智能可穿戴技術(shù)在軍事醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用

張孝強(qiáng)，王 偉

（海軍特色醫(yī)學(xué)中心，上海 200433）

0 引言

可穿戴技術(shù)是探索和創(chuàng)造能直接穿在身上或是整合到用戶衣服或配件設(shè)備上的科學(xué)技術(shù)[1]，是集合無線通信、芯片技術(shù)、傳感器技術(shù)、智能交互技術(shù)及柔性電子等多種科學(xué)技術(shù)的綜合運(yùn)用。根據(jù)Steve Mann在1998年提出的觀點(diǎn)，一種設(shè)備具有可穿戴性，其特征應(yīng)包括不限制用戶行動(dòng)、非獨(dú)占用戶注意力、易于觀察和控制、可感知與交互、持續(xù)穩(wěn)定性以及用戶專有屬性等[2]?？纱┐骷夹g(shù)的目的是構(gòu)建個(gè)人化、智能化與舒適性的隨身穿戴設(shè)備，它在使用者近乎無意識(shí)的操作下實(shí)現(xiàn)運(yùn)行，協(xié)助完成某項(xiàng)工作或?qū)崿F(xiàn)使用者生存質(zhì)量的提高。因此，智能可穿戴技術(shù)憑借其突出的技術(shù)優(yōu)勢(shì)和廣泛的應(yīng)用前景，成為軍事醫(yī)學(xué)領(lǐng)域和戰(zhàn)場(chǎng)醫(yī)療保障研究的熱點(diǎn)方向。本文對(duì)智能可穿戴技術(shù)在軍事醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用及發(fā)展展望綜述如下，以期為其后續(xù)的針對(duì)性研究提供參考。

1 可穿戴技術(shù)的發(fā)展及應(yīng)用

1.1 可穿戴技術(shù)的發(fā)展進(jìn)程

可穿戴技術(shù)的發(fā)展起源可追溯至20世紀(jì)60年代，隨著計(jì)算機(jī)及相關(guān)元器件不斷地向超微型化發(fā)展，針對(duì)計(jì)算機(jī)的可穿戴性研究悄然興起。1961年美國(guó)麻省理工學(xué)院研制出用于輪盤賭（roulette）的鞋式穿戴機(jī)[3]（如圖1所示），1980年Steve Mann發(fā)明了身背式穿戴機(jī)[4]（如圖2所示），1989年Reflection Technology公司推出了商品化的頭盔顯示器[5]（如圖3所示），1994年美國(guó)國(guó)防部高級(jí)研究計(jì)劃局（Defense Advanced Research Projects Agency，DARPA）通過智能模塊計(jì)劃（Smart Modules Program）開始研制具有軍用和商業(yè)價(jià)值、可用于穿戴和便攜式計(jì)算機(jī)的模塊[6]。在學(xué)術(shù)研究層面，美國(guó)電氣和電子工程師協(xié)會(huì)（Institute of Electrical and Electronics Engineers，IEEE）成立了可穿戴智能技術(shù)委員會(huì)，到2018年已連續(xù)召開了22屆智能可穿戴計(jì)算學(xué)術(shù)會(huì)議（IEEE International Symposium on Wearable Computers，IEEEISWC）[7]?？傮w而言，2000年之前的可穿戴技術(shù)和設(shè)備原型基本處在實(shí)驗(yàn)室研究階段，但已經(jīng)基本闡明了可穿戴技術(shù)的概念。

圖1 鞋式穿戴機(jī)[3]

圖2 身背式穿戴機(jī)[4]

圖3 Private Eye P4[5]

隨著移動(dòng)通信、微型芯片、智能終端設(shè)備技術(shù)產(chǎn)業(yè)和用戶需求的成熟，真正普及性的可穿戴技術(shù)及設(shè)備應(yīng)用開始蓬勃發(fā)展。2008年以來可穿戴技術(shù)與設(shè)備的研究論文數(shù)量呈持續(xù)上升趨勢(shì)，美國(guó)、韓國(guó)、中國(guó)等處于帶動(dòng)整個(gè)研究網(wǎng)絡(luò)的核心位置[8]。由此可見，可穿戴技術(shù)發(fā)展基本上與移動(dòng)通信、互聯(lián)網(wǎng)等高科技產(chǎn)業(yè)的發(fā)展分布一致。2014年可穿戴設(shè)備應(yīng)用迎來突破，CES2014國(guó)際電子消費(fèi)展的主角之一就是備受關(guān)注的可穿戴設(shè)備，全球科技巨頭紛紛推出相應(yīng)產(chǎn)品，包括眾多款式的智能手表及手環(huán)、Core運(yùn)動(dòng)追蹤器、3L Lab智能鞋墊、Moverio BT-200智能眼鏡、Avengant Glyph頭戴顯示器等[9]（如圖4所示），這些產(chǎn)品體現(xiàn)了很高的可穿戴性設(shè)計(jì)及應(yīng)用成熟度，展現(xiàn)出令人贊嘆的體驗(yàn)效果。

圖4 CES2014展示的部分智能可穿戴設(shè)備[9]

1.2 可穿戴技術(shù)的軍事應(yīng)用

除了消費(fèi)電子產(chǎn)品領(lǐng)域，歐美等發(fā)達(dá)國(guó)家從可穿戴技術(shù)的發(fā)展伊始就將該技術(shù)應(yīng)用于軍事領(lǐng)域，主要面向智能可穿戴式單兵系統(tǒng)裝備。鄧威等[10]把軍用智能可穿戴設(shè)備分為3類：（1）作戰(zhàn)指揮類，包括單兵指揮系統(tǒng)、智能頭盔、智能眼鏡等，著眼于提升作戰(zhàn)人員的狀態(tài)監(jiān)測(cè)、態(tài)勢(shì)感知、數(shù)據(jù)顯示和指揮通信等能力；（2）武器裝備類，包括單兵綜合戰(zhàn)斗系統(tǒng)、可穿戴防護(hù)裝具、智能外骨骼系統(tǒng)等，著力拓展人體生理功能，提升人員自我生命保護(hù)能力；（3）日常監(jiān)管類，包括可穿戴安防管理器材、智能服裝（生理監(jiān)測(cè)、醫(yī)療輔助）等，著眼于提高單兵網(wǎng)絡(luò)化互聯(lián)管理、訓(xùn)練監(jiān)測(cè)水平及綜合保障效能。

可穿戴技術(shù)是軍民融合度很高的領(lǐng)域，在軍用可穿戴設(shè)備研發(fā)上，典型軍工企業(yè)的設(shè)計(jì)理念和創(chuàng)新很大程度上不如那些經(jīng)受市場(chǎng)需求考驗(yàn)的民用高新技術(shù)公司。我國(guó)已把軍民融合發(fā)展上升為國(guó)家戰(zhàn)略，這也給我軍單兵裝備從移動(dòng)、攜行式向可穿戴化發(fā)展提供了契機(jī)，借助國(guó)產(chǎn)民用智能可穿戴技術(shù)創(chuàng)新發(fā)展的蓬勃?jiǎng)恿?，集中軍民?yōu)勢(shì)力量協(xié)同攻關(guān)，是加快我軍單兵裝備升級(jí)步伐，推動(dòng)軍用可穿戴裝備發(fā)展?fàn)幦≈鲃?dòng)、實(shí)現(xiàn)超越的戰(zhàn)略途徑。

2 可穿戴技術(shù)在軍事醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用

由于戰(zhàn)場(chǎng)環(huán)境的特殊條件，面向軍事醫(yī)學(xué)的醫(yī)療技術(shù)裝備通常應(yīng)輕便、適用、便于攜帶，以適應(yīng)部隊(duì)機(jī)動(dòng)作戰(zhàn)保障的需求。當(dāng)前可穿戴醫(yī)療技術(shù)裝備的應(yīng)用研究主要面向人體功能（狀態(tài)）監(jiān)測(cè)、肢體物理輔助、遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)與治療、模擬技術(shù)培訓(xùn)等[11]。由此可見，可穿戴醫(yī)療技術(shù)裝備的應(yīng)用研究能夠很好地貼合當(dāng)前軍事醫(yī)學(xué)研究方向和戰(zhàn)場(chǎng)醫(yī)療保障需求，具備較高的應(yīng)用價(jià)值和前景。

2.1 人體功能（狀態(tài)）監(jiān)測(cè)

現(xiàn)代戰(zhàn)爭(zhēng)使得小組化戰(zhàn)術(shù)突襲成為步兵基本作戰(zhàn)樣式，單兵綜合戰(zhàn)斗及保障系統(tǒng)成為各國(guó)軍事裝備的發(fā)展重點(diǎn)。智能可穿戴的人體監(jiān)測(cè)及急救輔助裝備可有效提高單兵戰(zhàn)場(chǎng)緊急救治時(shí)效，通過無創(chuàng)生理傳感器，可實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)戰(zhàn)士的生理參數(shù)，評(píng)估身體狀況，反饋或發(fā)送救護(hù)信息，在后方指揮系統(tǒng)支持下，及時(shí)指導(dǎo)受傷戰(zhàn)士利用穿戴急救輔助裝備展開自救互救。

美國(guó)陸軍環(huán)境醫(yī)學(xué)研究所研制了內(nèi)嵌于作戰(zhàn)服的武士生理狀態(tài)監(jiān)測(cè)（warrior physiological status monitor，WPSM）系統(tǒng)[12]（如圖5所示），通過可配置的微型無線傳感器群，該系統(tǒng)可監(jiān)測(cè)心律、行走、代謝能量損失、體溫、動(dòng)靜狀態(tài)及位置信息等，采集的同步化數(shù)據(jù)通過無線個(gè)人局域網(wǎng)（wireless personal area network，WPAN）傳輸?shù)綉?zhàn)士腰帶上的信息存儲(chǔ)單元，并可傳輸?shù)絾伪鴶?shù)字化作戰(zhàn)系統(tǒng)或指揮通信網(wǎng)絡(luò)?？纱┐麟娮涌椢颷13]（electronic textiles）是人體功能（狀態(tài)）監(jiān)測(cè)的理想載體，是具有生理感知、信息處理與傳輸、信息交互的智能服裝，它的研究起源就是戰(zhàn)場(chǎng)信息感知與戰(zhàn)士生理監(jiān)護(hù)的軍事醫(yī)學(xué)需求。美國(guó)喬治亞理工學(xué)院研制的智能襯衣（wearable motherboard）（又叫穿戴母板，如圖6所示），最早驗(yàn)證了“布料即為計(jì)算機(jī)”的概念[14]。其周身纏繞了一根不間斷的光纖管，可用來探測(cè)可能的穿透?jìng)恢?，并將信息無線傳輸給醫(yī)務(wù)人員。它在織物中構(gòu)建了多功能的非干擾式計(jì)算框架[15]，即襯衣化的傳感器和計(jì)算元件連接平臺(tái)，能夠像普通主板一樣，將傳感器、處理器等元件整合為一體，以實(shí)現(xiàn)如生命體征監(jiān)測(cè)等應(yīng)用功能。

圖5 WPSM系統(tǒng)[12]

圖6 智能襯衣[14]

2.2 可穿戴外骨骼

現(xiàn)代戰(zhàn)爭(zhēng)遂行多樣化軍事任務(wù)條件下，單兵作戰(zhàn)的能力要求越發(fā)突出，單兵攜帶的裝備和物資越發(fā)沉重，嚴(yán)重限制了戰(zhàn)士的機(jī)動(dòng)性、持續(xù)性甚至是生存能力。如何應(yīng)用可穿戴技術(shù)裝備提升單兵作戰(zhàn)和攜帶能力，一直是歐美強(qiáng)國(guó)軍事科技的重要研究方向。軍用可穿戴外骨骼是根據(jù)人體結(jié)構(gòu)特點(diǎn)設(shè)計(jì)的外穿機(jī)器骨架系統(tǒng)，它直接與人體肌肉骨骼系統(tǒng)并聯(lián)，能擴(kuò)充人體的生理機(jī)能，分擔(dān)部分或全部人體肌肉骨骼的支撐、保護(hù)、運(yùn)動(dòng)以及環(huán)境感知等[16]，使得戰(zhàn)士可以更有體力地應(yīng)對(duì)戰(zhàn)場(chǎng)復(fù)雜環(huán)境和任務(wù)，特別是戰(zhàn)場(chǎng)救護(hù)和傷員搬運(yùn)。

軍用可穿戴外骨骼的應(yīng)用研究有2個(gè)發(fā)展方向：剛性外骨骼和柔性外骨骼。剛性外骨骼是對(duì)人體骨骼的仿生，采用外置剛性連接桿與肢體并聯(lián)，部分或全部代替人的骨骼和關(guān)節(jié)來負(fù)重；柔性外骨骼是模擬人體肌肉作用原理，使人與外骨骼交互協(xié)同，因此其輔助動(dòng)力有限，但可以明顯緩解戰(zhàn)士的運(yùn)動(dòng)疲勞，增強(qiáng)作戰(zhàn)持續(xù)能力。當(dāng)前，軍用可穿戴外骨骼的研究和開發(fā)主要由各國(guó)的軍工企業(yè)、防務(wù)公司、高校科研團(tuán)隊(duì)等開展，多數(shù)仍處在試驗(yàn)研究階段，表1簡(jiǎn)要?dú)w納了代表性的研究機(jī)構(gòu)、原型系統(tǒng)（如圖7所示）及其主要技術(shù)特點(diǎn)[17-23]。

醫(yī)用可穿戴外骨骼在市場(chǎng)需求牽引下，亦得到了深入發(fā)展。SuitX公司推出了極具代表性的Phoenix醫(yī)用可穿戴外骨骼[23][如圖7（h）所示]，它由髖關(guān)節(jié)模塊、可變阻力膝關(guān)節(jié)模塊等組成，每個(gè)模塊均可單獨(dú)使用，具有獨(dú)立的處理單元，所有模塊合在一起又可以形成完整的外骨骼系統(tǒng)。這種依據(jù)機(jī)體康復(fù)和輔助行走需求而開發(fā)的醫(yī)用可穿戴外骨骼對(duì)于軍隊(duì)?wèi)?zhàn)后傷病員的肢體恢復(fù)治療、傷殘軍人恢復(fù)行走具有顯著的應(yīng)用價(jià)值，既可以提高創(chuàng)傷康復(fù)效率，又充分體現(xiàn)了人文關(guān)懷。

表1 可穿戴外骨骼研究團(tuán)隊(duì)、原型系統(tǒng)及其技術(shù)特點(diǎn)

圖7 幾種代表性的可穿戴外骨骼系統(tǒng)

2.3 單兵實(shí)時(shí)遠(yuǎn)程醫(yī)療

隨著可穿戴人體監(jiān)測(cè)和無線通信技術(shù)的發(fā)展，遠(yuǎn)程醫(yī)療亦朝向移動(dòng)狀態(tài)下“Person to Person”的形式拓展?？纱┐鬟h(yuǎn)程醫(yī)療終端是實(shí)現(xiàn)單兵實(shí)時(shí)遠(yuǎn)程醫(yī)療的基礎(chǔ)，其核心功能包括可穿戴生理監(jiān)測(cè)與遠(yuǎn)程無線數(shù)據(jù)傳輸。

當(dāng)前可穿戴生理監(jiān)測(cè)的應(yīng)用研究多數(shù)集中于基本生理參數(shù)，主要包括呼吸、體溫、心率、血壓、血氧飽和度和心電等[24-25]。美國(guó)海軍研究局（Office of Naval Research，ONR）、美國(guó)陸軍外科研究所（US Army Institute of Surgical Research，USAISR）和 Athena GTX公司共同研發(fā)了一款適合戰(zhàn)地救護(hù)的無線生命體征監(jiān)測(cè)器（wireless vital signs monitor，WVSM）[26]，并已通過了美國(guó)食品藥品監(jiān)督管理局（Food and Drug Administration，F(xiàn)DA）的認(rèn)證。該設(shè)備小型輕便，質(zhì)量不超過1磅（0.45 kg），使用時(shí)只需綁在手臂上，就可將檢測(cè)到的體征數(shù)據(jù)無線傳輸至相應(yīng)的平板計(jì)算機(jī)或手機(jī)上，可讓醫(yī)生同時(shí)監(jiān)控超過15名人員情況。通過設(shè)備軟件自帶的算法，可以實(shí)時(shí)分析人員狀態(tài)，并提示醫(yī)生是否需要醫(yī)療干預(yù)。目前不足之處是仍需少量導(dǎo)聯(lián)線且無線監(jiān)測(cè)距離有限。

可穿戴終端適用的遠(yuǎn)距離無線傳輸方式主要是移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)與衛(wèi)星通信?；谝苿?dòng)網(wǎng)絡(luò)的實(shí)時(shí)遠(yuǎn)程醫(yī)療是較普及的方式，軟硬件技術(shù)相對(duì)成熟，已在家庭遠(yuǎn)程監(jiān)護(hù)、老人健康管理等方面有深入的研究和應(yīng)用[27-31]，但其局限性是需要基站組網(wǎng)支持。劉磊等[32]介紹了一種基于擴(kuò)頻技術(shù)、稱為L(zhǎng)oRa的低功耗廣域網(wǎng)（low-power wide-area network，LPWAN）技術(shù)，已成為物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的重要基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)制式，在單兵實(shí)時(shí)遠(yuǎn)程醫(yī)療應(yīng)用中具備較大前景。

3 可穿戴技術(shù)在軍事醫(yī)學(xué)領(lǐng)域應(yīng)用存在的問題及對(duì)策建議

3.1 存在的問題

（1）電量續(xù)航問題。

智能可穿戴設(shè)備可以說是形態(tài)各異、穿戴化的袖珍型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，在微型化的電路板上集成了處理器、存儲(chǔ)器、輸入輸出裝置及I/O通道等，這些硬件搭配必要的軟件運(yùn)行必然存在功耗問題。特別是，可穿戴外骨骼是“微型計(jì)算+機(jī)器人”技術(shù)的融合，不僅有微型計(jì)算系統(tǒng)的弱電功耗，還有機(jī)械驅(qū)動(dòng)與控制的強(qiáng)電能耗問題。由于可穿戴設(shè)備的便攜式屬性，其電量供應(yīng)需要依靠?jī)?nèi)置儲(chǔ)能裝置（通常為各種電池模塊）來解決。因此，對(duì)于智能可穿戴設(shè)備而言，電量續(xù)航問題是生存問題，特別是與救命相關(guān)的軍事醫(yī)學(xué)應(yīng)用。

（2）穿戴舒適問題。

在功能實(shí)現(xiàn)基礎(chǔ)上，舒適性是可穿戴技術(shù)應(yīng)用的核心問題。受傳統(tǒng)電子元件的限制，當(dāng)前大多數(shù)可穿戴設(shè)備仍停留在攜帶式、離散嵌入式與粗粒度集成的層面，硬件結(jié)構(gòu)與人體接觸的異物感、對(duì)肢體運(yùn)動(dòng)的約束感以及明顯的負(fù)重感等問題嚴(yán)重影響了可穿戴設(shè)備的實(shí)踐應(yīng)用。對(duì)于人體功能監(jiān)測(cè)，舒適性包括可穿戴結(jié)構(gòu)物的柔軟、濕熱、透氣等體感舒適性，傳感器接觸皮膚的感官舒適性以及人體安全性等問題；對(duì)于外骨骼系統(tǒng)，穿戴舒適性還需要結(jié)合人體仿生學(xué)、生物力學(xué)、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及應(yīng)用場(chǎng)景等研究，充分考慮人機(jī)接觸的緩沖減震以及機(jī)械結(jié)構(gòu)的應(yīng)急保護(hù)，盡可能防止系統(tǒng)故障或結(jié)構(gòu)損壞時(shí)對(duì)使用者造成傷害[16]。

（3）信息安全問題。

智能可穿戴設(shè)備在將軍事醫(yī)學(xué)保障向?qū)崟r(shí)化、移動(dòng)化、單兵化拓展時(shí)，也為軍事醫(yī)學(xué)應(yīng)用帶來無法確定的裝備安全與信息安全風(fēng)險(xiǎn)。智能化軟件應(yīng)用、遠(yuǎn)程無線數(shù)據(jù)傳輸必然存在單兵數(shù)據(jù)（信息、健康、位置等）泄露，遠(yuǎn)程控制、數(shù)據(jù)通信鏈路被侵占甚至可穿戴設(shè)備落入敵手、為敵所用等潛在問題，因此，裝備與信息的安全可控是智能可穿戴設(shè)備在軍事醫(yī)學(xué)領(lǐng)域應(yīng)用的重要前提。

3.2 對(duì)策與建議

（1）低功耗與適配性設(shè)計(jì)。

在新型高能電池及快速充電技術(shù)進(jìn)展緩慢的情況下，低功耗設(shè)計(jì)是智能可穿戴設(shè)備、技術(shù)應(yīng)用的關(guān)鍵。可穿戴智能終端的低功耗設(shè)計(jì)焦點(diǎn)是提升芯片性能的同時(shí)降低功耗，主要包括芯片指令集精簡(jiǎn)與架構(gòu)優(yōu)化、制程工藝提升、傳感器低功耗設(shè)計(jì)、無線通信針對(duì)性優(yōu)化、軟硬件一體優(yōu)化等措施[33]。適配性是智能可穿戴設(shè)備降低功耗的另一關(guān)鍵。軍事醫(yī)學(xué)應(yīng)用通常具有明確的任務(wù)界定，其芯片、傳感器及通信協(xié)議等只需按照任務(wù)選擇適合程度即可，不需要像智能手機(jī)終端那樣追求高性能、高配置而產(chǎn)生額外功耗、性能過剩的情況。

（2）柔性電子技術(shù)應(yīng)用。

相比傳統(tǒng)電子設(shè)備，柔性電子器件具有更大的延展性及靈活性[34]，能夠在一定程度上實(shí)現(xiàn)與人體無縫貼合，充分滿足舒適穿戴的形變要求。由于人體具有非平整的表面和精細(xì)結(jié)構(gòu)，能夠舒適黏附在皮膚表面的電學(xué)矩陣在人體監(jiān)測(cè)方面具有顯著優(yōu)勢(shì)[35]。在可穿戴人體功能（狀態(tài)）監(jiān)測(cè)、柔性外骨骼及智能服裝等領(lǐng)域，多樣化、多形化的柔性電子傳感器[36]是研究應(yīng)用的大趨勢(shì)，是未來智能可穿戴技術(shù)應(yīng)用實(shí)現(xiàn)顛覆性改變的核心要素。

軍事醫(yī)學(xué)應(yīng)用所需的可穿戴柔性傳感器的功能需求主要集中在壓力[37]、溫度及應(yīng)變監(jiān)測(cè)等方面，目前代表性的研究成果有Hong等[38]制備的一種高電阻靈敏度、可拉伸的納米纖維溫度傳感器有源矩陣，Pang等[39]開發(fā)的一種基于微毛結(jié)構(gòu)、信號(hào)放大作用很強(qiáng)的柔性壓力傳感器，Yamada等[40]制備的拉伸形變良好的單壁碳納米管薄膜，這些研究為柔性傳感器的實(shí)際開發(fā)指明了方向。為了實(shí)現(xiàn)柔性可穿戴技術(shù)在軍事醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的自主應(yīng)用，需要在國(guó)家層面統(tǒng)籌各方資源深入研究人體溫度、呼吸、話語(yǔ)及運(yùn)動(dòng)等不同類型變化的柔性傳感監(jiān)測(cè)技術(shù)。

（3）信息加密與規(guī)范化使用。

軍用智能可穿戴設(shè)備從研發(fā)伊始就必須從戰(zhàn)略角度重視信息安全，加大安全技術(shù)研發(fā)，增強(qiáng)敵我識(shí)別防護(hù)能力。從技術(shù)層面，在軍用可穿戴設(shè)備終端應(yīng)用多重?cái)?shù)據(jù)加密技術(shù)，同時(shí)建立軍用可穿戴設(shè)備數(shù)據(jù)傳輸分級(jí)分類管控模式，另外還需加強(qiáng)軍用可穿戴設(shè)備的遠(yuǎn)程控制功能[41-42]，嚴(yán)防遺失導(dǎo)致數(shù)據(jù)泄露問題。在管理上，應(yīng)指導(dǎo)使用者強(qiáng)化信息安全意識(shí)，嚴(yán)格執(zhí)行使用規(guī)范，避免智能可穿戴設(shè)備隨意連接，從技術(shù)、管理及規(guī)章等多方面充分保障軍事信息安全。

4 可穿戴技術(shù)在軍事醫(yī)學(xué)領(lǐng)域應(yīng)用的發(fā)展展望

4.1 服裝化與皮膚化的柔性人體監(jiān)測(cè)

柔性監(jiān)測(cè)服裝是織物與電子設(shè)備的細(xì)粒度集成，它借助纖維形狀化的新型器件（包括傳感器、執(zhí)行器、電源等）和模塊柔性互聯(lián)技術(shù)[43]，將穿戴計(jì)算組件和連接導(dǎo)線融入織物，使穿戴系統(tǒng)即服裝樣式具備天然的可穿戴性及持續(xù)可用性等特點(diǎn)。電子皮膚[44-45]是探測(cè)人體功能信號(hào)的理想形式，是柔性電子技術(shù)與生物醫(yī)學(xué)傳感技術(shù)的重要研究方向。盡管近年來柔性電子技術(shù)頗有進(jìn)展，但仍需突破新型傳感原理、多功能集成、復(fù)雜環(huán)境分析等科學(xué)問題以及制備工藝、材料合成與柔性器件整合等核心技術(shù)壁壘。

4.2 輕量化與高仿生度可穿戴外骨骼

可穿戴外骨骼是精確隨動(dòng)控制的人體仿生結(jié)構(gòu)系統(tǒng)，它依附于使用者肢體之外，提供承載與運(yùn)動(dòng)助力的同時(shí)，又不影響人體運(yùn)動(dòng)的自由度和舒適性。仿生結(jié)構(gòu)系統(tǒng)需要滿足輕量化、高強(qiáng)度、舒適穿戴與可靠承載等要求，涉及到具備良好力學(xué)性能、可設(shè)計(jì)性強(qiáng)、能一次成型且自身輕質(zhì)等特點(diǎn)的新型材料研究。對(duì)于動(dòng)力可穿戴外骨骼，可靠的控制系統(tǒng)是實(shí)現(xiàn)仿生結(jié)構(gòu)與肢體精確同步、實(shí)時(shí)助力輔助的基礎(chǔ)。控制系統(tǒng)要具備精確跟蹤與實(shí)時(shí)隨動(dòng)控制功能，需借助精準(zhǔn)（柔性）傳感技術(shù)、運(yùn)動(dòng)控制算法以及相應(yīng)決策策略的研究。

4.3 監(jiān)測(cè)與救護(hù)一體的實(shí)時(shí)遠(yuǎn)程醫(yī)療

在遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)體征監(jiān)測(cè)與信息反饋（通信）的基礎(chǔ)上，未來穿戴式遠(yuǎn)程醫(yī)療更進(jìn)一步的功能需求是提供必要的、遠(yuǎn)程可控的緊急救命干預(yù)。在戰(zhàn)士身體或服裝的適當(dāng)部位黏附特制的可控電極、新型敷料及藥劑等干預(yù)單元，在突發(fā)情況下生命指征異常時(shí)，穿戴式終端實(shí)時(shí)向本人及后方（或同伴）反饋提示信息。特別是在體征危急或無運(yùn)動(dòng)反應(yīng)情況下，穿戴式終端主動(dòng)（或受后方、同伴遠(yuǎn)程控制）啟動(dòng)相應(yīng)干預(yù)單元，盡可能挽救戰(zhàn)士生命。要實(shí)現(xiàn)集監(jiān)測(cè)、通信與急救干預(yù)一體的可穿戴技術(shù)應(yīng)用，還需深入開展智能穿戴式急救干預(yù)單元的研究。

5 結(jié)語(yǔ)

在軍事醫(yī)學(xué)領(lǐng)域，柔性人體監(jiān)測(cè)、可穿戴外骨骼、實(shí)時(shí)遠(yuǎn)程醫(yī)療救護(hù)等作為擴(kuò)充單兵生理功能、減少負(fù)重?fù)p傷、實(shí)現(xiàn)全時(shí)醫(yī)療保障的重點(diǎn)，將對(duì)單兵作戰(zhàn)的實(shí)際運(yùn)用產(chǎn)生重要影響。在面對(duì)當(dāng)今世界單兵裝備智能可穿戴化的激烈競(jìng)爭(zhēng)中，抓住我國(guó)在新一代移動(dòng)通信技術(shù)與可穿戴設(shè)備領(lǐng)域的跨越式發(fā)展契機(jī)，突破諸如功耗與能源技術(shù)、服裝化及皮膚化柔性電子技術(shù)、敵我識(shí)別的裝備與信息安全技術(shù)等瓶頸問題，是軍用智能可穿戴裝備真正實(shí)用化的基礎(chǔ)，對(duì)提升未來士兵的戰(zhàn)場(chǎng)生存能力、機(jī)動(dòng)能力以及持久戰(zhàn)斗能力具有決定性作用。