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Apple的又一黑科技——硅光无创伤血糖仪

2023-03-01 光学小豆芽 阅读:
上周二,彭博社报道了一则关于Apple公司硅光无创伤血糖仪取得重要进展的新闻,引起了大家的广泛关注。

上周二,彭博社报道了一则关于Apple公司硅光无创伤血糖仪取得重要进展的新闻,引起了大家的广泛关注。小豆芽这里做下信息整理和简单的分析,供大家参考。jA1ednc

1)十年磨一剑jA1ednc
Apple内部将该项目命名为E5, 旨在以无创伤的方式监测人体血糖浓度,并最终集成到Apple Watch中。该项目隶属于Apple的XDG部门(Exploratory Design Group), 有上百名的工程师参与该项目,已经花费数百万美金。血糖监测项目始于2010年,当时Apple收购了一家名为RareLight的初创公司。据说该收购由乔布斯直接授意,此时他正被疾病折磨,比较关注医疗健康技术。2011年该项目被Apple接管后,开始在一家名为Avolonte Health的公司里秘密进行,该公司距离苹果总部仅有12英里。2015年之后,该项目才逐步划归到XDG部门下。故事比较曲折,不变的是苹果对无创血糖技术的坚持与初心。jA1ednc

2)项目进度jA1ednc
目前该项目还处于概念验证(Proof of Concept)阶段,目前原型机的尺寸和iPhone相当,用户可以将血糖仪绑在手臂上。Apple的下一个目标是如何进一步缩小系统体积。jA1ednc

3)采用技术jA1ednc
彭博社的文章中简单提及了Apple血糖仪所采用的技术,即硅光(silicon photonics)技术和光学吸收谱(optical absorption spectroscopy)技术。特定波长的光经过皮下组织液时,会被血糖吸收。当光反射回探测器时,其红外吸收光谱中携带了血糖浓度的信息。通过对分析光谱的信号处理与计算,即可得到用户的血糖值。jA1ednc

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小豆芽试图搜索Apple的相关专利,没有收集到特别有效的信息,稍微相关的是一个关于波长锁定的subsystem,如下图所示。Mux, Selector和Detector都可以集成到硅光芯片中,selector可以为AWG、micro-ring或者Bragg Grating,通过selector分出的部分光对激光器进行反馈控制,锁定到特定波长。对于整个血糖计的光路,目前还无从得知。如果大家有相关猜想的话,欢迎一起讨论!jA1ednc

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Apple之前与Rockley Photonics合作过一段时间,小豆芽之前的分析中(Rockley Photonics的血糖监测硅光芯片),推测Rockley可能采用的拉曼光谱技术,这一点现在可能要打个问号了。红外吸收光谱和拉曼光谱都可以用来检测分子的振动能级,从而作为分子的指纹,进而获知分子的浓度信息,两者都可以用于无创伤的血糖监测。两者的主要区别有,jA1ednc
1)红外光谱本质上是吸收光谱,而拉曼光谱属于散射光谱。红外光谱是入射光与分子能级共振,产生吸收,而拉曼光谱是入射光与分子能级相互作用后,辐射出另一个频率的光。jA1ednc
2)红外光谱的信号比较强,便于测量,拉曼光谱信号较弱。这一点可能是Apple选择红外光谱路线的主要原因。jA1ednc

目前Apple已经与Rockley终止了合作, Rockley公司自身也申请破产了。小豆芽不太确定这两件事的时间先后顺序,是否有因果关系。Rockley破产的主要原因是其生物传感产品迟迟无法落地。但是这两个信息间又有些矛盾,如果Apple取得了重大进展,对Rockley也是某种利好。jA1ednc

4光FoundryApple的硅光芯片在台积电进行加工。台积电拥有12寸的硅光工艺线,并且只对非常有限的客户开放。Luxtera(Cisco)、Nvidia等公司都在TSMC进行硅光的流片。 jA1ednc

此外比较有意思的是,Apple官方拒绝对彭博社的这一新闻进行评论。jA1ednc

以上是对Apple基于硅光芯片的无创伤血糖监测仪的简单介绍。经过十多年的努力,Apple的无创血糖仪已经走到概念验证阶段,期待未来能够在Apple Watch中使用该功能。由于Apple对该领域的投入,可以预期未来一段时间内,基于硅光的生物传感技术将得到大家的广泛关注,这或许是硅光技术大规模发展的一个契机。相比于光模块,bio-sensor的需求量会更大,有助于硅光技术的推广。 jA1ednc

责编:Ricardo
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