Applications et solutions pour les systèmes de surveillance continue du glucose

Dans le contexte d'une population mondiale diabétique en constante augmentation, la gestion du glucose est devenue essentielle pour améliorer la qualité de vie des patients et prévenir les complications. Bien que les mesures traditionnelles de la glycémie par piqûres au doigt soient efficaces, leur nature intermittente et invasive répond souvent insuffisamment aux exigences d'une gestion précise du glucose. Les systèmes de surveillance continue du glucose (CGM), en tant que technologies de suivi avancées non invasives ou mini-invasives, permettent un suivi en temps réel des fluctuations du glucose. Ils fournissent aux patients et aux professionnels de santé des données complètes sur les tendances de la glycémie, optimisant ainsi la thérapie par insuline et réduisant les risques d'hypoglycémie et d'hyperglycémie. Cet article explore les défis posés par le diabète dans la société moderne, les avantages technologiques et les scénarios d'application des systèmes CGM, ainsi que les solutions connexes offertes par onsemi.

Le diabète est devenu un problème de santé mondial

Le diabète est une maladie courante parmi les populations modernes et est devenu une préoccupation mondiale en matière de santé. Il entraîne de nombreuses complications, telles que les maladies cardiovasculaires, la néphropathie et la rétinopathie, imposant un lourd fardeau à la santé publique. Le diabète peut être classé en trois principaux types : le diabète de type 1 (T1D), le diabète de type 2 (T2D) et le diabète gestationnel (GDM). Parmi ceux-ci, le T2D est le plus répandu et est associé à des habitudes alimentaires malsaines, un manque d'exercice, l'obésité et des facteurs génétiques. Le T1D, quant à lui, est un trouble auto-immun affectant principalement les jeunes individus. Le GDM se caractérise par une intolérance au glucose d'abord diagnostiquée pendant la grossesse, généralement au deuxième trimestre (semaines 24-28). Bien que certaines femmes puissent retrouver des niveaux de glucose normaux après l'accouchement, le GDM peut augmenter les risques pour la santé tant pour la mère que pour l'enfant et accroître la probabilité de développer un T2D à l'avenir.

Le diabète de type 1 (DT1) est une maladie auto-immune où le système immunitaire attaque les cellules β pancréatiques, entraînant une perte totale de la production d'insuline. Les patients nécessitent un traitement à l'insuline à vie pour maintenir des niveaux de glucose sanguin stables. Le DT1 se manifeste souvent chez les enfants ou les adolescents (bien que les adultes puissent également être affectés), avec des symptômes apparaissant rapidement, tels que mictions fréquentes, soif, perte de poids et fatigue. Puisqu'il ne peut pas être géré uniquement par l'alimentation ou l'exercice, les injections d'insuline sont essentielles. Le diabète de type 2 (DT2), en revanche, résulte de facteurs tels que l'obésité, une mauvaise alimentation, un mode de vie sédentaire, les antécédents familiaux et un stress élevé, ce qui rend possible sa gestion par des changements de mode de vie ou des médicaments.

La gestion du DT1 implique une insulinothérapie (injections sous-cutanées ou pompes à insuline), la surveillance continue de la glycémie (CGM) ou les tests de glycémie, la gestion alimentaire (comptage des glucides) et l'exercice régulier (avec des ajustements de la dose d'insuline).

Le diabète est un problème de santé mondial croissant. Bien que le DT1 représente une proportion plus petite des cas, son impact sur les patients est profond. Les avancées en matière de thérapie à l'insuline, de surveillance de la glycémie et de technologie ont progressivement amélioré la qualité de vie des patients atteints de DT1, et de futures percées pourraient offrir des traitements encore plus avancés ou des mesures préventives.

Comme le DT1 touche principalement les enfants et les adolescents, les jeunes patients doivent supporter les défis, les difficultés et le coût émotionnel de la maladie. La peur de l'inconnu peut engendrer une anxiété significative chez les patients et leurs familles.

Les moniteurs de glycémie en continu fournissent des relevés de glucose en temps réel

Bien que la cause exacte du diabète de type 1 (DT1) reste incertaine, il s'agit d'une condition où le corps ne peut pas produire d'insuline - une hormone vitale pour la survie. Pendant la digestion, les glucides sont décomposés en molécules de sucre, mais sans insuline, ces molécules ne peuvent pas être absorbées. L'insuline déplace le sucre (glucose) du flux sanguin vers les cellules pour produire de l'énergie. Un excès de glucose dans le sang, dépassant généralement 200 mg/dL, conduit à l'hyperglycémie. Si elle n'est pas gérée, l'hyperglycémie peut entraîner des complications potentiellement mortelles, telles que l'insuffisance rénale, des lésions nerveuses, une perte de vision ou des maladies cardiaques.

Inversement, des facteurs tels que l'activité physique peuvent abaisser les niveaux de glucose dans le sang. Des niveaux de glucose anormalement bas (généralement en dessous de 70 mg/dL) sont appelés hypoglycémie, ce qui peut entraîner des arythmies, un arrêt cardiaque, une insuffisance organique, un coma ou même la mort.

Imaginez un garçon de huit ans atteint de DT1 - peut-être en train de manger et de jouer vigoureusement - fréquentant l'école sans que sa famille ne soit au courant de son état. L'enfant et le personnel de l'école, ne sachant pas comment gérer cette maladie chronique, feraient face à une immense anxiété.

Les systèmes CGM sont des dispositifs portés sur le corps et basés sur des capteurs qui fournissent des lectures continues du glucose et permettent une surveillance à distance. Ces appareils permettent aux parents de suivre les niveaux de glucose de leur enfant en temps réel, apportant une tranquillité d'esprit quelle que soit l'environnement de l'enfant, de jour comme de nuit. De plus, les enfants retrouvent la liberté de l'enfance sans avoir besoin de piqûres fréquentes avec les anciens glucomètres (BGMs). En moyenne, une personne teste ses niveaux de glucose de 3 à 8 fois par jour (selon la consommation de glucides), ce qui représente 2 352 piqûres par an - un nombre impressionnant pour de petits doigts.

En 2021, 537 millions de personnes âgées de 20 à 79 ans dans le monde ont été diagnostiquées avec le T1D. D'ici 2030, ce nombre devrait atteindre 643 millions. Cela souligne le besoin crucial pour les fabricants médicaux d'avoir accès aux solutions les plus avancées et fiables.

Solutions avancées de surveillance continue de la glycémie

Pour améliorer la vie des enfants atteints de diabète, onsemi fournit aux fabricants de dispositifs médicaux des solutions complètes de systèmes microélectroniques pour les appareils de CGM, permettant aux enfants diabétiques de vivre des vies plus heureuses, plus longues et plus épanouissantes - sans craindre l'inconnu.

La plateforme Treo de onsemi prend en charge les dispositifs analogiques et mixtes de nouvelle génération, y compris les solutions CGM de pointe. La plateforme Treo propose une architecture modulaire qui accélère le développement de la gestion intelligente de l'énergie, des interfaces de capteurs et des solutions de communication.

Le capteur électrochimique AFE d'onsemi - le CEM102 - est un frontal analogique (AFE) spécialement conçu pour la surveillance continue de la glycémie (CGM) à très faible consommation d'énergie et pour des applications similaires nécessitant des mesures ampérométriques de courants extrêmement faibles. Son format réduit et sa faible consommation d'énergie permettent une miniaturisation accrue des applications finales et une durée de vie de la batterie prolongée. Le CEM102 est conçu pour fonctionner avec le RSL15 d'onsemi (un MCU sans fil sécurisé Bluetooth® 5.2), offrant des avantages supplémentaires au niveau du système tels qu'une consommation d'énergie et une tension de fonctionnement optimisées. Cela inclut un fonctionnement sur une large plage de tensions d'alimentation de 1,3 à 3,6 V, utilisant généralement une seule pile à oxyde d'argent de 1,5 V ou une pile bouton de 3 V.

Le CEM102 est une solution de mesure électrochimique entièrement à 2 canaux (CEM102 + RSL15) prenant en charge 1, 2, 3 ou 4 électrodes, avec une consommation de courant du système ultra-faible, un ADC haute résolution intégré, plusieurs DAC pour les réglages de polarisation et le système ajusté en usine, ainsi qu'un support pour la détection des conditions anormales du capteur et le réveil du processeur hôte. Son faible encombrement le rend idéal pour des applications telles que les CGM, les dispositifs capteurs IoT et les dispositifs portables.

Pour accélérer le développement des produits, onsemi propose également la carte d'évaluation CEM102 - CEM102-EVB. Cette carte sert de kit de développement logiciel pour évaluer les performances et les fonctionnalités du CEM102, ainsi que pour développer, démontrer et déboguer des applications logicielles pour le dispositif. En plus du CEM102, elle inclut le RSL15 et un exemple de code pour configurer et effectuer des mesures, facilitant ainsi un démarrage rapide du développement système et micrologiciel.

Le CEM102-EVB est une solution de mesure électrochimique à 2 canaux complète, permettant des auto-diagnostics flexibles, l'étalonnage et les tests de production (avec des cartes électroniques client). Il prend en charge l'auto-mesure de la tension de polarisation des électrodes et des écarts des circuits de calibration, dispose d'un amplificateur TIA avec des circuits de rétroaction internes et externes, et de réglage de la précision de mesure, de la linéarité et de la plage dynamique, et inclut des modes de stockage et de travail à faible consommation d'énergie avec des mesures de consommation pour chacun.

MCU sans fil conçu pour les dispositifs intelligents connectés dans les applications industrielles et médicales

Le RSL15 de onsemi est un MCU sans fil BLE 5.2 ultra-basse consommation et sécurisé basé sur le processeur Arm® Cortex®-M33, conçu pour les appareils intelligents connectés dans les applications industrielles et médicales. Le RSL15 dispose d'une gestion de l'énergie intégrée, d'une large plage de tension d'alimentation, de configurations flexibles de GPIO et d'horlogerie, ainsi qu'un vaste ensemble de périphériques, offrant une flexibilité maximale de conception pour les applications à haute performance et ultra-basse consommation. Le RSL15 inclut 80 kB de RAM et propose des options de mémoire flash de 284 kB ou 512 kB.

Le RSL15 est livré avec un kit de développement logiciel (SDK) complet et convivial, incluant des pilotes, des bibliothèques, du code d'exemple, des outils de développement et des applications mobiles (RSL Central pour iOS® et Android™, et RSL FOTA pour iOS et Android). Les environnements de développement pris en charge incluent onsemi IDE, Keil μVision® et IAR Embedded Workbench®.

Le RSL15 est adapté aux applications telles que l'automatisation industrielle et la détection, les capteurs médicaux connectés, les appareils portables, le suivi d'actifs, les étiquettes électroniques et le contrôle d'accès, les étiquettes électroniques, les enregistreurs de données, les appareils intelligents et les commutateurs à récupération d'énergie.

Le RSL15 propose également une carte d'évaluation/de développement (EVB) - la RSL15-EVB - conçue pour être utilisée avec le SDK RSL15 afin d'évaluer les performances et les fonctionnalités de l'appareil, ainsi que pour développer, démontrer et déboguer des applications logicielles.

Conclusion

L'avancement des systèmes de Surveillance Continue du Glucose (CGM) a révolutionné la gestion du diabète, permettant aux patients de surveiller les niveaux de glucose en temps réel, d'optimiser la thérapie insulinique, et de réduire les risques de complications aiguës et chroniques. Avec des améliorations continues dans la technologie de détection, l'intelligence artificielle, et la communication sans fil, les CGM deviennent plus précis, pratiques et capables d'une intégration de données transparente, ouvrant la voie à des solutions de santé personnalisées plus intelligentes. Au fur et à mesure que la technologie progresse et que l'adoption du marché augmente, les CGM sont en passe de devenir l'outil standard pour la gestion du diabète. Les solutions d'onsemi joueront un rôle crucial dans l'accélération du développement des produits CGM, favorisant un avenir plus sain et plus sûr pour les patients diabétiques dans le monde entier.