华为发布全球首款血糖监控智能手表!这个传感器搞出来了?!

2023-05-25
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摘要 作为行业首款具有严谨科学验证的具备血糖评估功能的智能手表,华为向着无创血糖检测迈出了坚实的一步。

“扎手指”测血糖,对于糖尿病患者来说,是非常痛苦的事情,据21世纪经济报道介绍:

来自安徽芜湖的28岁糖尿病患者晓敏(化名),为了测血糖每天早中晚需扎3次手指,这让她很是痛苦。“你可能无法想象, 我曾经有一段时间,看到针头就想吐。”


你知道全世界类似晓敏这样的血糖患者有多少吗?据国际糖尿病联合会( IDF )官方数据显示,2021年全球成年糖尿病患者数量达到5.37亿例,全球约1/10的成年人受到影响!预计到2025年,糖尿病患病率将进一步上升至12.2%,患病人数将增加到7.83亿例!


糖尿病患者需要保持血糖平稳从而控制病情,因此日常血糖监测成为糖尿病综合管理中最重要的环节。


当前,全球所有具有医疗参考价值的血糖检测都是有创/微创式的,无创血糖监测研发难度堪比人类登月,其中的关键器件是无创葡萄糖传感器的研发,包括苹果、谷歌在内的全球众多知名企业都投入到该传感器的研发中。


刚刚(5月18日晚间),华为召开了夏季新品发布会,其中最令人瞩目的是Huawei Watch 4 系列智能手表,宣称“业界首款支持高血糖风险评估研究的智能手表”,这个功能是怎么实现的?华为研发出了无创葡萄糖传感器?!



业界首款“血糖监控”智能手表?华为Watch 4智能手表的血糖风险评估是怎么回事?华为领先业界做出无创葡萄糖传感器?


刚刚(5月17日晚间),华为召开了夏季新品发布会,带来了包括华为 MatePad Air 系列 、华为 Watch 4 系列、华为 Matebook E 2023 等新品。


其中,最令人关注的,就是华为Watch 4 系列智能手表的发布。此前,华为终端BG CEO余承东曾在微博上爆料,Huawei Watch 4 系列智能手表将是“业界首款支持高血糖风险评估研究的智能手表”,并表示这是华为进入运动健康领域10年来,取得的又一重要进展。


▲来源:余承东微博


这一消息无疑引起极大的关注,如上文所提供的数据,全球有超过5亿糖尿病患者,需要通过每天“扎手指”等有创/微创方式,来监测血糖指标,他们都渴望有一款真正的无创血糖监测设备的问世。


华为 Watch 4的血糖监测是怎么回事?


其实,华为宣传的是“高血糖风险评估”,而非真正意义上的“精准血糖检测”,华为并没有研发出无创葡萄糖传感器,而Watch 4系列智能手表离真正的测血糖也仍有很长的距离。


华为Watch 4的高血糖风险评估,是结合心率传感器、脉搏压力传感器等多种感知数据的算法预测。


在2022年,华为运动健康媒体沟通会上,华为运动健康军团CEO张炜就透露华为正在与医疗机构合作,针对血糖相关方向进行研究。


本次华为WATCH 4系列上线的高血糖风险评估研究是由南京鼓楼医院、北京协和医院、中国医疗保健国际交流促进会联合发起,基于华为手表的体征传感器监测能力,通过周期性佩戴,结合数据分析,进行高血糖风险评估,帮助识别风险并提供建议。


据介绍,研究团队基于10万+小时的穿戴监测数据和80万+条血糖数据进行分析,发现高血糖人群在血管弹性、睡眠心率和脉搏波特征等方面具有相似性,从而研发出高血糖分析算法,评估高血糖风险。



也即是说,华为Watch 4的高血糖风险评估,并不是直接用葡萄糖传感器测量血糖,而是一种算法推算,通过心率传感器、脉搏压力传感器等已有传感器获取的心率、脉搏数据来进行分析预测。


虽然该功能并非真正意义上的无创血糖检测,但作为华为与多家医院合作的研究成果,还是具有较强的参考意义,尤其适合高血糖患者或者需要有需要监测血糖水平的高风险人群。



比登月还难!苹果研究12年耗资数亿美元,谷歌铩羽而归,无创葡萄糖传感器这么难?


无创血糖检测的难点在于无创葡萄糖传感器的研发,通过无创葡萄糖传感器来进行非侵入式的人体血糖检测。


目前来说,按检测方式划分,无创葡萄糖传感器主要有光学传感器和电化学传感器两种。


电化学无创葡萄糖传感器通过测量尿液、泪液、组织液、汗液等人体分泌液体的葡萄糖含量,检测出人体血糖水平。


2014年,谷歌宣布计划制造可以通过泪滴测量血糖的智能隐形眼镜,就是电化学传感器,但谷歌最终在 2018 年搁置了这个复杂的项目,铩羽而归。



光学无创葡萄糖传感器,主要通过光线从血液反射的光谱,测量人体血糖浓度。相较于其他检测方法,光学无创血糖检测方法以其高灵敏度、高分辨率以及高检测速率等优势有望在未来实现临床运用。


目前许多公司投入光学葡萄糖传感器的研究当中,今年2月份曝光的苹果智能手表Apple Watch 的无刺血糖监测项目取得突破性进展的消息就是基于采用光学葡萄糖传感器。


苹果开发了一种基于硅光子的生物传感器芯片——收集光线照射到皮肤后反射的光学吸收光谱,并与特征光谱进行比对,来确定人体内的葡萄糖浓度。



从1975年开始,研究人员就一直在研究监测血糖水平的方法,而无创式血糖监测是终极目标,被认为是医学研究的圣杯之一,其难度堪比“登月”,至今还无法实现。


据悉,为了这个无创血糖检测项目,从乔布斯开始,苹果已经研发了12年,耗费了巨额美金,以及大量的工程师——甚至首席执行官库克、首席运营官Jeff Williams,以及苹果硬件负责人Eugene Kim都参与了该项目。相关介绍请参看《苹果手表能测血糖了?!》



目前,Apple 已在数百人身上测试了这种葡萄糖监测传感器技术,与从静脉抽取的血液和从皮肤上刺取的样本(称为毛细血管血)的标准测试进行了比较,认为该技术是可行的。


该技术目前处于可行的“概念验证”阶段,苹果的工程师们正在努力开发一种与iPhone大小差不多的原型设备,可以绑在人的二头肌上,而最终还需要改进大小以适配可穿戴设备Apple Watch的应用要求。



当前最先进的微创血糖监测技术:采用皮下预置葡萄糖传感器


“扎手指”测血糖,对于糖尿病患者来说,是非常痛苦的事情,据21世纪经济报道介绍:

来自安徽芜湖的28岁糖尿病患者晓敏(化名),为了测血糖每天早中晚需扎3次手指,这让她很是痛苦。“你可能无法想象, 我曾经有一段时间,看到针头就想吐。”晓敏在确诊为患有1型糖尿病至今已长达5年之久。刚开始,她曾痛苦过、抑郁过、挣扎过。但最后,只能接受。


因此,无创血糖检测,一直是现代医学追求的目标,同时也是许多患者盼望的福音。虽然无创血糖检测离实际应用还有一段距离,但目前医疗器械厂商已经研发了微创动态连续血糖仪CGM(Continuous Glucose Monitoring 持续葡萄糖监测)。


微创动态连续血糖仪通过将传感器预置于皮肤下方,能实时监测血糖变化,而不需要每次都“扎手指”验血。


▲血糖检测类型


目前,全球微创血糖仪由德康医疗、雅培和美敦力三家巨头处于垄断地位,以雅培的微创血糖仪为例,已经能实现一次预置传感器,实现14天连续实时监测血糖的需要,极大降低了糖尿病患者测血糖的痛苦。


▲雅培微创动态连续血糖仪及预置葡萄糖传感器示意


从心率、血压到血糖,华为的10年运动健康感知之路


传感器作为信息科技的基石之一,近些年来,华为愈加重视传感器的研发,譬如备受关注的,在汽车高级辅助驾驶方面,华为自研激光雷达、毫米波雷达等汽车感知传感器,建立起了自己的汽车智能全栈解决方案。


除激光雷达、毫米波雷达等汽车感知传感器外,华为也在消费电子领域布局众多的传感器自研资源,其中以运动健康领域传感器为重点。


2022年3月,华为在深圳坂田基地举行了第二批“军团”组团组建大会,“运动健康”军团赫然在列,这意味着运动健康业务在华为业务版图中的变化和重要性。


华为运动健康从成为军团开始,将转型为平台业务的身份。在这个平台上,将会整合华为在各个技术领域的优势,不断更新人体“八大系统”信息数字化技术、探索全新的数字健康研究和升级华为运动健康服务,形成华为运动健康全栈战略布局



人体状态信息监测——后台算法分析结果——给出适当的互动建议,这是标准的运动健康设备的工作流程。大家也可以看出,这一切的基础就是状态信息监测,要保证监测数据的准确性,核心之一就是传感器技术——以及传感器智能处理算法。所以华为在最早定义TruSeen™体征监测技术时,就确定了自研传感器及算法的计划


在华为WATCH GT3上的传感器构型就是两组光源+8枚环形布局的光路传感器+弧面玻璃透镜,华为是业界首个使用8枚PD传感器的智能手表解决方案。


此外,华为发布WATCH D系列智能手表,通过自研传感技术,搭载高性能微泵和PPG 传感器,采用创新的Hybrid 血压测量技术,率先在智能手表实现血压测量功能,并且通过了药监局二类医疗器械注册,具有真正的医学血压检测参考价值。



华为自研的传感器智能处理算法,是华为运动健康设备健康数据监测准确度远超其他厂商的原因之一。高效的算法在智能传感器里面具有重要的作用,能够更大程度发挥传感器的性能,提高传感器的精度,同时通过开发新传感器智能算法,通过数据融合技术,将多参量数据进行综合处理,使传感器数据输出更具有参考价值。


对健康监测的准确性,是许多人选择华为可穿戴产品的关键购买动力。而这个准确性的基础,来源于华为自研传感器技术。




结语


虽然华为本次推出的Watch 4系列手表的“血糖高风险评估”功能,并非真正意义上的血糖检测,而是通过算法预测的结果。但作为行业首款具有严谨科学验证的具备血糖评估功能的智能手表,华为向着无创血糖检测迈出了坚实的一步。


千里之行,始于足下,我们期待真正的无创葡萄糖传感器的问世,期待华为带来无创血糖检测的福音!


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