跨越血糖儀的技術(shù)門檻：Murata的血糖儀整體解決方案

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(gè)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(huì)耗費(fèi)患者大量的費(fèi)用和時(shí)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(shí)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(jí)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(shí)隨地自主完成血糖監(jiān)測，實(shí)時(shí)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)?a href="http://wenjunhu.com/v/tag/107/" target="_blank">手機(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(gè)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(gè)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(gè)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(shí)段監(jiān)測血糖波動(dòng)情況，讓“控糖”不留盲區(qū)，相較于BGM這顯然是個(gè)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(hào)，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(shí)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。

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(dòng)權(quán)；而從另一個(gè)意義上講，這也會(huì)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(gè)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(shí)還有繞不過去的幾道坎兒。

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(gè)門檻。

其次，作為一個(gè)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(gè)電子系統(tǒng)來說，都是一個(gè)不小的挑戰(zhàn)。

同時(shí)，便攜性更偏愛電池供電，這對血糖儀的低功耗特性也會(huì)產(chǎn)生更高的要求。

再有，醫(yī)療器械的消費(fèi)化固然會(huì)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(shí)也必須在成本優(yōu)化上做足功課。

最后，隨著智能化程度原來越高，血糖儀的功能也會(huì)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(huì)越來越復(fù)雜，開發(fā)者需要面對的工作量也會(huì)更大。

由上述幾個(gè)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(gè)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(gè)領(lǐng)域，Murata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。

圖2：Murata血糖儀解決方案

（圖源：Murata）

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

（圖源：Murata）

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(shí)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

（圖源：Murata）

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(shí)鐘基準(zhǔn)信號(hào)。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(shí)，除了精準(zhǔn)度這個(gè)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(jià)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(shí)鐘元件可以保有石英級(jí)別的精準(zhǔn)度（在±10ppm以內(nèi)），同時(shí)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。

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

（圖源：Murata）

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(gè)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(huì)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(shí)，酶活性會(huì)增加，葡萄糖反應(yīng)速率會(huì)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(shí)，傳感器顯示的葡萄糖水平會(huì)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。

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(gè)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(shí)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！

審核編輯：劉清