【導讀】生物傳感器用于監測心率、血壓等生理狀態，或者檢測生物參數，例如血糖值以及指示血液中存在特定蛋白質的醫學指標。
生物傳感器用于監測心率、血壓等生理狀態，或者檢測生物參數，例如血糖值以及指示血液中存在特定蛋白質的醫學指標。
生物傳感器收集的信息可用于輔助醫療診斷（如特定的感染情況）或者反饋用戶關注的參數（如在運動鍛煉過程中燃燒的卡路里數）。
生物傳感器最初出現在 20 世紀 60 年代，當時主要用于醫療診斷。如今，病患、醫療人員、運動員、制造業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，提高訓練成績，增強勞動安全防護。
生物傳感器的應用領域
生物傳感器正成為現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品內，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據變得更容易。
在消費醫療保健領域，可穿戴生物傳感器主要用于檢測生理信號，以實現個性化健康追蹤，例如，運動員可以通過智能手表、胸帶或其他配件監測訓練成績。借助這些設備，生物傳感器提供個性化健康追蹤功能，幫助人們監測睡眠質量、健身進度和整體健康狀況。
生物傳感器也是心電儀、智能貼片等醫療設備的關鍵組件，可以實時監測心臟活動、血糖值以及血液中的鈉、鉀或鈣等各種指標，加強對糖尿病的護理，確保及時醫療干預和個性化健康護理。
檢測的科學原理：生物傳感器如何工作？
通過測量人體內各種生物指標值及變化，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將這些變化轉換成電信號，為用戶提供實時數據信息。
無創傷檢測是許多生物傳感器的一大重要特征，即從體外測量體內發生的情況，這也是生物傳感器在消費類產品設備中普及的關鍵原因。
一般來說，生物傳感器有多種測量方式。
心率監測可通過心電圖（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測。還可以使用紅外線測量皮膚的溫度。
水分監測傳感器通常安裝在智能手表或健身手環內，通過生物阻抗或汗液分析方法監測人體水分含量。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，為用戶提供水分和鈉、鉀等分析物濃度的實時分析結果。
然而，并非所有測量都可以采用非創傷方式。對于糖尿病患者，連續血糖監測設備仍然需要將一根細小的傳感器線插入皮下，才能測量間質液中的葡萄糖含量。但是與以前每天多次刺破手指采血化驗相比，這是一個長足的進步。
生物傳感器和半導體
半導體行業在生物傳感器的發展中發揮了至關重要的作用，它提高了生物傳感器設備的測量精度、功能性和緊湊性。半導體技術進步讓生物傳感器能夠連接到物聯網設備，在不同設備之間實現數據無縫共享，成為更先進的數據處理器，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據質量。
數據保護與隱私
生物傳感器收集了大量的個人數據。隨著使用量日益提高，生物傳感器也引發了許多對個人隱私安全的質疑。對此，傳感器廠商加緊研究如何確保生物傳感器保護數據安全，并確保遵守歐洲 GDPR 和美國 HIPAA 等隱私保護法律。生物傳感器的未來必須在技術進步與嚴格的數據安全保障之間取得平衡，才能維系用戶的信任。
不斷發展壯大的生物傳感器市場
當今，生物傳感器市場正在快速增長。行業分析機構 Yole 表示，可穿戴生物傳感器市場增速超過 8%。在21世紀10 年代，技術浪潮的代表性應用是健身追蹤器、智能手表等穿戴設備，今天，技術已經發展到“耳戴設備”，例如，無線耳機也能跟蹤健康數據。除此之外，Yole 預計生物傳感器還將出現在增強現實 (AR) 產品中，進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為生物傳感器的發展鋪平了道路，但是，即將推出的耳戴設備（用于監測健康狀況的無線耳機）、增強現實眼鏡（AR glasses）、智能貼片、智能服飾等創新產品將跨域生物傳感器的功能界限。隨著市場對這些設備的需求不斷增長，人們的關注點將轉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。
預計生物傳感器將成為未來幾年健康追蹤和康養應用的必備工具。
（作者：Lisa Trollo, 意法半導體 MEMS 傳感器生態系統和數字營銷經理）
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