연속 혈당 모니터를 위한 애플리케이션 및 솔루션

지속적으로 증가하는 세계적인 당뇨병 인구를 배경으로, 포도당 관리가 환자의 삶의 질을 향상시키고 합병증을 예방하는 데 중요한 요소로 자리 잡고 있습니다. 전통적인 손가락 채혈을 통한 혈당 측정은 효과적이지만, 간헐적이고 침습적인 특성으로 인해 정밀한 포도당 관리 요구를 충족시키는 데 한계를 보이는 경우가 많습니다. 지속적인 혈당 모니터링(CGM) 시스템은 비침습적 또는 최소 침습적 모니터링 기술로서 실시간으로 포도당 변화를 추적할 수 있습니다. 이러한 시스템은 환자와 의료 전문가에게 포괄적인 혈당 추세 데이터를 제공하여 인슐린 요법을 최적화하고 저혈당 및 고혈당의 위험을 줄여줍니다. 이 글에서는 현대 사회에서 당뇨병이 제기하는 도전 과제, CGM 시스템의 기술적 이점 및 활용 시나리오, 그리고 이를 해결하기 위해 onsemi가 제공하는 관련 솔루션을 탐구합니다.

당뇨병은 세계적인 건강 문제로 떠올랐습니다

당뇨병은 현대 사회에서 흔한 질병으로, 전 세계적인 건강 문제로 떠오르고 있습니다. 이 질병은 심혈관 질환, 신증(신장병), 망막병증과 같은 여러 합병증을 유발하여 공중보건에 큰 부담을 초래합니다. 당뇨병은 주로 세 가지 유형으로 분류될 수 있습니다: 제1형 당뇨병(T1D), 제2형 당뇨병(T2D), 그리고 임신성 당뇨병(GDM)입니다. 이 중 T2D는 가장 흔하며, 불건전한 식습관, 운동 부족, 비만, 그리고 유전적 요인과 연관되어 있습니다. 반면에 T1D는 주로 젊은 층에 영향을 미치는 자가면역 질환입니다. GDM은 주로 임신 중 처음 진단된 포도당 불내성으로 인해 특징지어지며, 일반적으로 임신 2분기(24~28주)에 나타납니다. 일부 여성은 출산 후 정상적인 포도당 수치를 회복할 수 있지만, GDM은 산모와 아기 모두에게 건강 위험을 증가시키며, 추후 T2D 발병 가능성을 높일 수 있습니다.

T1D는 면역 체계가 췌장의 β-세포를 공격하여 인슐린 생성이 완전히 중단되는 자가면역 질환입니다. 환자는 안정적인 혈당 수치를 유지하기 위해 평생 동안 인슐린 요법을 받아야 합니다. T1D는 종종 소아나 청소년에게 발병하며(성인도 영향을 받을 수 있음), 빈뇨, 갈증, 체중 감소, 피로와 같은 증상이 급격히 나타납니다. 식이요법이나 운동만으로 관리할 수 없기 때문에, 인슐린 주사가 필수적입니다. 그러나 T2D는 비만, 부적절한 식습관, 좌식 생활습관, 가족력, 높은 스트레스 등 여러 요인에서 비롯되며, 생활 습관 변화나 약물로 관리할 수 있습니다.

T1D 관리에는 인슐린 요법(피하 주사 또는 인슐린 펌프), 연속 혈당 모니터링(CGM) 또는 혈당 검사, 식이 관리(탄수화물 계산), 그리고 규칙적인 운동(인슐린 용량 조정 포함)이 포함됩니다.

당뇨병은 점점 더 심각해지는 세계적인 건강 문제입니다. T1D(제1형 당뇨병)는 전체 사례 중 소수만을 차지하지만, 환자에게 미치는 영향은 매우 큽니다. 인슐린 치료, 혈당 모니터링 및 기술의 발전은 T1D 환자의 삶의 질을 점차적으로 향상시켜 왔으며, 향후 획기적인 돌파구는 더욱 발전된 치료법이나 예방책을 제공할 가능성이 있습니다.

제1형 당뇨병(T1D)는 주로 어린이와 청소년에게 영향을 미치기 때문에, 어린 환자들은 질병으로 인한 어려움, 고통, 그리고 감정적인 부담을 견뎌야 합니다. 미지에 대한 두려움은 환자와 가족 모두에게 상당한 불안을 초래할 수 있습니다.

연속 혈당 모니터는 실시간 혈당 수치를 제공합니다

T1D(제1형 당뇨병)의 정확한 원인은 아직 명확하지 않지만, 이는 신체가 생존에 필수적인 호르몬인 인슐린을 생성할 수 없는 상태입니다. 소화 과정에서 탄수화물은 당 분자로 분해되지만, 인슐린이 없으면 이러한 분자를 흡수할 수 없습니다. 인슐린은 혈액 속의 당(포도당)을 세포로 이동시켜 에너지원으로 사용하도록 돕습니다. 혈액 내 과도한 포도당, 일반적으로 200mg/dL을 초과하는 경우, 고혈당 증세로 이어질 수 있습니다. 고혈당을 관리하지 않고 방치하면 신부전, 신경 손상, 시력 손실 또는 심장병과 같은 생명을 위협하는 합병증을 초래할 수 있습니다.

반대로, 신체 활동과 같은 요인은 혈당 수치를 낮추는 데 기여할 수 있습니다. 비정상적으로 낮은 혈당 수치(일반적으로 70 mg/dL 이하)를 저혈당증이라고 하며, 이는 부정맥, 심정지, 장기 부전, 혼수상태 또는 심지어 사망으로 이어질 수 있습니다.

8세 소년이 제1형 당뇨병(T1D)을 앓고 있다고 상상해보세요. 그는 열심히 뛰어놀며 음식을 먹고 있을 수도 있지만, 그의 가족은 그의 상태를 모른 채 학교에 보내고 있습니다. 이 아이와 학교 직원이 이 만성 질환을 어떻게 관리해야 할지 모르는 상황에서는 엄청난 불안을 겪게 될 것입니다.

CGM 시스템은 센서를 기반으로 한 착용형 장치로, 지속적인 혈당 측정값을 제공하며 원격 모니터링을 가능하게 해줍니다. 이러한 장치는 부모가 자녀의 혈당 수치를 실시간으로 추적할 수 있도록 하여 자녀의 환경에 상관없이 낮이든 밤이든 마음의 안정을 제공합니다. 또한, 어린이들은 오래된 혈당 측정기(BGM)를 사용하여 빈번한 손가락 채혈을 하지 않고 어린 시절의 자유를 되찾을 수 있습니다. 평균적으로 한 사람이 하루 3~8회(탄수화물 섭취량에 따라 다름) 혈당을 측정하며, 연간 2,352번의 손가락 채혈을 하게 됩니다. 이는 어린 손가락에게는 상당히 부담스러운 숫자입니다.

2021년 기준으로 전 세계적으로 20–79세 사이의 5억 3,700만 명이 T1D(제1형 당뇨병) 진단을 받았습니다. 2030년까지 이 숫자는 6억 4,300만 명으로 증가할 것으로 예상됩니다. 이는 의료 제조업체가 가장 진보적이고 신뢰할 수 있는 솔루션을 확보해야 하는 중요성을 강조합니다.

고급 연속 혈당 모니터링 솔루션

당뇨병을 앓고 있는 어린이들의 삶을 개선하기 위해 온세미(onsemi)는 의료 기기 제조업체에 CGM(연속 혈당 모니터링) 장치용 종합적인 마이크로전자 시스템 솔루션을 제공합니다. 이를 통해 당뇨병을 앓는 어린이들이 미지에 대한 두려움 없이 더 행복하고, 더 오래, 더 충만한 삶을 살 수 있도록 도와줍니다.

onsemi의 Treo 플랫폼은 최첨단 CGM 솔루션을 포함하여 차세대 아날로그 및 혼합 신호 장치를 지원합니다. Treo 플랫폼은 지능형 전력 관리, 센서 인터페이스 및 통신 솔루션 개발을 가속화하는 모듈식 아키텍처를 특징으로 합니다.

온세미(onsemi)의 전기화학 센서 AFE인 CEM102는 초저전력 연속 포도당 모니터링(CGM) 및 극도로 낮은 전류를 측정하는 전류 측정 애플리케이션을 위해 특별히 설계된 아날로그 프런트 엔드(AFE)입니다. 작고 소형화된 폼팩터와 저전력 소비량은 최종 애플리케이션의 더 작아진 디자인과 배터리 수명 연장을 가능하게 합니다. CEM102는 온세미의 RSL15(보안 Bluetooth® 5.2 무선 MCU)와 함께 작동하도록 설계되어 최적화된 전력 소비량 및 작동 전압과 같은 추가적인 시스템 수준의 이점을 제공합니다. 이를 통해 1.3~3.6 V의 넓은 공급 전압 범위에서 작동할 수 있으며, 주로 단일 1.5 V 은산화물 배터리 또는 3 V 코인셀을 이용해 작동합니다.

CEM102는 완전한 2채널 전기화학 측정 솔루션(CEM102 + RSL15)으로, 1, 2, 3, 또는 4개의 전극을 지원하며, 초저전력 시스템 소비전력, 내장 고해상도 ADC, 바이어스 설정을 위한 여러 DAC, 공장에서 조정된 시스템, 비정상 센서 상태 감지 및 호스트 프로세서 웨이크업을 지원합니다. 소형 풋프린트를 갖추고 있어 CGM(지속 혈당 모니터링), IoT 센서 디바이스 및 웨어러블과 같은 애플리케이션에 적합합니다.

제품 개발을 신속하게 진행하기 위해, onsemi는 CEM102 평가 보드 - CEM102-EVB를 제공합니다. 이 보드는 CEM102의 성능 및 기능을 평가하고, 이 장치의 소프트웨어 애플리케이션을 개발, 시연 및 디버깅하기 위한 소프트웨어 개발 키트 역할을 합니다. CEM102 외에도 RSL15와 측정을 설정 및 수행하기 위한 샘플 코드를 포함하여 시스템 및 펌웨어 개발을 빠르게 시작할 수 있도록 지원합니다.

CEM102-EVB는 고객 PCB와 함께 유연한 자가 진단, 교정 및 생산 테스트를 가능하게 하는 완벽한 2채널 전기화학 측정 솔루션입니다. 이 장치는 전극 분극 전압 및 교정 회로 편차의 자가 측정을 지원하며, 내부 및 외부 피드백 회로가 포함된 TIA 증폭기, 측정 정확도, 선형성 및 동적 범위 설정을 특징으로 합니다. 또한 저전력 저장 및 작동 모드와 각 모드의 전력 소비 측정 기능을 포함하고 있습니다.

산업 및 의료 애플리케이션의 스마트 연결 장치를 위한 무선 MCU 설계

onsemi의 RSL15는 Arm® Cortex®-M33 프로세서를 기반으로 한 초저전력, 안전한 BLE 5.2 무선 MCU로, 산업 및 의료 애플리케이션의 연결된 스마트 장치에 적합하게 설계되었습니다. RSL15는 통합 전원 관리, 넓은 전원 공급 범위, 유연한 GPIO와 클로킹 방식, 그리고 광범위한 주변 장치 세트를 특징으로 하며, 고성능 및 초저전력 애플리케이션에 최대 설계 유연성을 제공합니다. RSL15는 80 kB의 RAM을 포함하고 있으며, 284 kB 또는 512 kB의 플래시 메모리 옵션을 제공합니다.

RSL15는 드라이버, 라이브러리, 샘플 코드, 개발 도구 및 모바일 앱(iOS® 및 Android™용 RSL Central, iOS 및 Android용 RSL FOTA)을 포함한 포괄적이고 사용자 친화적인 소프트웨어 개발 키트(SDK)와 함께 제공됩니다. 지원되는 개발 환경에는 onsemi IDE, Keil μVision®, 그리고 IAR Embedded Workbench®가 포함됩니다.

RSL15은 산업 자동화 및 센싱, 연결된 의료 센서, 웨어러블 기기, 자산 추적, 전자 태그 및 출입 통제, 전자 라벨, 데이터 로거, 스마트 가전 제품, 에너지 수확 스위치와 같은 애플리케이션에 적합합니다.

RSL15는 또한 RSL15 SDK와 함께 사용하여 장치의 성능과 기능을 평가하고, 소프트웨어 애플리케이션을 개발, 시연 및 디버깅할 수 있도록 설계된 평가/개발 보드(EVB) - RSL15-EVB -를 제공합니다.

결론

지속적인 혈당 모니터링(CGM) 시스템의 발전은 당뇨병 관리에 혁신을 가져오며, 환자가 실시간으로 혈당 수치를 모니터링하고, 인슐린 요법을 최적화하며, 급성과 만성 합병증의 위험을 줄일 수 있도록 합니다. 센싱 기술, 인공지능, 그리고 무선 통신의 지속적인 발전으로 CGM은 더욱 정밀하고 편리해지며, 원활한 데이터 통합이 가능해져 보다 스마트한 개인 맞춤형 헬스케어 솔루션을 제공할 수 있는 길을 열고 있습니다. 기술의 진보와 시장 수용의 확대에 따라, CGM은 당뇨병 관리를 위한 표준 도구가 될 것으로 예상됩니다. 온세미(onsemi)의 솔루션은 CGM 제품 개발을 가속화하며 전 세계 당뇨병 환자들에게 더 건강하고 안전한 미래를 가져다주는 데 중요한 역할을 할 것입니다.