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苹果Apple Watch搭载硅光子技术，撬动数十亿级血糖监测市场！

百家作者：OFweek 2023-03-06 13:09:12

近日，苹果一个可以追溯到乔布斯Steve Jobs时代的“登月式”项目——无创连续血糖监测迎来了关键的突破点，引来众多果粉为之欢呼。

这项被称为“E5”的神秘项目，目标是在无需刺破皮肤取血的情况下，准确测量人体内的葡萄糖含量。它使用了苹果自研的硅光芯片和传感器／光谱仪，完成了血糖监测系统在Apple Watch上的成功搭建。

据知情人士透露，在最近取得了一些重大进展后，该公司终于有信心将其血糖监测技术推向市场。一旦该项目成功实现商业化，将成为苹果又一项“史诗级”的功能，Apple Watch更有望成为全球5亿多糖尿病患者的必需品。

苹果采用的方法颠覆了CGM（连续血糖监测）、BGM（血糖监测）这样需要植入皮下感应器的传统手段，最新采用了硅光子学芯片技术和“光学吸收光谱”（Optical Absorption Spectroscopy）测量过程。

该技术使用激光将特定波长的光发射到皮肤以下的区域，光再以指示葡萄糖浓度的方式反射回传感器，通过算法对人体组织液含有的可以被葡萄糖吸收的物质浓度进行计算，从而实现血糖水平的“确诊”，甚至在人们处于糖尿病前期时发出警告实现“预防”效果。

苹果与血糖监测的“不解之缘”

消息称，这项技术仍处于“概念验证”阶段，目前原型设备接近一台iPhone的大小，可以绑在手臂上。据彭博社报道，真正的产品落地可能还需要数年时间，有望颠覆数十亿美元的传统血糖监测市场。

这款原型机的主要驱动芯片由台积电（TSMC）打造。在台积电之前，苹果也曾与光子健康监测和通信技术开发商Rockley Photonics合作开发用于血糖监测的传感器和芯片，并向该公司承诺了大量研发资金的投入，不过不久前该公司已宣告破产，预计苹果最终会采用自研技术。

苹果在2010年乔布斯安排收购血糖监测初创公司RareLight之后，就开始了无创血糖监测技术方面的研究。当时，苹果公司将其作为一个看似孤立的公司Avolonte Health进行运营，保持得非常神秘，之后又将其并入了一个此前不为人知的探索设计集团（XDG）。这么多年来，苹果投入了数亿美元，通过Exploratory Design Group（XDG）部门的几百名工程师持续参与推进“E5”项目的研究。

而且，除了史蒂夫·乔布斯（Steve Jobs）为无创血糖监测项目投入颇多，苹果公司现任CEO蒂姆·库克、COO杰夫·威廉姆斯以及Apple Watch硬件负责人Eugene Kim也都参与其中。

去年底，苹果血糖监测项目的负责人、工程主管Bill Athas去世后，该项目落到了戴夫·西蒙和杰夫·科勒等高管的手中。

光子学成可穿戴血糖监测“必争之地”

根据国际糖尿病联合会的数据，2021年全球约有5.4亿成年人患有糖尿病，其中一半尚未确诊。到2030年，受影响的人数预计将增加到6.43亿，到2045年将增加到7.83亿。这一趋势也带动了传感可穿戴市场的迅速发展——而苹果自第一代Apple Watch发布以来，一直都是可穿戴健康设备的“风向标”。

近年来，不少可穿戴系统已进一步考虑采用拉曼光谱，且已有部分企业已经对介电光谱进行了探索，并在光谱学中使用量子级联激光器（QCLs）。目前来看，全球已有多家企业对光子学支持的腕戴式血糖监测的概念进行了探索实践，或将颠覆当下价值数十亿美元的传统血糖监测市场：

－ 2021年7月，总部位于英国的Rockley Photonics发布了其“腕上诊所”（clinic－on－the－wrist）解决方案，该解决方案基于一种微型芯片，可提供持续、无创的核心生物标志物监测。Rockley Photonics公司报告称，使用红外光谱技术检测和监测的生物标志物，比现有的使用绿色LED监测心率的可穿戴消费电子设备范围更大。除了心率和血糖变化，Rockley Photonics的解决方案还可以利用可穿戴设备监测核心体温、血压、身体水分等。

（图片来源：Rockley Photonics）

－ 2022年9月，Rockley Photonics推出了全球首个用于商业应用的微转移打印（mTP）硅光子激光器。此外，使用mTP技术的新型硅光子生物传感芯片预计将在2024年上半年上市。其表示，mTP激光器和传感芯片将对可穿戴生物传感和整个光子学行业产生巨大的影响。

（图片来源：Rockley Photonics）

－今年1月，通快光子元件公司（TRUMPF Photonic Components）宣布将与丹麦RSP Systems公司合作提供垂直腔面发射激光器（VCSEL）技术，双方有望带来首个临床相关的可穿戴无创血糖传感器。不过目前，这些设备却有平装书那么大，不那么便携易操作。

－同月的CES 2022展会上，日本初创公司 Quantum Operation 推出了其首款腕带式无创血糖仪，并能做到不间断的血糖监测。而美国医疗健康企业雅培发布了一款名为Lingo的新型消费类生物可穿戴设备，在连续血糖监测系统的基础上，进一步扩展了对葡萄糖、酮、乳酸、酒精等身体重要代谢成分的实时监测。

苹果这一技术设备的进展是非常值得关注的——在智能穿戴领域，血糖监测一直以来便是备受各大厂商关注和亟待解决的问题，至今仍未出现真正能量产的血糖监测智能手表，外观体积和监测数据的准确度、专业性、信息安全性等瓶颈难以突破。多年来，不少初创公司和科技巨头（如Alphabet的健康子公司Verily）都曾尝试开发相关的非侵入式监控系统，但均以失败告终。