可穿戴设备的现状和未来发展方向概述

近年来,可穿戴设备的发展势头十分迅猛。随着市场上的可穿戴设备越来越多,一些问题也逐渐暴露出来。文章介绍了目前市场上存在的可穿戴设备的情况,并且根据现存的问题分析了其未来的发展方向和前景。     

智能可穿戴设备市场与新技术发展趋势研究

科技的发展促进了新技术的应用,智能可穿戴设备逐渐进入到人们的生活中。现今,随着智能可穿戴设备概念的兴起,智能可穿戴设备以极快的速度进行更新,在各大电子产品展销会上,大量的眼镜、手表等的智能可穿戴设备抢尽了风头。智能可穿戴设备是高技术应用产品,其产品更新换代迅速,其主要由能源管理、操作系统、显示设备以及移动芯片等几个重要部分组成,本文在分析智能可穿戴设备各主要部分所采用的新技术的基础上对智能可穿戴设备的发展趋势进行分析阐述。     

可穿戴设备发展趋势及信息安全风险研究

本文着手于可穿戴设备的概念以及发展趋势,通过对我国可穿戴设备现阶段的实际应用情况进行分析与研究,总结出可穿戴设备信息安全风险研究的具体对策,为我国今后的可穿戴设备实际运用提供可行性参考。     

可穿戴设备的应用现状分析和发展趋势的研究

可穿戴设备的兴起极大地引发了消费者的热情,刺激了用户需求。可穿戴设备的应用还处于初级阶段,各方面还处于发展成形阶段。可穿戴设备的应用前景具有巨大市场潜力使得越来越多的企业进军这一领域。     

可穿戴式设备的发展及计量溯源现状

近年来，随着社会生活节奏的加快，智能穿戴式设备对人体生理参数的持续监测显得尤为重要，其所受到的关注度也越来越高，已在人们的日常生活中日益普及。由于有效的健康数据能及时提醒使用者关注自身健康，并帮助医疗机构快速建立合适的治疗方案，因此，本文对其数据的准确性进行了研究。     

可穿戴心电监测设备的性能评估

目前,可穿戴心电监测设备尚缺乏专门的计量技术规范。本文在参考相关传统心电医疗设备的标准及计量方法的基础上,研究了可穿戴心电监测设备的性能评估方法。应用可穿戴设备心电模拟装置,对6款不同厂家型号的可穿戴心电监测设备进行了测量,探索该类设备性能评估的方法。结果表明通过以上途径,能够对可穿戴心电监测设备的主要性能参数准确性进行一定程度的性能评估,实现部分参数的量值溯源。     

可穿戴设备中手势交互的设计原则

目的对可穿戴设备在设计中的手势交互的设计原则进行研究。方法对国内外手势交互设备进行分析,总结了手势交互系统中技术的演进和手势交互的应用趋势,从而采用类比和归纳演绎法对手势在可穿戴设备中的应用进行研究。结论对可穿戴设备中手势交互的设计原则进行探究,将可穿戴设备的特性与手势操作的便捷性结合,融合多感官的协同作用,来获得积极的手势交互反馈结果,让用户获得更好的操作体验,从而提高用户对可穿戴设备的信任度和粘度,开拓可穿戴设备更广阔的市场空间。     

可穿戴设备在居家养老服务中的设计策略

目的利用可穿戴设备为居家养老提供服务。方法梳理可穿戴设备的发展状况,并分析其对居家养老的作用,通过对可穿戴设备功能与居家养老需求之间的分析,寻找接触点,从而找到可穿戴设备为居家养老服务的方式。结果得出服务于居家养老的可穿戴设备的设计策略与方法。结论通过对可穿戴设备和居家养老老年人的状况分析,可以得出可穿戴设备服务于老年人的方式。通过产品功能与服务需求之间接触点的分析,从而得到设计策略与设计方法,为老龄化社会作出贡献。     

基于情境模型的可穿戴设备手势交互设计

目的 以可穿戴设备人机交互系统与手势交互特点为出发点,研究并提出以情境模型为基础的可穿戴设备手势交互设计的方法,指导可穿戴设备的手势交互设计创新。方法 在情境设计理论研究和相关专业研究上,提取出与手势交互有关的环境情境、用户情境和设备情境等基本要素,以此梳理在可穿戴设备的人机交互过程中所包含的主体与客体因素,并立足用户体验,对可穿戴设备手势交互过程的信息输入与设备输出环节,分别提取手势交互的设计内容,阐述上述3种情境要素与可穿戴设备手势交互设计内容之间的映射关系,以可穿戴设备为目标对象,提出系统性和技术实现性并存,同时可以让用户达到较好使用体验的手势交互设计情境模型。结论 以某移动通信设备企业的手势交互定义项目为例,初步验证了以情境模型为基础的可穿戴设备手势交互设计的方法的有效性。     

快递员可穿戴通信设备创新设计

目的优化快递员在派件过程中的通信操作方式,为可穿戴通信设备设计提供研发思路,设计更适合快递员派件时使用的穿戴式通信产品。方法从通信技术和应用层面分别对路程优化、信息识别、信息处理和通信签收流程进行归纳总结,选取若干快递员通信产品,从其原理、优缺点、使用范围来进行比较,得出现有产品的现状分析和不足。以用户需求调研为基础,通过需求分析展开概念草图、功能分析、使用方式及技术实现来进行快递员可穿戴通信设备设计实践,以模型制作和测试来验证设备的可用性。在现状分析和用户需求的基础上,设计了一款快递员可穿戴通信设备。结论快递员可穿戴通信设备创新设计可有效防止设备跌落,提升用户安全性和派件效率。可穿戴人机交互模式提升了设备的整合度,具有重要的应用价值。     

基于用户需求的老年人可穿戴设备功能层次研究

目的 针对现有老年人可穿戴设备功能众多却不能较好地满足消费者需求的问题,提出运用KJ法和Kano模型对老年人可穿戴设备进行功能层次研究,旨在为老年人可穿戴设备设计研发提供指导。方法 通过KJ法调研并分析消费者对于当前市场上老年人可穿戴设备的使用感受及潜在需求,建立产品的功能清单;运用Kano模型分析用户对老年人可穿戴设备的功能诉求指标,确定其Kano需求属性,得到用户需求重要度,构建反映目标用户需求的产品功能层次清单,以指导产品设计。结果 从用户需求出发,构建了老年人可穿戴设备功能层次清单,直观体现了目标用户对各功能的需求度,确保老年人可穿戴设备的设计更好地满足用户需求。结论 功能层次研究对提高老年人可穿戴设备的用户满意度,使产品更好地立足市场具有重要的应用价值。     

Recent Advances in Wearable Transdermal Delivery Systems

Wearable transdermal delivery systems have recently received tremendous attention due to their noninvasive, convenient, and prolonged administration of pharmacological agents. Here, the material prospects, fabrication processes, and drug‐release mechanisms of these types of therapeutic delivery systems are critically reviewed. The latest progress in the development of multifunctional wearable devices capable of closed‐loop sensation and drug delivery is also discussed. This survey reveals that wearable transdermal delivery has already made an impact in diverse healthcare applications, while several grand challenges remain.     

Highly Concentrated,Ultrathin Nickel Hydroxide Nanosheet Ink for Wearable Energy Storage Devices

Solution‐based techniques are considered as a promising strategy for scalable fabrication of flexible electronics owing to their low‐cost and high processing speed. The key to the success of these techniques is dominated by the ink formulation of active nanomaterials. This work successfully prepares a highly concentrated two dimensional (2D) crystal ink comprised of ultrathin nickel hydroxide (Ni(OH)₂) nanosheets with an average lateral size of 34 nm. The maximum concentration of Ni(OH)₂ nanosheets in water without adding any additives reaches as high as 50 mg mL^?1, which can be printed on arbitrary substrates to form Ni(OH)₂ thin films. As a proof‐of‐concept application, Ni(OH)₂ nanosheet ink is coated on commercialized carbon fiber yarns to fabricate wearable energy storage devices. The thus‐fabricated hybrid supercapacitors exhibit excellent flexibility with a capacitance retention of 96% after 5000 bending–unbending cycles, and good weavability with a high volumetric capacitance of 36.3 F cm^?3 at a current density of 0.4 A cm^?3, and an energy density of 11.3 mWh cm^?3 at a power density of 0.3 W cm^?3. As a demonstration of practical application, a red light emitting diode can be lighted up by three hybrid devices connected in series.     

基于文献计量的可穿戴产品设计发展与趋势分析

为了梳理可穿戴产品设计的研究发展态势,从文献计量可视化的角度对近20年国内外关于可穿戴产品设计的研究现状、研究热点进行系统化地梳理和分析。同时,明确可穿戴产品设计研究存在的局限及未来的发展方向。以2002—2022年CNKI和WOS数据库中与可穿戴产品设计主题相关的期刊文献作为研究数据源,通过知识图谱分析国内外可穿戴产品设计研究的概况和热点,提出未来发展趋势。中国、美国是可穿戴产品设计研究的主要力量,其中中国科学院、电子科技大学、乔治亚理工学院等高校是主要研究机构;人机交互、交互设计、用户体验是国内外对可穿戴产品设计研究的重要方向;可穿戴产品的医疗康养与适老化设计将是学者与决策者持续关注的课题。2002—2022年国内外可穿戴产品设计的研究历程可分为缓慢发展期、快速增长期、增速变缓期三个阶段,文献发表数量整体呈上升趋势;国内的研究热度、发文频次高于国外,以人机交互领域研究尤为突出,研究重点在发热理疗、医疗监测系统、人体无线传感器网络及智能产品设计模式;而国外研究以生理数据监测、电子纺织品和传感器网络等方面为主。综观研究现状和趋势,从人本智能形态、多学科研究和人口老龄化设计策略进行深入探讨,提出可穿戴产品设计新发展趋势。     

全民健康与医药卫生事业发展战略研究

2014年6月,中国工程院启动了"我国全民健康与医药卫生事业发展战略研究"重大咨询项目,深入分析了制约我国全民健康与医药卫生事业发展的瓶颈问题,提出了相应的对策建议,并形成研究报告。在此基础上,项目组结合新近动态,特别是党中央和国务院在"全国卫生与健康大会"上的指示精神,对若干问题做进一步论述。面对全民健康日益恶化的严峻形势和人民群众"看病难,看病贵"的难题,本文强调应把我国医药卫生事业的重心从疾病救治模式向防控模式转移,同时尽快调整全民健康和医药卫生事业的统领模式,加强政府引导,强化公民健康促进的国家意识和制度建设,使每个公民都能自觉地参与到健康促进的行动中来,确保全民健康促进与医药卫生事业发展新策略的高效落地,从而实现长久可持续发展。     

Biocompatible Material-Based Flexible Biosensors: From Materials Design to Wearable/Implantable Devices and Integrated Sensing Systems

Human beings have a greater need to pursue life and manage personal or family health in the context of the rapid growth of artificial intelligence, big data, the Internet of Things, and 5G/6G technologies. The application of micro biosensing devices is crucial in connecting technology and personalized medicine. Here, the progress and current status from biocompatible inorganic materials to organic materials and composites are reviewed and the material-to-device processing is described. Next, the operating principles of pressure, chemical, optical, and temperature sensors are dissected and the application of these flexible biosensors in wearable/implantable devices is discussed. Different biosensing systems acting in vivo and in vitro, including signal communication and energy supply are then illustrated. The potential of in-sensor computing for applications in sensing systems is also discussed. Finally, some essential needs for commercial translation are highlighted and future opportunities for flexible biosensors are considered.     

Toward Wearable Self‐Charging Power Systems: The Integration of Energy‐Harvesting and Storage Devices

One major challenge for wearable electronics is that the state‐of‐the‐art batteries are inadequate to provide sufficient energy for long‐term operations, leading to inconvenient battery replacement or frequent recharging. Other than the pursuit of high energy density of secondary batteries, an alternative approach recently drawing intensive attention from the research community, is to integrate energy‐generation and energy‐storage devices into self‐charging power systems (SCPSs), so that the scavenged energy can be simultaneously stored for sustainable power supply. This paper reviews recent developments in SCPSs with the integration of various energy‐harvesting devices (including piezoelectric nanogenerators, triboelectric nanogenerators, solar cells, and thermoelectric nanogenerators) and energy‐storage devices, such as batteries and supercapacitors. SCPSs with multiple energy‐harvesting devices are also included. Emphasis is placed on integrated flexible or wearable SCPSs. Remaining challenges and perspectives are also examined to suggest how to bring the appealing SCPSs into practical applications in the near future.     

形态与功能融合的医疗器械创新设计研究

目的通过对医疗器械形态的"嵌合"设计进行研究,使设计者掌握医疗器械创新设计的方法,以满足医疗器械的作业者与被作业者在使用时的舒适性、功能的协调性、安全性和便利性,减少操作的难度,同时也给医生与患者带来福音。方法通过对市场上优秀的医疗器械产品的使用功能、操作流程、使用者与被使用者的需求进行分析,总结出人与医疗器械有机"嵌合"的设计原则与设计方法。结论医疗器械形态与功能融合是人、机、环境、效果的有机嵌合,设计者只有对医疗器械使用流程的精确掌握,才能进行系统的构思与设计,创造出优秀的医疗器械。     

Flexible and High‐Performance All‐2D Photodetector for Wearable Devices

Emerging novel applications at the forefront of innovation horizon raise new requirements including good flexibility and unprecedented properties for the photoelectronic industry. On account of diversity in transport and photoelectric properties, 2D layered materials have proven as competent building blocks toward next‐generation photodetectors. Herein, an all‐2D Bi₂Te₃‐SnS‐Bi₂Te₃ photodetector is fabricated with pulsed‐laser deposition. It is sensitive to broadband wavelength from ultraviolet (370 nm) to near‐infrared (808 nm). In addition, it exhibits great durability to bend, with intact photoresponse after 100 bend cycles. Upon 370 nm illumination, it achieves a high responsivity of 115 A W^?1, a large external quantum efficiency of 3.9 × 10⁴%, and a superior detectivity of 4.1 × 10¹¹ Jones. They are among the best figures‐of‐merit of state‐of‐the‐art 2D photodetectors. The synergistic effect of SnS's strong light–matter interaction, efficient carrier separation of Bi₂Te₃–SnS interface, expedite carrier injection across Bi₂Te₃–SnS interface, and excellent carrier collection of Bi₂Te₃ topological insulator electrodes accounts for the superior photodetection properties. In summary, this work depicts a facile all‐in‐one fabrication strategy toward a Bi₂Te₃‐SnS‐Bi₂Te₃ photodetector. More importantly, it reveals a novel all‐2D concept for construction of flexible, broadband, and high‐performance photoelectronic devices by integrating 2D layered metallic electrodes and 2D layered semiconducting channels.