Bauelemente von Murata bieten Baukasten für Diabetes-Geräte

Weltweit leben fast 600 Millionen Erwachsene mit Diabetes, wobei den Anteil der Betroffenen bis 2050 voraussichtlich auf 853 Millionen steigen wird¹. Aus diesem Grund bombardiert wird das Fernsehpublikum mit Werbung für Medikamente zur Kontrolle von Diabetes und zunehmend für Geräte zur kontinuierlichen Glukoseüberwachung (continuous glucose monitoring, CGM) bombardiert, die verschreibungspflichtig oder in jüngster Zeit rezeptfrei für das allgemeine Wohlbefinden erhältlich sind. Das eröffnet der Produktentwicklung die Möglichkeit, einen bereits milliardenschweren Markt für das Diabetesmanagement zu erschließen, der sich scheinbar auf ein explosives Wachstum einstellt.

Als eines der am schnellsten wachsenden Segmente in der Gesundheitstechnologie bieten die kontinuierliche Glukosemessung sowie andere Anwendungen für das Diabetesmanagement die Gelegenheit der Innovation durch Designs, die das Leben direkt verbessern können. Das stellt eine echte kommerzielle Chance dar, insbesondere für all diejenigen, die ihr Know-how in den Bereichen Miniaturisierung, stromsparende Funklösungen und langlebige batteriebetrieben Anwendungen nutzen können.

Von entscheidender Bedeutung ist dabei, das Vertrauen der anwendenden Menschen und des medizinischen Fachpersonals zu gewinnen. Die Entwicklung muss im Blick haben, wie sich ein Gerät in die tägliche Routine einer Person einfügt, sich mit dem Telefon oder anderen Geräten verbindet und Daten mit Pflegeteams und Fernüberwachungssystemen teilt.

Die Systemintegration wird immer wichtiger, da sich der Fokus der Branche von einzelnen Geräten auf Ökosysteme verschiebt, die sich auf eine verbesserte Benutzungserfahrung, einen latenzarmen Datenaustausch und Lifestyle-freundliche Anwendungen konzentrieren. Von einfachen Pflastern zur kontinuierlichen Glukosemessung bis hin zu künstlichen Bauchspeicheldrüsensystemen mit geschlossenem Regelkreis muss die Entwicklung die Interoperabilität mehrerer Geräte, den kontinuierlichen Datenfluss und den Patientenkomfort berücksichtigen.

Vorstellung eines Toolkits für Diabetes-Geräte

Anwendungen im Diabetes-Management sind auf die Erfüllung von Kernanforderungen wie einer zuverlässigen Stromversorgung, präzisen Sensorik und einwandfrei funktionierenden WLAN-Verbindung angewiesen.

Murata Electronics bietet ein Toolkit für die Entwicklung von persönlichen Diabetes-Geräten mit Bauelementen, die Präzision, Zuverlässigkeit und Konnektivität in Einklang bringen, gleichzeitig die Entwicklung optimieren und die Sicherheit gewährleisten. Das Portfolio des Unternehmens umfasst kleine, universell einsetzbare Komponenten, die die Designflexibilität und die Miniaturisierung von Produkten unterstützen.

Geräte zur kontinuierlichen Glukosemessung und Insulinpumpen basieren auf Mikrocontrollern, die Sensordaten in genau definierten Intervallen erfassen. Diese Mikrocontroller übertragen die Daten außerdem über Funkmodule, die sich einwandfrei mit Smartphones oder Cloud-Diensten synchronisieren müssen. Geringfügige Abweichungen im Timing können zu einem Kaskadeneffekt führen, der die Genauigkeit der Glukosemesswerte beeinträchtigt oder eine Funkverbindung an einem kritischen Punkt unterbricht.

Murata bietet verschiedenste Quarze, Kondensatoren und HF-Filter, die präzise Messungen, eine zuverlässige Kommunikation und robuste Funkverbindungen von Wearables gewährleisten:

• Die ultrakompakten Quarze der Serie XRCGB von Murata, wie z. B. der XRCGB24M000F2P00R0, liefern hochstabile Taktsignale sowohl für Mikrocontroller als auch für Funkmodule. Seine kleine, flache Bauweise mit einer Grundfläche von 2 mm x 1,6 mm macht ihn zu einer idealen Wahl für Wearables mit begrenztem Platzangebot, während seine Präzision konsistente Messzyklen und eine zuverlässige Kommunikation über die gesamte Lebensdauer des Geräts gewährleistet.
• Medizinische Wearables müssen mit winzigen Batterien tage- oder wochenlang laufen können. Störungen, Spannungsabfälle oder Instabilität können die Messgenauigkeit oder Funkleistung beeinträchtigen. Der GRM033R60J225ME15D (Abbildung 1) ist ein Kondensator der Reihe GRM von Murata, die einen niedrigen äquivalenten Serienwiderstand (ESR) bietet, um Schwankungen auszugleichen und eine stabile Stromversorgung zu gewährleisten. Die Bauelemente der Serien GRM und XRCBG bilden das Rückgrat eines vertrauenswürdigen Geräts.

Abbildung 1: Die Serie GRM von Murata besteht aus ultrakompakten Mehrschicht-Keramikkondensatoren, die sich für die hochzuverlässige Entkopplung und Filterung in miniaturisierten medizinischen Geräten und Wearables eignet. (Bildquelle: Murata Electronics)

• Konnektivität ist ein bestimmendes Merkmal bei Diabetes-Anwendungen der nächsten Generation. Das LBCA1HN2EG-917 von Murata (Abbildung 2) ist ein Modul für Bluetooth Low Energy (BLE) 5.2 vom Typ 2EG in einem ultrakompakten, vorzertifizierten Gehäuse, das die Funkintegration vereinfachen und die behördliche Zulassung beschleunigen soll. Es ermöglicht die Synchronisierung von Smartphones, die Fernüberwachung und die Insulinpumpensteuerung, ohne die Komplexität der Wi-Fi-Hardware oder den Entwicklungsaufwand zu erhöhen.

Abbildung 2: Diese Darstellung des BLE-Moduls vom Typ 2EG von Murata veranschaulicht das ultrakompakte Gehäuse, das für persönliche Diabetes-Geräte geeignet ist. (Bildquelle: Murata Electronics)

• Ferritperlen wie die BLF02RD331GNED dämpfen hochfrequentes Rauschen und Transienten auf Strom- und Signalleitungen und verhindern, dass Schaltgeräusche in Hochfrequenzschaltkreise (HF) einstreuen.
• Der HF-Filter LQZ02HQ242A0 von Murata formt den Bluetooth-Funkpfad und blockiert gleichzeitig Störungen, die durch Schaltregler, Displays und Miniatur-Pumpenmotoren erzeugt werden können. Diese Komponente ergänzt die Ferritperlen der Serie BLF, um eine mehrschichtige Strategie für das Rauschmanagement zu schaffen.
• Der NCU03XH103F60RL von Murata ist Teil einer Klasse von Thermistoren, die die Technologie mit negativem Temperaturkoeffizienten (NTC) nutzen, um eine mögliche Drift über Temperatur zu kompensieren, die Sensorgenauigkeit zu erhalten und sicherzustellen, dass Batterien oder Motoren unter unterschiedlichen Bedingungen sicher funktionieren.
• Produktionstests und Felddiagnostik sind wichtige Elemente für Anwendungen im Diabetesmanagement. Die HF-Steckverbinder der Serie SWJ von Murata mit Schalter, wie z. B. der MM8830-2600RK15 (Abbildung 3), ermöglichen nicht invasive Tests und Diagnosen zur schnellen Validierung der Leistung, Durchführung von Diagnosen oder Überprüfung der Konformität, ohne die Integrität der Gerätegehäuse zu beeinträchtigen.

Abbildung 3: Die HF-Steckverbinder der Serie SWJ von Murata mit Schalter ermöglichen nicht invasive Tests und Diagnosen bei gleichzeitiger Beibehaltung der Integrität des Anwendungsgehäuses. (Bildquelle: Murata Electronics)

Fazit

Die Entwicklung persönlicher Diabetes-Geräte erfordert kompromisslose Präzision, Effizienz und Sicherheit in einem kompakten Formfaktor. Das richtige Bauelement kann der Schlüssel zum Erfolg in einem Markt sein, der Zuverlässigkeit und Stabilität erfordert. Das Portfolio von Murata an Quarzen, Kondensatoren, Thermistoren, Filtern, Ferritperlen und Funkmodulen bietet die Bausteine, um vertrauenswürdige Gerätearchitekturen zu gewährleisten.

Ressourcen

The Diabetes Atlas