生物传感：用“光”测血糖背后的巨大市场

近期，苹果正在研发的血糖监测系统使用一种光谱吸收测量法，让人们无需刺破皮肤，就能用“光”来测量血糖。这项时任苹果CEO乔布斯秘密研发12年的项目在推向市场后，将应用于Apple Watch系列产品中，能省去目前市场中“贴片式”无创血糖监测产品，每7-14天就要更换传感器芯片的“麻烦”。

该项目的背后是一个巨大市场。IDF数据显示，全世界约有1/10的成年人患有糖尿病，总数超过5亿人。2022年，我国糖尿病患者约1.4亿人，几乎占据全国人口的10%。如此广阔市场也吸引了德州仪器、艾迈斯欧司朗等众多拥有技术优势的厂商，纷纷进军以血糖监测为代表的医疗传感器领域。

苹果完成“登月式”项目？有难度！

目前，主流血糖监测方式是通过采血精准监测人体血液中葡萄糖含量。也有企业推出了可植入皮肤的“贴片式”血糖监测贴片，其中安置传感器芯片。不过，传感器作为其中的耗材部分，每7-14天就要更换一次，成本很高。

但苹果的方式有所不同。苹果研发的血糖监测系统将通过硅光子芯片和传感器，让人们无需刺破皮肤，就能用“光”来测量血糖。此外，由于传感器被安置于可长时间使用的AppleWatch可穿戴设备中，不需要定期更换，能大幅节约用户使用成本。

传感器是这种光谱吸收测量法涉及的重要环节之一。中国电子学会气湿敏专委会副主任、宁波大学教授简家文告诉《中国电子报》记者，苹果正在研发的血糖监测系统估计是使用激光，将特定波长的光线发射到皮肤下方有组织液的区域。之后，光线会被反射回传感器，再通过某种算法来确定葡萄糖浓度，以确定人体内血糖水平，实现对人体血糖的监测。

记者在采访中还了解到，当前无创血糖监测产品使用的传感器技术路线多样，包括近红外光谱法、拉曼光谱法、反离子渗透法等，但各类技术仍需进一步解决测试指标与血糖关联性差的问题。

也正因如此，业界非常关注，苹果这项“登月式”项目能否解决目前无创血糖监测产品的低准确性问题？

赛迪顾问物联网产业研究中心高级分析师徐田雨认为，该项目的主要难点在于，非侵入式方法怎样才能精确分析血糖含量。如果该传感器集成在智能手表中，那么光照区域将仅限于人体腕部，更加增大了这类传感器原理验证及样机研发的难度。

“苹果的这个项目，算法是关键。”西安中星测控有限公司总经理谷荣祥对记者表示，算法研发技术难度大，另外光反射也难以实现。基于此，谷荣祥认为，苹果无创血糖监测项目离实用还有一段距离，用于健康检测的难度就更大了。

“就像Apple Watch 4声称提供跌倒监测功能一样，实际上该功能的准确率非常低。”谷荣祥说。

事实上，苹果的无创血糖监测项目仍在概念验证阶段。徐田雨对记者表示，苹果目前已在人体上测试了这种监测传感器技术，并与静脉抽血和皮肤针刺的毛细血管血样结果进行比对，确认了技术上的可行性。但是，苹果还需要通过改进传感器尺寸以适配智能手表要求，还要确保传感器监测的准确性，这一阶段需要大量时间来进行验证。

群雄逐鹿无创血糖监测市场

尽管苹果无需更换传感器芯片的“永久式”无创血糖监测产品还没有问世，但放眼当下的无创血糖监测市场，已经有几家厂商在积极参与布局。

目前，以雅培和德康为代表的医疗领先企业已推出了可植入皮肤的血糖监测贴片，患者可使用辅助装置将传感器植入皮下，组织间液中的葡萄糖与传感器接触后，会被传感器中的葡萄糖氧化酶氧化。通过氧化还原反应，被氧化的葡萄糖会传递电子至工作电极并生成电信号，最终电信号会转化为葡萄糖指数。

血糖监测传感器产品的集成度和精密度高，对安全性、准确性有严格要求。相关产品研发需要较高研发投入和较强技术积累，需具备传感器电极、酶固定、外膜和算法校准等全面技术能力。

由于在传感器等领域具备技术优势，雅培、德康和美敦力这三家企业也垄断了全球连续血糖监测市场。数据显示，在全球现有市场格局中，雅培占据约53%的市场份额；德康拥有约39%的市场占有率；美敦力则占据8%左右的市场份额。

在血糖监测领域的技术和市场优势，也让三家头部厂商交出了高分答卷。近日，雅培公布了2022全年财财报。财报表示，糖尿病设备是公司最大增长最快的医疗器械细分领域，其中大部分营收来自雅培Freestyle Libre连续血糖监测仪。据悉，雅培的这款血糖监测仪在第四季度的销售额约为11亿美元，雅培计划今年通过产品FreeStyle Libre 3，进一步拓展连续血糖监测系统(CGM)市场。

德康则最新推出了G7 CGM系统。据悉，该系统的体积比上一代产品G6小60%，组件更少，更易于使用。新系统还包含无需手指针刺、扫描或校准等上一代产品的保留功能，每五分钟即可自动发送一次实时葡萄糖读数。同时，该系统还集成了CGM生态系统，Apple Watch、Garmin和其他数字健康应用程序等都能与之兼容。

美敦力于2月21日公布的第三季度财报显示，得益于MiniMed780G系统的销售增长和Guardian4传感器的推出，美敦力连续血糖监测仪（CGM）销售呈现增长态势。

全球领先的半导体供应商同样关注这一领域。德州仪器推出了全新无线微控制器系列产品CC2340。据了解，CC2340使用自然光传感器作为唤醒开关，与应用于血糖及血氧监测的传感器配合使用。CC2340被安置于贴片式血糖监测装置中，与手机APP实时连接，可将血糖数据实时上传到健康软件里。

意法半导体曾发布多款应用于医疗领域的传感器，在2022年4月发布了新系列32位通用微控制器产品-STM32L0，能够大幅延长医疗保健等领域的电池使用寿命。此外，该系列产品可应用于血糖计、便携式医疗仪器等产品中，有助于设备制造商设计出电池更小的终端产品，从而缩减产品尺寸、降低产品价格。

作为全球光学医疗传感器的龙头企业，艾迈斯欧司朗在3月21日宣布，西班牙原始设计制造商P4Q在其帮助下，成功开发出了可重复使用侧向层析检测读取器-Qassay LFT读取器。据了解，该读取器可与检测各种疾病和生物标志物的试纸搭配使用，为糖尿病患者的血糖监测提供帮助。

在可穿戴设备上实现精准检测

传感器不仅能在血糖监测领域发挥作用，如今还渗透到了人们生活的方方面面。得益于生物传感技术的小型化创新与技术进化，智能手表、手环和耳机也变身为私人专属的“健康专家”。从运动指引，到疾病初筛和预警，传感器能够在智能可穿戴设备上实现更精准，甚至医疗级的监测。

可穿戴设备中的传感器具有体积小、质量轻、功耗小等特点。IDC中国研究总监潘雪菲对记者表示，可穿戴产品在走向应用落地和市场化的过程中，其中安置的监测技术传感器需要保证准确度。在此基础上也需要具备体积小巧、设计美观等特点。

汇顶科技深耕健康传感领域多年，拥有一系列应用于可穿戴设备的健康传感器产品。记者从汇顶科技相关负责人处了解到，公司健康传感器系列方案在芯片设计中具备高集成度，芯片尺寸仅为2.6mm*2.9mm。以GH3220T为例，该芯片最多支持8颗LED光路及4路独立PD接收通道，更多的光电信号收发通道进一步提升了测量精度，并满足客户灵活定制的需求。据悉，该系列传感器目前已安置于智能手表、手环等可穿戴设备中，广泛商用于小米、OPPO、小天才、realme等终端品牌产品。

记者还了解到，心率传感器、血氧传感器、温度传感器、血压传感器等，均为医疗传感器的重要细分领域。“2021年，中国医疗电子类传感器仅占全部市场的8.7%，市场规模较小。”徐田雨向记者表示，“但在健康越来越重要的今天，医疗传感器仍是传感器领域非常热的一个分支。随着新产品的不断涌现，医疗传感器的市场热度会越来越高。”

面对如此广阔的医疗传感器市场，芯片厂商作为“上游的上游”，同样需要有所作为。北京久好电子致力于数模混合集成电路芯片设计，研发的传感器信号调理芯片产品广泛应用于医疗、汽车及消费电子等领域。北京久好电子科技有限公司总经理刘卫东向记者表示：“传感器信号调理芯片位于产业的上游环节。国内企业要想在这方面做到更好，一方面要不断提升产品性能，更好地满足客户需求；另一方面，要扩大客户群体，对产品做出针对性改良，这样才能更好地赋能下游企业。”