可穿戴健康監測設備
關注創建者：匿名 創建時間：2025-11-13
可穿戴健康監測設備的實例教程
本文原刊登于Ansys.com：《Revolutionizing Wearable Health Monitors With Ansys Optics in AR/VR and Consumer Electronics》
作者：Kerry Herbert | Ansys高級產品營銷經理
編輯整理：谷晨風 | Ansys高級應用工程師
光學產品、可穿戴健康監測設備與沉浸式技術（增強現實（AR）和虛擬現實（VR）等）的交匯，正在開啟消費類電子產品創新的新時代。可穿戴健康監測設備已從基本的計步器發展為能夠跟蹤心率、氧飽和度和血壓的高級設備。這些設備在我們的日常生活中越來越重要，不僅能幫助用戶掌握健康狀況，而且還可為醫療專業人員提供關鍵數據。
可穿戴健康監測設備的興起
隨著傳感器技術、微型化和人工智能（AI）集成的不斷發展，全球可穿戴健康監測設備市場預計將顯著增長。然而，這一增長，也為設計緊湊、高效且準確的設備，以及提供無縫用戶體驗帶來了挑戰，而Ansys光學產品則是應對這一挑戰的專業級解決方案。
從跟蹤關鍵健康指標到打造沉浸式醫療保健體驗，Ansys光學產品系列處于行業前沿，打造領先解決方案，將先進的仿真技術與真實應用場景相結合。
Ansys光學產品在可穿戴設備中的重要作用
光學系統是許多可穿戴健康監測設備的核心。從測量血流的光電容積描記法（PPG）傳感器到高級成像系統，光學設計的精度對于實現可靠性能至關重要。Ansys光學產品提供的強大仿真工具，可幫助工程師以卓越的精度設計，優化并驗證這些光學系統。
Ansys光學產品為可穿戴健康監測設備帶來的關鍵優勢
微型化：Ansys光學產品可幫助工程師設計緊湊型光學系統，滿足可穿戴設備流暢輕便外形的要求。
展開 【專業背景】
如今，可穿戴柔性電子設備（WFE）為物理和化學監測提供了一種有效的方法，例如檢測人類活動和人類汗液。但是，由于目前報道的大多數柔性傳感器僅專注于監測身體活動，因此有必要開發出可以捕獲人體各種數據以獲取更深入的健康信息的靈活設備。人體汗液是一種重要且易于獲取的體液，其中含有大量化學物質，可以反映個人的生理狀態。因此，可穿戴汗液傳感器的發展為生理和生物醫學監測應用打開了大門。因此，迫切需要開發具有鹽響應的形狀記憶水凝膠傳感器。
形狀記憶水凝膠（SMH）是一類智能材料，能夠在熱，光，電，磁，溶劑和化學環境等近似刺激下從編程的臨時形狀恢復其原始形狀。精心設計以顯示雙重，三重和多重SME。雙重SME可以在兩種形狀之間進行轉換，而三重和多重SME可以在三種或更多形狀之間實現獨特的形狀轉換行為，從而賦予傳感器更易訪問的特性。由于基于SMH的傳感器直接在人體上使用，因此采用溫和且生物環境友好的刺激來激活SME應該是先決條件，在這種情況下，鹽介導的SMH可以很好地滿足傳感器的這一要求。
聚兩性電解質水凝膠可以響應鹽溶液的刺激。在多兩性離子水凝膠中，帶正電和帶負電的基團同時位于分子鏈上。因此，水凝膠中帶相反電荷的基團之間存在靜電相互作用，導致可逆的物理交聯形成。鹽溶液可以通過分別與帶正電荷和帶負電荷的基團結合的鹽離子來破壞這些靜電相互作用。因此，聚兩性電解質水凝膠具有許多出色的功能，例如可拉伸性，自愈性，自粘和導電性以及SME。
【科研摘要】
由多功能水凝膠制成的WFE提供了一種監控人類健康方法。最近，西南交通大學周紹兵教授團隊設計和制造了一種具有鹽介導的三重SME，離子電導率（0.24–3.06 S m-1），高拉伸性（高達1500％）和自愈特性（高達70％）的超分子聚兩性水凝膠。可用作形狀記憶傳感器和應變傳感器。
展開 越來越多的證據表明，大規模氣候系統的這種變化一直在影響人類健康，包括極端高溫、風暴、干旱和間接傳染病造成的直接死亡和發病。人體的熱量增加歸因于環境中的外部熱量和代謝過程中的內部熱量的整合。暴露在高于平均水平的環境中導致熱量增加迅速增加，會限制人體的熱穩態，并導致各種直接疾病，如心血管死亡、呼吸系統疾病、神經系統疾病和損傷。全球變暖不僅是一個“全球性”的問題，更是一個對我們許多人來說生死攸關的“個人”問題。
02
成果掠影
近期，芝加哥大學徐伯均團隊提出使用創新的可穿戴技術進行局部體溫調節，使人們更廣泛地適應極端天氣。該研究對最先進的熱管理方法和可穿戴傳感技術進行了全面總結，并詳細討論了在不斷加劇的全球變暖環境下利用這些技術預防熱相關疾病的可行性。此外，文章提出了一個創新的健康管理閉環概念，通過可穿戴傳感器實時監測環境和人體生理信息并提供實時反饋，同時利用熱管理技術根據信息進行動態調節，使人體能夠長期保持在健康和舒適的局部熱環境中。這種方法為個人和社會更好地適應全球變暖所帶來的挑戰提供了有益的解決方案。相關研究成果以“Stay healthy under global warming: A review of wearable technology for thermoregulation”為題發表于《EcoMat》。
03
圖文導讀
圖1 全球變暖和其對人體的影響
圖2 個性化體溫調節靜態、被動自適應、主動自適應和主動四個級別的比較。
展開 可穿戴醫療健康產品興起
據Yole 2020年發表的報告顯示，醫療健康可穿戴產品的市場規模從2019年的3.47億件，會持續增長到2025年的7.54億件，復合年均增長率14%。主要驅動力是醫療和消費類穿戴市場。而這兩大驅動力都有共同的潛在需求——對多項關鍵生命體征的監測，這對相關系統和芯片供應商來說是一次非常大的機遇。
用于遠程健康監護的穿戴設備特點
ADI的遠程醫療和關鍵生命體征監護IC產品定位主要包括三類：遠程監測患者；預測、預防性監測；慢病管理。
他們的應用案例很多，意義重大。
例如，腕式穿戴設備可用來檢測心率失常、房顫。戒指形的穿戴設備可以全天無感知地監測生命體征。佩戴在胸腔上的體戴式醫療貼片能檢測多種類型的心率失常疾病。
慢病醫療花銷最大，通過遠程病人監護系統可以及時發現及管理患者，預防病情惡化，減小或消除昂貴的住院治療費用。例如，可穿戴設備可以連續監測慢性阻塞性肺病（COPD）呼吸疾病，該疾病從全球來看影響著超過2.51億人的生活。
另外，像睡眠窒息癥影響著近10億成年人的睡眠，遠程病人監護可以準確地反饋治療策略的有效性，從而有效減小病癥對生活的影響。
傳統醫療與時尚消費正在融合
對于更多的普通人，越來越青睞可穿戴產品的健康追蹤功能。實際上，現在健康監測逐漸從醫院、診所轉向每個人家里的醫櫥。
展開 可穿戴醫療行業的發展能夠為病人帶來全新的醫療體驗，醫生可以借助可穿戴設備全面地了解病人的身體狀況，而且通過相應的自動化軟件，醫生診療工作的負擔能夠顯著降低。
為了滿足市場的需求，可穿戴醫療設備須具備良好的無線通信能力、長時間無故障工作能力和超低功耗等，使用普通的設計方法，難以使設備在一個足夠小的尺寸上滿足這樣的要求，因而必須依靠仿真軟件完成。
安世亞太在可穿戴醫療領域提供結構、熱、電磁和系統等領域的全面解決方案，可以幫助可穿戴醫療公司解決在醫療應用中所面臨的各種挑戰：如天線的共形和小型化、設備的低功耗、傳感器靈敏度的提升、產品重量降低、熱管理等。
展開 
可穿戴健康監測設備的相關專題、標簽、搜索
可穿戴健康監測設備的最新內容
可穿戴健康監測設備已從基本的計步器發展為能夠跟蹤心率、氧飽和度和血壓的高級設備。這些設備在我們的日常生活中越來越重要，不僅能幫助用戶掌握健康狀況，而且還可為醫療專業人員提供關鍵數據。
可穿戴健康監測設備的興起
隨著傳感器技術、微型化和人工智能（AI）集成的不斷發展，全球可穿戴健康監測設備市場預計將顯著增長。
當可穿戴設備從 "運動計步工具" 進化為 "健康監測終端"，市場對其性能精度、場景適配性的要求已邁入全新維度。2025 年全球可穿戴設備市場規模即將突破數百億美元，運動識別、生物傳感等核心技術的創新迭代，正推動測試體系從 "參數驗證" 向 "場景復現" 全面升級。如何構建覆蓋多維度、適配新場景的測試能力，成為決定產品競爭力的關鍵命題。
一、技術迭代倒逼測試體系重構
可穿戴設備的功能邊界持續拓展
來源 | EcoMat
01
背景介紹
自上世紀以來，全球平均氣溫已上升約 0.85°C 。根據政府間氣候變化專門委員會 (IPCC) 的報告，到本世紀中葉，氣溫可能會達到 1.5°C。雖然這些數字看似抽象且與我們的日常生活相距甚遠，但全球變暖和氣候變化正在以直接而深遠的方式影響著我們的生活。越來越多的證據表明
可穿戴醫療健康產品興起
據Yole 2020年發表的報告顯示，醫療健康可穿戴產品的市場規模從2019年的3.47億件，會持續增長到2025年的7.54億件，復合年均增長率14%。主要驅動力是醫療和消費類穿戴市場。而這兩大驅動力都有共同的潛在需求——對多項關鍵生命體征的監測，
用于連續、臨床質量監測生命體征的無線皮膚集成設備有可能大大改善新生兒和兒科重癥監護病房的患者護理。這些相同的技術也可以在家庭中使用，跨越廣泛的年齡范圍，從生命的開始到結束。盡管此類裝置的小型化形式最大限度地減少了患者的負擔并提高了依從性，但它們對嬰兒來說卻是危及生命的窒息危險。
圖1
近日，中山大學電子與信息工程學院、光電材料與技術國家重點實驗室謝曦課題組
研發了一種基于介孔微針離子泳的集成可穿戴診療一體化系統，應用于糖尿病的原位監測和治療。
相關研究成果發表在Advanced Science，論文題目為“A Fully Integrated Closed-loop System based on Mesoporous
來源：學術頭條
作者：庫珀
說到清潔能源，我們都知道風能、水能以及太陽能等都可以用來發電，但你有沒有想過，利用人體體溫也能發電呢？
這并不是天方夜譚，4 月 29 日，《細胞報告物理科學》（Cell Reports Physical Science）雜志報告了一項創新成果
【專業背景】
如今，可穿戴柔性電子設備（WFE）為物理和化學監測提供了一種有效的方法，例如檢測人類活動和人類汗液。但是，由于目前報道的大多數柔性傳感器僅專注于監測身體活動，因此有必要開發出可以捕獲人體各種數據以獲取更深入的健康信息的靈活設備。人體汗液是一種重要且易于獲取的體液，其中含有大量化學物質，可以反映個人的生理狀態。因此，可穿戴汗液傳感器的發展為生理和生物醫學監測應用打開了大門
可穿戴醫療行業的發展能夠為病人帶來全新的醫療體驗，醫生可以借助可穿戴設備全面地了解病人的身體狀況，而且通過相應的自動化軟件，醫生診療工作的負擔能夠顯著降低。
為了滿足市場的需求，可穿戴醫療設備須具備良好的無線通信能力、長時間無故障工作能力和超低功耗等，使用普通的設計方法，難以使設備在一個足夠小的尺寸上滿足這樣的要求，因而必須依靠仿真軟件完成。
安世亞太在可穿戴醫療領域提供結構
導讀
近日，美國西北大學教授與全球著名化妝品公司歐萊雅（L'Oréal）協力合作，開發出世界上最小的可穿戴設備。這種超薄超輕的傳感器可以穿戴在指甲上，精準地測量人體在太陽光下接受紫外線照射的狀況。
背景
癌癥相關的創新技術，一直是筆者關注的重點。然而，或許很多人沒有注意到，太陽光中也含有致癌物質。雖然人的生命需要陽光，然而過多的陽光照射卻是危險的，甚至是致命的。過度的紫外線照射會引起光致凝結
