传统的诊断测试是在集中的临床实验室进行的，可穿戴传感器可以提供有关个人健康的连续生理信息1．因此，传感器具有个性化疾病诊断的潜力，也就是说，通过测量与健康基线的偏差(或偏差模式)，可以几乎实时地识别异常情况。这可能导致早期诊断，从而改善健康结果，同时降低与诊断和治疗疾病相关的总体成本。

如今，可穿戴传感器有多种形式——包括手表、纹身和表带2，3.-并能连续测量生物物理(如心率)和生物化学(如汗液中的葡萄糖)信号。随着COVID-19大流行的出现，普通人群已经习惯了佩戴低成本口罩，这可能为开发新型可穿戴传感器提供一个平台。与其他类型的可穿戴传感器相比，口罩有几个优点。特别是，它们可以方便地获取:用于测量呼吸频率和模式的呼吸气流;呼气量用于测量疾病的挥发性生物标志物;来自佩戴者或存在于环境中的呼吸道飞沫和(气溶胶)颗粒;以及环境中的有毒气体。由于口罩的大面积，它们还可以提供存储试剂的介质，并连接操作各种生物物理和生化传感器所需的电子设备。

写在电子性质，麻省理工学院的Canan Dagdeviren及其同事现在报告了一种用于口罩的灵活传感器接口4．该系统可以测量呼吸模式、皮肤温度、身体活动、咳嗽和口罩本身的贴合程度。它基于一个模块化平台，包含一个柔性印刷电路板，将(主要是现成的)传感器和电子设备连接在一起。柔性电路板连接到外部印刷电路板，用于供电(长达60小时)、数据采集和通过蓝牙传输到附近的移动设备。在柔性印刷电路板中使用柔性聚酰亚胺基材料将组件连接在一起，使口罩轻便且符合佩戴者的面部。传感器接口可以通过壁虎设计的薄粘合剂层，在各种市售口罩(外科口罩、N95口罩和棉口罩)上进行层压和分层。

口罩只有正确佩戴才有效。同样，对于任何形式的可穿戴传感器，产生的数据质量都会受到不良拟合的严重影响。之前的工作尝试使用可拉伸材料来改善可穿戴传感器的装配5但Dagdeviren及其同事的方法实际上是使用传感器量化拟合。特别是，将加速度计和电容传感器垫集成到传感器接口中，用于测量5名男性和5名女性参与者的配件质量。使用无监督机器学习估计口罩的位置，男性参与者的准确度为92.8%，女性参与者的准确度为77.5%。因此，如果口罩没有正确佩戴，用户可以得到通知。感官口罩的口罩贴合结果也与常规口罩贴合测试结果相关。

Dagdeviren及其同事的工作是基于面具的传感技术发展的重要进展，但还需要进一步的工作来提高该技术的转化潜力。最大的挑战之一是传感系统的整体成本，它由许多元件连接到柔性印刷电路板(比刚性印刷电路板更昂贵)。如果该技术是用于一次性(一次性)应用，或者如果它没有成为受监管的医疗设备，因此只用于健康，那么成本将特别重要。还需要更多的测试来评估传感器口罩在室外和室内长时间使用时的性能，包括在雨天、高温和高相对湿度下。虽然作为一次性产品使用不是特别重要，但清洗后的性能也应该有特点。

除了物理和生物物理信号6，7，基于面具的可穿戴传感器是测量化学和生物分析目标的潜在平台(图2)。1)．这种技术仅处于发展的早期阶段，将生物和化学传感器集成到口罩中以检测与疾病相关的病原体或生物标志物的例子很少8，9，10．在未来，光学、电化学和化学电阻传感器可以集成到口罩中，以检测各种分子(以液滴形式排出)、病原体(如细菌或病毒)以及呼气中的气体和挥发性生物标志物。由于许多化学和生物传感方法需要存储和连续执行多个试剂处理步骤，因此还可能需要将微流体(或CRISPR/横向流型传感)等技术集成到口罩中，以消除人工处理并提高使用率。化学和生物传感器的使用还可以扩展到医疗保健之外的应用领域，并可用于检测环境(空气)污染物以及生物和化学武器——在这些领域，口罩已经被用于保护。

图1:基于面具的传感器的现状和未来。
图1

Dagdeviren及其同事开发的基于口罩的可穿戴传感系统可以以多路方式测量一系列生物物理信号(包括皮肤温度、呼吸模式、咳嗽和活动)，并估计口罩本身的贴合质量。在未来，化学和生物传感技术也可以集成到口罩中，从而能够检测小分子和大分子(例如皮质醇、过氧化氢(H2O2)、核酸和蛋白质)、病原体(例如病毒、细菌和真菌)、气体和挥发性有机化合物(VOCs;例如，氨(NH3.)、一氧化碳(CO)及丙酮。这些新技术可以为真正的个性化诊断和开发新型防护设备铺平道路，这些设备可以实时检测环境污染物和危险的生物和化学制剂(如生物和化学武器)。

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近年来，可穿戴设备领域发展迅速，尤其是在手表和表带方面。然而，基于口罩的可穿戴传感器的早期商业活动，包括Spyras智能口罩(https://www.spyras.com/)、CLIU Pro掩模(https://cliu.it/)和AirPop Active+遮罩(https://airpophealth.com/products/active-smart-mask-halo-sensor)，这是一个强有力的指标，表明有增长空间。还有许多有待全球科学家和工程师探索的地方。Dagdeviren及其同事的工作是开发基于面具的可穿戴传感器的有价值的一步，应该有助于催化一系列新的研究活动。