我們生活在一個(gè)數(shù)字集成和互聯(lián)的世界中。通過(guò)使用智能手機(jī)，智能手表和其他智能設(shè)備可以證明，這一趨勢(shì)沒(méi)有終結(jié)。這在許多行業(yè)和應(yīng)用中都適用，但在醫(yī)療技術(shù)設(shè)備中尤為普遍-預(yù)計(jì)到2025.1年該市場(chǎng)將達(dá)到4，326億美元。

諸如Molex的PremoFlex之類的扁平電纜設(shè)計(jì)可以折疊和彎曲，以用于空間受限的可穿戴應(yīng)用。

隨著互聯(lián)醫(yī)療的興起，可穿戴設(shè)備等醫(yī)療設(shè)備正越來(lái)越多地由傳感器提供動(dòng)力，這在很大程度上是受COVID-19全球大流行和醫(yī)療保健提供商對(duì)遠(yuǎn)程監(jiān)控投資不斷增長(zhǎng)的影響。不僅可穿戴醫(yī)療技術(shù)的采用呈上升趨勢(shì)，而且小型化，AI優(yōu)化并結(jié)合了3D打印的設(shè)備也呈上升趨勢(shì)。

醫(yī)療設(shè)備制造商面臨著體積更小，重量更輕的設(shè)備的挑戰(zhàn)，但仍需要以最大的功率和最小的延遲來(lái)武裝它們。他們比以往任何時(shí)候都更必須考慮在診斷，治療和患者監(jiān)測(cè)方式方面不斷縮小的下一代醫(yī)療設(shè)備的性能，同時(shí)將患者的舒適性，便利性和易用性作為首要任務(wù)。

新興技術(shù)在連接設(shè)備形式上的進(jìn)步

診斷，治療和醫(yī)療監(jiān)視方式已為連接可穿戴醫(yī)療設(shè)備奠定了基礎(chǔ)。讓我們看一下這三個(gè)關(guān)鍵的連接設(shè)備模式中每一個(gè)的新興技術(shù)進(jìn)步，然后探討設(shè)備制造商向前整合所需的主要設(shè)計(jì)注意事項(xiàng)。

診斷-連續(xù)和主動(dòng)。病人的醫(yī)療歷程始于準(zhǔn)確的診斷，因?yàn)樗梢愿嬷罄m(xù)的醫(yī)療保健決定。常見(jiàn)的診斷方式包括血管造影，超聲檢查，常規(guī)放射線照相，計(jì)算機(jī)斷層掃描（CT）掃描，骨掃描和磁共振成像（MRI）。所有這些模式都要求大型，復(fù)雜且昂貴的系統(tǒng)，這些系統(tǒng)要求患者進(jìn)入醫(yī)療機(jī)構(gòu)，其結(jié)果通常可能需要幾天才能收到，并且在醫(yī)院環(huán)境中與患者通常所處的位置相比，錯(cuò)誤率更高。

醫(yī)學(xué)診斷技術(shù)正在從被動(dòng)治療發(fā)展到疾病的預(yù)防和主動(dòng)診斷。隨著醫(yī)療保健系統(tǒng)從按服務(wù)付費(fèi)模式轉(zhuǎn)變?yōu)橛泄芾淼奶峁┱吣Ｊ剑藗冊(cè)絹?lái)越關(guān)注醫(yī)療質(zhì)量與數(shù)量。此外，患者自己希望對(duì)自己的健康管理有更多的控制和洞察力。下一代醫(yī)學(xué)診斷是這些轉(zhuǎn)型的關(guān)鍵推動(dòng)力。

但是，要使診斷在醫(yī)療保健過(guò)程中發(fā)揮更重要的作用，它必須首先變得更加連續(xù)。通過(guò)啟用智能手機(jī)和可穿戴設(shè)備的相同創(chuàng)新，可以朝“連續(xù)診斷”邁進(jìn)。從可以替換聽(tīng)診器或監(jiān)視帕金森患者步態(tài)的應(yīng)用程序，到可以連續(xù)監(jiān)測(cè)血糖水平（CGM）的附加設(shè)備，事實(shí)證明，在革新醫(yī)學(xué)診斷技術(shù)方面，技術(shù)必不可少。

除了由生物相容性材料制成的可植入傳感器以外，制造工藝的突破現(xiàn)在還允許使用廉價(jià)甚至是一次性的傳感器。它們幾乎像貼紙一樣薄，貼在患者的皮膚上，可通過(guò)腦電圖（EEG），心電圖（ECG），脈搏血氧飽和度和皮膚電反應(yīng)來(lái)連續(xù)監(jiān)測(cè)生物信號(hào)。來(lái)自這些傳感器的數(shù)據(jù)可以使用低功率技術(shù)（例如近場(chǎng)通信（NFC））傳輸?shù)浇邮掌鳎颊呖梢詫⑵涓街谝路匣蜃鳛橹悄苁直砼宕鳌哪抢铮梢允褂酶鼜?qiáng)大的無(wú)線技術(shù)（例如藍(lán)牙或Wi-Fi）將數(shù)據(jù)中繼到醫(yī)師門戶或直接中繼到云。

診斷設(shè)備，連同新型的柔性傳感器，人工智能和能量收集硬件，正在緊密結(jié)合在一起，從而使連續(xù)醫(yī)學(xué)診斷成為現(xiàn)實(shí)。這種趨勢(shì)很快將使患者能夠以與以往只有昂貴的醫(yī)院級(jí)設(shè)備才能實(shí)現(xiàn)的精度和細(xì)節(jié)相同的精度和細(xì)節(jié)來(lái)全天候監(jiān)控自己的健康狀況。

治療學(xué)-按需治療。家用醫(yī)療監(jiān)控技術(shù)的接受正在推動(dòng)這些設(shè)備的擴(kuò)展，以提供治療緩解，將治療從臨床環(huán)境轉(zhuǎn)移到患者生態(tài)系統(tǒng)。

圖1-診斷，治療和醫(yī)療監(jiān)控方式為連接可穿戴醫(yī)療設(shè)備奠定了基礎(chǔ)。

得益于智能手機(jī)，價(jià)格低廉但對(duì)消費(fèi)者友好的硬件以及下一代軟件算法的發(fā)展，現(xiàn)在無(wú)需醫(yī)療專業(yè)人員的干預(yù)即可自動(dòng)提供治療方法。隨著“互聯(lián)健康”運(yùn)動(dòng)的到來(lái)，未來(lái)的患者將能夠在需要緩解的任何時(shí)間和地點(diǎn)自動(dòng)接受治療（見(jiàn)圖1）。治療和監(jiān)測(cè)方式的融合將使患者有時(shí)間按照自己的方式生活，而不是依靠治療來(lái)生活。

治療學(xué)包含大量的技術(shù)和方法論。一些值得注意的治療方式包括電刺激，例如經(jīng)皮電神經(jīng)刺激，干擾電流和深部腦部刺激（DBS），這實(shí)際上是治療帕金森氏癥甚至阿爾茨海默氏癥患者的“大腦起搏器”。

幾項(xiàng)最先進(jìn)的技術(shù)正在發(fā)展。例如，諸如熱療法和冷凍療法的熱療法可用于治療軟組織和肌肉骨骼損傷。藥物輸送系統(tǒng)有望大大超越胰島素泵和霧化器等數(shù)十年歷史的技術(shù)。例如，對(duì)于那些患有睡眠呼吸暫停的人，CPAP（連續(xù)氣道正壓通氣）機(jī)長(zhǎng)期以來(lái)一直是處方療法。然而，由于技術(shù)小型化和材料科學(xué)的進(jìn)步，這種笨重的機(jī)械正在讓位于可植入技術(shù)。這些相同的進(jìn)步將為下一代起搏器和神經(jīng)調(diào)節(jié)療法帶來(lái)新的可植入治療。排在最后的是基于超聲波，激光的療法，甚至是用于外科手術(shù)，物理療法。

來(lái)自患者監(jiān)視和治療設(shè)備的遙測(cè)將通過(guò)其智能手機(jī)或其他無(wú)線連接實(shí)時(shí)傳輸回其醫(yī)療保健提供者。然后，醫(yī)生將根據(jù)需要遠(yuǎn)程調(diào)整每個(gè)患者的治療方案。最后，更多的療法也將成為非侵入性的。經(jīng)皮（通過(guò)皮膚吸收來(lái)輸送活性成分），天然小孔輸送和微創(chuàng)放射療法技術(shù)已使這一夢(mèng)想成為現(xiàn)實(shí)。

圖2-健康跟蹤設(shè)備的最新EKG功能使佩戴者能夠檢測(cè)到房顫。

醫(yī)療監(jiān)控—多合一設(shè)備。一旦準(zhǔn)確診斷出患者并開(kāi)出了治療方法，醫(yī)學(xué)監(jiān)測(cè)對(duì)于了解人體對(duì)治療的反應(yīng)方式，維持依從性以及減輕疾病或其他身體疾病的影響至關(guān)重要。

從機(jī)械計(jì)步器到數(shù)字智能手表的早期，今天的技術(shù)已開(kāi)始將更多功能集成到一個(gè)設(shè)備中，并且對(duì)于患有慢性病的高風(fēng)險(xiǎn)患者群特別有價(jià)值。例如，可穿戴式ECG監(jiān)護(hù)儀和血壓監(jiān)護(hù)儀現(xiàn)在也可以跟蹤一個(gè)人的生命，一次存儲(chǔ)多達(dá)100個(gè)讀數(shù)。諸如患者佩戴的貼片之類的更敏感的監(jiān)控系統(tǒng)可以收集廣泛的生命力，包括心率，體溫等。現(xiàn)在，血糖監(jiān)測(cè)技術(shù)使糖尿病患者能夠隨時(shí)隨地監(jiān)測(cè)血糖水平。

生物傳感器技術(shù)的進(jìn)步使無(wú)線，無(wú)線和難以置信的輕巧性使患者擺脫了笨重的設(shè)備的困擾，所有這些都以低成本，易于使用和一次性使用的形式實(shí)現(xiàn)。靈活的電路，低功率傳感器和印刷天線可將便捷舒適的醫(yī)療監(jiān)控硬件固定到患者身上，甚至植入患者體內(nèi)。監(jiān)視硬件甚至可以利用智能手機(jī)或其他無(wú)線Internet訪問(wèn)作為基于云的服務(wù)的網(wǎng)關(guān)，其中可以存儲(chǔ)來(lái)自患者健康監(jiān)視設(shè)備的數(shù)據(jù)。

醫(yī)療設(shè)備的三大設(shè)計(jì)注意事項(xiàng)

支持診斷，治療和醫(yī)療監(jiān)控模式的醫(yī)療設(shè)備技術(shù)的新發(fā)展顯然將成為連接健康生態(tài)系統(tǒng)的顛覆者。

醫(yī)療設(shè)備制造商將越來(lái)越多的任務(wù)是設(shè)計(jì)低調(diào)設(shè)備，這些設(shè)備應(yīng)靈活，輕巧和舒適，同時(shí)在患者和醫(yī)療保健提供者之間傳輸實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)。為了解決可能阻礙救生數(shù)據(jù)傳輸?shù)恼系K，設(shè)計(jì)人員必須考慮在日益小型化的設(shè)備中優(yōu)化組件的空間。他們必須解決如何在有限的印刷電路板容量下為那些設(shè)備供電，同時(shí)提高信號(hào)完整性。以下是要考慮的三個(gè)主要設(shè)計(jì)注意事項(xiàng)：

清晰的導(dǎo)電傳感器（例如MolexPEDOT）提供了靈活性和半透明的電路，可在弧形表面上為電容性用戶界面面板提供鍵盤背光。

組件和空間優(yōu)化。

在醫(yī)院環(huán)境之外監(jiān)視患者數(shù)據(jù)時(shí)，與大型，笨重的醫(yī)療設(shè)備相比，患者可穿戴設(shè)備應(yīng)更緊湊。由于這些可穿戴設(shè)備較小，因此必須使用更小的組件來(lái)維持功率傳輸并允許將諸如傳感器之類的技術(shù)集成到設(shè)備中。鑒于減少的占位面積，設(shè)計(jì)人員必須考慮隨著電路板空間的日益受限來(lái)優(yōu)化空間。鑒于當(dāng)前市場(chǎng)上有較新的微型連接器以及可以定制的其他微型連接器，設(shè)計(jì)人員能夠解決這些空間限制。繞過(guò)空間限制的模塊化的另一種方式是通過(guò)利用靈活的電路來(lái)允許用于提高設(shè)備功能的小型化組件。

靈活的電路集成。

盡管設(shè)備尺寸和占地面積不斷縮小，但它們的功能越來(lái)越豐富。醫(yī)療設(shè)備功能所需的復(fù)雜電子系統(tǒng)還需要容納增加的組件，這些組件將患者友好的接口與與醫(yī)療保健提供者的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)連接相鏈接。此類技術(shù)包括連接患者身體的電路，以捕獲更深，更好的監(jiān)測(cè)結(jié)果。設(shè)計(jì)人員要考慮的一種可選設(shè)備是柔性印刷電路（FPC）以及相關(guān)的電纜和連接器。事實(shí)證明，這是一個(gè)巨大的優(yōu)勢(shì)，因?yàn)樗鼈兊妮p巧，靈活和較小的設(shè)計(jì)符合可穿戴醫(yī)療設(shè)備的嚴(yán)格標(biāo)準(zhǔn)。另外，可以將天線印刷到柔性電路的基板上，以非侵入性，連續(xù)且廉價(jià)的方式傳輸生命信號(hào)或生物特征。

最大功率和高信號(hào)完整性。

醫(yī)療設(shè)備設(shè)計(jì)人員在為醫(yī)療設(shè)備供電時(shí)，應(yīng)考慮采用扁平式線對(duì)板和柔性對(duì)板選項(xiàng)。由于啟用醫(yī)療監(jiān)控設(shè)備的目的是將患者數(shù)據(jù)快速中繼到醫(yī)療保健提供者，因此電源和信號(hào)對(duì)于確保無(wú)縫交付至關(guān)重要。電源到板的解決方案可以通過(guò)承載高達(dá)15A的電流來(lái)實(shí)現(xiàn)設(shè)備的功能。現(xiàn)在提供的電路板連接具有60、80和100個(gè)電路，電路數(shù)量越來(lái)越多，隨著連接之間傳輸數(shù)據(jù)的日益普及外形小巧。具有多個(gè)接地點(diǎn)的高性能板對(duì)板和FPC連接器有助于確保連接器內(nèi)信號(hào)的最高可靠性，從而提供最新的信息和數(shù)據(jù)中繼。

結(jié)論

在過(guò)去的十年中，醫(yī)療技術(shù)設(shè)備已經(jīng)變得越來(lái)越小，并且互聯(lián)技術(shù)的進(jìn)步才剛剛開(kāi)始。醫(yī)療保健提供者一直在尋求以最少的停機(jī)時(shí)間和最大的舒適度以無(wú)創(chuàng)方式為患者提供支持，醫(yī)療設(shè)備制造商也是如此。他們通過(guò)設(shè)計(jì)不僅體積小，重量輕而且還智能，安全和可靠的新設(shè)備，實(shí)現(xiàn)了這些目標(biāo)。這個(gè)領(lǐng)域還有更多的東西，并且設(shè)計(jì)方面的考慮將繼續(xù)被推向不斷的創(chuàng)新和改進(jìn)。
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