ข่าว บริษัท เกี่ยวกับ วิธีการปรับปรุงสถาปัตยกรรมเครื่องวัดระดับน้ำตาลในเลือดให้เหมาะสม

ด้วยจำนวนประชากรสูงวัยที่เพิ่มขึ้นอย่างต่อเนื่องและแคมเปญที่เน้นการสร้างความตระหนักถึงการป้องกันโรค ผู้ผลิตเครื่องวัดระดับน้ำตาลในเลือดกำลังตระหนักถึงอัตราการเติบโตที่สม่ำเสมอในตลาด แนวโน้มโรคอ้วนที่เพิ่มขึ้นและความก้าวหน้าทางเทคโนโลยีได้เร่งความชุกของเครื่องวัด รวมถึงการคุ้มครองประกันภัยของเครื่องวัด เพื่อรักษาระดับสุขภาพในผู้ป่วย ลดความเสี่ยงและการรักษาตัวในโรงพยาบาล

ในขณะที่เครื่องวัดสามารถมีได้หลายรูปแบบ รวมถึงโซลูชันแบบต่อเนื่องหรือแบบแยกส่วน ทั้งหมดขึ้นอยู่กับส่วนหน้า เซ็นเซอร์-เซมิคอนดักเตอร์ โปรเซสเซอร์ และส่วนต่อประสานผู้ใช้เอาต์พุต ไม่ว่าจะอยู่ในรูปแบบใด ปริมาณเครื่องวัดรายปีก็มีความสำคัญ โดย OEM รายเดียวผลิตเกือบ 1 ล้านหน่วยต่อปี เป็นเวลาหลายปีที่เครื่องวัดที่โดดเด่นคือโซลูชันแบบแยกส่วนที่ตรวจสอบด้วยตนเอง โซลูชันนี้มีอุปสรรคด้านไลฟ์สไตล์ในแง่ของการเจาะนิ้วด้วยเข็มทุกวัน การดึงเลือดลงบนแถบทดสอบ และการติดตามการอ่านค่าเครื่องวัด เครื่องวัดระดับน้ำตาลในเลือดแบบต่อเนื่อง (CGM) ช่วยให้ผู้ป่วยใช้งานได้ง่ายอย่างมาก ขจัดขั้นตอนด้วยตนเองที่เกี่ยวข้องกับโซลูชันแบบแยกส่วนที่ตรวจสอบด้วยตนเอง นอกจากนี้ CGM ยังสามารถใช้ประโยชน์จากแอปสมาร์ทโฟนของผู้ผลิตเพื่อมอบอินเทอร์เฟซที่เรียบง่ายสำหรับทั้งผู้ป่วยและแพทย์ ซึ่งในหลายกรณีมีตัวเลือกด้านสุขภาพทางไกลในรูปแบบของการอัปโหลดบันทึกเพื่อตรวจสอบโดยแพทย์ โซลูชันสถาปัตยกรรมใดๆ ก็ตามมุ่งเน้นไปที่การให้การอ่านระดับน้ำตาลที่แม่นยำแก่ผู้ใช้/ผู้ป่วย เพื่อป้องกันภาวะแทรกซ้อนที่รุนแรงและ/หรือเป็นอันตรายถึงชีวิตสำหรับผู้ป่วยโรคเบาหวาน

เนื่องจากปริมาณสูง วิธีการออกแบบก่อนหน้านี้ที่รองรับโซลูชัน IC หลายรายการจึงสูญเสียความโปรดปรานอย่างรวดเร็วสำหรับโซลูชันแบบบูรณาการ โซลูชันเซมิคอนดักเตอร์เป้าหมายในปัจจุบันใช้วิธีการระบบบนชิป ขจัดวงจรและส่วนประกอบภายนอกให้มากที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้เพื่อลดต้นทุนโซลูชัน เครื่องวัดระดับน้ำตาลในเลือดแบบแยกส่วนใช้แถบทดสอบทางไฟฟ้าเคมีพร้อมขั้วไฟฟ้าที่กระตุ้นโดยตัวแปลงดิจิทัลเป็นอนาล็อก ทำให้เกิดกระแสที่วัดได้ซึ่งเป็นสัดส่วนกับกลูโคสในเลือด จากนั้นกระแสที่เป็นสัดส่วนนั้นจะถูกส่งผ่านตัวขยายสัญญาณทรานส์อิมพีแดนซ์ ทำให้เกิดแรงดันไฟฟ้าซึ่งถูกสุ่มตัวอย่างโดยตัวแปลงอนาล็อกเป็นดิจิทัลและประมวลผลเป็นการอ่านค่าที่ขึ้นอยู่กับอุณหภูมิสำหรับผู้ใช้/ผู้ป่วย ดังที่กล่าวไว้ อุปกรณ์ระบบบนชิปจะรวมบล็อกอนาล็อกและการประมวลผลเหล่านี้ไว้ในอุปกรณ์เดียว สถาปัตยกรรมระบบทางเลือกสามารถใช้ส่วนหน้าแบบอนาล็อกในตัวที่ส่งการอ่านค่าที่ปรับสภาพไปยังไมโครคอนโทรลเลอร์ที่สามารถรวมฟังก์ชันเพิ่มเติมได้ รวมถึง Bluetooth Low Energy เครื่องวัดระดับน้ำตาลในเลือดแบบต่อเนื่องใช้สถาปัตยกรรมวงจรรวมเฉพาะแอปพลิเคชัน (ASIC) ซึ่งประกอบด้วย MCU, ส่วนหน้าแบบอนาล็อก และเครื่องส่งสัญญาณ BLE

คุณสมบัติ

• พลังงานที่เหมาะสม
• การออกแบบต้นทุนต่ำ
• เครื่องวัดแบบแยกส่วน/ต่อเนื่อง
• ส่วนหน้าแบบอนาล็อกในตัว
• การเชื่อมต่อไร้สาย

ไดอะแกรมบล็อกระบบ

ไดอะแกรมบล็อกเน้นบล็อกสถาปัตยกรรมหลักที่เกี่ยวข้องกับนักออกแบบ การตัดสินใจเกี่ยวกับโซลูชันโดยทั่วไปเกี่ยวข้องกับระดับการรวม เช่น วิธีการระบบบนชิปเทียบกับ IC แบบดั้งเดิม ปัจจัยด้านต้นทุน และขนาดโดยรวมจากมุมมองการออกแบบอุตสาหกรรม บล็อกสถาปัตยกรรมเหล่านี้รวมถึงบล็อกอินพุตสำหรับการใส่แถบทดสอบ ตามด้วยส่วนหน้าแบบอนาล็อก ซึ่งรับผิดชอบในการปรับสภาพสัญญาณของสัญญาณไฟฟ้าจากแถบทดสอบ เอาต์พุตส่วนหน้าแบบอนาล็อกจะถูกส่งไปยังไมโครคอนโทรลเลอร์หรือบล็อก SoC เพื่อประมวลผลสัญญาณและแปลงเป็นการอ่านค่ากลูโคสที่สามารถแสดงบนหน้าจอผู้ใช้และสื่อสารผ่าน Bluetooth บล็อกหน่วยความจำหลายบล็อกสามารถมีอยู่สำหรับข้อมูลการสอบเทียบ รวมถึงข้อมูลผู้ใช้ โดยที่บล็อกทั้งหมดได้รับพลังงานผ่านแบตเตอรี่และวงจรการชาร์จและการวัดระดับแก๊สที่เกี่ยวข้อง

ประโยชน์ของระบบ

ดังที่ได้กล่าวมาแล้ว การใช้งานสถาปัตยกรรมหลายแบบสามารถนำเสนอโซลูชันให้กับไดอะแกรมบล็อกที่นำเสนอ โดยใช้ประโยชน์จากโซลูชันแบบบูรณาการ ลดต้นทุนส่วนประกอบโดยรวมและประหยัดพื้นที่ การปรับปรุงเหล่านี้ยังข้ามไปยังการตระหนักถึงน้ำหนักที่ลดลงและแบตเตอรี่ขนาดเล็ก หรืออายุการใช้งานที่ยาวนานขึ้นด้วยแบตเตอรี่ขนาดเดียวกันที่มอบประสบการณ์ผู้ใช้ที่ดีกว่า

โซลูชันหนึ่งนำเสนอส่วนหน้าแบบอนาล็อกเพื่อรองรับโซลูชันเครื่องวัดแบบแยกส่วนที่รวม DAC, TIA และ ADC ที่นำเสนอให้กับไมโครคอนโทรลเลอร์ของระบบ ข้อดีของวิธีการแบบแยกส่วนช่วยให้สามารถอัปเกรดได้ง่ายเมื่อเทคโนโลยีเซ็นเซอร์ก้าวหน้า การใช้ส่วนหน้าแบบอนาล็อกในตัวช่วยให้มีการรวมตัวในระดับสูง จึงช่วยลดความซับซ้อนในพื้นที่บอร์ดโดยรวมและการใช้พลังงานที่เหมาะสมเมื่อเทียบกับ IC แบบแยกส่วน

การวัดอุณหภูมิเป็นพารามิเตอร์ที่สำคัญสำหรับการอ่านอุณหภูมิแวดล้อมใกล้กับแถบทดสอบ ความแม่นยำในการวัดทั่วไปคือ +/-1C ถึง +/-2C การวัดมักจะดำเนินการด้วย IC เซ็นเซอร์อุณหภูมิแบบสแตนด์อโลนหรือผ่านเทอร์มิสเตอร์ระยะไกลเข้าสู่ ADC ของ MCU

หัวใจสำคัญของเครื่องวัดคือ MCU ที่ใช้ในการควบคุมและจัดการการทำงานของเครื่องวัดระดับน้ำตาลในเลือด MCU ให้พลังการประมวลผลที่จำเป็นในการประมวลผลสัญญาณจากบล็อกส่วนหน้าแบบอนาล็อก การจัดการการจัดเก็บข้อมูล และอินเทอร์เฟซ I/O และการสื่อสารต่างๆ ผู้ผลิตหลายรายนำเสนอโซลูชัน MCU ที่กำหนดเป้าหมายสำหรับแอปพลิเคชันการตรวจสอบระดับน้ำตาลในเลือด ซึ่งรวมถึงงานของวิธีการส่วนหน้าแบบอนาล็อกในระดับหนึ่ง ซึ่งรวมถึงแอมพลิฟายเออร์ปฏิบัติการบนบอร์ดและตัวแปลงอนาล็อกเป็นดิจิทัลสำหรับการแปลงสัญญาณอนาล็อกจากขั้วไฟฟ้าตรวจจับกลูโคสเพื่อประมวลผลโดย MCU วิธีการนี้ให้การเพิ่มประสิทธิภาพด้านต้นทุนและประสิทธิภาพด้านขนาด

การจัดการพลังงานภายในเครื่องวัดระดับน้ำตาลในเลือดแบบพกพาโดยทั่วไปอยู่ในรูปแบบของแบตเตอรี่หลักหรือรองที่เชื่อมโยงกับมาตรวัดเชื้อเพลิงสำหรับสถานะผู้ใช้บนจอแสดงผล รวมถึงการสื่อสารเครื่องชาร์จแบตเตอรี่ผ่านพิน I/O ของ MCU แบตเตอรี่แบบชาร์จไฟได้หรือแบตเตอรี่รองโดยทั่วไปคือ Li-ion เซลล์เดียวที่เชื่อมต่อกับเครื่องชาร์จแบตเตอรี่และมาตรวัดเชื้อเพลิงที่เหมาะสม การชาร์จภายนอกทั่วไปในเครื่องวัดสมัยใหม่ทำได้ผ่าน USB หากมีแบตเตอรี่แบบถอดได้ที่ชาร์จในแท่นวาง สามารถเพิ่มการตรวจสอบสิทธิ์เพื่อให้แน่ใจว่าใช้เฉพาะแบตเตอรี่ที่ได้รับอนุญาตตามข้อกำหนดของผู้ผลิต

จอแสดงผลและส่วนต่อประสานผู้ใช้โดยทั่วไปประกอบด้วยส่วน LCD หรือโซลูชันเมทริกซ์ดอทกราฟิก ในขณะที่เมทริกซ์ดอทกราฟิกช่วยให้นักพัฒนามีความยืดหยุ่นมากขึ้นในการสร้างไอคอนที่กำหนดเองและแสดงข้อมูล จอแสดงผลเหล่านี้ต้องการหน่วยความจำเพิ่มเติม โดยทั่วไปพร้อมกับแรงดันไฟฟ้าไบอัสและไดรเวอร์ หากไม่ได้รวมอยู่ในโมดูล LCD จากผู้ผลิต MCU บางตัวที่กำหนดเป้าหมายสำหรับพื้นที่เครื่องวัดระดับน้ำตาลในเลือดรวมถึงความสามารถในการขับเคลื่อน LCD บน MCU โดยทั่วไปสำหรับจอแสดงผลแบบแบ่งส่วนในกรณีส่วนใหญ่

นอกเหนือจากอินเทอร์เฟซ LCD ซึ่งผู้ป่วยอาจมีปัญหาในการอ่านขึ้นอยู่กับอายุและความสามารถในการมองเห็นของพวกเขา โดยทั่วไปจะมีตัวบ่งชี้เสียงในรูปแบบของออด และในบางกรณีมีตัวช่วยเสียงเพื่อแนะนำผู้ป่วยโดยไม่ต้องพึ่งพาจอแสดงผล ในรูปแบบที่ง่ายที่สุด ออดสามารถปรับความกว้างของพัลส์ผ่านพิน I/O ที่มีอยู่บน MCU จึงจำกัดต้นทุนวงจรเพิ่มเติม

อินเทอร์เฟซ I/O และข้อมูลมีให้ในยุคแรกๆ สำหรับการอัปโหลดผลการทดสอบไปยังคอมพิวเตอร์ การออกแบบเครื่องวัดในปัจจุบันใช้ประโยชน์จากอินเทอร์เฟซมาตรฐาน เช่น USB และเมื่อเร็วๆ นี้ โซลูชันไร้สาย Bluetooth แม้ว่าจะมีปัจจัยด้านต้นทุนเพิ่มเติมโดยการเพิ่มมาตรฐานเหล่านี้ลงในเครื่องวัดระดับน้ำตาลในเลือด พันธมิตรด้านสุขภาพต่างๆ กำลังขับเคลื่อนอุตสาหกรรมสำหรับช่องทางที่สะดวกกว่าในการอัปโหลดข้อมูลผู้ป่วยไปยังผู้ให้บริการด้านการดูแลสุขภาพ

โดยรวมแล้ว สถาปัตยกรรมระบบสำหรับวงจรหลักของการออกแบบเครื่องวัดถูกนำมาใช้เป็นบล็อกอาคาร เพื่อให้เมื่อต้องการคุณสมบัติอื่น ไม่จำเป็นต้องมีการออกแบบใหม่ทั้งหมด จึงช่วยลดความเสี่ยง ลดการอนุมัติตามกฎระเบียบ และให้เวลาในการออกสู่ตลาดที่เร็วขึ้นสำหรับผู้ผลิต