遠(yuǎn)程醫(yī)療便攜式實(shí)時(shí)監(jiān)護(hù)技術(shù)專利綜述

王金萍　朱雪梅

【摘要】對(duì)于慢性疾病患者、老年人以及一些特殊群體來(lái)說(shuō)，對(duì)能夠?qū)崿F(xiàn)24h全天檢測(cè)生理數(shù)據(jù)、及時(shí)反饋身體狀態(tài)，并對(duì)人體生理參數(shù)信息進(jìn)行醫(yī)學(xué)判定、在危險(xiǎn)情況下及時(shí)報(bào)警等功能的遠(yuǎn)程醫(yī)療監(jiān)護(hù)設(shè)備的需求越來(lái)越高。然而，目前為止，遠(yuǎn)程醫(yī)療監(jiān)護(hù)技術(shù)q-ql，化進(jìn)程仍然發(fā)展緩慢、無(wú)法形成統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)、普及困難。本文從專利文獻(xiàn)的角度對(duì)遠(yuǎn)程醫(yī)療的便攜式實(shí)時(shí)監(jiān)護(hù)設(shè)備的技術(shù)發(fā)展進(jìn)行了數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)及分析，總結(jié)了遠(yuǎn)程醫(yī)療的便攜式實(shí)時(shí)監(jiān)護(hù)技術(shù)在國(guó)內(nèi)專利中的申請(qǐng)趨勢(shì)、本領(lǐng)域的主要申請(qǐng)人分布，并對(duì)重要分支做了進(jìn)一步分析，以獲得重要技術(shù)的演進(jìn)過(guò)程，未來(lái)發(fā)展方向。

【關(guān)鍵詞】物聯(lián)網(wǎng) ZigBee RFID 傳感器 體域網(wǎng) 遠(yuǎn)程 監(jiān)護(hù) 無(wú)線通信

一、引言

基于遠(yuǎn)程醫(yī)療的實(shí)時(shí)監(jiān)護(hù)設(shè)備的研究已趨近成熟，其組成結(jié)構(gòu)已基本定型，其主要由三個(gè)部分組成：（1）實(shí)時(shí)生理參數(shù)采集器；（2）由無(wú)線監(jiān)護(hù)終端監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)存儲(chǔ)、顯示和用戶管理的遠(yuǎn)程醫(yī)療監(jiān)護(hù)中心；（3）無(wú)線傳輸網(wǎng)絡(luò)。為了突破遠(yuǎn)程醫(yī)療的實(shí)時(shí)監(jiān)護(hù)設(shè)備研究的技術(shù)瓶頸，我們對(duì)上述三個(gè)部分的重要技術(shù)發(fā)展?fàn)顩r做進(jìn)一步分析，以獲得重要技術(shù)的演進(jìn)過(guò)程，進(jìn)而獲得遠(yuǎn)程醫(yī)療的實(shí)時(shí)監(jiān)護(hù)設(shè)備的未來(lái)發(fā)展方向。

二、國(guó)內(nèi)專利申請(qǐng)狀況及授權(quán)分析從圖1中可以看出，遠(yuǎn)程醫(yī)療便攜式實(shí)時(shí)監(jiān)護(hù)系統(tǒng)的中國(guó)專利申請(qǐng)，相關(guān)專利申請(qǐng)人主要集中在大學(xué)以及公司和個(gè)人，其中公司主要是國(guó)內(nèi)小公司，但從專利申請(qǐng)量分析，目前還沒(méi)有一家專門(mén)研究該領(lǐng)域的小公司，國(guó)內(nèi)大公司在該領(lǐng)域申請(qǐng)比較少，其中包括2件中興，2件移動(dòng)，1件聯(lián)想。

其中小型企業(yè)技術(shù)力量薄弱、生產(chǎn)條件落后，投資資金不足，由于小型企業(yè)熱衷于投資小、見(jiàn)效快、保證豐厚利潤(rùn)的技術(shù)，而對(duì)于市場(chǎng)前景不明朗，又要在前期投資大量資金做研發(fā)的項(xiàng)目，它們不愿承擔(dān)風(fēng)險(xiǎn)，因此，它們?nèi)匀粫?huì)用面臨淘汰的技術(shù)去開(kāi)發(fā)低端的遠(yuǎn)程監(jiān)護(hù)系統(tǒng)，而不會(huì)研究新型技術(shù)以更加方便、更加準(zhǔn)確、更加美觀的產(chǎn)品去迎合大眾的需求。

在該領(lǐng)域大學(xué)申請(qǐng)僅次于公司申請(qǐng)，原因在于該領(lǐng)域的很多新型技術(shù)正處于熱門(mén)研究階段如物聯(lián)網(wǎng)、傳感網(wǎng)、智能終端等，但高校的研究?jī)H僅局限于試驗(yàn)階段并且與產(chǎn)業(yè)化脫節(jié)。該領(lǐng)域個(gè)人申請(qǐng)也比較多，原因在于該領(lǐng)域門(mén)檻低，涉及的每一個(gè)技術(shù)領(lǐng)域都可以用最基本的實(shí)現(xiàn)方式代替，但實(shí)現(xiàn)的產(chǎn)品效果差，價(jià)格昂貴，也無(wú)法完成24h的全天自動(dòng)監(jiān)護(hù)。

由此可見(jiàn)，在遠(yuǎn)程醫(yī)療便攜式實(shí)時(shí)監(jiān)護(hù)系統(tǒng)領(lǐng)域申請(qǐng)人比較分散，由于沒(méi)有大公司的引領(lǐng)，在該領(lǐng)域無(wú)法形成統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，各領(lǐng)域申請(qǐng)人研究開(kāi)發(fā)的系統(tǒng)不能夠相互兼容，智能的數(shù)據(jù)采集終端價(jià)格昂貴，無(wú)法贏得消費(fèi)者的認(rèn)可，因而無(wú)法進(jìn)行普及。

三、遠(yuǎn)程醫(yī)療實(shí)時(shí)監(jiān)護(hù)系統(tǒng)中實(shí)時(shí)生理參數(shù)采集技術(shù)分析

實(shí)時(shí)生理參數(shù)采集設(shè)備按照不同應(yīng)用可分為：血壓計(jì)、血糖儀、心電儀等，按照不同形式可分為：穿戴設(shè)備與非穿戴設(shè)備，穿戴設(shè)備包括腕式、衣服、項(xiàng)鏈、腰帶等形式。非穿戴設(shè)備主要有輪椅、拐杖、手機(jī)或其他可隨身攜帶的檢測(cè)儀器。

早期由于信息采集技術(shù)發(fā)展的局限，生理參數(shù)采集設(shè)備體積大、信息采集速度慢，并且需要開(kāi)發(fā)對(duì)應(yīng)各自應(yīng)用的采集設(shè)備，信息采集沒(méi)有一定的標(biāo)準(zhǔn)，因而，采集設(shè)備攜帶不方便，成本高，不兼容。在早期申請(qǐng)中，遠(yuǎn)程醫(yī)療實(shí)時(shí)監(jiān)護(hù)設(shè)備還僅僅是各部分的組合而不是集成，數(shù)據(jù)采集設(shè)備是一個(gè)基于計(jì)算機(jī)、GSM移動(dòng)終端和生理參數(shù)采集設(shè)備相結(jié)合的病人終端的移動(dòng)子系統(tǒng)。這種子系統(tǒng)包括病人的小型電腦、病人的移動(dòng)數(shù)字蜂窩式電話終端，帶有各種程序和實(shí)時(shí)軟件，以及生理參數(shù)采集設(shè)備，實(shí)現(xiàn)對(duì)病人終端進(jìn)行控制的功能的控制器，其功能包括向其他單元進(jìn)行電話撥號(hào)及從生理參數(shù)采集設(shè)備中獲取數(shù)據(jù)并貯存在個(gè)人計(jì)算機(jī)里，然后把它們都傳送到其他單元（包括中央單元、實(shí)驗(yàn)室終端或醫(yī)療終端）。該系統(tǒng)缺點(diǎn)主要在于以下幾點(diǎn)：1）數(shù)據(jù)采集終端在采集不同生理數(shù)據(jù)時(shí)需要接人不同的數(shù)據(jù)采集器，數(shù)據(jù)采集器可以根據(jù)不同功能采集不同的生理數(shù)據(jù)；2）由于病情分析需多種生理體征，僅僅通過(guò)一種數(shù)據(jù)采集器采集一種生理參數(shù)在判斷病情時(shí)會(huì)產(chǎn)生局限性；3）檢測(cè)生理參數(shù)的過(guò)程都是在病人自主操作的情況下進(jìn)行的檢測(cè)，病人如果忘記檢測(cè)就可能發(fā)生危險(xiǎn)；4）數(shù)據(jù)采集設(shè)備不夠美觀，也不便攜帶，并進(jìn)行24h隨時(shí)監(jiān)護(hù)報(bào)警。

為了解決隨身攜帶并且在不需要病人參與的情況下隨時(shí)監(jiān)護(hù)的問(wèn)題，數(shù)據(jù)采集設(shè)備的形式與結(jié)構(gòu)開(kāi)始被人們考慮，隨后數(shù)據(jù)采集設(shè)備出現(xiàn)了佩戴，穿戴等方式，如外套、襯衫、內(nèi)衣、帽子等，將生理參數(shù)傳感器布置在其內(nèi)部，選擇合適的傳感器并在需要檢測(cè)的對(duì)象處布置，傳感器之間進(jìn)行連接，這樣穿戴的衣服或帽子與普通衣物無(wú)異，甚至更加舒適，但這種方式由于內(nèi)置傳感器等線路，從而存在不安全、不便清洗、不易修復(fù)的缺點(diǎn)，并且該種形式成本高。

隨著智能手表的發(fā)展，通過(guò)智能手表采集人體生理參數(shù)，并通過(guò)智能手表的通信功能，將數(shù)據(jù)上傳至監(jiān)護(hù)中心的方式成為近幾年的主要形式，其他類似方式還有智能手環(huán)，其為實(shí)時(shí)生理參數(shù)采集過(guò)程提供了實(shí)時(shí)采集、快捷上傳的功能，此外，還自帶通信，上網(wǎng)，視頻聊天等通信及娛樂(lè)功能。其外觀時(shí)尚、穿戴簡(jiǎn)便、攜帶方便，不僅受到患者的喜愛(ài)，也很受普通人群歡迎，克服了以往實(shí)時(shí)監(jiān)護(hù)在生理參數(shù)采集及上傳的環(huán)節(jié)中因高成本、不夠美觀而無(wú)法普及的問(wèn)題。雖然智能手表、手環(huán)等方式具有上述多種優(yōu)點(diǎn)，但由于手表、手環(huán)等類似方式與人體接觸面小，能夠測(cè)量的生理參數(shù)少，準(zhǔn)確率低，一些在醫(yī)學(xué)上作為重要判斷依據(jù)的數(shù)據(jù)如心電等不能僅通過(guò)手腕部位進(jìn)行檢測(cè)，因此，該種形式主要偏向于保健、娛樂(lè)功能。為了克服衣服、帽子等穿戴方式與智能手表方式的缺陷，人們開(kāi)始考慮將智血壓等由智能手表采集后上傳，而對(duì)于復(fù)雜的生理參數(shù)，如心電圖，肌電圖，心率變異率等，可以采用單獨(dú)對(duì)應(yīng)于人體各位置的標(biāo)簽進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，該標(biāo)簽可以貼在衣服上，也可以隨時(shí)取下，智能手表作為通信終端將采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行上傳。

另外，在數(shù)據(jù)采集器的整個(gè)發(fā)展過(guò)程中，植入人體的數(shù)據(jù)采集方式貫穿在整個(gè)研究過(guò)程中，隨著數(shù)據(jù)采集技術(shù)的發(fā)展近幾年出現(xiàn)了一種新的網(wǎng)絡(luò)，即體域網(wǎng)。體域網(wǎng)的組建是由分布在人體表面或者內(nèi)部的傳感器，通過(guò)一定的連接方式進(jìn)行通信，通常稱其為穿戴式醫(yī)療看護(hù)系統(tǒng)，是一種新型的、可移動(dòng)、實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)的病理看護(hù)系統(tǒng)。其中每一個(gè)傳感器即可佩戴在身上，也可以植入體內(nèi)，按照發(fā)送信號(hào)裝置與接收信號(hào)裝置所植入人體組織的相對(duì)深度，人體通信分為“表面-表面”、“表面-植入”、“植入-表面”以及“植入-植入”通信，該技術(shù)所面臨的挑戰(zhàn)主要包括傳感器的供能、設(shè)備植入、通信安全等。

四、遠(yuǎn)程醫(yī)療監(jiān)護(hù)系統(tǒng)發(fā)展趨勢(shì)分析及總結(jié)

下面是近年來(lái)以及未來(lái)一段時(shí)間內(nèi)健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)發(fā)展的趨勢(shì)及總結(jié)：

1）穿戴式、植入式遠(yuǎn)程健康監(jiān)護(hù)系統(tǒng)：近年來(lái)，隨著醫(yī)療儀器越來(lái)越微型化、智能化、網(wǎng)絡(luò)化和個(gè)性化，基于可穿戴、植入技術(shù)的健康監(jiān)護(hù)設(shè)備呼之欲出，已成為目前各國(guó)健康監(jiān)測(cè)研究的重點(diǎn)，在未來(lái)的發(fā)展中，基于穿戴式、植入式技術(shù)和遠(yuǎn)程醫(yī)療的健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)將在不影響患者的正常生活、工作下，無(wú)論任何時(shí)間和地點(diǎn)，都可實(shí)現(xiàn)對(duì)患者生理參數(shù)的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，達(dá)到及早發(fā)現(xiàn)、診斷和治療的目的。

2）基于IPV6和4G的健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)：隨著人們對(duì)健康監(jiān)測(cè)設(shè)備需求的增加以及對(duì)傳輸信息的質(zhì)量和速度的要求越來(lái)越高，基于IPV4和3G的健康監(jiān)護(hù)系統(tǒng)將不能滿足人們?nèi)遮呍鲩L(zhǎng)的需求，具有更廣地址范圍的IPV6以及具有更快的通信速度、更寬的網(wǎng)絡(luò)頻譜、更好的通信質(zhì)量的4G的出現(xiàn)，使得基于IPV6和4G的健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)可能成為未來(lái)發(fā)展的主流。

3）隨著物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展，遠(yuǎn)程監(jiān)護(hù)技術(shù)無(wú)論是在監(jiān)護(hù)的對(duì)象、內(nèi)容、指標(biāo)還是在監(jiān)護(hù)的設(shè)備上都有了很大的發(fā)展。其中，遠(yuǎn)程健康監(jiān)護(hù)的監(jiān)護(hù)對(duì)象幾乎可以覆蓋傷者、慢性病患者、孕婦、老年人、殘疾人、急癥患者以及健康人等在內(nèi)的所有人群；監(jiān)護(hù)參數(shù)既可以是生理參數(shù)，也可以是日常的生活狀態(tài)；應(yīng)用領(lǐng)域也逐漸從以急診救護(hù)和極限狀態(tài)下人體的生理狀態(tài)研究為主發(fā)展到了以提高邊遠(yuǎn)地區(qū)的醫(yī)療水平和面向家庭的健康保健為主；健康監(jiān)測(cè)設(shè)備也在朝著多功能集成、便攜式、體積小、功耗低、實(shí)時(shí)性的方向發(fā)展。