【技术干货】连续血糖监测仪的发展趋势与解决方案

连续血糖监测仪（CGM）用于持续性监测糖尿病患者的血糖值，是当前热门的医疗保健应用产品。为了提升监测效率与使用者体验，现今的CGM正朝向小型化、智能化、非侵入式，以及与移动设备集成的方向发展，同时也面临着数据准确性、穿戴舒适性与数据隐私等挑战。因此，发展更先进的传感技术与整合解决方案，将是推动未来个人化健康管理与智能医疗的重要关键。

CGM正朝着更小型化发展，相较于传统CGM设备需要皮下插针，体积较大，穿戴设备具有更小、更轻、更舒适的优势，新一代产品着重于微型化设计与高舒适度材料，像是采用更小巧的一体式传感器设计，可贴附于手臂、腹部等部位，并致力于延长穿戴时间，从原本的7~10天逐步提升至14天甚至更长。

传统CGM需刺穿皮肤以测量组织液中的葡萄糖，新兴技术则致力于实现无针监测，采用非侵入式技术，例如采用光学传感（近红外、拉曼光谱），或是汗液、泪液、间质液传感技术，以及采用微流体技术与纳米传感器整合，这些技术虽然尚未完全商用，但部分原型已进入临床实验阶段。

另一方面，现代CGM设备多支持蓝牙传输，可与智能手机App连动，实现实时数据显示与记录，数据可同步至云端，供病患、医师与家属远程监控与分析。此外，CGM设备还可结合AI算法，预测血糖趋势、发出预警，并给予饮食或胰岛素剂量建议。

CGM还是实现人工胰脏（Artificial Pancreas）系统的核心传感元器件，可与胰岛素泵集成以实现自动化管理，目前已有数款集成CGM与胰岛素泵的自动胰岛素调节系统问世，可根据血糖数值实时调节胰岛素释放，有助于显著减少低血糖与高血糖风险。

随着数据上云端，对病患隐私与资安要求提升，更加强调数据隐私与医疗标准合规，相关产品需符合医疗装置法规（如FDA、CE），并支持FHIR、HIPAA等医疗数据标准。

CGM原本主要用于第1型与第2型糖尿病患者，但随着价格降低与技术成熟，其应用范围逐渐扩大至健康人群与预防医学，用于健康人群的血糖波动监控、运动员训练与营养管理、预防代谢症候群与早期糖尿病监测，应用日趋广泛。

连续血糖监测仪正从传统医疗用途，进化为智能健康管理的重要工具。未来CGM将朝向更智能、无创、连网与集成式发展，成为精准医疗与个人化健康的重要一环。

由安森美所推出的CEM102是一款先进的微型模拟前端（AFE），能够在极低电流下实现最高精度的电化学传感。凭借其小巧的外形和业内最低功耗，它使工程师能够为工业、环境和医疗保健应用（例如空气和气体检测、食品加工和农业监测），以及医疗可穿戴设备（例如连续血糖监测仪），创建多功能紧凑型解决方案。

从生命和环境科学到工业材料和食品加工，测量化学成分的功能可以提供更深入的洞察能力，从而提高安全性、效率和意识。在实验室、采矿作业和材料制造领域，电化学传感器（例如恒电位仪或腐蚀传感器）是提供生产系统反馈和管理危险物质的重要工具，不仅确保工艺的正常运行，还保障员工和操作的安全。

CEM102凭借其极小尺寸和极低功耗的解决方案，成为依赖电池供电电化学传感器应用的理想之选。便携式气体检测仪等工业安全设备可在偏远地区或需要移动作业的环境中向工人发出潜在危险警报。

CEM102设计用于与支持蓝牙®5.2的RSL15微控制器配合使用，该微控制器提供业界最低功耗的蓝牙低功耗技术。作为一套完整的电子解决方案，它使生物传感器和环境传感器能够精确测量化学电流，同时以极低的系统功耗和宽电源电压范围运行。两个元器件的无缝集成，加上其紧凑的尺寸和业界领先的功率效率，在缩小设备体积并确保其持久耐用性方面，发挥着至关重要的作用，这对于采用电池供电的解决方案至关重要。

该组合产品是安森美半导体模拟和混合信号产品组合的一部分，旨在简化开发流程，并促进下一代电流传感器技术的更高集成度和创新。它为设计人员提供了最佳的灵活性，以创建高性能、节能且互联互通的应用。此外，与其他产品相比，该解决方案还具有更高的精度、更低的噪声和更低功耗。它还可以简化物料清单（BoM），轻松校准，并降低制造复杂性。

CEM102电化学传感器模拟前端是一款专为连续血糖监测（CGM）和其他需要传感极低电流的电流型电流测量应用而开发，凭借其小巧的尺寸和低功耗，它能够进一步实现许多终端应用的小型化并延长电池寿命。该系统拥有1.3至3.6 V的宽电源电压范围，可使用1.5 V氧化银电池或3 V纽扣电池供电。在禁用模式下，系统功耗仅为50 nA；在传感器偏置模式下，系统功耗为2 µA；在主动测量模式下，18位ADC持续转换，系统功耗为3.5 µA。这意味着，仅使用3 mAh电池即可运行14天，而使用更大容量的电池则可运行数年。

CEM102是具有完整的双通道电化学测量解决方案（系统级），可与安森美的RSL15（安全蓝牙®5.2无线MCU）配合使用，带来多项额外的系统级优势，例如以优化的系统功耗和电源电压运行。CEM102可支持单至四电极，仅有极低的系统电流消耗，可支持1.3 - 1.65V或2.375 - 3.6V两种电池电压选择，可在宽电源电压范围内运行系统，拥有高分辨率ADC、多个DAC（用于连续偏置设置）和工厂校准的系统，当检测到传感器异常情况时会唤醒主机处理器，并具有1.884 x 1.848 mm封装的小巧尺寸。CEM102电化学测量系统的最终产品包括连续血糖监测仪、物联网传感器设备、可穿戴设备。

此外，安森美还提供CEM102-EVB评估开发板，它用于评估CEM102的性能和功能，以及开发、演示和调试该器件的软件应用程序。除了CEM102之外，还包含RSL15以及用于设置和使用CEM102进行测量的示例代码，这有助于快速启动系统和固件开发。CEM102-EVB可进行灵活的自诊断、校准和生产测试（使用客户PCB），以及电极极化电压和校准电路偏差的自测量，TIA放大器支持内部和外部反馈电路，可测量精度、线性度和动态范围，在存储模式和工作模式下均具有低功耗，也可测量每种模式的功耗。