【行業趨勢 - 智健醫療】優化血糖監測儀的系統架構

本文圍繞血糖監測儀（血糖儀）的關鍵設計考量與主要器件生態展開。伴隨老齡化與健康管理意識提升，血糖監測設備市場持續增長。無論是持續血糖監測（CGM）還是間斷自測方案，其核心都離不開傳感器模擬前端、處理器與人機界面。長期以來，指尖采血+試紙的離散式方案占據主流，但其使用流程（采血針、試紙蘸血、讀數記錄）具有一定負擔；CGM則顯著減輕了用戶操作，可配合手機應用為患者與醫生提供簡便界面與遠程隨訪能力。兩類架構的共同目標都是提供準確的血糖讀數，幫助糖尿病患者避免嚴重并發癥。

由于出貨量大，早期多芯片分立方案逐步讓位于系統級芯片（SoC）集成，以降低成本與物料數量。傳統離散式血糖儀以試紙電極為輸入，電極由數模轉換器（DAC）激勵，產生與血糖濃度成比例的電流；該電流進入跨阻放大器（TIA）轉換成電壓，再由模數轉換器（ADC）采樣，最終計算得到溫度補償后的血糖讀數。如今的 SoC 將這些模擬模塊與處理單元集成于單芯片。一種替代架構是采用集成模擬前端（AFE）+ MCU：AFE 負責信號調理并輸出至 MCU，后者可集成藍牙低功耗（BLE）等附加功能。CGM 則常見采用專用集成電路（ASIC）方案，集成 MCU、模擬前端與 BLE 發射。

特性

? 供電優化

? 低成本設計

? 支持離散/持續兩類監測

? 集成模擬前端（AFE）

? 無線連接能力

借助高集成度的 AFE/SoC，可降低器件數量與板級復雜度，從而節省空間與功耗，實現更輕的整機與更小/更長壽命的電池，優化用戶體驗。采用模塊化 AFE 的方案也便于在傳感技術迭代時快速升級。

溫度測量是靠近試紙的關鍵參數，典型精度為 ±1–2 °C。可使用獨立溫度傳感器 IC，或以熱敏電阻配合 MCU 的 ADC 實現測量。

系統核心 MCU 負責整機控制與管理：包括對 AFE 輸出的信號處理、數據存儲管理以及 I/O 與通信接口。一些面向血糖監測的 MCU 已內置運放與 ADC，便于直接采樣電極信號，達到更優的成本與尺寸。

電源管理方面，便攜式血糖儀常用一次電池或可充電二次電池，并配合電量計在屏幕顯示電量狀態；若采用可充電鋰電池，通常配合電池充電管理與電量計。現代設備多通過 USB 進行外部充電；對于可拆卸并在底座中充電的電池，可通過認證機制確保只使用廠商授權的電池。

顯示與人機界面方面，常見段碼 LCD 或點陣圖形 LCD。點陣方案更靈活，但通常需要更多存儲與偏置/驅動資源（若模塊未集成）。部分面向血糖監測的 MCU 支持段碼 LCD 直接驅動。考慮到用戶年齡與視力差異，常加入蜂鳴器/語音提示作為輔助：最簡單的蜂鳴器可通過 MCU 的 PWM 驅動，幾乎不增加 BOM 成本。

I/O 與數據接口方面，早期產品常用有線接口上傳數據；如今更常見 USB 與藍牙。雖然會增加成本，但行業聯盟正推動更便捷的數據上傳與隨訪路徑（如遠程將記錄上傳給醫生）。

總體而言，血糖儀的核心電路架構可作為“積木”，當新增功能需求出現時無需完全重構，從而降低風險、減少合規變更并加快量產上市。

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