无创血糖仪开始冲击传统血糖仪

无创血糖仪开始冲击传统血糖仪

随着时代的飞速发展，现在中国的血糖仪市场大概为25亿-40亿元人民币之间。市场份额的格局为：外资两大巨头强生和罗氏公司占据着市场份额头两名的明显优势，累计份额超出60%。而仅在中国境内销售的，就有超出30家不同的品牌，其中三诺、怡成等都是国内厂商中的大牌，鱼跃医疗也想凭借高性价比和渠道优势开始发力。现在该行业的盈利模式是：血糖仪几乎成本定价，以试纸盈利。

以三诺生物为例，该公司报显示，报告期内实现主营业务收入4.48亿元，其中血糖测试仪收入为9710.13万元，血糖检测试纸收入3.5亿元。平均销售毛利率65%左右，而这重要来源于试纸。

根据以上的血糖仪行业情报分析，大家发现了什么问题没有？对，如果无创血糖仪真的立刻就来临，那么将摧毁一大块现有的血糖仪市场，由于他们都是有创检测，靠的是试纸盈利，而无创检查是不需要用试纸的，釜底抽薪式的替代啊！可是为什么这些厂商并没有如热锅上的蚂蚁同样坐立不安，而是几乎没有什么反映呢？由于无创测血糖在技术上确实很困难，下面就为大家介绍一下它的发展历史。

早在半个世纪前，科学家就开始对这一问题进行了持续研究，传统的血糖无损检测办法。

寻找血液替代物

常见的办法有测血液替代物（唾液、汗、尿液）中的葡萄糖浓度，但有部分研究表明：所测得的葡萄糖浓度与血糖浓度无明显有关性。而另一种办法是通过皮肤轻度腐蚀，去除表皮障碍，加负压持续抽取的办法，测组织间隙液的糖浓度，进而通过算法反向推定血糖浓度。但是这仍是一种轻微有损的检测办法，运用与体外测量相结合的微渗入技术，所测葡萄糖浓度与血糖浓度有关性确实比较好，但检测过程中操作技术规定高，测量复杂，不合用于普通临床使用。

使用生物传感器

20世纪60年代，酶电极作为电化学传感器，初次被提出来应用于此，而这是血糖无损检测的最早报道，后来又出现了光学传感器，通过几十年的研究，生物传感器已成为一种相对成熟和研究比较充足的领域，并且符合临床的迫切需要。

生物传感器普通分为电化学传感器和光学传感器。电化学传感器分为两类：体外传感器（皮肤表面的传感器）和可植入皮下的传感器，其工作原理为：测量与被分析物质浓度成比例变化的物理量。但是电化学传感器只能在有限的范畴内使用，还没能真正应用于临床。

至于光学传感器的工作原理分为光吸取、光反射和光散射3种。但传感器测量值普通不大于静脉血血糖值，且光源的高能量辐射可能造成分子水平的细胞受损。因此光学传感器的办法也没有用于临床。

运用光谱测量

这是一种公认的进行液体中溶质定量测定的办法。通过口服一定量的13C标记葡萄糖，在外加磁场下测其声共振或磁共振谱，可给出某些预测。但仪器设备复杂，占用的计算机容量巨大，近年某些研究小组运用Fourier变换Raman光谱进行了血糖无损检测。

国际上研究最多的是用Fourier变换近红外光谱的（FT-NIR）疗法。德国的Heise和美国的Arnold等都做了大量工作，进行了进一步研究。测量办法分为透射谱和反色谱。德国的Heise等初次用ATR（衰减全反射）技术测量了人体血浆和血液中的葡萄糖、蛋白质、胆固醇、尿素、尿酸和甘油三酯等组分的浓度。

由于近红外计算容易受到溶液中其它成分变化的影响，Herise通过研究后认为：对血糖检测选择性最佳的是中红外光谱。Fourier变换中红外（FT-IR）光谱）在中红外区能够获得更加好的效果和信息，并且葡萄糖在中红外区有特性性吸取峰，能够合用于体外检测。但该办法由于机器过大，使用成本过高，临床无法推广。

能量代谢守恒法

该办法是今天介绍的主角。

根据能量代谢守恒法的有关理论，应用温度传感器、湿度传感器、辐射传感器和血氧模块采集手指表面的生理信号，能够采用DSP（数字信号解决器）设计并制作便携式无创血糖检测仪。

在接下来的研究中，首先采用MEMS技术将多个传感器集成化，提高传感器的检测敏捷度和信噪比；另首先进一步减小检测电路板的体积和重量，提高可靠性，减少功耗。最后继续改善无创血糖检测算法的数学模型，将更多与血糖浓度有关的变量纳入检测的范畴，如手指表面粗糙度和角质层厚度等等。

从上述的办法能够看出，谷歌的隐形眼镜使用的是寻找血液替代物的办法测量血糖，但事实上这个办法在整个无创血糖发展史中处在一种很初级的阶段。在下面的几篇文章里，笔者会注意介绍这些办法衍生出来的产品，并探讨如何才干让无创血糖仪真正进入我们的生活。

到现在为止，美国FDA仅同意过一款无创血糖仪上市——同意Cygnus公司的Glucowatch上市，但是只作为附属医疗器械，在常规血糖测试办法外辅助使用，并且需要医生的处方。该产品现在已经退出市场不再销售，现在美国市场上暂无其它的无创血糖仪产品。欧洲市场上也仅有一两款通过CE认证的无创血糖仪，但市场反映淡漠。其它大部分厂商都处在研发阶段。

从原理上来看，无创血糖仪的检测原理涉及光学频谱分析、皮下组织液检测法、射频阻抗分析等等。下列为几家代表厂商及其产品。

1.EchoTherapeutics公司的Symphony动态血糖监测仪

ECHOTherapeutics公司的Symphony血糖仪应用了皮肤透析方式采集皮下组织液的持续监测葡萄糖的办法。基本原理是使用一种电动研磨头解决皮肤表面，将角质层磨去，达成靠近真皮的程度，形成一种大概一角硬币大小的圆形。再运用一种电化学传感器装置，将皮下组织液持续吸出来，测量其中的葡萄糖浓度。得到的数据以无线方式传输到电脑、显示屏或者智能手机。该产品可持续采集动态血糖数据，每个传感器探头使用寿命约24小时，重要针对住院患者使用。

ECHO公司近来一次临床实验在ThomasJefferson大学医院进行，共有15名患者参加实验。实验中，除了ECHO公司的Symphony血糖仪，还使用YSI2300STAT血糖仪每隔30分钟采集动脉血样以测试血糖成果，共采集到1500个数据，与ECHOSymphony血糖仪得出的数值相对照。克拉克错误网格分析(CEG)表明，98.9%的数据为临床精确(A)，0.3%为良性误差(B)，综合A+B为99.2%。平均相对误差绝对值（Mard）为9%。

ECHO现在正在申请欧洲CE认证，计划成功后再申请FDA同意。

2.C8MediSensors公司的光学血糖动态监测仪

美国C8MediSensors公司的血糖仪采用光学办法（拉曼光谱法）持续测量血糖。该设备用一根腰带紧贴皮肤束在腰间，工作时仪器将一束单色光照射皮肤，并检测返回的频谱。血糖仪获取的测量成果会通过蓝牙方式发送至病患的智能手机。病人能够访问历史长达4个月的测量统计，并将数据下载至计算机，与照护人共享读数。C8MediSensors光学血糖仪也可用于设立低、超高血糖阈值，同时设立声音和振动警报。

C8公司的一篇论文中提到其血糖仪的精确性的克拉克错误网格分析（CEG）成果为92%的临床精确和良性误差。

C8MediSensors近来宣布其光学血糖监测仪已获得欧盟CE认证（也是附属医疗器械类），还将继续申请美国FDA同意。

3.以色列IntegrityApplications

IntegrityApplications公司成立于，位于以色列的Ashkelon。该公司研制出一款无创血糖检测仪。该检测仪由主体和耳夹两部分构成，同时整合了超声、传导和热容三种检测技术，从而提高检测精度。该产品可用于1型或2型糖尿病、妊娠糖尿病、糖尿病前状态、糖耐量减退患者的血糖检测。

IntegrityApplications公司的GlucoTrack血糖仪如上图所示，重要由主体和耳夹两部分构成，前者涉及显示屏、操纵面板以及信号输出、接受和解决器，外形类似mp3播放器；后者由传感器和校正电路构成,使用者血糖信息由耳夹获取并传至主体部分进行解决后,使用者可方便地读取。

相比其它无创血糖仪产品，GlucoTrack同时采用了三种检测原理，以提高测量精确性，涉及：

超声：使用超声技术检测声波穿过耳垂的速度，而音速收到耳垂毛细血管中的血糖浓度的影响。

电学：测量组织的电导率变化；

热量：检测组织的热量传输特性（类似清华的技术）。

IntegrityApplications公司从开始在以色列Soroka大学医学中心对116位患者进行临床实验，共获得2364个数据，与传统大型血糖分析仪对比，克拉克错误网格分析（CEG）表明，96%的数据为临床精确和良性误差。其中，59%A区（临床精确）,37%B区（良性误差）,2%C区,2%D区，0%E区。平均相对误差（MARD）为23%。

和，对24位患者进行了居家临床实验，共获得1306个数据。成果为97%的临床精确和良性误差。其中，54%A区，43%B区,2%C区,1%D区，0%E区。平均相对误差（MARD）25%.

IntegrityApplications公司但愿在获得欧洲CE认证，申请美国FDA同意。

4.其它

BiocontrolTechnology公司的Diasensor1000，运用近红外光对皮肤的反射，从反射光强度变化，读出血糖值。美国FDA尚未同意，但欧洲已同意上市。

SamsungFineChemicals公司的GlucontrolGC300，为近红外式便携式机，以电池为能源。测试时，患者只需将手指放在红外传感器上数分钟，即可得到成果。

CMETelemetrix公司的GlucoNIR，亦为近红外式便携机，液晶显示，电池能源，带通信口，能将测试数据下载至主机。

NIMOS的NIMOS(noninvasivemonitoringsystem)，为皮下间质液型血糖仪，测试样品通过一种微型吸盘，从皮肤上吸取。吸盘内装有血糖传感器，并有电缆，与主机连接。

InvernessMedicalTechnology的LifeGuideSystem，亦为一种皮下间质液型血糖仪，测试样品采集不用普通的手指法，而是通过手臂采集。

LifeTracSystems的SugarTrac，为无创红外频谱分析型，此装置插在耳道上，并向鼓膜发射不同波长的红外光，然后，将不同波长的反射信号进行分析、计算，从而求出血糖值。设计者认为鼓膜微循环系统含有更多的血糖特性，故此，但愿从鼓膜采集到的信号，能更精确地反映血糖值。

MegneticDiagnotics的Multi-analyteMeter，设计者试图用一种类似磁共振成像原理的装置，对手指、手臂或其它部位采集到的体液，用射频及磁场对体液中的分子进行分析。但现在仅处在实验室研究阶段，公司未宣布何时能进展到临床实验阶段。

OptiScanBiomedical公司另辟蹊径，构想运用糖分子在外界温度变化时的特性，来测试血糖。他们采用一种小型快速降温装置放在皮肤上，试图测出血糖值。现在也处在实验阶段，未见有新进展。

三.国内：清华精仪系开发的无创血糖仪

国内从事无创血糖仪研究较突出的有清华大学精仪系的唐飞、王晓浩、王东生团体。该团体的血糖监测技术是基于代谢热整正当——采用温度传感器、红外传感器、湿度传感器和光学测量装置，通过测量人体代谢产生的热量、血液流速、血氧饱和度，运用人体代谢产生的热量是血糖浓度、供氧量的函数，推算出血糖浓度。

清华的无创血糖仪现在正在解放军301医院进行临床实验，从已有的实验数据来看，测试成果与医院用大型生化分析仪测得的血糖值的有关系数达成了0.856。然而需要注意的是，该技术对测量时人体状态规定较高。该设备第一次进行临床实验时，有关系数只有0.4。研究人员认为重要因素是实验时间在冬季，室内外温差较大，病人测量时没有处在热中立带状态；另外，病人进入医院后始终在