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在當今數字化時代，可穿戴和可植入設備已經成為醫療保健、體育、軍事等領域的重要組成部分。這些設備不僅擴展了我們的生活方式，還為個性化醫療領域提供了令人興奮的機會。然而，傳統的剛性生物電子學設備與人體組織的機械和生物化學特性不匹配，引發了一系列的挑戰。

剛性生物電子學設備雖然在許多應用領域具有巨大的潛力，但它們在與人體組織的親和性上存在問題。這些問題主要涉及到機械失配和化學差異，導致了一系列不良效應，如皮膚刺激、組織損傷和信噪比問題。為了解決這些挑戰，研究人員轉向了軟生物電子學，這是一門跨學科領域，涵蓋了材料科學、機械工程、電子學和生物醫學領域。

軟生物電子學的關鍵技術進展之一是柔性和可拉伸設備的設計。這些設備采用了不同的設計策略，如平面外屈曲、蛇形線、分形和微裂紋設計，以確保與人體組織的協調性。柔性和可拉伸設備的設計使它們能夠適應人體的形狀和運動，減少了機械失配引起的問題。

此外，軟生物電子學還依賴于軟電子材料的使用，這些材料具有高度的柔韌性和可拉伸性。這些材料可以用于制造柔性電路、傳感器和電子元件，使這些設備能夠與人體組織有效地交互。此外，表面涂層和處理方法也起到了重要作用，以確保設備與生物體內的化學環境相容。

軟生物電子學的應用領域非常廣泛。在醫療保健領域，可穿戴和可植入的柔性電子設備已經用于監測患者的生理參數、提供藥物輸送和促進康復。在體育領域，這些設備可以用于監測運動員的生理狀況，提供實時反饋和改進訓練計劃。在軍事領域，軟生物電子學設備可以用于士兵的健康監測和戰場情報收集。然而，軟生物電子學仍然存在一些局限性。例如，設備的穩定性和壽命可能受到挑戰，特別是在潮濕和高溫環境中。此外，數據的隱私和安全問題也需要得到妥善處理，以保護用戶的個人信息。盡管存在這些挑戰，軟生物電子學仍然具有巨大的潛力，可以在臨床和醫療保健中發揮關鍵作用。

軟生物電子學代表了現代科學和技術的一項重要成就，它在醫療保健、體育和軍事等領域具有巨大的應用前景。通過柔性和可拉伸設備的設計、軟電子材料的應用和表面處理方法的改進，軟生物電子學為我們帶來了更安全、更有效的生物電子設備，有望在未來幾年內實現更廣泛的應用。

700億醫療級可穿戴設備市場或將到來

隨著人們對健康的追求，以及設備智能化、輕量化、便捷化發展，醫療級可穿戴設備市場也在不斷成長。Grand View Research的數據顯示，2021年全球可穿戴醫療設備市場規模達212.7億美元，同比增長27.66%。預計2026年全球可穿戴醫療設備市場規模將達727.5億美元，五年期間年復合增長率達27.88%。

根據應用品類和功能特性，醫療級可穿戴設備分為兩種，一種是商業消費級設備，一種是專業醫療級設備。商業消費級設備指的是用于日常監測，能夠對監測數據進行智能化處理的，例如智能手環、智能手表、智能眼鏡、智能服飾、智能戒指，以及其他飾品等設備。

專業醫療級設備根據功能的不同，還分為監測型可穿戴醫療設備、治療型可穿戴醫療設備。監測型可穿戴醫療設備能夠連續或按時采集用戶血糖、心電、pH值等綜合數據，例如無創血糖監測、心電監測儀、胎心監測儀等。治療型可穿戴醫療設備能夠對人體采集的數據進行分析診斷、預防、康復治療，產品有可穿戴式慣性傳感器、穿戴式自動體外除顫儀以及腦機接口相關治療系統等。

在商業消費級設備方面，智能手環、智能手表是被業內人士關注最多的產品，也是成長最為明顯的市場。當下，心率、血氧飽和度、睡眠指標、體溫監測已經成為可穿戴設備的基礎功能，血壓、血糖測量等還需要在技術方面有進一步的突破。

在監測型可穿戴醫療設備方面，目前業內已經推出可以植入腹部或上臂的微型傳感器，能自動記錄一次葡萄糖值，經過內置芯片搭載的算法對監測到的數據進行實時分析，用戶可通過智能手機上的APP進行查看。毫無疑問，云端化已經成為可穿戴設備的發展趨勢之一。

在治療型可穿戴醫療設備方面，腦機接口技術的成熟為醫療康復帶來新的可能性。當然，腦機接口技術的應用領域也不只是醫療康復，當技術進一步成熟后，軍事、游戲、教育、智能通訊、智慧養老、元宇宙等領域都有發展潛力。

不過，可穿戴醫療設備也存在部分挑戰，特別是消費級產品在向醫療級產品過渡階段。

一是由于大多數智能手表尚未拿到血糖監測更多的醫療級證，在數據的權威性上，商業消費級設備比不上專業醫療級設備因此測量數據和結果不作為診療依據。二是檢測數據還不夠精確，傳感器、算法等技術有待迭代。三是醫院、專業醫生參與研發程度低，設備缺少準確的醫學性。四是個人信息安全問題。

可穿戴醫療設備在一定程度上開拓出新的醫療手段，降低了醫療成本，也釋放了傳統醫療資源。從發展趨勢來看，未來將朝著個性化、云端化、無感化以及可植入化的方向發展。