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在可穿戴設(shè)備傳感器領(lǐng)域，MEMS傳感器是最主要的種類(lèi)，據(jù)知名研究機(jī)構(gòu)Yole的2023最新《MEMS產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀》報(bào)告顯示，在智能手機(jī)等市場(chǎng)萎縮的前提下，可穿戴設(shè)備MEMS傳感器的增長(zhǎng)是消費(fèi)類(lèi)MEMS總體仍保持增長(zhǎng)的關(guān)鍵原因，據(jù)Yole資深分析師認(rèn)為，隨著可穿戴技術(shù)的成熟和終端產(chǎn)品的普及，可穿戴設(shè)備在MEMS傳感器中的影響愈加重要：

“全球每年出貨超過(guò)10億臺(tái)設(shè)備，每臺(tái)設(shè)備都包含許多MEMS組件，智能手機(jī)通常是MEMS消費(fèi)市場(chǎng)的主要驅(qū)動(dòng)力。然而，隨著可穿戴技術(shù)的成熟和越來(lái)越多的終端產(chǎn)品進(jìn)入市場(chǎng)，它們開(kāi)始占據(jù)部分市場(chǎng)份額。重要的是，隨著消費(fèi)者對(duì)高通脹率和不確定的經(jīng)濟(jì)做出反應(yīng)，新的可穿戴功能的出現(xiàn)有助于抵消智能手機(jī)購(gòu)買(mǎi)量的下降——尤其是在中國(guó)。”

可預(yù)見(jiàn)，未來(lái)5年，可穿戴傳感器賽道將成為MEMS智能傳感器的重要增長(zhǎng)點(diǎn)。

傳感技術(shù)成可穿戴設(shè)備最重要賣(mài)點(diǎn)，12年數(shù)十億美元，蘋(píng)果、華為等巨頭投入大額資源研發(fā)這些傳感器！

在IDC的報(bào)告中，指出小型品牌和新興品類(lèi)的增長(zhǎng)推動(dòng)了可穿戴設(shè)備整體市場(chǎng)需求的上揚(yáng)。

這意味著，除了智能手表、智能手環(huán)、TWS耳機(jī)等常見(jiàn)可穿戴設(shè)備外，消費(fèi)者對(duì)新型可穿戴設(shè)備的需求旺盛，并且對(duì)廠商品牌非常包容——?jiǎng)?chuàng)新型可穿戴設(shè)備廠商有較高的發(fā)展?jié)摿Α?/p>

那么，消費(fèi)者對(duì)可穿戴設(shè)備的需求有哪些？

一方面是可穿戴設(shè)備外觀形態(tài)的需求，即手表、手環(huán)等外觀形態(tài)的全新設(shè)計(jì)，以及戒指、臂帶、眼鏡、隱形眼鏡等創(chuàng)新的外型同樣需求廣泛。

另一方面，可穿戴設(shè)備的感知能力，是驅(qū)動(dòng)人們購(gòu)買(mǎi)的最關(guān)鍵因素。智能手表/手環(huán)可以感知你的心率、血氧情況，可以監(jiān)測(cè)現(xiàn)在的氣壓、海拔，甚至可以做血壓監(jiān)測(cè)、ECG心電監(jiān)測(cè)，更進(jìn)一步掌握身體情況……這些，都是傳統(tǒng)手表、電子手表無(wú)法做到的。

可穿戴設(shè)備的這些感知能力，顯然依賴(lài)于里面集成的各種傳感器。可以說(shuō)，正是可穿戴設(shè)備的感知能力，促使了人們?nèi)ベ?gòu)買(mǎi)，去替代傳統(tǒng)手表、電子手表。

因此，對(duì)于創(chuàng)新的可穿戴傳感器的研究，成為頭部企業(yè)在可穿戴設(shè)備領(lǐng)域投入最多資源的地方。

目前，可穿戴設(shè)備已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了心率、血氧、海拔、氣壓，甚至ECG心電等監(jiān)測(cè)能力，能夠用于可穿戴設(shè)備的無(wú)創(chuàng)血糖傳感器、血壓傳感器成為蘋(píng)果、華為等產(chǎn)業(yè)巨頭研發(fā)攻關(guān)的重點(diǎn)。

2023年2月份，相關(guān)消息稱(chēng)，蘋(píng)果Apple Watch 的無(wú)創(chuàng)血糖監(jiān)測(cè)項(xiàng)目取得了突破性進(jìn)展！該項(xiàng)目從喬布斯時(shí)代開(kāi)始，已研發(fā)了12年，耗資數(shù)億美元，難度堪比“登月”，蘋(píng)果公司計(jì)劃開(kāi)發(fā)一種測(cè)量人體內(nèi)的葡萄糖含量的傳感系統(tǒng)，而無(wú)需刺破皮膚取血。

蘋(píng)果采取的技術(shù)，被稱(chēng)為「硅光子學(xué)的芯片技術(shù)」以及「吸收光譜監(jiān)測(cè)程序」。蘋(píng)果開(kāi)發(fā)了一種基于硅光子的生物傳感器芯片——收集光線照射到皮膚后反射的光學(xué)吸收光譜，并與特征光譜進(jìn)行比對(duì)，來(lái)確定人體內(nèi)的葡萄糖濃度。

在過(guò)去十年中，Apple 已在數(shù)百人身上測(cè)試了這種葡萄糖監(jiān)測(cè)傳感器技術(shù)，并與現(xiàn)有的醫(yī)療標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試進(jìn)行比較，認(rèn)為該技術(shù)是可行的。

目前已處于可行的“概念驗(yàn)證”階段，蘋(píng)果的工程師們正在努力開(kāi)發(fā)一種與iPhone大小差不多的原型設(shè)備，可以綁在人的二頭肌上。未來(lái)，還需要改進(jìn)大小以適配可穿戴設(shè)備Apple Watch的應(yīng)用要求。

另一家可穿戴設(shè)備巨頭——華為，也在不斷探索可穿戴設(shè)備的無(wú)創(chuàng)血糖、血壓感知能力。

2022年12月，華為推出WATCH D系列智能手表，通過(guò)自研傳感技術(shù)，搭載高性能微泵和PPG 傳感器，采用創(chuàng)新的Hybrid 血壓測(cè)量技術(shù)，率先在智能手表實(shí)現(xiàn)血壓測(cè)量功能，并且通過(guò)了藥監(jiān)局二類(lèi)醫(yī)療器械注冊(cè)，具有真正的醫(yī)學(xué)血壓檢測(cè)參考價(jià)值——這是首次在可穿戴設(shè)備上實(shí)現(xiàn)血壓監(jiān)測(cè)能力。

這個(gè)監(jiān)測(cè)技術(shù)在操作——需要特定的姿勢(shì)進(jìn)行測(cè)試，以及實(shí)時(shí)性——無(wú)法像心率、血氧等一樣進(jìn)行動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)并進(jìn)行預(yù)警，仍存在巨大的改進(jìn)空間。

2023年5月，華為推出Watch 4系列智能手表，據(jù)華為終端BG CEO余承東介紹這是“業(yè)界首款支持高血糖風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估研究的智能手表”，并表示將是華為進(jìn)入運(yùn)動(dòng)健康領(lǐng)域10年來(lái)，取得的又一重要進(jìn)展。

然而，華為并沒(méi)有成功攻克可穿戴血糖傳感器這一“登月”級(jí)難度的技術(shù)，華為Watch 4的高血糖風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估，并不是直接用葡萄糖傳感器測(cè)量血糖，而是一種算法推算，通過(guò)心率傳感器、脈搏壓力傳感器等已有傳感器獲取的心率、脈搏數(shù)據(jù)來(lái)進(jìn)行分析預(yù)測(cè)。

但無(wú)疑，華為向可穿戴設(shè)備無(wú)創(chuàng)監(jiān)測(cè)血糖邁出了重要的一步，也可見(jiàn)華為對(duì)可穿戴設(shè)備血糖監(jiān)測(cè)能力的重視。

據(jù)國(guó)際糖尿病聯(lián)合會(huì)( IDF )官方數(shù)據(jù)顯示，2021年全球成年糖尿病患者數(shù)量達(dá)到5.37億例，全球約1/10的成年人受到影響。預(yù)計(jì)到2025年，糖尿病患病率將進(jìn)一步上升至12.2%，患病人數(shù)將增加到7.83億例。

據(jù)國(guó)家心血管病中心的數(shù)據(jù)顯示，我國(guó)18歲及以上居民高血壓患病率達(dá)27.5%，也就是大約每4個(gè)成年人中就有1人是高血壓患者，患病人數(shù)約為2.45億。

如果能在可穿戴設(shè)備上實(shí)現(xiàn)真正的無(wú)創(chuàng)血糖監(jiān)測(cè)和血壓監(jiān)測(cè)，不僅能造福許多糖尿病患者和高血壓患者，也將打開(kāi)一個(gè)巨大的市場(chǎng)，成為可穿戴設(shè)備的新增長(zhǎng)點(diǎn)。

有多少種可穿戴傳感器？未來(lái)怎么進(jìn)化？

按收集的數(shù)據(jù)種類(lèi)劃分，可穿戴設(shè)備的傳感器主要分為環(huán)境數(shù)據(jù)傳感器和人體數(shù)據(jù)傳感器兩大類(lèi)，涉及數(shù)十種不同的傳感器，包括MEMS麥克風(fēng)、位置傳感器、CMOS圖像傳感器、加速度計(jì)、陀螺儀、電子羅盤(pán)……等等。

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隨著MEMS技術(shù)的普及，以及成本的降低，目前可穿戴設(shè)備中的心率、加速度、陀螺儀、氣壓等等傳感器已經(jīng)在大規(guī)模應(yīng)用，幾乎所有可穿戴設(shè)備中均有配備。

目前，可穿戴傳感器成為傳感器科研中的熱點(diǎn)研究領(lǐng)域，許多可穿戴傳感器技術(shù)亟待突破。譬如上文中所述，華為、蘋(píng)果等公司正在投入大量資金和人員攻克的無(wú)創(chuàng)血糖傳感器，以及血壓傳感器等。

除此之外，柔性可穿戴傳感器也被認(rèn)為是未來(lái)可穿戴傳感器的重要發(fā)展方向。

柔性可穿戴傳感器包括基于紡織品的傳感器，如編織結(jié)構(gòu)的電容式壓力傳感器、由光纖編織的熱變色傳感器以及基于納米線涂層纖維的壓力/焦耳熱/微粒過(guò)濾/隔熱多功能傳感器，都顯示出巨大的應(yīng)用潛力。值得注意的是，應(yīng)變作為紡織品最基本的功能，其衍生的基于紡織品的應(yīng)變傳感器在人工電子皮膚和人體健康監(jiān)測(cè)方面有著廣泛的應(yīng)用。

結(jié)語(yǔ)

可穿戴設(shè)備具有巨大的市場(chǎng)空間和增長(zhǎng)潛力，并且相比對(duì)于智能手機(jī)、汽車(chē)等產(chǎn)品，可穿戴設(shè)備對(duì)傳感器的需求更加硬性且必不可少。

無(wú)創(chuàng)血糖傳感器、血壓傳感器、柔性傳感器等傳感技術(shù)的突破，將對(duì)可穿戴設(shè)備的市場(chǎng)空間有著重要影響，成為新一輪的增長(zhǎng)點(diǎn)，而這些傳感器，也成為蘋(píng)果、華為等產(chǎn)業(yè)巨頭的攻堅(jiān)點(diǎn)。

未來(lái)，許多創(chuàng)新科技的突破，都將與傳感器技術(shù)息息相關(guān)。

審核編輯 黃宇