集成糖尿病管理系统解析

图3.简化的胰岛素泵系统图

可以想象,采用自动输送胰岛素需要系统的安全性、可靠性和准确性,所以设备制造商对技术、系统和元器件供应商的选择至关重要。

构建人造胰腺

集成糖尿病管理系统解析

图4.人造胰腺图

虽然人造胰腺都是被戴在身上或附着在使用者的皮带上,但是它们的物理设计有很大不同,所示架构描述了最常见方案利用高度集成的定制ASIC,含所有模拟前端(AFE)模块、电源管理、MCU或控制模块以及一个集成的蓝牙低功耗无线电以帮助通信。所有系统都包括某种类型的胰岛素储存器,提供适当驱动器机制的泵或致动器系统,通过皮下针头输送胰岛素的导管或套管系统,以及各种类型的传感器(运动、压力、温度、血糖)。离散或未联接的测量系统的主要区别在于连续和闭环反馈。

除了血糖传感器以外,还可以使用几种传感器如用于人体穿戴设备的低重力加速度计和温度传感器来监测活动水平,以改进剂量算法。这些传感器持续提供有关身体运动和外部环境的信息,同时还提供有关血糖水平的连续信息。人工智能(AI)可用来预估所需的近期和中期胰岛素治疗。

大多数系统使用蓝牙低功耗与联接到云的智能手机进行通信。但是,有些人使用无外设的随身携带的Pod与单独的控制系统或有时称为“个人设备管理器”(PDM)的系统进行通信。在这些情况下,PDM用于用户交互,并可用作开环(非闭环)控制系统。PDM也是通常通过Wi-Fi或LTE提供云联接的功能。

通过云联接,护理人员可收到通知和关联。此外,通过云计算,可从大数据分析和人口管理获得更多的功能。

在某些情况下,除了IC集成以外,甚至无源器件也与高度集成的半导体ASIC集成在先进的3D混合模块中。这是尺寸、重量和性能优势的真正体现。

蓝牙低功耗无线电选择

回到对纽扣电池运行和低功耗工作的需求,诸如安森美半导体的RSL10蓝牙®5认证的无线电系统单芯片(SoC)之类的器件可提供适当的选择方案,实现与人造胰腺方案的通信。RSL10经嵌入式微处理器基准协会(EEMBC)验证,能够提供业界最低的功耗,且最近获得了用于植体/生命攸关的医疗应用的认证。它特别适用于超低功耗电池供电的设备。它使用Arm®Cortex®-M3处理器和安森美半导体的LPDSP32数字信号处理器来提供所需的强固性以支持复杂设计。板载384KB闪存和160KB RAM为用户提供灵活的编程选项。RSL10还为蓝牙低功耗协议栈提供机会,并具有开发固件空中升级(FOTA)应用程序的能力。