移动健康管理没那么简单（三）：可穿戴式传感器在人们生理和生物力学健康监测方面的发展和应用

编者按：本文作者张弓（个人邮箱：mzhang3@sogh.mb.ca），加拿大七橡树健康管理中心科研总监、中国医院协会健康与疾病管理分会顾问，也在加拿大马尼托巴大学做医疗微流控芯片和可穿戴式设备的研究。他认为，现在越来越热的移动健康管理类App其实仍有许多缺陷，一方面，对更有价值的生理标志物信息的获取不够，另一方面，健康模型太标准化和粗糙。另一作者孙科为加拿大马尼托巴大学博士。

在之前的两篇系列文章中，张弓分别聊了女性健康和健身减肥类移动健康管理APP需要注意的问题。在这篇文章中两位作者将聊一聊时下最热的可穿戴设备和健康管理的关系。

人们的健康总是处于动态发展过程中。它会随我们每日的饮食，运动乃至睡眠等多种因素而改变。这就导致了我们很难及时掌握自己的健康状况。移动健康正是弥补了传统健康检查所无法完成的实时健康检测及报告，并作为新兴医疗领域而渐渐受到越来越多的人欢迎。

可穿戴式传感器由于其不受时间地点限制，体积小，便于携带，操作简便，美观时尚等优点，成为了移动健康不可或缺的一部分。如果说移动健康是传统健康检测精心孕育出的聪明，健康，美丽，基因优良的宝宝，那么智能手机与可穿戴式传感器的应用无疑把她培养成了智慧，健美，时尚和优雅的宠儿。

可穿戴式传感器由于其检测原理不同主要分为物理和化学传感器两种。它们提供了实时生理或生物力学健康监控。常见的可穿戴式物理传感器产品有以下几种：

1. 腕环。目前智能手机与运动手表相结合已取代了老式的计步计。该智能设备可将GPD追踪与心率测试同步进行，不仅能实时监控，而且能够远程连接其他设备，方便数据处理和存储。

2. 心率带。胸带式传感器被放在靠近胸腔的位置，用于测量心率，R-R间期等心血管指数。许多胸带还具有测量运动速度，距离和体位等功能。健康爱好者们可通过它来实时监测自己锻炼时的速度及心区状况，从而适当的调节锻炼强度。

3. 计步计。计步计传感器通常被放在跑鞋或鞋垫上，通过脚步的移动来直接测量运动节奏，速度和距离。步速计可与运动手表或智能手机搭配使用，并广泛应用于体育表现的临床与非临床领域的监测。

4. 动作传感器。小型传感器 可以像创可贴一样被粘附在身体上，以传输身体运动参数到智能手机应用程序上。贴在不同身体部位的传感器片有着不同的作用。例如，贴在腿上的传感器片可通过对腿部肌肉收缩和位移的检测来提供人体的运动强度，肌肉疲劳度以及耐力等数据。可持续测量心率的胸贴式传感器也越来越受欢迎，并且有替代胸带式传感器的趋势。

5. 智能衣服传感器。顾名思义，在不断发展的电子元件与新服装材料的推动下，传感器与服装集成已不再是梦想。衣服传感器与其他可穿戴式传感器产品相比有不易被察觉这一有点。它可以被应用到身体撞击检测，生物信号监控，生物力学监控，和生物反馈等方面。

应用可穿戴式传感器与智能手机软件相结所监测到的数据可反应出被检测人的运动量以及运动方式是否恰当，并有助于为个人设定合理的运动处方。

传统的可穿戴式化学传感器由于有着很难持续监测人体健康状况的局限性而往往被人们所忽视。然而，随着非植入式电化学和生物传感器的发展，可穿戴式传感器对人体健康的事实监测已不仅仅停留在运动方面。非植入式电化学传感器打破了传统植入式化学传感器仅能间歇性检测血液，尿液样品的局限，利用对眼泪，唾液，汗液，以及皮肤组织液等体液的检测来填补实时监测体内疾病及药效的空白。

1. 以唾液为基础的传感器。唾液由于其复杂的生物流体特征，可用作替代血液的样品。通过对唾液的检测可达到监测人体情绪，激素，营养和代谢的情况。传统的唾液传感器镶嵌在假牙上。而新的唾液传感器已改进成了在牙齿上的图腾，并将传感器与远程的无线数据传输相结合。

2. 以泪液为基础的传感器。眼泪中含有泪腺的蛋白质，电解质，脂肪和代谢物，以及眼表皮细胞，环状细胞和血液。通过泪液与血液间葡萄糖含量的相关性，泪液传感器主要可应用于糖尿病的监测和管理。学者们已经将以泪液为基础的传感器融合到隐形眼镜中。然而，此类传感器设备在数据的直接处理和读数方面仍未被开发。传感器的硬质材料做成隐形眼镜镜片容易造成眼镜的疼痛或发炎。另外，传感器的能源问题都需要进行更进一步的研究。谷歌现在正在开发这种传感器

3. 以汗液为基础的传感器。汗液中的成分可充分反映人体健康状况。例如，检测汗液中钠，乳酸盐，氨盐基和钙的含量分别可用以反应电解质不平衡，囊性纤维变性，物理性应力，骨质酥松以及骨骼中矿物质的流失。以汗液为基础的传感器主要有织物塑料传感器和新兴的表皮传感器两种。

4. 以皮肤组织液为基础的传感器。皮肤组织液通常被用于检测糖尿病，遗传性代谢疾病，器官衰竭，和药效研究。皮肤组织液与血糖的密切关系引起了许多学者们的关注。但此类传感器比较不稳定，它会随着人体的运动而发生变形。另外，传感器的能源问题也有待解决。

我们已开发出尿液的传感器，可以感知氧化应激和慢性炎症。同时还在开发汗液的传感器，用于乳酸的检测。

不论是以物理还是化学为基础的可穿戴式传感器都为安全且快捷的实时检测人体健康状况创造了良好的条件。可穿戴式传感器与智能手机软件相结合的不断改进和发展势必将对病人诊疗的中心由医院转移到家里，从而大大的降低了医疗资源的利用和花费。