人體組織液內葡萄糖會隨著日常生活有明顯波動，若能連續且定性定量分析其變化，不僅有助於評估糖尿病患者糖代謝紊亂的程度，制定降糖方案，還能反映降糖治療的效果並指導治療方案的調整，對糖尿病治療和管理有莫大幫助。手邊有組亞培freestyle libre 第二代，體驗二周後，筆記其特點與原理分析。
葡萄糖量測原理回顧
一般單次量測，是採集血液內葡萄糖進行量測，稱之為血糖量測。工作原理就是利用工作電極將酶反應化學信號轉換為可分析的電流信號，稱之為電化學反應。(連結)
首先，葡萄糖與試片上葡萄糖氧化酶（Gox）作用，氧化成葡萄糖酸。黃素腺嘌呤核苷酸（flavin adenine dinucleotide，FAD）則以氧化型（FAD）改變成為還原型（FADH2）。
生成的FADH2可以再被氧氣氧化回FAD，氧氣接受電子並搭配水後形成過氧化氫，過程中產生的微弱電流(電信號)經過處理轉化就能表示為葡萄糖濃度。
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所謂CGM是將此原理擴大應用，通過固定在傳感器上的生物酶植入到皮下組織中，持續測量組織間液中的葡萄糖濃度來間接反映血糖的變化。
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此過程看似與採血量測相同，但本質上卻有很大差異，主要是氧氣量的差異。單次採血量測時，因為血液中氧氣充足，最後的氧化步驟順暢無誤。CGM取樣的人體組織液中氧氣濃度遠低於葡萄糖濃度，容易出現"氧匱乏"的情況，導致數值失真，必須依靠每天兩次左右的採血進行校正，這也成為CGM裝置被人詬病的最主要原因。
掃描式葡萄糖監測（flash glucose monitoring，FGM）
為了解決組織液中氧氣不足的問題，科學家嘗試製造出一個新的化合物，可以在沒有氧氣的狀況下，將FADH2轉為FAD生成的電子訊號傳遞到電極上。Adam Heller研製的連線酶(wired enzyme)，使用鋨介質，形成一條骨架長的、柔軟的、親水的高分子長鏈，中間緊密排列著共價連接的鋨絡合物作為電子中繼節點，能夠將葡萄糖氧化酶與電極表面連接起來。(連結)
通過一系列Os3+/Os2+的氧化還原反應實現電子的傳遞。氧化還原高分子穿過酶並與其多個位點結合，形成了三維網狀結構從而貼附在電極表面。通過這種方式，葡萄糖氧化酶的氧化還原活性位點在反應過程中產生的電子，就能夠通過高分子傳遞至電極表面進而產生電流信號。因為不依賴氧氣產生信號，而是使用鋨介體作為電子傳遞劑，從原理上解決了"氧匱乏"的問題。
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亞培收購上述技術後，研發出FGM裝置(連續性葡萄糖偵測)，因為不需要動態進行每日兩次校正，只要在工廠進行校正後即能使用，研究表明，FGM傳感器滿足工廠校準的要求，準確性較高，平均相對誤差（mean absolute relative difference，MARD）達到10%，而目前一般CGM準確性上市標準為MARD<15%。參考文件：扫描式葡萄糖监测技术解析程歆琦王煜非(連結)。
wired enzyme配套作業
FGM傳感器最外層有一層限制性外膜，外膜包裹著wired enzyme，結構上是依次塗覆多層不同功能的膜，包括限制膜、親水膜、絕緣膜等，這些功能膜主要功能可限制葡萄糖通過速度；加速氧的傳遞，也可以防止潛在的干擾物與酶接觸和反應。
wired enzyme被固定在電極表面，避免在長時間使用過程中發生wired enzyme的流失。組織間液中的溶解氧與葡萄糖通過外膜進入酶層，葡萄糖分子與酶反應，產生電活性的反應產物，向內擴散到達電極表面，形成電極電流。三者合併後直徑為0.6mm，圖示如下。
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FGM還有個特點是能夠以低電位啟動、採用電壓是40 mV。在這樣的低電壓情形下大多幹擾物質如對乙酰氨基酚、抗壞血酸、尿酸等都不會啟動，可減少非特異性電流對傳感器葡萄糖讀數的干擾。
總結摘要如下：There is a wired glucose enzyme sensor with 3 electrodes (working, reference and auxiliary) and contacts. A filament is covered with glucose oxidase (GOx) , and enveloped in a semi-permeable membrane. When placed under the skin, it reacts with interstitial tissue and causes an electric signal, which is sent along to pins ADC0 and TST1 of the RF430 TAL chip.The sensor is calibrated at factory.
注射 Injection
利用擊發裝置協助將長探針埋入皮下組織(或許達到肌肉層)，長針的外部規格為，長6mm，直徑0.6mm，因為具備可撓性，即使留置身體內兩周，也不會引起任何不適。注射的概念類似留置針，由硬針協助扎入人體後，硬針立即退出，獨留感測器在體內。參考連結。
長針外表看似樸實無華深埋體內，卻扮演著整組系統中最重要功能，與單次量測不同是必須長期(14天)放置在組織內，最大挑戰反而是生物相容性問題，一般來說，異物植入人體後，會因為排斥效應造成組織纖維化包裹現象，如何提高傳感器的組織相容性，降低異物反應對傳感器帶來的影響。
FGM使用樹脂交聯的乙烯基-吡啶-苯乙烯共聚物，這種膜具備較強的水化作用，一旦植入人體，該層外膜能夠立刻水化，膜的骨架則可在數小時內水化，大大降低傳感器植入人體後排斥反應對傳感器造成的不良影響。有研究表明，在兔子肌肉的植入實驗中，植入一年後的傳感器上未現，表明這種外膜具有良好的生物相容性。
探針注入後，會有幾小時的調整期。隨後就是每分鐘檢測一次，每十五分鐘記錄一次葡萄糖結果。
資料讀取 Data Collection
探針以外的感測器本體，體積約兩個五十元硬幣相疊，重量並不到一個硬幣，上半部外觀為白色亮面，下半部透明，底部由膠布穩固黏貼在注射處，實際配戴14天的經驗，黏布緊貼效果良好，確實防水。
感測器內含電池提供資料讀取、儲存、通訊的電源，或許受限於內部記憶體，資料僅能儲存八個小時，超過即被覆蓋。網路上流傳許多硬體分析文件(連結 連結 連結)。
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通訊協定採NFC(第三代起使用藍牙)，可透過iPhone部分Android裝置或標配讀取器，讀取資料，詳細資料如(連結)。
穿戴經驗
實際使用兩周freestyle libre，並沒有任何突兀感，能隨時體察自己身體運作狀況是很特殊經驗，擴大解釋就是，甚至能提驗到自己是個活著個體的奇妙感受。Abbott自己也以Speaking Your Body's Unique Language當成未來產品的標竿。(連結)
事實上，透過裝置分析身體訊號一直是新創公司努力不懈的戰場，除了上述直插式CGM外，還有利用貼片量測汗液中的乳酸、咖啡因、葡萄糖和酒精。方式有二，一是釋放毛果芸香鹼釋放到皮膚中，二是利用微電極貼片。
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