随着技术的进步和发展,与健康相关的数据日益增长。传统上,这些数据通常在是医疗卫生系统中产生的,该系统收集患者的有关信息。一些常见的来源包括患者的健康状况记录、视频/音频检查、已知疾病、常规使用的药物等。而患者每次接受医疗服务时,无论是预约检查还是紧急就诊,都会产生更多数据,从而提高跟踪患者病情的准确性。
而这种健康监测模型可以构建个性化资料,从而为与患者的诊断、治疗和康复相关的各种预防性措施提供支持。但也有对于医疗中心的依赖这个局限性。如果患者没有接受一些服务,则不会生成一致的数据。
可穿戴设备的日益广泛使用为人们的健康监测提供了一个新的视角。远程医疗范围的扩大也起到了促进作用,特别是在采用“连续性护理”概念的情况下。而将这些技术解决方案引入医学预防措施已经导致数据收集量的爆炸式增长。这就是在这种情况下多方面要探索大数据技术的原因。Lymberis解释说,“考虑到可穿戴设备的可用性,智能可穿戴个人系统应具有重量轻、功耗低、价格合理、可供非熟练人员操作、具有嵌入式处理和报警功能等特点。”
市场上推出的大多数可穿戴设备都符合这一描述。除此之外,其中一些设备只提供某一种功能,而有一些设备则提供多种功能的集成,例如健身跟踪、健康监测和消息显示。戴在手腕上的BASIS手表就是这样一种设备,它可以跟踪配戴者的心率并提供有关健康和保健的信息。其他类型的可穿戴设备还包括智能皮带、智能服装、活动跟踪器、智能眼镜等。
行业厂商针对各种应用场景开发了不同的可穿戴设备
可穿戴健康设备
行业专家Dian等人发表的一份研究报告强调了可穿戴健康设备的重要性。报告确定了四个基于物联网技术可穿戴应用集群,可穿戴健康设备就是其中之一。另外三个是活动识别和运动设备、跟踪和定位设备,以及安全设备。可穿戴健康设备是由传感器进行的与健康相关的数据采集设备。这份研究报告还根据监测的信号类型对传感器进行了分类:
生命体征监测:脉搏、呼吸频率和体温。非生命体征监测:血压和血氧。在应用中,可穿戴设备在通过互联网发送数据之前执行初步计算,然后进行后续附加分析,并且在许多能够连接到智能手机的设备中找到替代流程。在这些情况下,可穿戴设备和移动应用程序之间存在交互。一般来说,这样的应用程序可以使健康设备的数据可视化。更专业的应用程序也能够提供有关用户健康的建议。在涉及智能手机中间操作的场景中,一个常见的组件是访问基于云计算的服务。可穿戴设备收集的数据被传输到那些存储、处理和运行分析的服务。
可穿戴健康设备也可以分为两大类:健康治疗和康复以及健康监测。健康治疗和康复设备有助于提高患者的身心健康。行业专家Nave和Postolache发表的一份研究报告描述了这种设备的创新示例。报告中指出,新型的智能步行器可以为那些行动不便的人提供帮助。它是实时监控患者的物理治疗系统的一部分。智能步行器的架构以微控制器为中心,该微控制器既可以通过Wi-Fi或3G/4G协议与云服务接口,又可以在无法使用互联网时通过蓝牙采用移动应用程序。通过这两个接口,智能步行器发送使用者运动的数据,从而使理疗师可以对信息进行分析并相应地进行帮助锻炼。云计算环境将所有数据存储在MySQL数据库中,Web应用程序访问提供另一种可视化方式的数据。由于数据存储在云中,因此移动应用程序可以在互联网信号可用时保持同步运行。
图左是智能步行器示意图,其构建依次主RFID(1)、IMU方向传感器(2)、压力传感器(3)、距离传感器(4)、Wi-Fi设备(5)、蓝牙设备(6)。图右是智能步行器原型
旨在帮助人们进行治疗和康复的可穿戴设备的另一个例子是理想化的智能可穿戴臂环。该设备不使用任何其他与云服务的连接,如上所述。而智能可穿戴臂环可以记录和预处理,并通过无线将信号传输到另一个智能训练设备。另一个智能训练设备运行离线的经过训练的机器学习算法。一旦识别出正确的动作,训练设备就会将结果发送到嵌入可穿戴臂章中的手势功能。该模块负责实时模拟用户的手势。其所识别手势的准确率使将用户的手部移动意图转化为精确的手势命令成为可能。
智能可穿戴臂环原型
健康监测可穿戴健康设备主要实施监测,用于检测某些生理机体功能中的异常行为。一个有用的示例是Jayanth等专家在研究报告中提到的使用物联网技术测量心跳的可穿戴设备。报告指出,该系统旨在帮助患者的家庭成员和医生有效地监测患者的健康状况,并在紧急情况下向他们发出警报。这些设备在开机时识别心跳阈值,例如“最小值和最大值”。此后,每次检测到心律异常时,该系统都会搜索最近的可用Wi-Fi并将其连接。建立连接之后,它将通过发送电子邮件将异常心率通知给家庭成员和医生。与此同时,可穿戴设备会触发振动器来警告用户。
用于测量心跳的印刷电路板(PCB)设备原型
人们对心脏健康的