我们的可穿戴未来，第一部分。新技术会是什么样子？
作者：Jerilyn Covert
这是关于可穿戴技术的未来的两部分系列中的第一部分。第二部分研究了电力和电子方面令人难以置信的进步，这些进步将使未来的可穿戴设备发挥作用，可以在这里找到。
2022年8月23日--迈克尔-斯奈德每天在身上佩戴八个传感器，包括每个手腕上的两个智能手表。
矫枉过正？他是一名遗传学家，研究如何利用可穿戴设备追踪人们的健康状况--这是一个相对较新的术语，指的是我们佩戴在皮肤上或靠近皮肤的设备，以测量从心率到我们每天爬多少个楼梯等任何情况。
事实上，如果他不大力推广电子配件，那就太奇怪了。他是斯坦福大学基因组学和个性化医学中心的主任，也是最早展示智能手表如何检测传染病的人之一。这就是案例。斯奈德曾经用智能手表在他出现症状之前就检测出自己的莱姆病。
这只是可穿戴设备很快就能为我们所有人服务的一个缩影。
当然，我们今天已经尝到了这种未来的滋味。我们生活在这样一个时代：手表计算你的卡路里消耗，裤子固定你的下犬式瑜伽姿势，眼镜在你眼前显示通知。
但是，明天的可穿戴设备将不仅仅是增强你的锻炼或你的手机--它们将提醒你即将到来的疾病，管理慢性疾病，并帮助医生根据每个病人的独特需求进行治疗。
最重要的是，它们将在诊所外完成这一切--因此你可以把时间用于工作、社交或生活。
欢迎来到我们可穿戴的未来。
今天的 "石器时代 "技术暗示着明天的医疗奇迹
几十年来，科幻小说一直向我们承诺在我们的皮肤上有很酷的新东西--但是我们的可穿戴设备实际上是什么样子的，它们能做什么？由于材料、传感器和电源的进步，未来的步伐越来越快，旨在实现下一代可穿戴设备的两个主要目标。侵扰性更小，更可靠。
事实上，这个勇敢的新可穿戴设备世界跨越了发展阶段，而且你现在就可以买到一些小玩意。
智能手表测量心率和睡眠模式--新兴的应用程序可以利用这些数据在你之前发现COVID-19感染。一件贴身的衬衫可以实时连续测量你的生命体征。而你手臂后面的皮肤贴片可以一天24小时测量你的葡萄糖水平，不需要扎手指--你可以实时看到你的饮食如何影响你的血糖，给你一个个性化的饮食路线图。
还有一些人正在进一步推动，努力使可穿戴设备对我们的日常生活友好，使其更小、更灵活、可拉伸，甚至可清洗。
联邦资助的ASSIST中心主任Veena Misra博士说，未来的可穿戴设备可能是 "隐形的"，与你的衣服融为一体或适应你的身体。
想象一下，一件看起来很普通的衬衫，其面料上织有看不见的传感器，或者一个小到可以藏在你的指甲里的设备--甚至在你体内（这不是你祖母的心脏起搏器）。
"米斯拉说："当可穿戴设备可以非常薄，像皮肤一样时，它们将更加有用和有影响。
话虽如此，但并不能保证成功。开发这种技术，用技术术语来说，真的很难。即使科学上通过了，在通往临床和商业使用的道路上仍有许多障碍。虽然围绕可穿戴设备有很多兴奋点，但我们都知道一项新技术的炒作并不总是能预测市场规模。(全球市场情报公司IDC报告称，2022年第一季度可穿戴设备市场出现下滑。
尽管有这些挑战，研究人员仍然致力于确保无论什么设备是我们未来医疗保健的关键，我们都会很好地佩戴它们。
为什么是可穿戴设备？
"大数据 "在健康和医学领域是积极的巨头。随着机器学习、人工智能（AI）和数据分析的发展，利用所有这些数据的力量，可穿戴设备是收集数据的理想工具。
这些进步是 "共生的"，北卡罗来纳州立大学电气和计算机工程副教授迈克尔-丹尼尔博士说。"如果我们把可穿戴设备做对了，它将提供高质量的数据，然后可以投入到机器学习-人工智能-大数据管道中。" 他说，同样，如果没有这些工具将其转化为信息，这些数据就毫无价值。
与传统方法不同--你可能只在每年一两次看病时使用--可穿戴设备可以随时随地穿戴，持续跟踪数据并揭示健康趋势。Daniele说，这可能有助于医生在进行诊断或预后时 "填补空白"。"它为医生提供了另一支箭"。
它也赋予你这个普通人权力，让你实时了解你的身体。连续监测提供了一个基线--而你的基线对你来说是独一无二的--揭示问题并提醒你注意不良事件。
因此，斯奈德在他感觉到什么之前就已经标记了他的莱姆病。
他说："你不会在没有仪表盘的情况下驾驶一辆汽车，"他说。"我想说的是，没有健康监测器的情况下到处走动也同样疯狂。"
研究表明，带有心电图的智能手表可以诊断心房颤动（AFib），准确度令人惊讶（一些主要品牌的心房颤动功能已经获得美国食品和药物管理局的批准），而且有一天它们可能被证明对标记心脏病发作也很有用。
斯奈德和他的团队已经开创了一个与智能手表配对的应用程序，以检测感染和疾病。
"他说："我们现在可以在80%的情况下，在症状发生之前就知道你是否患有COVID。"中位数是在症状发生前3天"。
他希望在5年内扩大这项技术的规模，使其适用于每个人。他说："38亿人有一部智能手机，"他说。"你所要做的就是把它与智能手表配对，你就有了一个供38亿人使用的健康监测器。"
未来的可穿戴设备会是什么样子？
当然，在可穿戴设备能够改变世界之前，我们必须愿意，你知道，穿戴它们。
这意味着设备不会喊出 "嘿，我有健康问题！" 便利性也是关键--我们需要管理和与它们的互动越少越好。我们今天已经感受到了这些限制。
"我拥有一块苹果手表，但我每周佩戴它的总时长不超过20小时，"北卡罗来纳州立大学电气和计算机工程系教授Alper Bozkurt博士说。"一个原因是我需要不断给它充电，而我老是把它忘在充电器上。我到了办公室就说，'天哪，我忘了我的手表'。"
未来的可穿戴设备将是 "戴上就忘"，Bozkurt说。你只需戴上它，它就会消失在背景中，不需要充电，甚至不需要真正考虑它。
我们会看到什么？
智能珠宝
我们已经有了电子手表和戒指，更多的智能珠宝（如耳环）也将会出现。但对于消费者来说，手表和腕带似乎最具有风格上的吸引力。而且鉴于它们的受欢迎程度--根据科技研究和咨询公司Gartner的数据，2021年的出货量接近2亿，每年的 "新模式 "推出更有营销意义。
不过，随着软性电子产品的发展，腕带式设备可能会变得更薄，有一天会像一块缠在手腕上的胶带一样，Daniele说。
衣服
美国先进功能织物公司的生态系统技术总监杰西-朱尔博士说，衣服往往有助于在身体的较大区域应用电子和传感器。例如，"一个Einthoven's三角，可以清楚地获得心电图信号，"他说，指的是心电图的标准导线放置在你的身体上。
然而，由于一个非常基本的人类原因，监测可能是有限的，朱尔说。我们改变了我们的衣服。
许多公司专注于运动服装。Athos公司的智能服装可以在锻炼期间检测肌肉活动。Sensoria Health提供测量心率的上衣和测量步态和脚步的袜子。
其他应用可能从消费者到临床使用。总部设在蒙特利尔的公司Hexoskin出售的衬衫可以监测你的心率和呼吸健康。加利福尼亚州的Biotricity公司为心脏病患者提供一种胸带，上面装有FDA批准的心脏监测系统，而新兴的Nanowear公司则携带一种FDA批准的背带，实时捕捉85种以上的生物标志物。
今天的智能服装往往包括可拆卸的部件（微控制器、电池），但随着该领域的发展，这些部件可能有一天会被整合到服装中，Jur说。它们也将是可清洗的。
衣服的种类取决于你想测量的东西。但为了从身体内部获取信息，压缩是必须的。Jur说，可能性包括衬衫、短裤、内衣、胸罩、头带、头骨帽和手臂袖子，他也是北卡罗来纳州立大学威尔逊纺织学院的纳米扩展纺织品研究负责人。
补丁
许多专家不把赌注押在手表或衣服上，而是押在一类新的可穿戴设备上，它们像贴纸、创可贴或临时纹身一样粘在皮肤上。Daniele说，虽然贴片尚未被广泛接受，但它们有望在如何构建传感器或皮肤界面方面获得更大的技术灵活性。
可以说，迄今为止最成功的是连续血糖监测仪--如雅培的Freestyle Libre和Dexcom G6--可以连续佩戴10到14天，每隔几分钟测试一次血糖，并将信息无线传输到你的手机上。这些产品通常佩戴在腹部或手臂后面，通过插入皮下的微小传感器来测量间质中的葡萄糖水平--细胞间空间的液体。
另一种可能被证明有用的液体：汗液。研究人员已经能够测量汗液中的葡萄糖和乳酸水平，并且正在努力发现汗液中还有什么可能是有用的。
未来的可穿戴设备将做什么？
新的全球健康应用的潜力是巨大的。在某些情况下，可穿戴设备可能使跟踪你的健康更容易。例如，把听诊器换成胸贴，或者把笨重的Holter监测器换成舒适的衬衫。需要一些实验室工作吗？跳过针头，换上一个汗液或间质液传感器。
其他正在研究的领域。
温和的、类似皮肤的传感器。西北大学材料科学与工程、生物医学工程和神经外科教授约翰-罗杰斯博士已经开发出一种 "非常柔软、薄、灵活的皮肤状 "无线传感器，非常温和。它的设计使任何人都能受益，但他建议在重症监护中的早产儿 "可能受益最大"。
他解释说，这些脆弱的病人必须持续监测生命体征，涉及电线和胶带的 "老鼠窝"。但他和他的团队（通过他们的初创公司Sibel Health）已经开发出了无线监测传感器，使婴儿的娇嫩肉体免受伤害，并帮助提供与母亲的健康皮肤接触。
罗杰斯说，由于这些传感器是可重复使用的，并能与智能手机配合使用，它们可能是那些负担不起大量昂贵监测设备的发展中国家的理想选择。已经有数千人被部署到赞比亚、加纳、肯尼亚、印度、巴基斯坦和墨西哥。
"肯尼亚内罗毕阿加汗大学的小儿科医生威廉-马查里亚(William Macharia)说："中低收入国家的新生儿死亡率仍然非常高，他已经在大约250名重症监护的新生儿病人身上测试了这种设备。"大多数死亡发生在头两个星期。
他说，有了这个设备，可以更早地对婴儿进行监测，更早地发现问题，并有希望挽救生命。
该平台--获得了美国食品和药物管理局的许可，可用于成人患者的非关键性护理--可应用于各个医疗部门。罗杰斯还在探索在孕产妇健康、中风患者、帕金森症和阿尔茨海默症患者中的应用。其中一个版本可以筛查睡眠呼吸暂停，有效地将睡眠实验室带入你的家中。
心理健康监测和诊断。某些心理健康状况可以通过可穿戴设备变得更容易治疗，例如，测量压力荷尔蒙。"斯坦福大学化学工程教授Zhenan Bao博士说："人们对尝试测量人类的皮质醇水平的兴趣越来越大。
医生们已经通过血液、唾液或尿液测试皮质醇水平。但她说，可穿戴设备可以--通过间质或汗液--用于持续跟踪皮质醇，建立一个基线，并跟踪病人的压力水平是否正在改善或恶化。
鲍说，不仅如此，这些信息还可以与其他身体功能的测量相结合，如心率和皮肤传导，以达到更精确的诊断和治疗。
药物依从性和剂量。辛辛那提大学电子工程教授Jason Heikenfeld博士说，汗液可能被证明是药物监测的关键。我们不仅能够知道一个人是否服用了某种药物，医生还可以监测每个人对药物的代谢速度。这将使医生能够开出定制的剂量，减少副作用，使药物更有效。
"这将是石器时代，"Heikenfeld谈到当前的时代。"我们会像这样，你去一家商店，你85岁的祖母重达95磅，而你是32岁的超重者，得到了同一瓶X，上面写着'每四小时吃这么多，直到这个剂量'。这没有任何意义。"
还有这么多。米斯拉和她在ASSIST中心的团队正在开发测量空气质量的传感器，可能让我们预测呼吸道健康。其他设备可以测量人类的气味--呼吸中的挥发性物质与癌症有关--例如，揭示一个癌症患者是否处于缓解期，Misra说。跟踪老年人的行为可以帮助检测思维能力或记忆的变化。
"Misra说："可穿戴设备将越来越多地成为健康的预测因素。如果我们能预测病情或及早发现疾病，我们就能更早地进行干预，获得更好的健康结果。
Daniele说，随着这些设备被更多人接受，它们将从医疗保健跨越到消费者健康领域，不仅改善医疗结果，还能在大范围内改变生活方式。
"然后是蓝天，"他说。"如果每个人都戴上了测量东西的设备，我们是否可以开始做人口健康分析之类的事情？" 或者我们可以更有策略地阻止传染病的传播？
尽管如此，即使实验室里的演示已经爆满，但现实生活中的过渡还是引发了一些问题。人们会穿戴这些可穿戴设备吗？这些设备会提供高质量的数据吗？这些数据将如何支持我们目前的医学黄金标准？
米斯拉是乐观的。她预测，可穿戴设备在临床和商业环境中的发展将在5年内完成。
毕竟，我们中的许多人已经习惯了在我们身上或周围有数据收集设备。这意味着健康和医疗技术的未来，在许多方面，已经在你的手腕上了......只是在等待升级。
