探讨可穿戴设备在糖尿病患者血糖管理中的运用

探讨可穿戴设备在糖尿病患者血糖管理中的运用

刘威

上海联影微电子科技有限公司, 201899

摘要：随着时代的发展与社会的进步，人们对于自身的健康问题变得越来越重视。糖尿病作为当前相对较为普遍的临床疾病，对人类的生命安全造成了极大的威胁。基于此，为切实提升糖尿病患者血糖管理质量，延缓疾病蔓延速度，降低并发症出现概率。本文将对可穿戴设备在糖尿病血糖管理中的运用进行分析与研讨，本文首先根据笔者的工作经验，对可穿戴设备的设计及实现进行分析，其次对可穿戴设备在糖尿病患者血糖管理中的运用进行分析，以供参考与借鉴。

关键词：可穿戴设备；糖尿病患者；动态血糖监测仪；血糖管理

引言：糖尿病是一种常见的代谢性临床疾病，对人体健康有着极为严重的威胁。当前血糖监测是对糖尿病患者进行血糖管理的重要途径，对患者控制自身血糖有着极为重要的推动作用。可以最大限度的延缓糖尿病发展，降低患者并发症出现的概率。因此，对可穿戴设备在糖尿病患者血糖管理中的运用进行分析，就显得尤为重要。

一、基于糖尿病患者血糖管理的可穿戴设备设计分析

笔者主要从事可穿戴医疗器械的产品开发与结构设计工作，2022年6月至今，负责以下工作：（1）负责分析物传感器结构、工艺相关的国内外专利检索、解读、研究工作。（2）负责可穿戴医疗器械（一种分析物传感器）辅助安装器的结构开发与验证工作。（3）负责开发用于分析物传感器信号采集及无线收发的电气连接器的工作，结构设计、制定技术需求、对接供应商、转产、追踪进度。（4）负责分析物传感器灭菌工艺的开发与验证测试工作。（5）完成分析物传感器一体式辅助安装器的样机验收工作。（6）参与制定产品及系统指标、物料清单、技术文档工作。（7）参与研发、生产相关的体系建设、设备开发、工艺制定、质量文档等相关工作。笔者将根据自身的工作经验，对可穿戴设备在糖尿病患者血糖管理中的运用进行分析，以期为相关工作人员提供参考与帮助。

（一）可穿戴设备总体设计分析

可穿戴设备的总体结构示意图如下所示，设备传感器借助电化学原理，来驱动可穿戴设备进行病患的血糖管理。在正常的运行过程中，设备需要一定的电压对其进行支撑，一般情况下，会使用0.55、0.6以及0.7V的电压来对其进行激励。电压激励信号会借助低压差性稳压器被传输至传感器之中，在发生电化学反应后，会将组织液中的葡萄糖转换成为电子。传感器接口位置的电信号收集器，会将接收的信号传导至模块之中，经过模块的放大以及低通滤波的I/V转换后，生成电压信号，并由设备内置的12位模数对其进行转换。被数字化处理后的电压信息，会在算法转换下，生成电流信号。经过算法处理的有效电流信息会被模块进行存储。当“发送数据”信息指令被触发后，数据存储区便会以异步收发传感器通信模式，将数据区所获取的数据，借助蓝牙模块传导至电脑平台或是智能终端上。根据下图显示，监测器与云数据表库、智能终端以及医生检测端共同构成了完整的动态血糖监测。可穿戴设备可以为后续的血糖管理以及医生辅助治疗提供强有力的数据信息支持。

图1可穿戴设备血糖监测结构示意图

（二）可穿戴设备的硬件设计分析

1.2.1数据采集模块

第一，技术人员需要对激励电压进行详实的设计，根据传感器的工作原理以及设计参数，来对激励电压进行设计，使其可以实现可调节性。以此来保证测量电位可以在处于H2O2电极上，并在I-V曲线平台上进行呈现，所以设计人员需要对可调节激励电压模块进行详实的设计分析。

第二，设计人员需要对电流以及电压的转换模块进行设计，葡萄糖传感器检测中所使用的电流为nA级别的微弱电流。技术人员可以使用电流转换电压的模式，来对电压激励后，传感器所产生的电信号进行有效的处理，电流及电压转换结构示意图如下图所示。同时技术人员还需要借助计算公式，对截止频率进行有效的计算。

F=（1）

上述公式中的可以取值1.8MΩ，可以取值为1，经计算可知F为0.088Hz，有助于其对高频部分进行过滤。

图2电流-电压转化结构示意图

1.2.2信号采集模块及无线收发模块

通常情况下，技术人员可以借助STM32微处理器控制芯片来对信息采集模块进行构建，借助STM32的最高工作频率可达到72MHz。

同时，因为蓝牙技术的传输效率相对较快，抗外界干扰能力强，同时运行成本相对较低，因此可以借助蓝牙技术来对无线收发模块进行设计，以HC-06蓝牙模块为例，血糖检测器会将所采集的电流值以无线传输的方式传递给蓝牙终端。为有效的降低蓝牙能耗，设计人员可以将工作模式设置成为间断模式，只有数据进行传输时蓝牙模块方可开启，剩余的时间蓝牙模块是处于关闭状态下的。

（三）可穿戴设备的结构设计

1.3.1可穿戴设备传感器

设备传感器属于三类无菌医疗器械，包括电化学探针，电子元器件，结构件三部分。设备通过医用胶带贴附在人体皮肤表面，并借助从外壳伸出的半植入电化学探针持续监测血糖水平[4]。设备需要连续稳定

佩戴14天之久，技术人员需要关注医用胶带的防水、透气、低致敏性，同时对设备进行有效可靠的结构设计，达到防尘防水效果，以满足日常生活场景如运动、沐浴、工作、起居等。电化学探针与电子元器件之间需要进行电气连接，技术人员可以使用斑马条、pogo-pin等方式，但需要对连接部位、压接力进行优化设计以满足连接稳定可靠的要求。

1.3.2可穿戴设备辅助安装器

可穿戴设备传感器的佩戴需要借助辅助安装器来实现。用户在体外完成传感器与辅助安装器之间的组装，握持辅助安装器移动到佩戴部位，如大臂外侧或腹部。随后操作辅助安装器的触发按钮完成佩戴。这一过程直接影响用户的佩戴体验，因此设计人员需要对辅助安装器的组装过程、握持方式、触发按钮进行优化设计，使其符合人体工学、产品易用性要求，实现操作简单、无感佩戴的效果。

二、可穿戴设备在糖尿病患者血糖管理中的运用

（一）为临床治疗提供支撑

糖尿病是当前医学领域相对较为常见的一种临床疾病，其不仅会对病患的身体质量造成不良影响，甚至会严重的威胁病患的生命安全。当前，针对糖尿病患者的临床治疗方式主要为胰岛素治疗，借助胰岛素病患可以有效的控制自身的血糖水平，但是在使用胰岛素的过程中，也有可能诱发低血糖等一系列并发症、所以借助可穿戴设备来对病患的实时血糖进行监测，可以为病患后续的治疗提供详实的数据参考信息。将可穿戴设备治疗与胰岛素治疗进行有机结合，以CGMS技术来对病患血糖进行监测，提升血糖监测精准性。从而最大限度的提升糖尿病患者的血糖管理质量，降低低血糖等并发症的出现概率，保证患者的身体健康。

（二）提升病患的自我效能

自我效能感是指个体对自己是否能够完成某一行为所作的主观判断。自我效能感是指个体对自己是否能够利用各种资源和努力实现某种行为的主观判断，它与成功或失败有着密切关系。当个体有能力控制自己的行为时，就会感觉到有能力，如果失败时就会感到焦虑、沮丧，而成功时就会感觉到自信。自我效能感的高低与成就动机有着密切关系，当个体认为自己有能力去完成某一行为时，就会有更高的自我效能感；反之，当个体认为自己无法完成某一行为时，其自我效能感就会降低。在糖尿病患者血糖管理过程中，个体对血糖的控制情况将直接影响到对自我效能感的评估。所以在血糖管理过程中，可穿戴设备可以协助患者建立良好的自我效能感，提升患者对自身血糖管理能力的评价。

结论：综上所述，可穿戴设备可以有效的提升糖尿病患者的血糖管理质量，能够对血糖进行实时化的监测，并且临床用药提供详实的数据信息支持，在可穿戴设备的帮助下，医生可以为病患制定科学合理的诊疗方案，延缓病症的发展程度，降低并发症出现的概率。从而最大限度的满足病患的基本诊疗需求，推动我国临床医学事业以及医药机械行业的健康发展。

参考文献：

[1]孔凌云. 生活方式护理管理对糖尿病合并高血压脑出血患者血糖、血压控制及并发症的影响[J]. 黑龙江医学,2023,47(06):739-741.

[2]游江妹,魏超,李霞. 胰腺术后肠内营养合并2型糖尿病患者的血糖管理现状及影响因素分析[J]. 医药高职教育与现代护理,2023,6(02):177-180.

[3]方福生,刘星宇,闫双通. 老年男性2型糖尿病患者目标范围内时间与长期血糖变异性的关系研究[J]. 中国全科医学,2023,26(16):1979-1983.

[4]雅培糖尿病护理公司.用于分析物传感器插入的系统、装置和方法[P].中国发明专利,CN110461217B.