关于运动代谢或运动功能的居家自测产品的思考

运动是现代人追求的健康生活方式。适量运动有助于增强身体协调性，降低患癌症风险、控制体重等。运动分泌的多巴胺、内啡肽可以帮助人们缓解压力、减轻抑郁。同时，随着全球老龄化趋势愈演愈烈，养老、医疗支出不断增高，运动也成为了低成本防治慢性疾病的关键。

一、关于运动过度可能造成的不良后果的调研

（一）非创伤性急性肾损伤 ( Acute Kindey Injury，A临床表现：表现为血尿、蛋白尿和血红蛋白尿等。

诊断检验项目：临床上，通过尿量减少（如尿量 <0.5mL/kg/h ，持续 6h ）或血清肌酐 (Scr) 增加 ( 如 48 h 内，增加 ⩾26.5μmol/L ）来诊断急性肾损伤，但并不适合于诊断早期运动性急性肾损伤。

中性粒细胞明胶酶相关脂质运载蛋白（NGAL）是急性肾损伤的早期标志物，正常状态下，远端肾单位可表达微量NGAL，由肾小球过滤、近端小管重吸收，血 / 尿 NGAL 浓度较低，一般小于 20ng/mL₉ 。而肾损伤 2 h 即可检测到 NGAL，6 h 左右即可达到峰值并保持不变，5 d 后开始下降。

除此之外，肾损伤分子 -1(KIM-1) 也是预测潜在肾小管损伤的可靠因子，10min 缺血引起的肾损伤即可检测到尿 KIM-1，KIM-1 水平与肾组织学损伤的严重程度一致。

（二）训练过度（Nonfunctional Over-reaching，NFOR）或过度训练综合征（Over-training Syndrome，OTS）

临床表现：训练累积或非训练应激导致运动成绩长期下降，有或没有相关的生理（精力下降、疲劳增加、激素紊乱等）或心理征兆（情绪障碍）以及不适应的症状，NFOR 患者的运动能力恢复需要几周到几个月，而 OTS 患者则需几个月乃至更长时间才能恢复。

诊断检验项目：目前没有单一的标志物可以检测 NFOR 和 OTS，定期监测运动成绩、生理（心率变异 HRV）、生化（睾酮 / 皮质醇比率下降）、免疫（功能障碍或失调）和心理（抑郁、疲劳）上的指标以发现不能够应对训练应激的运动员来进行预防是目前主要的应对策略。而关于两种之间的区别主要还是症状持续时间的长短。

二、目前已有的相关产品调研

综合运动科学、医疗设备及消费电子领域的最新进展，对目前市面上运动代谢与运动功能监测的主要指标、技术方案、成熟产品及代表性专利进行梳理分析的结果如下：

（一）核心监测指标与技术原理

（1）代谢类指标

乳酸阈值（LT）：标志着有氧 / 无氧代谢的转换点，传统上需血样检测。有氧运动时血乳酸维持在 2-4mmol/L ，无氧运动可达 15mmol/L 以上。LT 检测可明确个体运动强度耐受边界，指导选择高效燃脂区间（如最大心率的 60% -80% ）。但也有专利称使用其毫米波技术可通过体表辐射反射无创监测乳酸趋势，从而达到避免运动中断的目的。

呼吸交换率（RER）：即 VCO₂/VO₂ 比值，反映糖脂供能比例。 RER⩽0.7 时脂肪供能占比 >50% ，适合减脂； RER⩾1.0 则主要依赖糖代谢。荣耀有相关专利可通过时序运动数据（如心率、步频）预测RER，动态计算脂肪消耗量。

最大摄氧量（ VO₂max ）：衡量心肺功能金标准，直接影响有氧运动耐力。VO₂ max 低者（ <30ml/kg// /min）建议从低强度有氧开始。经典算法基于 12 分钟跑步距离推算（如公式： V0₂max=a+b 速度 +c 速度²\`），用于简易评估装置。

能量代谢率：通过呼吸气体分析（ 0₂ 消耗量、 CO₂ 产生量）直接计算，需结合功率车等设备。

（2）体成分与功能类指标

肌肉/ 脂肪比例：高体脂率（男 >25% ，女 >30% ）者需有氧运动优先减脂；低肌肉量者需无氧抗阻训练增肌。

基础代谢率（BMR）：通过哈里斯公式计算（如女性 BMR=655+9.5× 体重+1.8× 身高 -4.7× 年龄），结合实测值判断代谢水平。BMR 低者需增加蛋白质摄入和力量训练。

相位角（PA）：新型指标，反映细胞膜完整性与代谢健康（正常 >5^∘ ），过低提示需调整蛋白质摄入及抗阻训练。

步态动力学：压力传感器捕捉行走时的足底压力分布，评估平衡能力与运动损伤风险（雪扬科技专利）。

心肺功能联动：实时同步心率和呼吸气体数据，用于制定个性化运动处方（如合肥博谐电子方案）。

运动状态异常：通过多传感器融合（加速度计、光学心率）识别动作变形或过度疲劳（浙江大华专利）。

（二）成熟技术与产品化案例

（1）无创代谢监测设备

案例：加动健康穿戴式氧代谢仪——技术：基于近红外光谱（NIRS）监测肌肉氧饱和度，亚洲首款穿戴式设备。 认证：获美国 FDA 二类医疗器械认证及CE 认证，适用于康复与体能训练场景。

（2）整体代谢功能监测系统

案例：博谐电子心肺代谢测试装置——集成设计：功率车 + 呼吸面罩（含0./CO₂ 传感器） + 握柄心率监测，直接输出代谢报告。

（3）便携式动态监测设备

案例：各大品牌的智能手环/ 手表——实时监测运动心率（判断有氧/ 无氧区间）、睡眠质量（影响代谢恢复），通过运动者的运动数据智能评估其最大摄氧量、跑力指数、训练负荷和恢复程度等运动数据。

（4）智能穿戴设备扩展功能

案例：华为运动参数专利——通过多传感器协同（IMU、光学心率）提取运动强度、步频等参数，结合AI 生成个性化建议。

三、开发运动类医疗器械产品的设想

基于以上调研结果提出以下几个的产品方向

（一）实时监测类产品：通过可穿戴式设备监测汗液中的电解质离子、乳酸、皮质醇、氨等关键成分实时反馈运动者运动状态，目前市面上还没有国产的汗液传感器，进口的汗液传感器测试指标单一，价格昂贵，主要以汗液丢失、出汗率、电解质水平和体表温度为主要测试指标（如 hDropGen2 汗液传感器）。

（二）运动前检测类产品：通过基因筛查等手段帮助运动者了解自己的体质类型，医生或运动康复师可结合该报告确定更适合运动者体质的运动方案。

（三）运动后检测产品：针对在运动后自感不适的运动者或有基础疾病的运动者设计的居家自测产品，譬如针对普通运动者，可以做CK-MM、MB、IL-6、NGAL、sTnl 和 cTnI 指尖血联检；有基础疾病的运动者可以根据相应的基础疾病定制专属方案，更加安全健康地配合医生开具的运动处方使用，做疾病预防。四、总结

运动代谢监测正在往无创化、智能化、普惠化的方向升级。随着毫米波乳酸监测、穿戴式肌氧仪、动态脂肪计算等新技术逐步落地，医疗级设备（如加动健康、博谐电子）与消费型电子产品（华为、荣耀）双轨并行发展，进一步推动了精准运动健康管理的普及。此类产品的下一步目标可能是突破成本（医疗级设备家用化）与隐私瓶颈（多生理参数传输隐私），深化 AI 在个性化方案生成中的作用

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