今天小编分享的科技经验:可穿戴设备的无创健康监测功能,或将会成为趋势,欢迎阅读。
日前有消息显示,苹果的秘密项目团队 Exploratory Design Group(XDG)或正在开发可用于 Apple Watch 的无创血糖监测技术。据悉,这是一种非侵入性的监测技术,将使用一种硅光子芯片向在皮肤下发射激光,以确定血液中葡萄糖的浓度,但目前其还处于可行性的 " 概念验证 " 阶段。
同时相关消息源还声称,目前这一技术的原型设备大小与 iPhone 相似,还需要将其 " 缩小到能够适合 Apple Watch 这样一个小巧且轻薄的模块大小 ",同时 " 仍然需要完善算法和传感器 ",才能将这项技术推向市场,而这个过程 " 至少还需要三到七年的时间 "。
根据 2023 年 4 月 6 日发布的第十版《全球糖尿病概览》显示,截至 2023 年全球已有约 5.37 亿糖尿病患者,也使得其成为全球发病率最高的慢性疾病之一,其中,中国的糖尿病患者人数已达 1.41 亿人、发病率高达 12.8%。如此庞大的基数显然也表明,有着大量用户对于血糖检测、监测功能有着迫切的需求。
但由于目前精准的血糖检测需要进行有创(取血)操作、且频率颇高,因此一旦无创监测功能开发成功,也就意味着糖尿病患者可以不再承受取血的痛苦。同时由于将无需使用试纸,所以耗材的成本也可以得到节省。
传统血糖检测需要取血 ,主要耗材成本则来自采血针、血糖试纸
其实目前市场上已经有了支持无创血糖监测功能的智能可穿戴产品,按功能则大致可分为血糖风险分析和血糖值波动监测两大方向。但由于受制于当前传感器、算法等方面的限制,这两个方向真正能够为糖尿病患者提供的帮助还十分有限,不仅无法作为诊疗依据,甚至误差也相对较大。
具体而言,目前智能可穿戴设备中的血糖风险分析,实际上是通过收集用户一段时间内诸如心率、睡眠等数据后,进行的风险评估,但这个数据既没有具体的血糖值、也不适用于糖尿病患者,采集数据的过程中还需要保持 " 健康 " 的和良好的生活习惯。因此对于用户来说,最多也只能称为 " 健康生活建议 "。
某品牌手环号称能够提供无感血糖监测功能
而一些号称无创血糖监测功能的设备,局限性同样不小。其在原理上与血压监测类似,在使用前期需要配合有创血糖测试仪进行校准,在经过一段时间的学习后,收集到足够的血糖值变化,就能自动进行监测,但后续每隔 1 个月依然还是需使用血糖仪进行校准。
并且需要注意的是,这类产品大多使用的无创血糖流变技术,是通过生物阻抗光谱法来得到的血糖变化值,也只是通过细胞间质和细胞的动态变化获取的估算值,有些测量误差高达 18%,虽然符合国家标准,但这样的的数据能有多少价值也就可想而知了。
而此次苹果被爆光的无创血糖监测技术,据称是乔布斯早在 2010 年就已确定,部分现任高管也曾深度参与。其相关技术大致原理是通过激光发射器发出特定波长的光,在抵达皮肤下方有血管、组织液的区網域,然后通过光谱吸收的程度,来获得该区網域的血糖浓度信息,从而实现连续监测血糖的目的。
具体而言,这项无创血糖监测技术通过激光光谱分析的可能是毛细血管渗透出的间质液,以及由于血糖变化而导致的细胞液折射率、细胞液能量吸收波长等间接变化,最终通过算法来得到一个较为精确的血糖值。求中的关键,无疑就是一系列的传感器、算法,以及算力。
太赫兹光谱相关专利示意图
事实上,苹果此前在 2021 年就曾申请了多项关于太赫兹光谱成像性能解决方案的专利,虽然其中并没有提及血糖检测,但有相当多的研究报告表明,太赫兹波在 0.1-2.0THz 下可检测人体和老鼠的血糖含量变化。尽管目前可能还面临着关键技术不太成熟的问题,但苹果的布局也说明至少在无创血糖检测方面,他们已经在做前期准备。而相比目前的无创血糖监测和血糖风险分析功能,目前苹果被曝光的无创血糖监测技术显然看起来要靠谱得多。
Apple Watch 可支持手势操控功能的本质,就是其能够监测更精密的血液动力学信号
事实上,苹果即将为 Apple Watch 系列产品增加更多无创健康监测功能的苗头,在已经更新的 S9 SiP 上就已经有了苗头。目前在新款 Apple Watch 上所支持手势操控功能,实际上就是通过检测两指触碰时腕部血管血流的的特定信号变化来实现,而这个识别功能则是手表在使用时自动学习的结果。因此苹果为智能手表准备的芯片已经有足够的算力,以及充分的感知能力来监测精密的血液动力学信号,这实际上可能就已经是无创血糖监测的铺垫。
可用于检测尿酸水平的汗液传感器
不仅是无创血糖、血压监测,智能可穿戴设备领網域显然还在酝酿搭载更多的无创健康监测功能。例如痛风的传统监测方式同样需要进行有创采血,目前则有传感器可以通过分析汗液中的营养物质来读取血液中的尿酸水平,以达到预防痛风发作的目的。当然,目前这种传感器由于使用了石墨烯,因此还面临着成本以及量产方面的困难。
虽然现在受制于技术、传感器、算法、算力等方面的限制,智能可穿戴设备的无创健康监测功能还称不上完善,但由于市场需求极大,所以随着技术的不断发展,这类功能未来毫无疑问将会成为一大卖点,并为更多的用户带来便利。
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