人们的健康始终处于动态发展过程。
它会随着我们日常饮食、锻炼甚至睡眠等多种因素而变化。
这使得我们很难跟踪自己的健康状况。
移动健康弥补了传统健康检查无法完成的实时健康检测和报告,作为新兴医疗领域逐渐受到人们的青睐。
可穿戴传感器以其不受时间地点限制、体积小、易于携带、操作方便、美观时尚等优点,成为移动健康不可或缺的一部分。
如果说移动健康是通过传统健康检测精心培育出的聪明、健康、美丽、基因优秀的宝宝,那么智能手机和可穿戴传感器的应用无疑将把她培养成聪明、健美、时尚、优雅的宝宝。
可穿戴传感器由于检测原理不同,主要分为物理传感器和化学传感器。
它们提供实时生理或生物力学健康监测。
常见的可穿戴物理传感器产品包括以下几种:腕带。
智能手机与运动手表的结合现在已经取代了老式的计步器。
这款智能设备可以同步 GPD 跟踪和心率测试。
不仅可以实时监控,还可以远程连接其他设备,方便数据处理和存储。
心率带。
胸带传感器靠近胸部放置,用于测量心率、R-R间隔等心血管指标。
许多胸带还具有测量运动速度、距离和身体位置等功能。
健康爱好者可以用它来实时监测自己运动时的速度和心率,从而适当调整运动强度。
计步器。
计步器传感器通常放置在跑鞋或鞋垫上,通过脚步的运动直接测量运动节奏、速度和距离。
计步器可与运动手表或智能手机配合使用,广泛应用于临床和非临床运动表现监测。
运动传感器。
小型传感器可以像创可贴一样粘附在身体上,将身体运动参数传输到智能手机应用程序。
贴在身体不同部位的传感器片具有不同的功能。
例如,贴在腿部的传感器芯片可以通过检测腿部肌肉的收缩和位移来提供人体运动强度、肌肉疲劳和耐力等数据。
能够连续测量心率的胸前传感器也越来越受欢迎,并且有取代胸带传感器的趋势。
智能服装传感器。
顾名思义,在电子元件和新型服装材料不断发展的推动下,传感器与服装的融合不再是梦想。
与其他可穿戴传感器产品相比,服装传感器具有不易被检测到的优势。
它可应用于身体冲击检测、生物信号监测、生物力学监测和生物反馈。
通过可穿戴传感器与智能手机软件相结合监测的数据可以反映运动量以及运动方法是否合适,有助于为个人制定合理的运动处方。
传统的可穿戴化学传感器由于其在持续监测人类健康方面的局限性而经常被忽视。
然而,随着非植入式电化学和生物传感器的发展,可穿戴传感器对人体健康的事实上的监测并不仅仅停留在运动上。
非植入式电化学传感器打破了传统植入式化学传感器只能间歇性检测血液和尿液样本的限制。
他们利用泪液、唾液、汗液、皮肤组织液等体液的检测,填补了体内疾病和疾病实时监测的空白。
功效差距。
基于唾液的传感器。
由于其复杂的生物流体特性,唾液可以用作血液的替代样本。
通过唾液的检测,可以监测人体情绪、激素、营养和新陈代谢。
传统的唾液传感器嵌入假牙中。
新型唾液传感器被修改为牙齿上的图腾,并将传感器与远程无线数据传输结合起来。
基于泪液的传感器。
眼泪含有来自泪腺的蛋白质、电解质、脂肪和代谢物,以及眼表皮细胞、环细胞和血液。
通过泪液和血液中葡萄糖含量的相关性,泪液传感器主要可用于糖尿病的监测和管理。
学者们已经将基于泪液的传感器集成到隐形眼镜中。
然而,此类传感器设备在数据的直接处理和读出方面仍未得到探索。
由传感器硬质材料制成的隐形眼镜镜片很容易引起眼镜疼痛或发炎。
此外,传感器的能量问题还需要进一步研究。
谷歌现在正在开发这种基于汗液的传感器。
汗液中的成分可以充分反映人体的健康状况。
例如,检测汗液中的钠、乳酸、铵和钙含量可以分别反映电解质失衡、囊性纤维化、身体压力、骨质疏松和骨骼矿物质流失。
基于汗液的传感器主要包括织物塑料传感器和新兴的表皮传感器。
基于皮肤组织液的传感器。
皮肤组织液常用于检测糖尿病、遗传性代谢疾病、器官衰竭和药物疗效研究。
皮肤组织液与血糖之间的密切关系引起了许多学者的关注。
但这类传感器比较不稳定,会随着人体的运动而变形。
此外,传感器的能源问题也需要解决。
我们开发了能够感知氧化应激和慢性炎症的尿液传感器。
与此同时,用于乳酸检测的汗液传感器也正在开发中。
可穿戴传感器,无论是基于物理的还是基于化学的,都为安全、快速地实时检测人体健康状况创造了良好的条件。
可穿戴传感器与智能手机软件结合的不断完善和发展,势必将患者诊疗的中心从医院转移到家庭,从而大大降低医疗资源的利用率和成本。
本文作者张工是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。
他还在加拿大曼尼托巴大学从事医疗微流控芯片和可穿戴设备的研究。
他认为,日益流行的移动健康管理应用程序仍然存在许多缺陷。
一方面,更有价值的生理标志信息获取不足,另一方面,健康模型过于标准化和粗糙。
另一位作者孙科拥有加拿大曼尼托巴大学博士学位。