芯耀
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近期，蘋果正在研發(fā)的血糖監(jiān)測系統(tǒng)使用一種光譜吸收測量法，讓人們無需刺破皮膚，就能用“光”來測量血糖。這項時任蘋果CEO喬布斯秘密研發(fā)12年的項目在推向市場后，將應用于Apple Watch系列產品中，能省去目前市場中“貼片式”無創(chuàng)血糖監(jiān)測產品，每7-14天就要更換傳感器芯片的“麻煩”。
該項目的背后是一個巨大市場。IDF數(shù)據(jù)顯示，全世界約有1/10的成年人患有糖尿病，總數(shù)超過5億人。2022年，我國糖尿病患者約1.4億人，幾乎占據(jù)全國人口的10%。如此廣闊市場也吸引了德州儀器、艾邁斯歐司朗等眾多擁有技術優(yōu)勢的廠商，紛紛進軍以血糖監(jiān)測為代表的醫(yī)療傳感器領域。
蘋果完成“登月式”項目？有難度！
目前，主流血糖監(jiān)測方式是通過采血精準監(jiān)測人體血液中葡萄糖含量。也有企業(yè)推出了可植入皮膚的“貼片式”血糖監(jiān)測貼片，其中安置傳感器芯片。不過，傳感器作為其中的耗材部分，每7-14天就要更換一次，成本很高。
但蘋果的方式有所不同。蘋果研發(fā)的血糖監(jiān)測系統(tǒng)將通過硅光子芯片和傳感器，讓人們無需刺破皮膚，就能用“光”來測量血糖。此外，由于傳感器被安置于可長時間使用的AppleWatch可穿戴設備中，不需要定期更換，能大幅節(jié)約用戶使用成本。
傳感器是這種光譜吸收測量法涉及的重要環(huán)節(jié)之一。中國電子學會氣濕敏專委會副主任、寧波大學教授簡家文告訴《中國電子報》記者，蘋果正在研發(fā)的血糖監(jiān)測系統(tǒng)估計是使用激光，將特定波長的光線發(fā)射到皮膚下方有組織液的區(qū)域。之后，光線會被反射回傳感器，再通過某種算法來確定葡萄糖濃度，以確定人體內血糖水平，實現(xiàn)對人體血糖的監(jiān)測。
記者在采訪中還了解到，當前無創(chuàng)血糖監(jiān)測產品使用的傳感器技術路線多樣，包括近紅外光譜法、拉曼光譜法、反離子滲透法等，但各類技術仍需進一步解決測試指標與血糖關聯(lián)性差的問題。
也正因如此，業(yè)界非常關注，蘋果這項“登月式”項目能否解決目前無創(chuàng)血糖監(jiān)測產品的低準確性問題？
賽迪顧問物聯(lián)網(wǎng)產業(yè)研究中心高級分析師徐田雨認為，該項目的主要難點在于，非侵入式方法怎樣才能精確分析血糖含量。如果該傳感器集成在智能手表中，那么光照區(qū)域將僅限于人體腕部，更加增大了這類傳感器原理驗證及樣機研發(fā)的難度。
“蘋果的這個項目，算法是關鍵?！蔽靼仓行菧y控有限公司總經(jīng)理谷榮祥對記者表示，算法研發(fā)技術難度大，另外光反射也難以實現(xiàn)?；诖?，谷榮祥認為，蘋果無創(chuàng)血糖監(jiān)測項目離實用還有一段距離，用于健康檢測的難度就更大了。
“就像Apple Watch 4聲稱提供跌倒監(jiān)測功能一樣，實際上該功能的準確率非常低?！惫葮s祥說。
事實上，蘋果的無創(chuàng)血糖監(jiān)測項目仍在概念驗證階段。徐田雨對記者表示，蘋果目前已在人體上測試了這種監(jiān)測傳感器技術，并與靜脈抽血和皮膚針刺的毛細血管血樣結果進行比對，確認了技術上的可行性。但是，蘋果還需要通過改進傳感器尺寸以適配智能手表要求，還要確保傳感器監(jiān)測的準確性，這一階段需要大量時間來進行驗證。
群雄逐鹿無創(chuàng)血糖監(jiān)測市場
盡管蘋果無需更換傳感器芯片的“永久式”無創(chuàng)血糖監(jiān)測產品還沒有問世，但放眼當下的無創(chuàng)血糖監(jiān)測市場，已經(jīng)有幾家廠商在積極參與布局。
目前，以雅培和德康為代表的醫(yī)療領先企業(yè)已推出了可植入皮膚的血糖監(jiān)測貼片，患者可使用輔助裝置將傳感器植入皮下，組織間液中的葡萄糖與傳感器接觸后，會被傳感器中的葡萄糖氧化酶氧化。通過氧化還原反應，被氧化的葡萄糖會傳遞電子至工作電極并生成電信號，最終電信號會轉化為葡萄糖指數(shù)。
血糖監(jiān)測傳感器產品的集成度和精密度高，對安全性、準確性有嚴格要求。相關產品研發(fā)需要較高研發(fā)投入和較強技術積累，需具備傳感器電極、酶固定、外膜和算法校準等全面技術能力。
由于在傳感器等領域具備技術優(yōu)勢，雅培、德康和美敦力這三家企業(yè)也壟斷了全球連續(xù)血糖監(jiān)測市場。數(shù)據(jù)顯示，在全球現(xiàn)有市場格局中，雅培占據(jù)約53%的市場份額；德康擁有約39%的市場占有率；美敦力則占據(jù)8%左右的市場份額。
在血糖監(jiān)測領域的技術和市場優(yōu)勢，也讓三家頭部廠商交出了高分答卷。近日，雅培公布了2022全年財財報。財報表示，糖尿病設備是公司最大增長最快的醫(yī)療器械細分領域，其中大部分營收來自雅培Freestyle Libre連續(xù)血糖監(jiān)測儀。據(jù)悉，雅培的這款血糖監(jiān)測儀在第四季度的銷售額約為11億美元，雅培計劃今年通過產品FreeStyle Libre 3，進一步拓展連續(xù)血糖監(jiān)測系統(tǒng)(CGM)市場。
德康則最新推出了G7 CGM系統(tǒng)。據(jù)悉，該系統(tǒng)的體積比上一代產品G6小60%，組件更少，更易于使用。新系統(tǒng)還包含無需手指針刺、掃描或校準等上一代產品的保留功能，每五分鐘即可自動發(fā)送一次實時葡萄糖讀數(shù)。同時，該系統(tǒng)還集成了CGM生態(tài)系統(tǒng)，Apple Watch、Garmin和其他數(shù)字健康應用程序等都能與之兼容。
美敦力于2月21日公布的第三季度財報顯示，得益于MiniMed780G系統(tǒng)的銷售增長和Guardian4傳感器的推出，美敦力連續(xù)血糖監(jiān)測儀（CGM）銷售呈現(xiàn)增長態(tài)勢。
全球領先的半導體供應商同樣關注這一領域。德州儀器推出了全新無線微控制器系列產品CC2340。據(jù)了解，CC2340使用自然光傳感器作為喚醒開關，與應用于血糖及血氧監(jiān)測的傳感器配合使用。CC2340被安置于貼片式血糖監(jiān)測裝置中，與手機APP實時連接，可將血糖數(shù)據(jù)實時上傳到健康軟件里。
意法半導體曾發(fā)布多款應用于醫(yī)療領域的傳感器，在2022年4月發(fā)布了新系列32位通用微控制器產品-STM32L0，能夠大幅延長醫(yī)療保健等領域的電池使用壽命。此外，該系列產品可應用于血糖計、便攜式醫(yī)療儀器等產品中，有助于設備制造商設計出電池更小的終端產品，從而縮減產品尺寸、降低產品價格。
作為全球光學醫(yī)療傳感器的龍頭企業(yè)，艾邁斯歐司朗在3月21日宣布，西班牙原始設計制造商P4Q在其幫助下，成功開發(fā)出了可重復使用側向層析檢測讀取器-Qassay LFT讀取器。據(jù)了解，該讀取器可與檢測各種疾病和生物標志物的試紙搭配使用，為糖尿病患者的血糖監(jiān)測提供幫助。
在可穿戴設備上實現(xiàn)精準檢測
傳感器不僅能在血糖監(jiān)測領域發(fā)揮作用，如今還滲透到了人們生活的方方面面。得益于生物傳感技術的小型化創(chuàng)新與技術進化，智能手表、手環(huán)和耳機也變身為私人專屬的“健康專家”。從運動指引，到疾病初篩和預警，傳感器能夠在智能可穿戴設備上實現(xiàn)更精準，甚至醫(yī)療級的監(jiān)測。
可穿戴設備中的傳感器具有體積小、質量輕、功耗小等特點。IDC中國研究總監(jiān)潘雪菲對記者表示，可穿戴產品在走向應用落地和市場化的過程中，其中安置的監(jiān)測技術傳感器需要保證準確度。在此基礎上也需要具備體積小巧、設計美觀等特點。
匯頂科技深耕健康傳感領域多年，擁有一系列應用于可穿戴設備的健康傳感器產品。記者從匯頂科技相關負責人處了解到，公司健康傳感器系列方案在芯片設計中具備高集成度，芯片尺寸僅為2.6mm*2.9mm。以GH3220T為例，該芯片最多支持8顆LED光路及4路獨立PD接收通道，更多的光電信號收發(fā)通道進一步提升了測量精度，并滿足客戶靈活定制的需求。據(jù)悉，該系列傳感器目前已安置于智能手表、手環(huán)等可穿戴設備中，廣泛商用于小米、OPPO、小天才、realme等終端品牌產品。
記者還了解到，心率傳感器、血氧傳感器、溫度傳感器、血壓傳感器等，均為醫(yī)療傳感器的重要細分領域。“2021年，中國醫(yī)療電子類傳感器僅占全部市場的8.7%，市場規(guī)模較小?！毙焯镉晗蛴浾弑硎荆暗诮】翟絹碓街匾慕裉?，醫(yī)療傳感器仍是傳感器領域非常熱的一個分支。隨著新產品的不斷涌現(xiàn)，醫(yī)療傳感器的市場熱度會越來越高?！?/p>
面對如此廣闊的醫(yī)療傳感器市場，芯片廠商作為“上游的上游”，同樣需要有所作為。北京久好電子致力于數(shù)模混合集成電路芯片設計，研發(fā)的傳感器信號調理芯片產品廣泛應用于醫(yī)療、汽車及消費電子等領域。北京久好電子科技有限公司總經(jīng)理劉衛(wèi)東向記者表示：“傳感器信號調理芯片位于產業(yè)的上游環(huán)節(jié)。國內企業(yè)要想在這方面做到更好，一方面要不斷提升產品性能，更好地滿足客戶需求；另一方面，要擴大客戶群體，對產品做出針對性改良，這樣才能更好地賦能下游企業(yè)?！?/p>
