《電子技術(shù)應(yīng)用》
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蘋果新太赫茲輻射傳感器技術(shù) Apple Watch或支持無創(chuàng)血糖監(jiān)測

2021-02-12
來源:cnBeta

一系列專利顯示,蘋果將為未來的Apple Watch引入使用太赫茲電磁輻射監(jiān)測血糖的能力,無需抽血。報(bào)道稱蘋果推出的 “Apple Watch Series 7”將具備監(jiān)測血糖的能力,以確定血糖水平--不需要從患者身上抽血。

  這是非常多醫(yī)療公司一直在追求的技術(shù),也是蘋果之前研究了幾年的技術(shù)。不過現(xiàn)在,四項(xiàng)相關(guān)的新專利申請被曝光,它們共同展示了蘋果在Apple Watch中對這種系統(tǒng)的最新提議。

  這四項(xiàng)中沒有一項(xiàng)提到葡萄糖這個(gè)詞,也沒有提到 “血糖”這個(gè)詞。不過,它們都提出了使用吸收光譜的系統(tǒng),這也是所有非侵入式系統(tǒng)提案中用于監(jiān)測血糖的方法。

  “使用環(huán)境傳感器增強(qiáng)性能的動態(tài)環(huán)境中的太赫茲光譜和成像”是主要的新專利申請,其他三項(xiàng)是它的相關(guān)變體。所有四項(xiàng)專利都?xì)w功于同一個(gè)發(fā)明團(tuán)隊(duì),并且都涉及使用電磁波作為系統(tǒng)的一部分。

  之前的提案中,有各種利用光來檢測 “氣體、健康/液體或固體材料的質(zhì)量 ”的實(shí)現(xiàn)方式,但蘋果認(rèn)為這有一定的局限性。除了對精度的擔(dān)憂,還存在手表等小型設(shè)備的耗電問題。

  “例如,在電子設(shè)備上集成一個(gè)氣體傳感器,需要一個(gè)光圈或開口,讓空氣流到氣體傳感器上,這樣才能檢測到氣體,”

  “光圈可能會降低設(shè)備的水電阻率。另外,由于外形尺寸和氣體檢測能力之間的權(quán)衡,光圈的尺寸可能會受到限制。”

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蘋果需要檢測更多的氣體,但在Apple Watch中沒有空間來增加許多不同的傳感器?!霸谙M(fèi)電子設(shè)備上集成多個(gè)傳感器來檢測氣體、液體和固體材料,會增加消費(fèi)電子設(shè)備的尺寸和成本。”

  最后,蘋果表示,如今的許多傳感器 “為了維持傳感器的特性,空閑時(shí)間的電流消耗很大”。例如,有些傳感器有 “加熱元件,用于始終保持傳感器的一定溫度”。

  以前的建議是將具有已知特性的光通過樣品(如用戶的皮膚)的光學(xué)系統(tǒng)。當(dāng)光線再次被檢測到時(shí),它將被所通過的東西改變,有些波長會被人體吸收。

  蘋果的新提案似乎以同樣的方式工作,只不過它使用的是太赫茲電磁輻射。從本質(zhì)上講,Apple Watch將是一個(gè)無線電光譜設(shè)備,它的工作范圍很短?!半娮釉O(shè)備的發(fā)射器向動態(tài)環(huán)境中發(fā)射太赫茲(THz)頻段的電磁(EM)波,電子裝置的接收器從環(huán)境中接收反射的EM波。反射EM波的光譜響應(yīng)被確定,該光譜響應(yīng)包括指示環(huán)境中傳輸介質(zhì)的吸收光譜,將吸收光譜與目標(biāo)傳輸介質(zhì)的已知吸收光譜進(jìn)行比較。”

  就像蘋果公司反復(fù)提到 “電子設(shè)備”而不是單指Apple Watch一樣,它也擴(kuò)大了其專利提案的范圍。雖然吸收光譜是無創(chuàng)葡萄糖監(jiān)測的方式,但蘋果表示,這項(xiàng)提案也是要做整體健康監(jiān)測,比如檢測皮膚癌和其他皮膚病。“

  如果蘋果的提議可行,顯然意味著葡萄糖監(jiān)測可以作為一種無創(chuàng)程序來完成。但這也意味著,Apple Watch可以持續(xù)監(jiān)測血糖水平,并在發(fā)生重大變化時(shí)通知佩戴者。雖然不會像醫(yī)院的監(jiān)測等那樣準(zhǔn)確,但它將提供與心率監(jiān)測同樣有用的連續(xù)信息。

  然而,太赫茲射頻生成和精確傳感仍然是一項(xiàng)比較新的技術(shù)。目前還不清楚蘋果公司在為其開發(fā)小型化組件方面的進(jìn)展情況,可能除了研究這個(gè)概念之外,根本沒有開始實(shí)際的物理工作。太赫茲成像和傳感不是電離輻射,由于涉及的能量很低,對組織的任何影響預(yù)計(jì)只是熱效應(yīng)--類似于手機(jī)等現(xiàn)有的射頻發(fā)射。該技術(shù)在醫(yī)療圖像方面有更廣泛的應(yīng)用,理論上可用于數(shù)據(jù)傳輸和安全成像。

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