“十五五”规划将全民健康提升至国家战略高度，明确提出推动卫生健康工作由“治已病”向“强体能”转变，深化体医融合发展。在此背景下，运动性猝死事件的频发及其年轻化趋势值得高度关注。大量循证医学证据表明，该类事件的病理生理基础主要在于“心肺失能”——即个体心肺系统对运动负荷的急性代偿不足。心肺适能（Cardiorespiratory Fitness, CRF）被视为继血压、心率等传统指标之后的“第五大生命体征”，其不仅直接关联运动安全，亦是体重管理、代谢性疾病预防及心血管健康评估的关键参数。实现科学运动与精准健康管理的核心前提，在于对人体能量代谢（即单位时间内能量消耗量）与最大摄氧量（反映心肺综合工作能力）进行精确量化。脱离客观数据支持的体重干预常具有盲目性，而未经过心肺功能评估的运动处方则可能隐匿安全风险。
当前，制约心肺功能居家连续监测普及的关键因素在于测量设备对进口的严重依赖及其高昂的购置成本。以人体能量代谢舱为例，其系统造价可达数千万元，仅极少数顶尖医疗机构方可配置；即便是功能简化的代谢分析工作站，市场售价亦逾百万元。近年来，以CosMed K5为代表的可穿戴式能量代谢测量设备逐步发展成熟，有效解决了真实运动场景下的便携测试问题，但该类产品同样依赖进口，单套价格高达数十万元，仅服务于专业运动员训练机构，远未达到普惠化应用水平。此类设备成本居高不下的根源，在于核心组件——气体分析传感器的响应速率与测量精度难以适应人体呼吸气流速度和气体组分实时变化的需求。为获取精准数据，必须依赖大规模人群队列研究，通过连续采集不同状态下的呼吸特征数据，构建大数据校准模型以补偿传感器的系统性误差。尽管部分研究尝试引入人工智能算法替代传统校准流程，但在高强度运动等极端呼吸模式下，其测量误差仍显著。国外相关产品的研发因起步早，积累了海量校准数据，其通过“黑箱”模型所实现的精度已接近实验室级代谢工作站；而国内若从头研制同类可穿戴设备，则需投入极高的数据采集成本与漫长的研发周期，方能建立可靠的自有校准模型，这构成了国产自主化进程的主要障碍。
针对上述技术瓶颈，复旦大学人类表型组研究院王旭东教授、唐惠儒教授、罗竞春教授团队联合东华理工大学、上海大学相关课题组，从底层传感机理入手，利用光学传感材料对气体流速不敏感的本征特性，成功研制出超高速响应高精度气体传感器。研制的光学氧气和二氧化碳传感器响应时间分别低于0.04秒和0.15秒，且测量精度不受气体流速的影响，能实时捕捉呼吸过程中氧气与二氧化碳浓度的动态变化信息，从物理层解决了传统传感器“速度—精度”的固有矛盾。该技术路径从根本上摒弃了对大规模人群队列校准数据的依赖，大幅降低了系统复杂度与研发制造成本，从而为开发低成本、可穿戴、适于居家长期连续监测的人体能量代谢分析设备提供了切实可行的技术方案（Sens. Actuat. B. 2026, 468, 140744.）。
展望未来，心肺功能与能量代谢的日常监测将不再局限于实验室或医疗机构。依托轻便可靠的可穿戴设备，普通个体可于家庭环境中实现实时能量消耗与心肺适能的自我评估，进而科学指导膳食调整和运动强度规划，有效规避因负荷过度诱发的心血管事件。此一技术突破既是“十五五”规划体医融合目标的具体技术落地，亦是降低运动猝死风险、实现个体化体重管理的重要支撑，该技术的突破将推动心肺功能评估从集中式医疗场景向分布式生活场景延伸，从而使全民健康管理迈向精准化、普及化的新阶段。
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https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0925400526013237?via%3Dihub
