能夠足不出門、更快更全面的就醫看病？如何能更加健康地生活？在如今4G網絡，物聯網、傳感器異軍突起的年代，這些技術又將給醫療設備註入怎樣的活力？
借助它們站起來！
巴西癱瘓少年如何流動自己原本不受控制的雙腿？靠得就是“借助意念(mind-controlled)”技術和“3D打印”技術。3D打印，這個讓大家已經不再陌生的技術，即快速成型技術的一種，它以數字模型文件為基礎，運用粉末狀金屬或塑料等可粘合材料，通過逐層打印的方式來構造物體。3D打印通常採用數字技術材料打印機來實現，與傳統的紙張二維打印不同，3D打印出來的東西是三維立體的。只要你有足夠的原材料，打印汽車、器官都不在話下，甚至還有人用來打印水果！
在科羅拉多州立大學的Idea-2-Product 3D打印實驗室里，研究人員已經開發出了用於控制外骨骼的頭盔。頭盔上安置的電極對應人頭部的不同位置，以幫助他們的大腦更好的與電極溝通。因為頭盔必須進行定製，以適合佩戴者的頭部，研究人員利用3D打印技術幫助製造頭盔的內襯。這個內襯必須能夠保護頭部和電極，而且要與頭盔相匹配。當癱瘓少年想著走路時，電極會將大腦信號傳輸到一台小型電腦里，這台電腦像一個背包一樣背在她後面，由電腦將那些無線指令信號轉化成運動。
穿出你的健康
這麼別出心裁的巴西世界盃開幕式有沒有讓你流連忘返？那麼，依靠智能技術，我們普通人又能享受到哪些醫療便利呢？這就要說到可穿戴式設備了。中國某醫療電子股份有限公司旗下品牌ihealth曾在2014年CES(國際消費類電子產品展覽會)開幕前發佈了兩款可穿戴式醫療設備，分別為動態血壓監測儀和可穿戴式脈搏血氧儀。
1. 動態血壓監測儀
高血壓是許多高危心血管疾病的直接誘因。現代社會，老年人往往獨守空房，子女無法呵護其左右，更有甚者會出現“白大衣血壓”(即出現平時血壓正常、見到醫生時的血壓激增狀況)現象。社會迫切需要隨身式血壓測量設備，可穿戴式血壓監測儀應運而生。那麼，什麼是血壓？血壓是指血液在血管內流動時，對血管壁產生的單位面積側壓。由於血管分為動脈、毛細血管和靜脈，所以就有動脈血壓、毛細血管壓和靜脈壓，通常所說的血壓指動脈血壓。
血壓監測儀是通過傳感器來檢測人體動脈血管壁震動引起的袖帶壓力微小變化，最常用的方法是振盪法，其基本原理是利用捆綁在手臂上的袖帶，通過充氣泵向袖帶充氣，以阻斷血管中脈動的傳播，達到一定壓力(一般為124~316kPa)後開始放氣，當氣壓到一定程度，血流就能通過血管，且有一定量振盪波，逐漸放氣，振盪波愈來愈大，再放氣，由於袖帶與手臂的接觸越來越松，因此，壓力傳感器所檢測到的壓力及波動則越來越小，壓力傳感器就能實時檢測到袖帶內的壓力及波動。而振盪波通過氣管傳播到機器里的壓力傳感器，經過相應的放大、濾波電路、模擬/數字信號轉換、中央處理器控制等處理環節，將通過袖帶傳遞到氣路中的脈動信號和壓力信號轉換成數字信號，然後經過進一步處理，得出血壓的收縮壓、舒張壓、平均壓等數據。
這種動態血壓監測儀可通過藍牙、USB連接到流動設備上，將數據上傳至醫護人員，平時被使用者穿在外面，提供24小時的血壓監控。
2. 可穿戴式血氧飽和度監測儀
血氧飽和度是血液中氧合血紅蛋白(HbO2)容量占全部血紅蛋白(Hb)容量的百分比，是呼吸循環中的重要生理參數。許多呼吸系統疾病會引起人體血液中血氧飽和度的降低，嚴重時會威脅人的生命。那麼，這種血氧飽和度監測儀的基本原理是：血液中的氧合血紅蛋白和還原血紅蛋白在可見光和接近紅外線的頻譜範圍內具有不同吸收特性，還原血紅蛋白吸收較多的紅色頻率光線，吸收較少的紅外頻率光線；而氧合血紅蛋白較少吸收紅色頻率光線，較多吸收紅外頻率光線，這樣可以根據人體對紅光和紅外光線的吸收區別來測定血氧飽和度。
典型的血氧儀傳感器有一對LED，它們通過病人身體的半透明部分(通常是指尖或耳垂)正對著一個光電二極管。其中一個是紅光LED，其波長為660nm；另一個是紅外線，其波長為940nm，血氧百分比是根據測量這兩個具有不同吸收率的波長的光通過身體後而計算得出的。而可穿戴式血氧飽和度監測儀則採用數字/模擬信號轉換控制LED雙光源交替發光，以光頻轉換接收頭為傳感器，將光強信號轉換為頻率信號，直接送入單片機採集。根據反射式原理計算得到結果，再以無線信號發送數據。有些血氧飽和度監測儀還針對動態環境下獲取的幹擾進行消除計算處理，使得血氧飽和度數據更加精確。
美國SPOMedical公司曾推出一款“血氧手錶”，可以在睡眠過程中監測使用者的血氧飽和度，從而降低患有睡眠窒息症者在夜間出現呼吸阻礙的危險。而iHealth這款可穿戴式血氧飽和度監測儀更加便捷，它可持續監控用戶的血氧飽和度和脈搏率，配備了指尖傳感器，並連接到腕部設備，可以監測用戶在每日正常活動中或夜間的血氧飽和度。
我是件T恤衫，但我不僅僅是件衣服
如果大家覺得使用這些監測儀、無線設備還是太麻煩，那麼現在有更加簡便的──T恤衫。以以色列醫療健康創業公司的HealthWatch為例，其智能T恤衫中內置了心電圖傳感器(ECG)，它具備3~15道心電圖機的功能。通常情況下，病人只有在接受12道心電圖機的檢查環節後，醫生才能正式確定病人是否患有心臟病。而從病人匯報病情到接受檢查，往往需要花上不少時間。如果病人穿上這種智能T恤，心臟病醫生就能接收到T恤實時發送的心電圖數據。如此一來，醫生就能及時、準確瞭解病人的情況，以便及時給出治療方案。如此神奇的T恤衫還能用機洗烘幹，該T恤衫內置了一個電子部件，可存儲長達70個小時的數據或將數據以無線信號傳輸到 Android 智能手機中。當然，用戶在對這種T恤衫進行洗滌之前，首先需將該電子部件取出。而且，T恤衫至少可以洗滌50次而不損壞。
而OMsignal公司研製出的智能T恤衫除了能夠追蹤人體的生命體徵外，還能記錄人體的熱量消耗與壓力水平。這樣就免除了佩戴智能腰帶、手帶等設備的煩惱。畢竟，我們都得穿衣服出門呀。其實，它的作用原理也很簡單。智能T恤衫由光纖和導線編織而成，內置微型傳感器。嵌入織物中的傳感器可以在穿著者的日常活動中記錄30多個心肺生理參數。其中，利用感應容積描記法，通過向內嵌於外衣胸部和腹部位置的正弦排列導線陣列連續發射高頻低強度電流來監測呼吸狀況；利用採集的單通道心電信號來計算心率；通過三維加速度計感知人體的體位和身體活動情況。這種智能T恤衫可以連接其他外圍設備，還可以測量血壓、血氧飽和度、體溫和皮膚溫度。這些由測量得出的數據傳輸到互聯網電子數據處理中心，處理結果將以簡報或高解像度波形圖的形式提交給醫生，以便醫護人員隨時監控使用者的健康，做出準確的診斷。
皮膚之外的皮膚
在上述各種令人耳目一新的可穿戴式設備中，都有一個關鍵裝置──傳感器。它可以感受外界情況的變化，比如冷暖、快慢，並作出相應的反應，就像我們的皮膚一樣。傳感器根據各自原理，可分為壓阻式傳感器、壓容式傳感器、壓電式傳感器等。而傳感器與紡織技術結合後發展成為電子織物技術，其中用得較多的是壓電式傳感器和光纖。普通傳感器如電阻或電容傳感器的性能受材料(或結構)力學滯後性和電滯後性影響，與電線或相關傳感器相比，光纖不僅不生熱，而且對電磁輻射不敏感，不受放電現象影響，所以應用更為廣泛。
電子織物中的傳感器、執行器、電子元件、電源等部件的功能可以通過兩種方法實現，一種是將傳統傳感器，如微控製器、發光二極管、光纖和壓電傳感器等集成到布料中，另一種是開發基於有機材料，即電活化聚合物(EAP)的裝置。新紡織技術(如將金屬絲編織到織物中)的發展加速了採用第一種方法製成的電子織物在電連接、數據通訊和供電等方面的應用。那麼，在感受不同信號時，需要不同傳感器，例如聚合亞乙烯基氟化物，它的壓電係數為24~27pC/N，是一種最常用的壓電聚合物。它能夠檢測頸動脈和橈動脈處的脈搏、心尖脈搏和聲音。
在讓足球迷瘋狂的巴西世界盃開幕式上，身殘志堅的巴西少年依靠先進科技踢出了“第一球”，我們是否可以從中看出科技將對我們健康帶來的無限可能性？曾幾何時，外骨骼、“神奇頭盔”、智能T恤衫僅僅是科幻片中的天方夜譚。而現在，可穿戴式醫療設備正在進入我們的日常生活，以更加便捷、迅速、智能的方式保衛我們的健康！
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