生物傳感：用“光”測(cè)血糖背后的巨大市場(chǎng)

近期，蘋果正在研發(fā)的血糖監(jiān)測(cè)系統(tǒng)使用一種光譜吸收測(cè)量法，讓人們無需刺破皮膚，就能用“光”來測(cè)量血糖。這項(xiàng)時(shí)任蘋果CEO喬布斯秘密研發(fā)12年的項(xiàng)目在推向市場(chǎng)后，將應(yīng)用于Apple Watch系列產(chǎn)品中，能省去目前市場(chǎng)中“貼片式”血糖監(jiān)測(cè)產(chǎn)品，每7-14天就要更換傳感器的“麻煩”。

該項(xiàng)目的背后是一個(gè)巨大市場(chǎng)。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(chǎng)也吸引了德州儀器、艾邁斯歐司朗等眾多擁有技術(shù)優(yōu)勢(shì)的廠商，紛紛進(jìn)軍以血糖監(jiān)測(cè)為代表的醫(yī)療傳感器領(lǐng)域。

蘋果完成“登月式”項(xiàng)目？有難度！

目前，主流血糖監(jiān)測(cè)方式是通過采血精準(zhǔn)監(jiān)測(cè)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(cè)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(cè)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(cè)量血糖。此外，由于傳感器被安置于可長時(shí)間使用的Apple Watch可穿戴設(shè)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(cè)量法涉及的重要環(huán)節(jié)之一。中國電子學(xué)會(huì)氣濕敏專委會(huì)副主任、寧波大學(xué)教授簡(jiǎn)家文告訴《中國電子報(bào)》記者，蘋果正在研發(fā)的血糖監(jiān)測(cè)系統(tǒng)估計(jì)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(huì)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(nèi)血糖水平，實(shí)現(xiàn)對(duì)人體血糖的監(jiān)測(cè)。

記者在采訪中還了解到，當(dāng)前無創(chuàng)血糖監(jiān)測(cè)產(chǎn)品使用的傳感器技術(shù)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(shù)仍需進(jìn)一步解決測(cè)試指標(biāo)與血糖關(guān)聯(lián)性差的問題。

也正因如此，業(yè)界非常關(guān)注，蘋果這項(xiàng)“登月式”項(xiàng)目能否解決目前無創(chuàng)血糖監(jiān)測(cè)產(chǎn)品的低準(zhǔn)確性問題？

賽迪顧問物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)研究中心高級(jí)分析師徐田雨認(rèn)為，該項(xiàng)目的主要難點(diǎn)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?qū)H限于人體腕部，更加增大了這類傳感器原理驗(yàn)證及樣機(jī)研發(fā)的難度。

“蘋果的這個(gè)項(xiàng)目，算法是關(guān)鍵?！蔽靼仓行菧y(cè)控有限公司總經(jīng)理谷榮祥對(duì)記者表示，算法研發(fā)技術(shù)難度大，另外光反射也難以實(shí)現(xiàn)?；诖耍葮s祥認(rèn)為，蘋果無創(chuàng)血糖監(jiān)測(cè)項(xiàng)目離實(shí)用還有一段距離，用于健康檢測(cè)的難度就更大了。

“就像Apple Watch 4聲稱提供跌倒監(jiān)測(cè)功能一樣，實(shí)際上該功能的準(zhǔn)確率非常低?！惫葮s祥說。

事實(shí)上，蘋果的無創(chuàng)血糖監(jiān)測(cè)項(xiàng)目仍在概念驗(yàn)證階段。徐田雨對(duì)記者表示，蘋果目前已在人體上測(cè)試了這種監(jiān)測(cè)傳感器技術(shù)，并與靜脈抽血和皮膚針刺的毛細(xì)血管血樣結(jié)果進(jìn)行比對(duì)，確認(rèn)了技術(shù)上的可行性。但是，蘋果還需要通過改進(jìn)傳感器尺寸以適配智能手表要求，還要確保傳感器監(jiān)測(cè)的準(zhǔn)確性，這一階段需要大量時(shí)間來進(jìn)行驗(yàn)證。

群雄逐鹿無創(chuàng)血糖監(jiān)測(cè)市場(chǎng)

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(cè)產(chǎn)品還沒有問世，但放眼當(dāng)下的無創(chuàng)血糖監(jiān)測(cè)市場(chǎng)，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(lǐng)先企業(yè)已推出了可植入皮膚的血糖監(jiān)測(cè)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(huì)被傳感器中的葡萄糖氧化酶氧化。通過氧化還原反應(yīng)，被氧化的葡萄糖會(huì)傳遞電子至工作電極并生成電信號(hào)，最終電信號(hào)會(huì)轉(zhuǎn)化為葡萄糖指數(shù)。

血糖監(jiān)測(cè)傳感器產(chǎn)品的集成度和精密度高，對(duì)安全性、準(zhǔn)確性有嚴(yán)格要求。相關(guān)產(chǎn)品研發(fā)需要較高研發(fā)投入和較強(qiáng)技術(shù)積累，需具備傳感器電極、酶固定、外膜和算法校準(zhǔn)等全面技術(shù)能力。

由于在傳感器等領(lǐng)域具備技術(shù)優(yōu)勢(shì)，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(cè)市場(chǎng)。數(shù)據(jù)顯示，在全球現(xiàn)有市場(chǎng)格局中，雅培占據(jù)約53%的市場(chǎng)份額；德康擁有約39%的市場(chǎng)占有率；美敦力則占據(jù)8%左右的市場(chǎng)份額。

在血糖監(jiān)測(cè)領(lǐng)域的技術(shù)和市場(chǎng)優(yōu)勢(shì)，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(cái)財(cái)報(bào)。財(cái)報(bào)表示，糖尿病設(shè)備是公司最大增長最快的醫(yī)療器械細(xì)分領(lǐng)域，其中大部分營收來自雅培Freestyle Libre連續(xù)血糖監(jiān)測(cè)儀。據(jù)悉，雅培的這款血糖監(jiān)測(cè)儀在第四季度的銷售額約為11億美元，雅培計(jì)劃今年通過產(chǎn)品FreeStyle Libre 3，進(jìn)一步拓展連續(xù)血糖監(jiān)測(cè)系統(tǒng)(CGM)市場(chǎng)。

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(chǎn)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(zhǔn)等上一代產(chǎn)品的保留功能，每五分鐘即可自動(dòng)發(fā)送一次實(shí)時(shí)葡萄糖讀數(shù)。同時(shí)，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(yīng)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(cái)報(bào)顯示，得益于MiniMed 780G系統(tǒng)的銷售增長和Guardian 4傳感器的推出，美敦力連續(xù)血糖監(jiān)測(cè)儀（CGM）銷售呈現(xiàn)增長態(tài)勢(shì)。

全球領(lǐng)先的半導(dǎo)體供應(yīng)商同樣關(guān)注這一領(lǐng)域。德州儀器推出了全新無線微控制器系列產(chǎn)品CC2340。據(jù)了解，CC2340使用自然光傳感器作為喚醒開關(guān)，與應(yīng)用于血糖及血氧監(jiān)測(cè)的傳感器配合使用。CC2340被安置于貼片式血糖監(jiān)測(cè)裝置中，與手機(jī)APP實(shí)時(shí)連接，可將血糖數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)上傳到健康軟件里。

意法半導(dǎo)體曾發(fā)布多款應(yīng)用于醫(yī)療領(lǐng)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(chǎn)品-STM32L0，能夠大幅延長醫(yī)療保健等領(lǐng)域的電池使用壽命。此外，該系列產(chǎn)品可應(yīng)用于血糖計(jì)、便攜式醫(yī)療儀器等產(chǎn)品中，有助于設(shè)備制造商設(shè)計(jì)出電池更小的終端產(chǎn)品，從而縮減產(chǎn)品尺寸、降低產(chǎn)品價(jià)格。

作為全球光學(xué)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(shè)計(jì)制造商P4Q在其幫助下，成功開發(fā)出了可重復(fù)使用側(cè)向?qū)游鰴z測(cè)讀取器-Qassay LFT讀取器。據(jù)了解，該讀取器可與檢測(cè)各種疾病和生物標(biāo)志物的試紙搭配使用，為糖尿病患者的血糖監(jiān)測(cè)提供幫助。

在可穿戴設(shè)備上實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)檢測(cè)

傳感器不僅能在血糖監(jiān)測(cè)領(lǐng)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(shù)的小型化創(chuàng)新與技術(shù)進(jìn)化，智能手表、手環(huán)和耳機(jī)也變身為私人專屬的“健康專家”。從運(yùn)動(dòng)指引，到疾病初篩和預(yù)警，傳感器能夠在智能可穿戴設(shè)備上實(shí)現(xiàn)更精準(zhǔn)，甚至醫(yī)療級(jí)的監(jiān)測(cè)。

可穿戴設(shè)備中的傳感器具有體積小、質(zhì)量輕、功耗小等特點(diǎn)。IDC中國研究總監(jiān)潘雪菲對(duì)記者表示，可穿戴產(chǎn)品在走向應(yīng)用落地和市場(chǎng)化的過程中，其中安置的監(jiān)測(cè)技術(shù)傳感器需要保證準(zhǔn)確度。在此基礎(chǔ)上也需要具備體積小巧、設(shè)計(jì)美觀等特點(diǎn)。

匯頂科技深耕健康傳感領(lǐng)域多年，擁有一系列應(yīng)用于可穿戴設(shè)備的健康傳感器產(chǎn)品。記者從匯頂科技相關(guān)負(fù)責(zé)人處了解到，公司健康傳感器系列方案在芯片設(shè)計(jì)中具備高集成度，芯片尺寸僅為2.6mm x 2.9mm。以GH3220T為例，該芯片最多支持8顆LED光路及4路獨(dú)立PD接收通道，更多的光電信號(hào)收發(fā)通道進(jìn)一步提升了測(cè)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(shè)備中，廣泛商用于小米、OPPO、小天才、realme等終端品牌產(chǎn)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(xì)分領(lǐng)域?！?021年，中國醫(yī)療電子類傳感器僅占全部市場(chǎng)的8.7%，市場(chǎng)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(lǐng)域非常熱的一個(gè)分支。隨著新產(chǎn)品的不斷涌現(xiàn)，醫(yī)療傳感器的市場(chǎng)熱度會(huì)越來越高?！?/p>

面對(duì)如此廣闊的醫(yī)療傳感器市場(chǎng)，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)?；旌?a href="http://www.ttokpm.com/v/tag/123/" target="_blank">集成電路芯片設(shè)計(jì)，研發(fā)的傳感器信號(hào)調(diào)理芯片產(chǎn)品廣泛應(yīng)用于醫(yī)療、汽車及消費(fèi)電子等領(lǐng)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(hào)調(diào)理芯片位于產(chǎn)業(yè)的上游環(huán)節(jié)。國內(nèi)企業(yè)要想在這方面做到更好，一方面要不斷提升產(chǎn)品性能，更好地滿足客戶需求；另一方面，要擴(kuò)大客戶群體，對(duì)產(chǎn)品做出針對(duì)性改良，這樣才能更好地賦能下游企業(yè)?！?/p>

審核編輯 ：李倩