医疗可穿戴设备中的无创生物标志物传感器有望极大地改善医疗效果。然而，测量汗液和其他体液中生物标志物的能力远比目前用于计步或监测温度的可穿戴设备中的传感器要精细得多。
什么是生物标志物？
医生通过分析生物标志物（即特定的生理指标）来诊断和监测可能患有癌症、心脏病或以前检测不到的糖尿病症状的患者。为了顺应以患者为中心的医疗趋势，医疗技术开发人员正在利用生物标志物传感技术设计解决方案，以实现日益个性化的监测。
例如，如今人们对测量血液、汗液和唾液等体液中生物标志物的可穿戴设备越来越感兴趣。通过体液监测生物标志物是无痛的，通常也是无创的，而且有助于确保患者的依从性。除了能显著改善医疗外，准确、无创的生物标志物监测还能为传感器设备开发商创造市场机遇。但首先，开发人员必须克服一系列技术和设计挑战。
无创监测——检测低浓度的生物标志物
研究人员、初创企业和行业领导者正在积极开展项目，以制造能够测量人体汗液中生物标志物的传感器。例如，乳酸盐可以指示疲劳的开始，并可作为医院患者全因死亡率的标志物。此外，在开发基于汗液的葡萄糖监测方面也取得了进展。生物医学工程师和材料科学家合作开发了一种小型可穿戴柔性传感器，可读取汗液中的多种生物标志物，并将数据传输到智能手机进行实时跟踪和分析。
然而，与血液样本相比，汗液和唾液中生物标志物的浓度较低，检测这些较低浓度的生物标志物具有挑战性。一些有趣的生物标志物传感器技术已在实验室得到验证。例如，一次性传感器中的化合物充当特定生物标志物的受体，然后化学接收则变成传感器上的可变电阻负载。但诸如此类的新技术还需要进一步开发，才能达到可穿戴产品所需的性能水平。
Molex 莫仕传感器平台支持生物传感开发
与此同时，Molex 莫仕还开发了各种轻薄灵活的平台，可与各种一次性传感器连接。我们的传感器平台经自定义配置，可在给定的传感器响应速度和应用要求范围内解释信号。接收到的生物标志化合物会有效地转化为传感器上的可识别负载，然后将其放大、数字化并传输至处理器，以执行逻辑运算，并最终通过指示显示器或其他人机界面（如移动设备）传达给用户。
支持用户舒适性的格式——无需牺牲准确性和可靠性
设备的商业成功取决于传感器系统的外形尺寸和性能，以及可制造性和最终成本。一系列传感器平台可用于生物标志物传感原型和进行子系统功能测试。典型的生物标志物传感器平台包括微处理器、运算放大器和模数转换器、LED 指示灯或显示屏、天线、可能的附加存储器以及纽扣电池或薄膜电池。
与刚性或柔性蚀刻铜电路相比，柔性基板和技术的最新发展使混合传感器电子器件变得更加经济和轻便。银柔性电路上的生物标志物传感器平台允许高度复杂而耐用的双面布局。典型的系统可能包括一个聚对苯二甲酸乙二醇酯 (PET) 基板，基板上通过广泛使用的印刷技术涂布银和介电油墨。根据不同的应用要求，组件还可以包括 0.50 毫米间距的 QFN 集成电路封装、用于保护关键元件的封装、薄膜电池、生物兼容安装粘合剂和图形覆盖板。
为了不影响用户使用，可穿戴生物标志物的外形必须比目前大多数集成传感器的设计更薄，后者的厚度通常在 2.00 至 5.00 毫米之间。更薄的硅芯片可以使基板更薄、更灵活。高速片对片、卷对卷印刷和装配技术可以大批量处理更薄的基板（1.00 至 2.00 毫米厚）。
以患者为中心的医疗的未来
在提高薄型柔性传感器的一致性以检测人体生物液中一系列生物标志物方面取得了重要进展。先驱开发人员目前正在研究可靠、准确、一次性和经济的可穿戴生物标志物传感器解决方案。
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