根據(jù)國際糖尿病聯(lián)盟(IDF)的研究數(shù)據(jù),截至2021年全球成年糖尿病患者約為5.37億,預(yù)計(jì)到2045年這個數(shù)據(jù)將增加約46%,達(dá)到7.83億!顯而易見,糖尿病已經(jīng)成為人類健康主要的威脅之一?
對于糖尿病患者來講,“控糖”是無法回避的日常?不過,很多“糖友”都知道,這條“控糖”之路并不輕松?在傳統(tǒng)醫(yī)療方式中,血糖的監(jiān)測和對應(yīng)的治療都是在專業(yè)醫(yī)療機(jī)構(gòu)中進(jìn)行的,這無疑會耗費(fèi)患者大量的費(fèi)用和時間,也是現(xiàn)實(shí)中“控糖”難以持久?效果差強(qiáng)人意的重要原因之一?
血糖儀的技術(shù)發(fā)展
不過,隨著人們健康意識的增強(qiáng),以及現(xiàn)代科技的發(fā)展,這種局面正在發(fā)生改變?越來越多的醫(yī)療器械,逐漸放下專業(yè)的“身段”,轉(zhuǎn)變?yōu)橄M(fèi)級的產(chǎn)品,讓普通人在日常生活中就能觸手可及?血糖儀就是其中之一?
家用血糖儀的出現(xiàn),讓普通人可以隨時隨地自主完成血糖監(jiān)測,實(shí)時掌握自己的健康狀況?尤其是隨著物聯(lián)網(wǎng)的興起,血糖儀也變得越來越智能,可以通過無線通信將血糖監(jiān)測數(shù)據(jù)傳輸?shù)绞謾C(jī)APP以及云端,接駁智慧醫(yī)療系統(tǒng),基于患者的數(shù)據(jù)給出個性化的治療建議?
值得注意的是,近年來血糖儀的產(chǎn)品進(jìn)化又展現(xiàn)出了一個新趨勢,即連續(xù)血糖監(jiān)測(CGM)的出現(xiàn)和市場的興起?
傳統(tǒng)的指血檢測 (BGM) 法,是通過刺破手指或其他身體部位采集血液,完成血糖的檢測,這個方法雖然“經(jīng)典”,但是也存在不少弊端,比如:有創(chuàng)采血過程較為痛苦,且操作不當(dāng)可能導(dǎo)致創(chuàng)口感染;操作較為繁瑣,血糖檢測所需工具和材料(采血筆?試紙?檢測儀等)較多;監(jiān)測頻次有限,無法監(jiān)測血糖連續(xù)變化,可能存在監(jiān)測盲區(qū)……為了彌補(bǔ)上述BGM方法的不足,人們發(fā)展出了CGM技術(shù)?
顧名思義,“連續(xù)血糖監(jiān)測(CGM)”就是能夠持續(xù)采集血糖數(shù)據(jù),全時段監(jiān)測血糖波動情況,讓“控糖”不留盲區(qū),相較于BGM這顯然是個顯著的優(yōu)勢?CGM的原理并不復(fù)雜,其是通過埋植于皮下組織的微電極,記錄組織間液葡萄糖氧化反應(yīng)產(chǎn)生的電信號,間接測量血糖的技術(shù),只需一次性“微創(chuàng)”安裝傳感器探頭貼片,即可長時間連續(xù)工作,既減少了患者的痛苦,使用也更為便利?
正是因?yàn)檫@些特性,CGM備受市場青睞?有數(shù)據(jù)顯示,從2015年到2020年間,全球CGM市場規(guī)模由17億美元快速增長至57億美元,年均復(fù)合增長率高達(dá)28.2%,而且在不少市場(如中國),CGM血糖儀的滲透率并不高,未來的市場前景值得期待?
圖1:連續(xù)血糖監(jiān)測(CGM)正在興起
由此可見,在對抗糖尿病的持久戰(zhàn)中,技術(shù)的進(jìn)步正在令我們獲得越來越大的主動權(quán);而從另一個意義上講,這也會加速血糖儀產(chǎn)品的迭代,使其成為智能醫(yī)療器械領(lǐng)域一個明星單品?QYResearch的研究數(shù)據(jù)顯示,到2029年全球自我血糖監(jiān)測和連續(xù)血糖監(jiān)測市場規(guī)模將達(dá)到273億美元,未來幾年的年復(fù)合增長率將達(dá)10.2%?
跨越血糖儀的技術(shù)門檻
對于醫(yī)療電子市場的玩家來說,血糖儀的市場蛋糕確實(shí)誘人,不過想要吃到嘴,在研發(fā)時還有繞不過去的幾道坎兒?
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首先,由于血糖儀屬于醫(yī)療器械,因此對產(chǎn)品的測量的準(zhǔn)確性?精準(zhǔn)度,以及可靠性和安全性,都有特殊的要求,需要符合特定的行業(yè)規(guī)范,這無疑是一個門檻?
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其次,作為一個高頻使用的醫(yī)療設(shè)備,血糖儀的便攜化和可穿戴化是大勢所趨,而小型化設(shè)計(jì)對于任何一個電子系統(tǒng)來說,都是一個不小的挑戰(zhàn)?
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同時,便攜性更偏愛電池供電,這對血糖儀的低功耗特性也會產(chǎn)生更高的要求?
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再有,醫(yī)療器械的消費(fèi)化固然會做大市場蛋糕,但是普通消費(fèi)者對于成本也更為敏感,因此在產(chǎn)品研發(fā)時也必須在成本優(yōu)化上做足功課?
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最后,隨著智能化程度原來越高,血糖儀的功能也會越來越豐富——比如無線連接已經(jīng)成為主流產(chǎn)品的標(biāo)配——系統(tǒng)也會越來越復(fù)雜,開發(fā)者需要面對的工作量也會更大?
由上述幾個因素不難看出,想要開發(fā)出一款商用血糖儀產(chǎn)品,絕非易事?而想要順利邁過這些技術(shù)門檻,一個關(guān)鍵點(diǎn)就是:從產(chǎn)品研發(fā)的“上游”?元器件的選型和應(yīng)用環(huán)節(jié)就要把好關(guān),選用極可靠的“物料”,構(gòu)筑好產(chǎn)品的技術(shù)基石?
當(dāng)然,血糖儀市場巨大的商機(jī),元器件制造商也已經(jīng)覺察到了,因此他們也一直在跟隨技術(shù)和市場的發(fā)展,進(jìn)行周密的產(chǎn)品布局,以更好地對接開發(fā)者的需求?
在這個領(lǐng)域,村田制作所的技術(shù)準(zhǔn)備就非常充分,其憑借著豐富的產(chǎn)品組合,已經(jīng)圍繞著血糖儀(也包括CGM產(chǎn)品),打造出了全方位的解決方案?提供配套電子元器件(村田MLCC(GRM),村田貼片電感LGQ,LQP)
圖2:Murata血糖儀解決方案
本文中,我們將重點(diǎn)推薦Murata的三款面向血糖儀的產(chǎn)品,大家可以看到,這些產(chǎn)品可以很好地契合血糖儀的設(shè)計(jì)需求,讓開發(fā)者輕松應(yīng)對挑戰(zhàn)?
藍(lán)牙低功耗模塊:創(chuàng)建智能連接
隨著血糖儀智能化水平的提升,藍(lán)牙低功耗(BLE)無線連接已經(jīng)成為產(chǎn)品的標(biāo)配,它能夠?qū)⒀莾x與手機(jī)?平板電腦?PDA等智能終端連接在一起,傳輸患者的血糖數(shù)據(jù),或者是完成血糖儀的調(diào)試?配置和OTA等功能?
根據(jù)上文提到的血糖儀的設(shè)計(jì)要求我們不難看出,小尺寸?低功耗?高品質(zhì)的連接——這應(yīng)該是血糖儀產(chǎn)品對于BLE模塊的核心要求?Murata的MBN52832藍(lán)牙低功耗5.0模塊,就是為此類超低功耗數(shù)據(jù)通信應(yīng)用而精心打造的?
圖3:MBN52832 BLE 5.0模塊
MBN52832 BLE模塊將Nordic公司的BLE SoC?射頻前端和晶體集成到超小外形中,能夠很好的滿足血糖儀小型化的設(shè)計(jì)要求?
模塊的核心是Nordic的nRF52832無線SoC,其符合BLE 5.0規(guī)范,可提供更高的吞吐量?更大廣播容量,以及經(jīng)過改進(jìn)的信道共存算法 (SCA),可提供先進(jìn)的無線連接特性?該無線SoC內(nèi)置Arm Cortex-M4內(nèi)核,集成有64KB RAM和512KB閃存以及豐富的接口,適用于各種物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用,可支持血糖儀功能擴(kuò)展的需求?
該模塊提供兩種藍(lán)牙天線配置方式:使用板載PCB天線或通過引腳焊盤連接外部天線,這為設(shè)計(jì)帶來了更大的靈活性?MBN52832 BLE模塊還獲得了SIG認(rèn)證,以及FCC?IC?ETSI等監(jiān)管認(rèn)證,有助于降低系統(tǒng)設(shè)計(jì)人員的工作量并縮短產(chǎn)品上市時間,使其非常適合于血糖儀等小型電池供電的醫(yī)療和保健類應(yīng)用?
圖4:MBN52832 BLE 5.0模塊框圖
混合型晶振:賦能可靠的智能控制
在電子設(shè)備中,晶體諧振器(簡稱晶振)常被比喻做電子系統(tǒng)的“心臟”,它們?yōu)橄到y(tǒng)的正常工作提供穩(wěn)定的時鐘基準(zhǔn)信號?血糖儀作為一款關(guān)乎用戶健康的醫(yī)療設(shè)備,可靠而穩(wěn)定的運(yùn)行自然也少不了高性能晶振的支持?
考慮到血糖儀應(yīng)用的特殊性,在晶振選型時,除了精準(zhǔn)度這個硬指標(biāo),也要綜合考慮產(chǎn)品的外形和成本等因素?
Murata的 HCR混合型晶體諧振器,就是適合于血糖儀的緊湊型?高性價比的SMD諧振器?所謂“混合型”是指HCR晶振將石英晶體元件密封在Murata陶瓷諧振器所采用的可靠封裝中,兩種技術(shù)的組合使得該時鐘元件可以保有石英級別的精準(zhǔn)度(在±10ppm以內(nèi)),同時與標(biāo)準(zhǔn)石英晶振相比尺寸更小?成本更低,具有獨(dú)特的優(yōu)勢?
圖5:HCR SMD晶振
由于采用了通用性高平面構(gòu)造氧化鋁基板結(jié)合金屬帽的封裝構(gòu)造,HCR系列與采用空穴構(gòu)造的陶瓷封裝的傳統(tǒng)晶振相比,制造和材料成本更低,并具有更穩(wěn)定?更高效的產(chǎn)能,這對于血糖儀產(chǎn)品供應(yīng)鏈的降本和優(yōu)化大有裨益?
圖6:HCR SMD晶振獨(dú)特結(jié)構(gòu)的優(yōu)勢
此外,HCR晶振回流焊后的頻率變化小,便于客戶進(jìn)行頻率補(bǔ)償,并支持寬溫范圍,這使其可以為血糖儀開發(fā)提供一個高精度?高可靠性?外形緊湊?成本合理且供貨穩(wěn)定的解決方案,有力地賦能血糖儀的智能控制和連接等需求?
NTC熱敏電阻:提供更準(zhǔn)確的CGM
如上文所述,目前很有市場熱度的CGM血糖儀,主要通過插入皮膚下層的傳感器來監(jiān)測血液中的葡萄糖水平?從原理上看,溫度會影響葡萄糖傳感器反應(yīng)速率和酶活性,從而影響測量結(jié)果,一般來講:當(dāng)溫度升高時,酶活性會增加,葡萄糖反應(yīng)速率會加快,導(dǎo)致葡萄糖傳感器顯示的葡萄糖水平偏低;反之,溫度度降低時,傳感器顯示的葡萄糖水平會偏高?
因此,為了獲得更準(zhǔn)確的血糖數(shù)據(jù),就需要通過溫度傳感器(通常是NTC熱敏電阻)測量葡萄糖傳感器周圍的溫度,并根據(jù)溫度的變化對葡萄糖傳感器的測量結(jié)果進(jìn)行校正,獲得更準(zhǔn)確和更可靠的測量數(shù)據(jù)?
Murata NCU系列NTC熱敏電阻,就是CGM血糖儀溫度傳感器的理想之選,該熱敏電阻具有優(yōu)異的性能(高精度和B常數(shù)),以及出色的抗老化穩(wěn)定性,在任何環(huán)境中都能可靠工作?而且,NCU NTC熱敏電阻還具有出眾的可焊性,兼容流體焊接/回流焊接工藝,十分有利于提高產(chǎn)能和降低綜合成本?綜合來看, 對于CGM血糖儀這種高可靠性應(yīng)用,Murata的NCU系列NTC可謂是不二之選?
圖7:NCU NTC熱敏電阻
本文小結(jié)
全球糖尿病患者數(shù)量的不斷增加,讓血糖監(jiān)測成為了一個剛需,也在推高血糖儀的市場需求?而作為一款健康相關(guān)的醫(yī)療器械,血糖儀與其他消費(fèi)類的可穿戴產(chǎn)品相比,具有獨(dú)特的設(shè)計(jì)需求,也提高了開發(fā)的技術(shù)門檻?
想要跨越這些技術(shù)門檻,需要將高性能?高可靠,同時具有低功耗和成本優(yōu)勢的元器件選入血糖儀的BOM中?本文介紹的三款產(chǎn)品就是其中的代表,而想要挑選到更多品類的理想的元器件產(chǎn)品,Murata的血糖儀整體解決方案一定可以幫到你!
注意:村田的產(chǎn)品僅可作為組成部分應(yīng)用于部分健康與醫(yī)療產(chǎn)品,其本身不具有任何疾病治療功能,也不屬于醫(yī)療器械?
