《電子技術應用》
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無感人體傳感(上)“非接觸”“非侵襲”改變醫(yī)療保健
摘要: 醫(yī)療保健即將步入新時代,因為與此前截然不同的技術的開發(fā)變得活躍起來。那就是利用電子技術,、無需接觸人體或承受疼痛即可測量人體信息的技術,。
Abstract:
Key words :

 


       醫(yī)療保健即將步入新時代,因為與此前截然不同的技術的開發(fā)變得活躍起來。那就是利用電子技術、無需接觸人體或承受疼痛即可測量人體信息的技術。 

       人體信息測量的形態(tài)將隨著電子技術的應用而發(fā)生巨變,。以前的人體信息測量一般要固定患者的體位、在身體上粘貼電極,,會給患者造成疼痛或不適感,。大部分讀者應該都有過在胳膊上纏上壓迫帶量血壓、或是在身上貼上電極測量心電圖的經(jīng)歷。像筆者這樣,,對用壓迫帶纏住胳膊和在身上貼電極感到緊張的人應該不在少數(shù),。 

       而現(xiàn)在,“非接觸”,、“非侵襲*”測量人體信息的技術的開發(fā)迅速活躍起來(圖1),。被測者(患者)幾乎感覺不到正在進行測量,因此能消除患者測量時的心理壓力,。 

圖1:應用電子技術,,步入“非接觸”、“非侵襲”時代
以前測量人體信息時要經(jīng)歷“束縛”,、“貼電極”,、“壓迫”等狀態(tài),而最近,,實現(xiàn)“非接觸”,、“非侵襲”的技術開發(fā)事例相繼出現(xiàn)。


*非侵襲是指,,不會造成疼痛和痛苦等,。 

       例如,在2012年11月于德國舉行的世界最大規(guī)模醫(yī)療器械展“MEDICA 2012”上,,日本大學展示了只需用手指接觸即可測量血壓的技術,,受到了與會者的極大關注。 

       2013年3月,,在“第77屆日本循環(huán)器官學會學術集會”上,,豐田與電裝、日本醫(yī)科大學共同展示了利用汽車方向盤推測駕駛員血壓的技術,。豐田表示,,“如果是每天都開車的人,只需和平常一樣握住方向盤即可測量每天的血壓,、進行管理”,。 

       此外,富士通研究所2013年3月宣布開發(fā)出了通過面部視頻實時測量脈搏的技術,。為個人電腦的顯示器裝上網(wǎng)絡攝像頭、再安裝所需軟件,,“只需在辦公室用電腦正常工作,,就能監(jiān)控脈搏的變化”。以上這些還只是非接觸,、非侵襲測量人體信息開發(fā)示例的一小部分,。 

開拓新市場 

       非接觸、非侵襲地測量人體信息的優(yōu)點不僅僅是能消除患者的痛苦和不適感,還有能為兒童,、老年人以及因疾病等難以固定或約束的患者進行測量,。而且,易于實現(xiàn)長期(連續(xù)的)監(jiān)控,,因此還能用于疾病征兆的確認和老年人看護等用途(圖2),。 
 

圖2:“非接觸”、“非侵襲”的優(yōu)點
實現(xiàn)“非接觸”,、“非侵襲”地測量人體信息的優(yōu)點包括,,可消除被測者的痛苦和不適感、擴大測量對象,、實現(xiàn)長期(連續(xù))監(jiān)控,,等等。


       也就是說,,能用于與此前不同的患者和使用場景,,有望開拓新的市場??梢哉f,,開發(fā)非接觸、非侵襲測量技術不是為了替代原來的測量技術,,而是要開拓全新的醫(yī)療健康市場,。 

       歐姆龍健康醫(yī)療于2012年5月推出的“歐姆龍睡眠儀HSL-101”稱得上是非接觸測量人體信息的領軍產(chǎn)品。睡覺時,,只需將該產(chǎn)品設置在人體周圍1.5m內的床邊即可測量呼吸等,,從而判斷睡眠狀態(tài)。其原理是,,向睡著的人的胸部等部位照射10.5GHz的電波,,通過反射波和入射波的相位差檢測呼吸等。該產(chǎn)品采用了愛爾蘭風險企業(yè)BiancaMed的技術,。 

       此前在測量睡眠狀態(tài)時,,采用的方法有多導睡眠圖檢查(PSG檢查)等,但這些方法需要把電極等貼在身體各處,,十分麻煩,。歐姆龍健康醫(yī)療學術技術部技術探索組主任堤正和表示,“PSG檢查會讓被測者意識到自己正在處于測量之中,,反而更睡不著了,。我們想開拓測量自然睡眠狀態(tài)的市場”。HSL-101上市已經(jīng)一年多,,“銷售情況非常好,,超出了當初的目標,。注重健康的40多歲和50多歲的男性用戶比預想的要多”。這是利用非接觸的特點開拓新市場的一個很好的案例,。 

技術開發(fā)聚焦于“心跳”測量 


       下面介紹一下以開拓新的醫(yī)療健康市場為目標推進開發(fā)的非接觸,、非侵襲地測量人體信息的技術。不過,,人體信息的范圍很廣,。從現(xiàn)在的開發(fā)事例來看,大多數(shù)產(chǎn)品的主要測量對象是心率和脈率注1),。因為通過心率可以看出很多問題,,心率是重要的人體信息之一。比如,,可以通過心率推測心理壓力的程度和血壓等,。 

注1)心率是每分鐘心臟跳動的次數(shù),脈率是手腳動脈每分鐘跳動的次數(shù),。健康的人的心率和脈率一致,。 

       眾所周知,心理壓力的程度可以根據(jù)心跳間隔推測出來,。心跳間隔很規(guī)則,,說明人處于放松狀態(tài),而心跳間隔越不規(guī)則,,說明壓力越大,。根據(jù)這一規(guī)律,利用前面提到的富士通研究所的脈搏測量技術,,“只需在辦公室正常利用電腦工作,,即可監(jiān)控心理壓力的狀態(tài)”,能實現(xiàn)更有意義的系統(tǒng),。 

       另外,,前面提到的日本大學和豐田等開發(fā)的技術都是在測量脈搏后,利用脈搏數(shù)據(jù)計算血壓(圖3),。豐田是“結合脈搏的傳播時間和多種數(shù)據(jù)庫實現(xiàn)了血壓推測”,,而日本大學工學部教授尾股定夫表示,“我們不是通過傳播時間獲得血壓數(shù)據(jù),,而是確立了可通過一個脈搏波形直接計算出血壓的算法”,,雖然雙方采用的方法不同,但將脈搏數(shù)據(jù)轉換成血壓這一點是相同的,。 
 

圖3:根據(jù)脈搏計算血壓
日本大學和豐田等各自開發(fā)出了根據(jù)非侵襲方式獲得的脈搏數(shù)據(jù)計算血壓的技術(a,、b)。都是利用LED光獲得脈搏數(shù)據(jù),。


       也就是說,只要能以非接觸、非侵襲的方式測出心跳和脈搏,,就有望以非接觸,、非侵襲方法掌握心理壓力情況和血壓。此前,,心率一般通過心電圖(ECG,,electrocardiogram)等測量。那么,,為實現(xiàn)非接觸,、非侵襲測量心率和脈率,現(xiàn)在正在開發(fā)哪些技術呢,?根據(jù)所利用的技術的種類,,主要可分成五種,分別是(1)LED,、(2)圖像處理,、(3)加速度傳感器、(4)電磁波,、(5)光纖,。(未完待續(xù)) 

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