传统上，健身管理使用心率监护装置实现，表现为跑步机上的胸带或把手。基于电极的心率监护方式仍然是记录心输出量的一种流行方式。但正在发生变化的是电极的构成方式。例如，新型纺织技术在编织织物时使用导电材料，从而使身体的较大面积均能拾取生物电信号。

同样，穿戴式监测器需要具备低功耗、小尺寸和高性能三大特点。ADI公司的AD8232心率监护仪(HRM)模拟前端(AFE)可以有效地捕获生物电信号，同时还具有低功耗和低成本的优势。其主要特性包括导联脱落检测、快速恢复、右腿驱动，而且采用灵活的架构设计，可以配置外部滤波器以帮助减少运动伪像的影响。AD8232心率监护仪模拟前端采用单电源供电，工作功耗为175 Μa(典型值)，简化了开发过程。

图6：ADI公司的AD8232心率监护仪模拟前端的功能框图。

用于检测光电容积脉搏波(PPG)信号的光学器械为测量心率提供了另一种方法。光电容积脉搏波检测器械一般戴在腕部，通过尺动脉来检测血流，并由此确定心率。该方法用于面向运动员的多种监测器械中。

有助于确定能量消耗、卡路里燃烧和一般健康水平的其他生命体征信号包括：

* 活动监测(低功耗MEMS加速度计)

* 呼吸监测(基于胸阻抗或MEM)

* 汗液测量(皮肤阻抗)

* 体温(表面通量和核心)

对于运动安全性，脑震荡在运动相关损伤中位居前列。据美国疾病控制中心(CDC)，美国每年发生的运动性脑震荡病例高达380万例，以致该中心认为，美国的运动性脑震荡已经达到“流行病水平”。随着对反复性脑震荡影响的认识的不断深入，从中学运动、业余运动到专业比赛，要求利用技术来帮助检测头部冲击的严重程度的呼声不断高涨。将冲击传感器置于何处是个难题。对于像美式橄榄球一类的运动，这个问题很容易解决——可以将MEMS惯性传感器放在头盔中以检测来自多个位置的冲击。在赛车运动中，则可将MEMS惯性传感器放在车手的耳机中。但并非所有冲击类运动都使用头盔或头部装置。对于这些运动员来说，可以通过置于口腔防护器中的冲击传感器来探测和测量脑震荡级冲击。

ADI公司的ADXL377 15 μA、±200 g 3轴MEMS加速度计是一款能满足可穿戴式监测器要求的冲击传感器。

图7：ADI公司的ADXL377 MEMS加速度计可精确测量接触运动中的冲击力。

虽然检测头部冲击是实现脑震荡管理的一大进步，但我们还需要预防头部冲击。有关头盔气囊的研究已经见诸文献，有望在将来某一天普及开来。

工作场所

虽然工作场所可能不是健康监测相关的首要环境，但鉴于在企业级提供健康服务的成本优势，目前有些机构已开始推出工作相关的健康管理计划，作为降低保健福利成本的一种手段。在北美地区，保险公司走在了前列，他们推出了一些计划，员工注册后可以跟踪自己每周或每月的身体活动水平(如每周行走的步数)。如果实现目标，则会获得降低保费等形式的回报，或者其他经济激励方式。主持计划的公司可以降低其福利计划成本，而且越来越多的证据表明，健康的工作队伍具有很高的生产效率。

最常见的工作场所健康监测器是计步器。这些小型器械可以放在衣服口袋中，或者绑在鞋上或臀部，而嵌入式技术则可提高其智能化程序，使其可以区分穿戴者是在散步、跑步，还是在做无规则的运动以欺骗监测器械。ADI公司的ADXL362低功耗MEMS加速度计具备全面的功能，可以完美支持计步器应用。

工作场所健康管理的另一个领域是压力检测。据美国国家职业安全及健康协会(OSHA)的一份报告，有四分之三的员工相信工作压力大于上一辈。压力可以通过电流皮肤阻抗和心率来测量。可以将测量技术嵌入日常工作相关的设备，比如计算机鼠标或键盘，以便测量这些必要的生命体征。ADI公司的ADuCM360低功耗、精密模拟微控制器为准确测量电流皮肤阻抗提供了一种理想的系统级解决方案。ADuCM360是完全集成的24位数据采集系统，在单芯片上集成双核高性能多通道Σ-Δ型模数转换器(ADC)、32位ARM Cortex-M3处理器和Flash/EE存储器。

军队

军人被暴露在最恶劣的条件之下，通过穿戴式传感器远程测量其生命体征对于保护他们的健康是至关重要的。

在战场上，为医学人员设置一个远程验伤区对于确保医疗小组和受影响个人的安全十分重要。在进入作战区域之前，能区分治疗优先次序，确定哪些人需要首先实施医疗救治，这是可以挽救生命的。

图8：ADI公司的ADuCM360全集成式24位数据采集系统可以精确地测量电流皮肤阻抗。

智能手机

前面我们简要提到，可以利用智能手机，通过第三方应用来帮助进行健康管理。对许多人来说，将智能手机作为医学监护器械，这本身就是一个充满魅力的概念——不仅仅是智能手机开发者。智能手机中嵌入了加速度计，这种技术本身就支持计步器、运动监护或睡眠监护应用。而CMOS摄像头传感器也可用作一种简单的心率监护仪，通过多种图像分析技术来检测血流变化。然而，这些技术会增加功耗——不一定是传感器造成的结果，而是因为这些技术支持这些应用的方式使然。这是个问题，因为智能手机的电力必须为邮件和社交媒体应用保留。ADI公司的AD8232单引脚心率监护仪模拟前端和ADXL362低功耗、3轴MEMS加速度计在尺寸、性能和功耗上完全可以满足需求，在嵌入智能手机时，可以分别独立测量心率和运动状况。

通过配件给智能手机添加生命体征监测功能是一种可行的办法。可以插入USB或音频端口，或者通过蓝牙连接的健康监测器械越来越多。

汽车

目前有人正在展开大量研究，以确定如何在汽车的狭小空间中监测我们的生命体征。情绪和压力传感器、心率监护仪、温度传感器、二氧化碳传感器、血糖监测仪、脉搏血氧饱和度(Sp02)以及花粉传感器，这些应用都有助于提高驾驶员安全，增进驾驭体验。

但仍然存在诸多挑战…如何测量？通过方向盘、座椅、安全带？使用摄像头技术、电极、光学传感器、MEMS？获得信息后如何处理？

告诉驾驶员他可能得到了心脏病，结果可能引发恐慌，并导致灾难性后果。然而，对于心率监护来说，告诉驾驶员保持清醒是现实可行的。

显然，方向盘上可安装生命体征监测器械—AD8232心率监护仪可以连接方向盘覆盖材料中嵌入的电极。另外，甚至同一电极可以用来测量电流皮肤阻抗，以便确定压力和情绪水平。ADI公司的ADuCM360低功耗、全集成式24位数据采集片上系统解决方案，为测量皮肤电流阻抗并将AD8232的输出转换成数字格式提供了一个平台。

图9：未来汽车可能通过方向盘、座椅和安全带中的传感器提供心率监护和电流皮肤阻抗测量功能。

总结

总之，“家庭监测”这个概念已开始获得新的意义。随着技术的进步、各类支持基础设施的发展以及降低健康护理成本必要性的突显，生命体征监测将成为我们日常生活的一个自然组成部分，可以随时随地满足我们的需求，融入到我们的个人远程健康生态体系之中。无论是医院或诊所外的疾病管理，是支持老年人口的独立能力，是激励健康的生活习惯，是增进个人安全性，还是免除后顾之忧，ADI公司始终都走在这个市场的前沿，积极开发相关传感器和信号调理技术方案，以实现新一代生命体征监测。