远程医疗便携式实时监护技术专利综述

王金萍　朱雪梅

【摘要】对于慢性疾病患者、老年人以及一些特殊群体来说，对能够实现24h全天检测生理数据、及时反馈身体状态，并对人体生理参数信息进行医学判定、在危险情况下及时报警等功能的远程医疗监护设备的需求越来越高。然而，目前为止，远程医疗监护技术q-ql，化进程仍然发展缓慢、无法形成统一标准、普及困难。本文从专利文献的角度对远程医疗的便携式实时监护设备的技术发展进行了数据统计及分析，总结了远程医疗的便携式实时监护技术在国内专利中的申请趋势、本领域的主要申请人分布，并对重要分支做了进一步分析，以获得重要技术的演进过程，未来发展方向。

【关键词】物联网 ZigBee RFID 传感器 体域网 远程 监护 无线通信

一、引言

基于远程医疗的实时监护设备的研究已趋近成熟，其组成结构已基本定型，其主要由三个部分组成：（1）实时生理参数采集器；（2）由无线监护终端监控数据存储、显示和用户管理的远程医疗监护中心；（3）无线传输网络。为了突破远程医疗的实时监护设备研究的技术瓶颈，我们对上述三个部分的重要技术发展状况做进一步分析，以获得重要技术的演进过程，进而获得远程医疗的实时监护设备的未来发展方向。

二、国内专利申请状况及授权分析从图1中可以看出，远程医疗便携式实时监护系统的中国专利申请，相关专利申请人主要集中在大学以及公司和个人，其中公司主要是国内小公司，但从专利申请量分析，目前还没有一家专门研究该领域的小公司，国内大公司在该领域申请比较少，其中包括2件中兴，2件移动，1件联想。

其中小型企业技术力量薄弱、生产条件落后，投资资金不足，由于小型企业热衷于投资小、见效快、保证丰厚利润的技术，而对于市场前景不明朗，又要在前期投资大量资金做研发的项目，它们不愿承担风险，因此，它们仍然会用面临淘汰的技术去开发低端的远程监护系统，而不会研究新型技术以更加方便、更加准确、更加美观的产品去迎合大众的需求。

在该领域大学申请仅次于公司申请，原因在于该领域的很多新型技术正处于热门研究阶段如物联网、传感网、智能终端等，但高校的研究仅仅局限于试验阶段并且与产业化脱节。该领域个人申请也比较多，原因在于该领域门槛低，涉及的每一个技术领域都可以用最基本的实现方式代替，但实现的产品效果差，价格昂贵，也无法完成24h的全天自动监护。

由此可见，在远程医疗便携式实时监护系统领域申请人比较分散，由于没有大公司的引领，在该领域无法形成统一的标准，各领域申请人研究开发的系统不能够相互兼容，智能的数据采集终端价格昂贵，无法赢得消费者的认可，因而无法进行普及。

三、远程医疗实时监护系统中实时生理参数采集技术分析

实时生理参数采集设备按照不同应用可分为：血压计、血糖仪、心电仪等，按照不同形式可分为：穿戴设备与非穿戴设备，穿戴设备包括腕式、衣服、项链、腰带等形式。非穿戴设备主要有轮椅、拐杖、手机或其他可随身携带的检测仪器。

早期由于信息采集技术发展的局限，生理参数采集设备体积大、信息采集速度慢，并且需要开发对应各自应用的采集设备，信息采集没有一定的标准，因而，采集设备携带不方便，成本高，不兼容。在早期申请中，远程医疗实时监护设备还仅仅是各部分的组合而不是集成，数据采集设备是一个基于计算机、GSM移动终端和生理参数采集设备相结合的病人终端的移动子系统。这种子系统包括病人的小型电脑、病人的移动数字蜂窝式电话终端，带有各种程序和实时软件，以及生理参数采集设备，实现对病人终端进行控制的功能的控制器，其功能包括向其他单元进行电话拨号及从生理参数采集设备中获取数据并贮存在个人计算机里，然后把它们都传送到其他单元（包括中央单元、实验室终端或医疗终端）。该系统缺点主要在于以下几点：1）数据采集终端在采集不同生理数据时需要接人不同的数据采集器，数据采集器可以根据不同功能采集不同的生理数据；2）由于病情分析需多种生理体征，仅仅通过一种数据采集器采集一种生理参数在判断病情时会产生局限性；3）检测生理参数的过程都是在病人自主操作的情况下进行的检测，病人如果忘记检测就可能发生危险；4）数据采集设备不够美观，也不便携带，并进行24h随时监护报警。

为了解决随身携带并且在不需要病人参与的情况下随时监护的问题，数据采集设备的形式与结构开始被人们考虑，随后数据采集设备出现了佩戴，穿戴等方式，如外套、衬衫、内衣、帽子等，将生理参数传感器布置在其内部，选择合适的传感器并在需要检测的对象处布置，传感器之间进行连接，这样穿戴的衣服或帽子与普通衣物无异，甚至更加舒适，但这种方式由于内置传感器等线路，从而存在不安全、不便清洗、不易修复的缺点，并且该种形式成本高。

随着智能手表的发展，通过智能手表采集人体生理参数，并通过智能手表的通信功能，将数据上传至监护中心的方式成为近几年的主要形式，其他类似方式还有智能手环，其为实时生理参数采集过程提供了实时采集、快捷上传的功能，此外，还自带通信，上网，视频聊天等通信及娱乐功能。其外观时尚、穿戴简便、携带方便，不仅受到患者的喜爱，也很受普通人群欢迎，克服了以往实时监护在生理参数采集及上传的环节中因高成本、不够美观而无法普及的问题。虽然智能手表、手环等方式具有上述多种优点，但由于手表、手环等类似方式与人体接触面小，能够测量的生理参数少，准确率低，一些在医学上作为重要判断依据的数据如心电等不能仅通过手腕部位进行检测，因此，该种形式主要偏向于保健、娱乐功能。为了克服衣服、帽子等穿戴方式与智能手表方式的缺陷，人们开始考虑将智血压等由智能手表采集后上传，而对于复杂的生理参数，如心电图，肌电图，心率变异率等，可以采用单独对应于人体各位置的标签进行数据采集，该标签可以贴在衣服上，也可以随时取下，智能手表作为通信终端将采集的数据进行上传。

另外，在数据采集器的整个发展过程中，植入人体的数据采集方式贯穿在整个研究过程中，随着数据采集技术的发展近几年出现了一种新的网络，即体域网。体域网的组建是由分布在人体表面或者内部的传感器，通过一定的连接方式进行通信，通常称其为穿戴式医疗看护系统，是一种新型的、可移动、实时监测的病理看护系统。其中每一个传感器即可佩戴在身上，也可以植入体内，按照发送信号装置与接收信号装置所植入人体组织的相对深度，人体通信分为“表面-表面”、“表面-植入”、“植入-表面”以及“植入-植入”通信，该技术所面临的挑战主要包括传感器的供能、设备植入、通信安全等。

四、远程医疗监护系统发展趋势分析及总结

下面是近年来以及未来一段时间内健康监测系统发展的趋势及总结：

1）穿戴式、植入式远程健康监护系统：近年来，随着医疗仪器越来越微型化、智能化、网络化和个性化，基于可穿戴、植入技术的健康监护设备呼之欲出，已成为目前各国健康监测研究的重点，在未来的发展中，基于穿戴式、植入式技术和远程医疗的健康监测系统将在不影响患者的正常生活、工作下，无论任何时间和地点，都可实现对患者生理参数的实时监测，达到及早发现、诊断和治疗的目的。

2）基于IPV6和4G的健康监测系统：随着人们对健康监测设备需求的增加以及对传输信息的质量和速度的要求越来越高，基于IPV4和3G的健康监护系统将不能满足人们日趋增长的需求，具有更广地址范围的IPV6以及具有更快的通信速度、更宽的网络频谱、更好的通信质量的4G的出现，使得基于IPV6和4G的健康监测系统可能成为未来发展的主流。

3）随着物联网技术的发展，远程监护技术无论是在监护的对象、内容、指标还是在监护的设备上都有了很大的发展。其中，远程健康监护的监护对象几乎可以覆盖伤者、慢性病患者、孕妇、老年人、残疾人、急症患者以及健康人等在内的所有人群；监护参数既可以是生理参数，也可以是日常的生活状态；应用领域也逐渐从以急诊救护和极限状态下人体的生理状态研究为主发展到了以提高边远地区的医疗水平和面向家庭的健康保健为主；健康监测设备也在朝着多功能集成、便携式、体积小、功耗低、实时性的方向发展。