Kompaktes CGM-Referenzdesign für mehr Patientenkomfort

Diabetes mellitus, von dem nach der International Diabetes Federation weltweit über 10 Prozent der Bevölkerung betroffen sind, stellt aufgrund seiner zahlreichen Komplikationen und des Fehlens einer einfachen Heilung ein erhebliches Gesundheitsrisiko dar.

Was ist die Bedeutung der kontinuierlichen Glukosemessung?

Die kontinuierliche Glukosemessung (Continuous Glucose Monitoring – CGM) hat sich als echter Wendepunkt für Patientinnen und Patienten erwiesen: Sie verbessert die Lebensqualität, weil sie fundierte Entscheidungen im Alltag ermöglicht.

CGM misst die Glukosekonzentration in der interstitiellen Flüssigkeit der Haut (Bild 1). Dadurch ist das Verfahren weniger invasiv als eine Blutzuckermessung und kann über mehrere Tage hinweg komfortabel auf der Haut getragen werden.

Die durch CGM-Systeme im Minutentakt erfassten Daten können an ein Lesegerät oder Smartphone übertragen und anschließend an medizinische Einrichtungen weitergegeben werden, um dort von Fachpersonal dokumentiert und ausgewertet zu werden. Darüber hinaus treibt der kontinuierliche Datenstrom vernetzter Patientinnen und Patienten die Entwicklung fortschrittlicher KI-basierter prädiktiver Modelle voran – sowohl für ein wirksameres Diabetesmanagement als auch für Forschungszwecke.

Die Forschung im Bereich CGM konzentriert sich auf Lösungen, die genauer, sicherer, stärker miniaturisiert, langlebiger und kosteneffizienter sind. Ziel ist eine langfristige Verfügbarkeit und breite Nutzung – wobei die Elektronik eine Schlüsselrolle spielt, um diese Herausforderungen zu bewältigen.

Technologien für das Diabetes-Management

Die Blutzuckermessung befindet sich im Wandel: Während klassische Teststreifen an Bedeutung verlieren, setzen sich kontinuierliche Glukosemesssysteme (CGMs) zunehmend durch. Was sind die aktuellen Entwicklungen im Diabetesmanagement?

Wie funktioniert die Systemarchitektur von CGM-Systemen?

Die meisten kommerziellen CGM-Systeme nutzen elektrochemische amperometrische Sensoren, die auf der Haut platziert werden. Diese Sensoren messen einen kleinen Strom, der proportional zur Glukosekonzentration ist. Das Signal wird anschließend von einer Analog-Front-End-Schaltung (AFE) aufbereitet und in ein digitales Signal umgewandelt. Dieses wird von einem Mikrocontroller (MCU) verarbeitet und per Bluetooth Low Energy (BLE) an ein Lesegerät übertragen. Die Stromversorgung erfolgt über eine Einweg-Knopfzelle.

Aufbau des Referenzdesigns von Renesas und Xmoore

Ein aktuelles Referenzdesign, entwickelt von der Renesas Electronics Corporation und Xmoore Microelectronics, integriert einige der aktuellen Fortschritte in der CGM-Technologie. Es handelt sich um ein kompaktes, effizientes System, das ein AFE, ein BLE-SoC sowie einen kleinen externen Flash-Speicher zur Datenspeicherung umfasst. Das BLE-SoC verarbeitet die Glukosedaten und überträgt sie drahtlos an ein Lesegerät oder Smartphone – was das System sowohl für Patientinnen und Patienten als auch für medizinische Anwender besonders komfortabel macht.

Kompaktheit, Energieeffizienz und Kostenvorteile

Wie in Bild 2 dargestellt, zeigt das Referenzdesign eine kompakte Lösung, bei der sowohl BLE-SoC als auch AFE direkt aus einer 1,5-V-Silberoxid-Zelle versorgt werden – ohne externen DC/DC-Boost. Das verbessert Baugröße und Energieeffizienz deutlich. Das komplette System benötigt einschließlich Batterie lediglich 18 mm Bauraum. Damit können CGM-Hersteller kleinere und dünnere Hautpflaster realisieren als viele heute am Markt verfügbare Lösungen. Die Miniaturisierung reduziert die Bauhöhe und den Tragekomfort beeinträchtigende „Wucht“ klassischer CGM-Geräte, was die Akzeptanz erhöht und die Einhaltung der Messprotokolle (Adhärenz) unterstützen kann. Zusätzlich trägt der Einsatz einer handelsüblichen Niederspannungsbatterie zur Senkung der Gesamtkosten bei.

Der kleinere Formfaktor, zusammen mit der hohen Energieeffizienz von BLE-SoC und AFE, sorgt dafür, dass das CGM-System bezahlbar bleibt, ohne Funktionalität oder Performance zu beeinträchtigen. Diese Kosteneffizienz ist entscheidend, um CGM einer breiteren Bevölkerungsgruppe zugänglich zu machen – insbesondere in Regionen mit eingeschränkter Versicherungsdeckung oder dort, wo finanzielle Hürden den Zugang zu teuren Medizingeräten erschweren.

Durch die bessere Verfügbarkeit von Werkzeugen zur Diabetesbehandlung kann diese Technologie einen wichtigen Beitrag leisten, um langfristige diabetesbedingte Komplikationen zu reduzieren. Wenn mehr Patientinnen und Patienten Zugang zu zuverlässigen und kosteneffizienten CGM-Systemen erhalten, könnte die Belastung durch diabetesassoziierte Folgeerkrankungen deutlich sinken – mit besseren Gesundheitsoutcomes und höherer Lebensqualität für Millionen Menschen weltweit.

Warum Miniaturisierung und Energieeffizienz CGM-Systeme voranbringen

Das CGM-Referenzdesign von Renesas Electronics und Xmoore Microelectronics stellt einen Fortschritt in der Diabetesversorgung dar. Die Kombination aus Miniaturisierung, Energieeffizienz und Kostenvorteilen macht es zu einer wettbewerbsfähigen Marktlösung. Indem es den Tragekomfort erhöht und die Gesamtkosten senkt, hat dieses Referenzdesign das Potenzial, den Zugang zu CGM-Systemen zu verbessern und damit Prävention sowie Management von Diabetes mellitus weltweit zu unterstützen. (bs)

Autoren: 

Kevin Fu, Regional Marketing Lead China, Connectivity, Renesas 

Rossella Guiot, Central Marketing Manager, Connectivity, Renesas