【導(dǎo)讀】生物傳感器用于監(jiān)測(cè)心率、血壓等生理狀態(tài)，或者檢測(cè)生物參數(shù)，例如血糖值以及指示血液中存在特定蛋白質(zhì)的醫(yī)學(xué)指標(biāo)。
生物傳感器用于監(jiān)測(cè)心率、血壓等生理狀態(tài)，或者檢測(cè)生物參數(shù)，例如血糖值以及指示血液中存在特定蛋白質(zhì)的醫(yī)學(xué)指標(biāo)。
生物傳感器收集的信息可用于輔助醫(yī)療診斷（如特定的感染情況）或者反饋用戶關(guān)注的參數(shù)（如在運(yùn)動(dòng)鍛煉過程中燃燒的卡路里數(shù)）。
生物傳感器最初出現(xiàn)在 20 世紀(jì) 60 年代，當(dāng)時(shí)主要用于醫(yī)療診斷。如今，病患、醫(yī)療人員、運(yùn)動(dòng)員、制造業(yè)工人以及普通消費(fèi)者等各類人群，也都在用生物傳感器追蹤個(gè)人健康狀況，提高訓(xùn)練成績(jī)，增強(qiáng)勞動(dòng)安全防護(hù)。
生物傳感器的應(yīng)用領(lǐng)域
生物傳感器正成為現(xiàn)代生活中不可或缺的一部分。在智能手機(jī)、智能手表等可穿戴產(chǎn)品內(nèi)，我們都能看到生物傳感器的身影。從戒指、無線耳機(jī)、頭戴式耳機(jī)，到智能貼片，甚至服裝，生物傳感器讓實(shí)時(shí)跟蹤健康數(shù)據(jù)變得更容易。
在消費(fèi)醫(yī)療保健領(lǐng)域，可穿戴生物傳感器主要用于檢測(cè)生理信號(hào)，以實(shí)現(xiàn)個(gè)性化健康追蹤，例如，運(yùn)動(dòng)員可以通過智能手表、胸帶或其他配件監(jiān)測(cè)訓(xùn)練成績(jī)。借助這些設(shè)備，生物傳感器提供個(gè)性化健康追蹤功能，幫助人們監(jiān)測(cè)睡眠質(zhì)量、健身進(jìn)度和整體健康狀況。
生物傳感器也是心電儀、智能貼片等醫(yī)療設(shè)備的關(guān)鍵組件，可以實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)心臟活動(dòng)、血糖值以及血液中的鈉、鉀或鈣等各種指標(biāo)，加強(qiáng)對(duì)糖尿病的護(hù)理，確保及時(shí)醫(yī)療干預(yù)和個(gè)性化健康護(hù)理。
檢測(cè)的科學(xué)原理：生物傳感器如何工作？
通過測(cè)量人體內(nèi)各種生物指標(biāo)值及變化，包括心率、呼吸頻率、肌肉活動(dòng)和血氧飽和度，生物傳感器使用各種技術(shù)將這些變化轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，為用戶提供實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)信息。
無創(chuàng)傷檢測(cè)是許多生物傳感器的一大重要特征，即從體外測(cè)量體內(nèi)發(fā)生的情況，這也是生物傳感器在消費(fèi)類產(chǎn)品設(shè)備中普及的關(guān)鍵原因。
一般來說，生物傳感器有多種測(cè)量方式。
心率監(jiān)測(cè)可通過心電圖（EKG）完成，并可通過融合加速度計(jì)捕獲的運(yùn)動(dòng)信號(hào)進(jìn)行情境感知分析，甚至通過將光線照射在皮膚上，并用光電探測(cè)器收集反射或透射的光波來增強(qiáng)心率監(jiān)測(cè)。還可以使用紅外線測(cè)量皮膚的溫度。
水分監(jiān)測(cè)傳感器通常安裝在智能手表或健身手環(huán)內(nèi)，通過生物阻抗或汗液分析方法監(jiān)測(cè)人體水分含量。在這種情況下，生物傳感器力圖在單次測(cè)試測(cè)量中測(cè)量更多電解質(zhì)，為用戶提供水分和鈉、鉀等分析物濃度的實(shí)時(shí)分析結(jié)果。
然而，并非所有測(cè)量都可以采用非創(chuàng)傷方式。對(duì)于糖尿病患者，連續(xù)血糖監(jiān)測(cè)設(shè)備仍然需要將一根細(xì)小的傳感器線插入皮下，才能測(cè)量間質(zhì)液中的葡萄糖含量。但是與以前每天多次刺破手指采血化驗(yàn)相比，這是一個(gè)長(zhǎng)足的進(jìn)步。
生物傳感器和半導(dǎo)體
半導(dǎo)體行業(yè)在生物傳感器的發(fā)展中發(fā)揮了至關(guān)重要的作用，它提高了生物傳感器設(shè)備的測(cè)量精度、功能性和緊湊性。半導(dǎo)體技術(shù)進(jìn)步讓生物傳感器能夠連接到物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備，在不同設(shè)備之間實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)無縫共享，成為更先進(jìn)的數(shù)據(jù)處理器，并集成到生物相容性材料中，使它們能夠貼身佩戴而不會(huì)引起身體不適，從而提高了從人體獲取的數(shù)據(jù)質(zhì)量。
數(shù)據(jù)保護(hù)與隱私
生物傳感器收集了大量的個(gè)人數(shù)據(jù)。隨著使用量日益提高，生物傳感器也引發(fā)了許多對(duì)個(gè)人隱私安全的質(zhì)疑。對(duì)此，傳感器廠商加緊研究如何確保生物傳感器保護(hù)數(shù)據(jù)安全，并確保遵守歐洲 GDPR 和美國(guó) HIPAA 等隱私保護(hù)法律。生物傳感器的未來必須在技術(shù)進(jìn)步與嚴(yán)格的數(shù)據(jù)安全保障之間取得平衡，才能維系用戶的信任。
不斷發(fā)展壯大的生物傳感器市場(chǎng)
當(dāng)今，生物傳感器市場(chǎng)正在快速增長(zhǎng)。行業(yè)分析機(jī)構(gòu) Yole 表示，可穿戴生物傳感器市場(chǎng)增速超過 8%。在21世紀(jì)10 年代，技術(shù)浪潮的代表性應(yīng)用是健身追蹤器、智能手表等穿戴設(shè)備，今天，技術(shù)已經(jīng)發(fā)展到“耳戴設(shè)備”，例如，無線耳機(jī)也能跟蹤健康數(shù)據(jù)。除此之外，Yole 預(yù)計(jì)生物傳感器還將出現(xiàn)在增強(qiáng)現(xiàn)實(shí) (AR) 產(chǎn)品中，進(jìn)一步超越其原本用途。
生物傳感器的未來
雖然智能手表和健身追蹤器已經(jīng)為生物傳感器的發(fā)展鋪平了道路，但是，即將推出的耳戴設(shè)備（用于監(jiān)測(cè)健康狀況的無線耳機(jī)）、增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)眼鏡（AR glasses）、智能貼片、智能服飾等創(chuàng)新產(chǎn)品將跨域生物傳感器的功能界限。隨著市場(chǎng)對(duì)這些設(shè)備的需求不斷增長(zhǎng)，人們的關(guān)注點(diǎn)將轉(zhuǎn)向如何提高生物傳感器的能效、安全性，甚至將它們更深地融入日常生活中。
預(yù)計(jì)生物傳感器將成為未來幾年健康追蹤和康養(yǎng)應(yīng)用的必備工具。
（作者：Lisa Trollo, 意法半導(dǎo)體 MEMS 傳感器生態(tài)系統(tǒng)和數(shù)字營(yíng)銷經(jīng)理）
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