20年前,,2型糖尿病在中國幾乎聞所未聞,。20年后,我們走在了“世界前列”——世界上2型糖尿病患病率最高的國家,。根據(jù)現(xiàn)有數(shù)據(jù)統(tǒng)計顯示,,我國2型糖尿病患者人數(shù)已達(dá)到了1.14億,而且發(fā)病年齡年輕化的趨勢越來越明顯,,從2008年以來,,40歲以下人群2型糖尿病的發(fā)病率已經(jīng)從3.2%增加到了5.9%,年輕糖尿病患者的人數(shù)在近十多年里增加了1倍之多,。
對糖尿病患者而言,,測試血糖就跟吃飯一樣,是每天必不可少的動作,。目前最常規(guī)的方法是指尖釆血法檢測血糖,,即通過在不同時間點刺破患者的手指以測量血糖水平。由于很多糖友受不了頻繁針扎的痛苦,,所以很多人做不到一日七次測血糖,。此外,這種方法測得的瞬間血糖容易受運動,、飲食,、藥物、情緒波動等諸多因素的影響,,所以這種測量結(jié)果存在一定的片面性,。除監(jiān)測方式自身存在的不足之外,患者的感受(如疼痛,、不便等)也是影響血糖監(jiān)測的主要原因之一,。因此,動態(tài)血糖監(jiān)測儀(ConTInuousGlucoseMonitor,,CGM)等監(jiān)測設(shè)備應(yīng)運而生,,并很快受到廣大糖尿病患者的歡迎。中國是世界上糖尿病患者最多的國家,,為了應(yīng)對這個不斷增長的市場,,ADI公司與中國領(lǐng)先的CGM設(shè)備提供商合作為糖尿病患者帶來福音,其中包括與美奇合作開發(fā)下一代集成式動態(tài)血糖監(jiān)測可穿戴設(shè)備,。
告別指尖釆血,,CGM為患者提供更精確的監(jiān)測數(shù)據(jù)
CGM是指通過葡萄糖感應(yīng)器監(jiān)測皮下組織間液的葡萄糖濃度,,間接反映血糖水平的監(jiān)測技術(shù),幫助患者全面了解其24小時動態(tài)血糖波動的設(shè)備,。它允許用戶實時觀察飲食,、運動和胰島素劑量對患者葡萄糖水平的影響,并降低低血糖發(fā)作的頻率和嚴(yán)重性,,發(fā)現(xiàn)不易被傳統(tǒng)監(jiān)測方法所探測的隱匿性高血糖和低血糖,。
除此之外,CGM的成本優(yōu)勢也非常明顯,,不僅可以節(jié)約大量針頭和試紙使用費用,,而且在患者一生中,,通過動態(tài)血糖儀獲取的持續(xù)數(shù)據(jù)還可幫助他們成功地監(jiān)測癥狀,,避免嚴(yán)重的醫(yī)療程序或醫(yī)院就診帶來的高昂費用。使用CGM患者能夠管理自己的健康,,改變飲食習(xí)慣,、按時服藥,同時提高整體生活質(zhì)量,。
CGM的尺寸,、重量以及功耗(SWaP)是整個動態(tài)血糖儀行業(yè)面臨的挑戰(zhàn)。畢竟,,CGM是戴在糖尿病患者身上的便攜式生命體征監(jiān)測(VSM)設(shè)備,,通常連接在手臂或腹部。但由于它需要持續(xù)不斷地有電力來收集數(shù)據(jù),,所以很難讓它們足夠大,,既能發(fā)揮作用,又不影響佩戴者,。作為數(shù)字醫(yī)療解決方案的領(lǐng)導(dǎo)者,,特別是在可穿戴技術(shù)和慢性病管理領(lǐng)域,這一SWaP挑戰(zhàn)正是ADI的專業(yè)領(lǐng)域解決方案的優(yōu)勢所在,。據(jù)公開資料介紹,,美奇的動態(tài)血糖監(jiān)測設(shè)備中就采用了ADI的傳感器與下一代移動阻抗測試技術(shù)。
ADI可滿足醫(yī)療領(lǐng)域的阻抗測量解決方案
在官方公布的信息中,,美奇選擇了ADI公司小尺寸,、低電壓的AD5950用于下一代移動阻抗測試技術(shù)。該器件型號并不在ADI官網(wǎng)的信息中,,但我們不妨從ADI的相關(guān)解決方案中一窺其阻抗測量解決方案的技術(shù)特點技術(shù)趨勢,。
整合發(fā)射器+可更換傳感器的美奇動態(tài)血糖監(jiān)測貼片
對于所有應(yīng)用,阻抗測量的基本原理都是相同的,,但單次測量的功能仍然存在很大差別,。例如對于電化學(xué)阻抗分析,,其中電化學(xué)電池或傳感器的阻抗是在所有不同頻率中測量。通過不同頻率下阻抗的變化,,測量傳感器磨損,,并自動調(diào)整信號鏈。采用這種測量時,,傳感器精度會隨著時間(幾天至幾周)而下降,,這可能嚴(yán)重影響到各種測量值的整體精度。CGM就會出現(xiàn)這種問題,。ADI的阻抗測量的解決方案ADuCM355就可以統(tǒng)一實施所有測量,,這種高度集成的芯片包含一個節(jié)能模擬前端(AFE)和一個微控制器,后者承擔(dān)管理和安全功能,,例如循環(huán)冗余校驗(CRC),。下圖顯示了ADuCM355的關(guān)鍵組件。
具有化學(xué)傳感器接口的精密模擬微控制器ADuCM355的框圖
在醫(yī)療技術(shù)領(lǐng)域,,人們都在尋求體積小,、節(jié)能和低成本的解決方案,以便將它們植入可穿戴設(shè)備和可用設(shè)備中,。ADI公司的ADuCM355是一款片內(nèi)系統(tǒng),,可以極低的功耗控制電化學(xué)和生物傳感器。該器件是一款基于ArmCortex-M3處理器的超低功耗混合信號微控制器,,具有電流,、電壓和阻抗測量功能。
大多數(shù)用于測量的傳感器都可以通過ADuCM355輸入直接操作,。例如,,用于恒電勢器測量,如血糖測量,。與此相對,,實現(xiàn)更準(zhǔn)確的測量(例如電導(dǎo)率和pH值)需要用到擴(kuò)展信號鏈,所以也需要采用外部芯片,,例如LTC6078,。它增加了輸入阻抗,以適應(yīng)傳感器的高輸出阻抗,,從而獲得準(zhǔn)確的讀數(shù),。借助較大的信號鏈,ADuCM355可以讀取電壓和電流值,。在所示的電路中,,可以檢測到范圍小于100Ω至10MΩ的阻抗,較大的測量范圍可以覆蓋醫(yī)療領(lǐng)域所需的整個阻抗圖譜。
AD594x的高級功能框圖
ADI官網(wǎng)中用于連續(xù)血糖監(jiān)測的高精度,、低功耗模擬前端解決方案是AD594x,,該系列芯片專為醫(yī)療和工業(yè)類應(yīng)用量身定制。該模擬前端完全可配置,,可進(jìn)行修改以支持各種不同的用途,,包括皮膚電活動(EDA)或皮膚電反應(yīng)(GSR)、身體阻抗分析,、水分測量和生化測量等,。隨著可穿戴設(shè)備和電池供電系統(tǒng)成為發(fā)展趨勢,主要挑戰(zhàn)是在盡可能小的外形尺寸內(nèi)滿足所需的性能水平,,并且功耗極低,。AD594x旨在支持當(dāng)今的可穿戴市場,并滿足所有關(guān)鍵要求,,包括高精度,、小尺寸和低功耗。
結(jié)論
隨著醫(yī)學(xué)從被動治療轉(zhuǎn)向主動預(yù)防,,這種醫(yī)療趨勢的轉(zhuǎn)變依賴于高質(zhì)量并持續(xù)獲得的患者數(shù)據(jù)的設(shè)備,,例如血糖是因為運動而太低,還是因為不良飲食習(xí)慣而太高,,并能基于這些檢測數(shù)據(jù),更準(zhǔn)確,、有效和全面的判斷,。借助CGM提供的準(zhǔn)確的臨床級血糖水平數(shù)據(jù),患者能夠得到恰當(dāng)?shù)囊葝u素治療,,這有助于避免進(jìn)一步的糖尿病并發(fā)癥,,如血管損傷、心臟病,、中風(fēng),、腎病、糖尿病昏迷等,。