生物傳感器用于監(jiān)測心率、血壓等生理狀態(tài)，或者檢測生物參數(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)(如在運動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)時主要用于醫(yī)療診斷。如今，病患、醫(yī)療人員、運動員、制造業(yè)工人以及普通消費者等各類人群，也都在用生物傳感器追蹤個人健康狀況，提高訓(xùn)練成績，增強勞動安全防護(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、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、頭戴式耳機，到智能貼片，甚至服裝，生物傳感器讓實時跟蹤健康數(shù)據(jù)變得更容易。

在消費醫(yī)療保健領(lǐng)域，可穿戴生物傳感器主要用于檢測生理信號，以實現(xiàn)個性化健康追蹤，例如，運動員可以通過智能手表、胸帶或其他配件監(jiān)測訓(xùn)練成績。借助這些設(shè)備，生物傳感器提供個性化健康追蹤功能，幫助人們監(jiān)測睡眠質(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，可以實時監(jiān)測心臟活動、血糖值以及血液中的鈉、鉀或鈣等各種指標(biāo)，加強對糖尿病的護(hù)理，確保及時醫(yī)療干預(yù)和個性化健康護(hù)理。

檢測的科學(xué)原理：生物傳感器如何工作?

通過測量人體內(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，為用戶提供實時數(shù)據(jù)信息。

無創(chuàng)傷檢測是許多生物傳感器的一大重要特征，即從體外測量體內(nèi)發(fā)生的情況，這也是生物傳感器在消費類產(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量方式。

心率監(jiān)測可通過心電圖(EKG)完成，并可通過融合加速度計捕獲的運動信號進(jìn)行情境感知分析，甚至通過將光線照射在皮膚上，并用光電探測器收集反射或透射的光波來增強心率監(jiān)測。還可以使用紅外線測量皮膚的溫度。

水分監(jiān)測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)測人體水分含量。在這種情況下，生物傳感器力圖在單次測試測量中測量更多電解質(zhì)，為用戶提供水分和鈉、鉀等分析物濃度的實時分析結(jié)果。

然而，并非所有測量都可以采用非創(chuàng)傷方式。對于糖尿病患者，連續(xù)血糖監(jiān)測設(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相比，這是一個長足的進(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)了許多對個人隱私安全的質(zhì)疑。對此，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 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

當(dāng)今，生物傳感器市場正在快速增長。行業(yè)分析機構(gòu) Yole 表示，可穿戴生物傳感器市場增速超過 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，無線耳機也能跟蹤健康數(shù)據(jù)。除此之外，Yole 預(yù)計生物傳感器還將出現(xiàn)在增強現(xiàn)實 (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)測健康狀況的無線耳機)、增強現(xiàn)實眼鏡(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。隨著市場對這些設(shè)備的需求不斷增長，人們的關(guān)注點將轉(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。