图1 | 可穿戴超声贴片

图片来源：戴维·拜洛特/加州大学圣地亚哥分校雅各布斯工程学院（知识共享署名2.0许可协议）

个人可穿戴健康科技正在改变患者与医生收集数据及制定医疗决策的方式。用于健康数据追踪的可穿戴设备种类繁多，从计步智能手表，到监测心律的便携式心电图仪，再到能在血糖水平超出正常范围时发送警报的持续血糖监测仪，不一而足。这些技术有助于预防健康急症、预测风险因素，并为健康生活方式提供个性化指导。然而，可穿戴技术的日益普及可能会带来意想不到的社会、经济和环境后果。杨等人在《自然》杂志发表的研究中，提出了一种模型，该模型可量化可穿戴医疗电子设备的环境足迹，并识别出使这些设备的生命周期更具可持续性的解决方案¹。

量化可穿戴医疗电子产品的全球生态足迹 |自然

评估电子设备的可持续性影响是一项复杂的工作。数字技术的广泛应用通常能实现节能降耗、减少碳排放²，但电子设备的制造却需付出高昂的环境代价。电子设备含有稀缺贵金属，而这些金属的开采地多为全球生态和社会脆弱地区³；此外，半导体、触摸屏、电池等高科技组件的制造，需要消耗大量能源和高纯度原材料⁴。尽管部分资源可通过再利用和回收实现循环，但大多数电子设备最终都会被弃置在地下室与壁橱中、被填埋处理，或被非法出口并倾倒至非正规垃圾处理系统。全球每年产生的电子垃圾超过6000万吨，其中仅有约22%能以环境友好的方式被收集和回收⁵。

尽管电视、智能手机等常见消费电子的此类环境问题已得到广泛研究，但可穿戴医疗电子设备的环境影响却鲜为人知。为填补这一知识空白，杨及其团队开发了一套全面的生命周期评估模型，用于估算四种可穿戴技术的环境影响。该模型涵盖了可穿戴设备从“摇篮到坟墓”全生命周期的所有物质与能源投入，以及所有废弃物、排放物和产品产出。

研究团队汇编了详细的数据集，描述了赋予可穿戴医疗设备核心功能的传感器、半导体及其他电子组件的材料清单、产品设计和制造工艺。这些数据集对可持续性研究具有特殊意义，因为此类信息很少被电子行业披露或在学术文献中发表。

基于这些详实的数据集，杨及其团队对四种可穿戴医疗电子设备进行了详细的环境分析，包括持续血糖监测仪、血压监测仪、持续心电图仪和床旁超声贴片（图1）。研究发现，单台设备的环境影响相对有限。例如，一台持续血糖监测仪在生产和使用过程中的碳足迹约相当于2千克二氧化碳当量，这与驾驶汽油车行驶约8公里的碳排放量相当（详见链接：go.nature.g.sjuku.top/48x5yf2）。其中，超过95%的环境影响来自设备内部的印刷电路板和半导体，这是由于原材料提纯和制造过程需要消耗大量能源。然而，一台血糖监测仪的使用周期仅为14天，之后便会被丢弃并更换。只要个人持续使用可穿戴设备进行血糖监测，这一更换周期就会不断重复，带来的环境影响也会与日俱增。

为了更贴合实际使用场景，研究团队还引入了另一项关键创新：将生命周期评估与巴斯扩散模型相结合。巴斯扩散模型是一种用于预测新产品市场采纳率随时间变化的数学模型。通过预测可穿戴医疗电子设备的全球普及趋势，杨等人估计，到2050年，可穿戴血糖监测仪的年销量可能会超过14亿台，由此产生的年温室气体排放量约为270万吨二氧化碳当量。在该情景下，模型中所有可穿戴设备的年温室气体排放总量将达到340万吨二氧化碳当量，这一排放量接近芝加哥等大型城市交通部门的碳足迹。

研究团队还探讨了可穿戴设备的快速淘汰可能给废弃物管理带来的挑战。尽管这类设备体积小、重量轻，即便广泛普及，其质量占全球电子垃圾的比例也可能不足2%。但它们复杂的微型化设计，严重限制了设备的维修、再利用和回收。一种颇具前景的解决方案是采用耐用且模块化的设计理念：用户可仅更换老化的传感器，而保留环境影响更大的电子组件继续使用。研究团队还提出，鉴于可穿戴设备的使用周期较短，可采用替代组件来取代高稳定性电子元件，从而避免使用稀缺资源或高能耗半导体。此外，研究表明，全球能源结构向可再生电力转型，将有助于降低可穿戴设备制造过程的环境影响。不过，研究发现，改用可生物降解塑料或再生塑料仅能带来有限的环境效益。

杨及其团队的分析为估算可穿戴医疗电子设备的环境影响提供了重要参考，但同时也引发了诸多新的可持续性问题。例如，可穿戴设备的广泛使用将产生海量数字数据，这些数据需要在医疗系统间传输、存储于云端，并通过人工智能工具进行分析。支撑此类软件和数据中心运行所需的电力消耗难以量化⁶，但这很可能会对环境造成进一步破坏。

可穿戴医疗设备的环境影响还应与传统替代产品进行对比。以血糖监测为例，传统方法通常需要使用塑料血糖仪、葡萄糖反应试纸、采血笔（指尖采血设备）和一次性采血针。而持续监测血糖的可穿戴电子设备，所需原材料更少，产生的废弃物也可能更少⁷。此外，如果可穿戴设备能为用户带来更好的健康效果，那么公共健康水平的提升也可能带来间接的环境效益。不过，许多医疗电子设备仍处于研发阶段或刚刚进入市场，其长期市场接受度尚不明朗⁸。

杨及其团队成功攻克了这一医疗与数字技术交叉领域的环境难题。他们预测，可穿戴设备的广泛普及可能会导致排放量增加、环境毒性加剧和废弃物增多，但同时也指出，这些影响可以通过技术创新、可持续性分析和环保产品设计得到缓解。这项研究为开发更惠及人类、更友好环境的医疗技术迈出了重要一步。