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可穿戴设备以其对人体生理信息动态、持续、实时监控的优点对我们的日常生活产生了广泛影响,在大健康行业得到关注。目前已经商业化的可穿戴设备主要是实现心电图和光电容积图测量心率,分别属于电化学和光学生物传感器两种。除了这两类传感器,可穿戴设备中还有更具价值的一类——生物传感器。生物传感器通过无创测量体液中的生化标志物来反映人体生理状态。这类生物标记物主要包括汗液、泪液、唾液和间质液,以及体液中的代谢物、细菌及激素等。
最早的生物传感器可以追溯到上世纪五六十年代。随着近年来无创取样及监测技术逐渐成熟,利用无创可穿戴生物传感设备替代常规的血液检测越来越接近现实。这种设备具有高度特异性、快速便携以及低成本低功耗等优点。表皮可穿戴生物传感器最受人关注。表皮可穿戴生物传感器可以在皮肤表面对汗液或间质液采样,并对其中的生物标志物进行实时分析或连续监控。这类传感器通常依赖于生物受体以生物催化和离子识别标志物,并以光学、电化学或机械等不同的传导模式相结合。目前,电化学和色差是两种主要的传导模式。通过将传感器直接与皮肤贴合,表皮可穿戴设备已经成为现实。目前,常见的传感器集成方式包括电子皮肤、临时打印的纹身、腕带、贴片或者直接嵌入纺织品等几种方式。这些集成方式可以确保传感器与皮肤紧密接触,并能在身体运动时承受机械压力。可穿戴生物传感器依赖于高度特异的生物受体。这些生物受体能够在生理条件下识别复杂样品中的目标生物标记物及相关浓度。这一技术的推广也要求对体液的生化组成有深入的了解,如汗液或眼泪的生化组成及其与血液化学的关系。另外,为了实现在不会造成佩戴者不适的前提下无创采样,生物传感器还需要使用先进的材料和设计,从而提供必要的灵活性和延展性。虽然可穿戴无创生物传感平台的商业化速度慢于预期一定程度上降低了市场预期。但随着该领域在技术上的突破,很多人仍然看好可穿戴生物传感器的市场前景。目前,可穿戴设备主要采用物理传感器,用于监测行动能力和生命体征,如步数、热量消耗或心率。从可穿戴设备主要厂商来看,近两年来,出货量TOP5公司纷纷推出了新的可穿戴产品,各公司的产品由于使用的传感器类型不同而具有不同的用途和特点,产品售价则受功能、续航能力、产品性能、品牌等多维度的影响。近年来,受物联网热潮的强势带动,全球传感器市场高速增长。在我国传感器市场的应用结构中,可穿戴设备相关领域的市场份额约占20%。在中国可穿戴设备产品产量增长的保障下,相关传感器例如加速度传感器、温湿度传感器和生物传感器等占据了较大的市场份额。随着物联网技术的不断提升,未来图像传感器、距离传感器、生物传感器等产品的市场份额将会进一步提升。目前,这些企业的研发方向则侧重于电池技术、数据存储技术、可穿戴医疗产品、人工智能、多功能集成等方面。未来可穿戴设备还将集成更多的传感技术和功能、外观设计也将更加美观、续航能力更加持久。得益于可穿戴设备种类的增加、产品技术的渐趋成熟、用户体验的提升和价格的下降等多重因素,近年来可穿戴设备概念持续火热。据中金企信国际咨询公布的《2020-2026年中国可穿戴生物传感设备行业市场发展战略分析及投资前景专项预测报告》统计数据显示:2018年,全球可穿戴设备出货量达到1.72亿台,同比增长27.5%;其中,中国可穿戴设备出货量为7320万台,同比增长28.5%,市场规模庞大。随着研究人员从跟踪体育锻炼活动扩展到关注解决医疗保健应用,比如糖尿病管理或者老年人的远程监控,可穿戴设备需要进行自我革新。研究人员投入了大量努力来开发可穿戴生物传感器。通过将生物识别元件集成到传感器上,可穿戴生物传感器迅速从报告中的概念验证转换为实物,体现了该领域巨大的发展潜力。根据数据显示,2016年,全球可穿戴设备市场规模约为1.5亿美元;预计其将在2025年达到28.6亿美元。新增市场规模中的很大一部分预计将由可穿戴生物传感器构成。
中金企信国际咨询公布《2020-2026年中国可穿戴生物传感设备行业市场发展战略分析及投资前景专项预测报告》
未来的可穿戴生物传感器将有多种形态,从腕带到纺织品或时尚配件,并逐渐融入佩戴者的日常生活。鉴于可穿戴生物传感器领域中的竞争性研究和巨大的商业机会,我们有理由期待该行业在不久的将来出现新的发展。可穿戴传感器市场预计会快速增长,此类设备也将在未来提高人们的健康生活质量。