La recerca de l' exploració espacial de llarga durada de l' exploració es manté a bord de l' estació espacial Internacional (ISS) per tal de millorar les missions d'Artemis lunar i els viatges amb llicència d'impers a Mart Istensió d'una nova generació de tecnologies mèdiques. Entre les innovacions més prometedores és el pàncrees artificial, un sistema tancat de desenvolupament per a desenvolupar automàticament nivells de sang. Originalment desenvolupat per a la gestió del tipus 1 de diabetis de la Terra, aquesta tecnologia conté potencial per mantenir la salut en l' entorn d' espai extrem de l' espai. Microgravitat, radiació i crear limitacions de recursos únics que han de ser tractats, però també poden millorar la diabetis per a milions de persones que es preocupen al planeta.

L'impertiu per a la gestió autònoma del Glucose més enllà de la Terra Orbit

Històricament, les agències espacials com els membres exclosos de la NASA amb la diabetis de la insulina de les missions de gran abast degut als riscos de l' hipgècnia i la complexitat de gestionar la insulina en microgravitat. Tot i això, com que els membres de l' espai comercial s' expandeixen i les missions creixen més temps, la de l' espai de temps està canviant. Fins i tot els astronautes no-diatics experimenten alteracions significatius en el metabòlica durant l' espai de llum. Els estudis mostren que la microgravitat genera canvis en sensibilitat i la tolerància de la insulina, en part del líquid que afecta el volum de sang i la distribució. Stres, patrons alterats, i els canvis de l' activitat física dels riscos a la hipergèptica durant els seus sistemes de la seva existència de la missió artificial, poden reduir les conseqüències de la tripulació durant els últims mesos de la salut i la tripulació durant els seus membres, i la seva durada de la missió de la població. Una missió de la població real, i la missió de la població.

La necessitat esdevé encara més agut per a una missió de Mart. Hora de trànsit de 6 dígits cada manera, parella amb una superfície continua superant un any, vol dir que els membres de la tripulació no poden confiar en el suport mèdic basat en terra degut als retards de comunicació de la via d' 1, 20 minuts. Els valors manuals de seguiment i els ajustos de la insulina col· locarien una càrrega cognitiva inacceptable sobre els astronautess que ja estan portant múltiples tasques crítiques. Un sistema autònom que funciona contínuament en el fons no és només un requisit de seguretat convenient.

Components del nucli d' un sistema "Lop " tancatName

Un pàncrees artificial, també conegut com a sistema de lliurament de la insulina tancada, combina tres components de nucli: un monitor continu de glucose (CGM), una bomba de la insulina i un algorisme de control. El CGM mesura nivells intersitial gluètic de la insulina cada pocs minuts i transmet dades sense fil a un controlador de l' autòctil o un dispositiu dedicat. Els processos que llegeixen i les ordres de la bomba per proporcionar dos tipus de precisió de insulina quan es necessita, amb l' objectiu de mantenir- se dins d' un sistema objectiu. Avançat incorporant una segona antiguitat, làgon, per prevenir la seva manera correcta o la creació d' una biònica, un algorismes artificial. Els sistemes d' intel· ligència simple augments (graular) han evolucionat de control de manera que els sistemes de control artificial i difusió) han evolucionat per a un model d' intel· ligència (pex;, que han evolucionat de control de control de manera eficaç (pex;, que han evolucionat per aprendre els sistemes de manera que han evolucionat per a la intel· inrevés).

A la Terra, sistemes comercials com el Medrònic MiniMrònic de 670G i Tanem t: slim X2 amb control-IQ han demostrat resultats superiors comparat amb la teràpia tradicional de bomba o múltiples injeccions diaris. De tota manera, adaptar aquests dispositius de consum per tal de repensar cada component per a la construcció de vibracions, radiació, microgravitat i reabastament limitats.

Physiològic Hurdles de Microgravity

Pharmacokinetics de subcutàni insultina

En microgravetat, el canvi de fluids corporals, cefallada ghottoward el cap, l' ús de la piscina, i l' increment del volum de sang central. Aquesta distribució altera l' absorció i l' autorització de subcutaniment administrat a la insulina. Els estudis parabolics han demostrat que la parmacèutiques de la insulina pot canviar, amb diferències potencials en el temps d' acció i la durada. Per exemple, la taxa d' una absorció pot accelerar o dependre de la injecció de lloc i els teixits locals perfugnerats. Aquest procés fa experiments oberts (on calcula el pacient manualment i injecta la insulina). Un algoritme ha de ser lleugerament tancat per a aquestes dades dinàmiques, potser que usen un model d' absorció actual i la velocitat d' acumulació de dades.

Monitor continuous congulont sota microgravelitat

En la microgravetat, les dinàmiques del líquid pot canviar perquè la convensió de gravetat està absent. Això podria alterar el temps entre canvis i la rigidesa dels teixits subterícs. En la microgravelalitat, la inserció de sensors pot ser afectada per les dinàmiques de la pell, que provocant les lectures corruptes. La investigació SIS ha començat a calcular aquests efectes, però els experiments encara són necessaris per validar algorismes de calibratges de llarga durada. Alguns investigadors de sensor poden provocar una segona capacitat de lectura redundant i la lectura de forma gradual.

Majúscules Fluid i distribució del GlucosaName

Més enllà de la insulina una eroberció a la tecnologia, la distribució global de glucucosa i la seva autorització de canvi de sang en microgravelitat. L' expansió del líquid central altera el flux de sang i la funció repoblada, que pot afectar la producció i l' excrulació. L' ús contrarulació sobre la resposta hormona a la hipotgèmia pot ser contundent degut a la funció nervia autonomic. Per tant el pàncrees artificial ha de ser robusta a un interval més ampli de estats metabòbics que no pas a la Terra. Els algoritmes adaptatius que aprenen a la resposta individual de la tripulació al temps de la seva tripulació són probablement que són molt més efectius que els sistemes fixos.

Repte d' enginyeria per a la RedSpace Relibilitat

Efectes de radiació sobre Electronics i BiològicsName

L' entorn de radiació espacial CONDICen els raigs còsmics, esdeveniments de partícules solars i cinturós de radiació atrapats indiquen una amenaça dual. Per a electrònica, les partícules d' alta energia poden causar preocupació, les acumulació d' alta escala, i la degradació gradual dels components. Els CGM i les bombes de la insulina han de ser dissenyades amb l' electrònica de radiació o l' escut de la neteja en vermell i la redundicació. Els dispositius de consum no estan disponibles de radiació; segurament podrien fallar en setmanes o mesos de profunditat a l' espai. Les versions d' espai- ocupat requereixen circuits personalitzats d' aplicació (ASIC) o cadenes de camp integrats (protectors de camp) amb una memòria i un triple- gasi- gas.

Per als teixits biològics, la radiació incrementa l'estrès bullitiu i pot perjudicar les cèl·lules beta de pàncrees, potencialment per al temps la diabetis. Un pàncrees artificial ha de ser robust en l' espai contra del fracàs del maquinari i capaç de compensar la pèrdua de producció progressista de la insulina finalogena. Alguns investigadors en la lectura de tractaments pre-missió o en les reserves de glucàntiques que tanquesen el control pitjor dels gícmics.

Recurs Eficiència i Miniaturització

Cada quilogram de càrrega en una missió espacial profunda és preciós. El sistema de pàncrees artificial ha de ser compacte, lleuger i eficient. El consumidor actual, els elèctrodes i les bombes de la insulina són relativament petites, però la integració en un sol dispositiu amb una font d' origen fiable recàrrega mitjançant les matrius solars o les cèl· lules del combustible són un repte d' enginyeria. Consuperceptables com ara, la insulina, els sensors i les cèl· lules de làctues han de ser emmagatzemades durant mesos o anys de degradació mínima. La reabastament no és una opció de la missió de Mart, de manera que el sistema ha d' operar amb un conjunt de recursos finits. En la fabricació de sensors 3D o de la insulina, però no és fàcil quantitat de problema.

Ingritat mecànica a Microgravity

La formació machnaical de components com bombes i vàlvules es comporta diferent en microgravitat. La bombolles en reserva de la insulina pot trencar perquè les butxaques de gas no s' aixequen i separar- se dels líquids tal com fan a la Terra. La Fricció en peces en moviment pot canviar degut a l' absència de les forces gravitacionals sobre lubrants. La formació de la bateria pot afectar les a les superfícies de superfícies. Els sensors insereix agulles de gas petites o filasiques que penetran correctament en la pell de l' enginyeria que no pot reduir la tensió. Les solucions d' enginyeria han de compte per aquests fenòmens, potser a través d' aquests fenòmens actius, la gestió d' uns aparells de pressió hibòbica, la capa de primavera o les embotides dins de les a les a les agames.

Autonomia i frault Tolerància

Els astronautes tenen temps limitat per als problemes mèdics que es resolen i limitats accés a parts de recanvis. El pàncrees artificial ha de ser molt fiable, amb modes de seguretat que impedeixen que sigui hipotgèmia o greus hipergèmia. Redundància en sensors i bombons és essencial. El sistema hauria de ser autònom: ha d' operar amb una intervenció humana mínima, la psicoproven automàticament, la comunicació autotest, i l' alerta només quan es necessari. Els retards de comunicació fins a 20 minuts entre la Terra i Marta, de manera que el sistema de agitació algorítmic ha de ser capaç de fer totalment capaç de fer decisions sense terreny. Aquesta operació de conversió és una arquitectura de dos vegades. Per exemple, un disseny de doble, si un únic sistema de comunicacions es pot fer una única resolució de la tecnologia de la tecnologia de la Terra no identificada, si hi ha cap a altres sensors de manera que la seva capacitat de llegir una lògica de fer que la situació. Aquestes àrees de manera que el sistema de referència a l' agitació no es redueixi la situació, també poden fer servir automàticament amb els sensors de manera que la situació de manera que la situació de rel· la tecnologia de manera que la transparència

Conduir les Breakthroughs a través de la innovació espacial

Tecnologies avançades del sensor

Els requeriments d' espai estan conduint el desenvolupament de CGMs que són més petits, més precisos i més manejables. Els investigadors estan explorant sensors no invasibles utilitzant mètodes òptics o electromagnètics que podrien eliminar la necessitat d' analitzes transcutàtiques. Els sensors de la Terra podrien necessitar més temps i menys sus susceptibles a la radiació i poden ser implantats subcutivament per usos a llarg termini. Un altre enfocament usa uns sensors a prop de l' espectre de la seva sol· licitud per mesurar la glusiva a través de la pell. Aquests sensors de la Terra podrien beneficiar els pacients que necessiten portar més temps i menys de calibratges i menys susceptibles de la vida de diversos anys.

Algorismes adaptatius i aprenents

Els algoritmes que governen el pàncrees artificial s'han d'adaptar a canviar la psicologia al llarg del temps. En l' espai, on la sensibilitat a la insulina pot desplaçar lentament a causa de la força muscular, els canvis en forma de radiació, o la radiació, els models d' aprenentatge de màquines poden reajustar contínuament a les dades entrants. L' aprenentatge de l' aprenentatge de la insulina pot optimitzar els enfocaments de la insulina sense necessitat de realitzar models explícits de canvis fisiològics. Aquests mateixos algoritmes poden ser aplicats als pacients basats a la Terra pels quals necessita canvis a causa de la insulina, exercici o estrès. Per exemple, un sistema que aprèn a predir l' exclusions post- lisions de post- se en la composició i poden reduir els esdeveniments i hiàcràcmiciament.

Arquitectures Redundants i d'arquitectura d' alguna història d' alguna història d' alguna història d' operació

La demanda d' alta autonomia en l' espai està pressionant el desenvolupament de la gestió de la culpa jeràrquica. Una capa de monitorització de la salut pot avaluar contínuament la salut dels sensors, el rendiment de la bomba i l' estabilitat dels algoritmes. Si un component degradacions, el sistema reconfigura automàticament la bomba de recanvi o reduir la insulina un factor de seguretat mentre que espera que la intervenció humana sigui possible, els algoritmes Vot que comparen dos o tres superfícies independents poden rebutjar un sensor. Aquestes arquitectura podrien ser adoptades per dispositius crítics de la Terra, especialment per als pacients amb hipogèmia sense adonar- se de la major fiabilitat.

Spillevery Spillever Beneit

Moltes tecnologies de l' espai inicialment han trobat que les aplicacions que es troben a l' espai han creat que s' han creat a partir de l' electrònica, telemitjatina i la control remot són exemples primers. Els sistemes de pàncrees artificials s' estabilitzen per a l' espai sens dubte conduir a dispositius més robustos, compactes i autònoms per a persones amb diabetis a tot arreu. Un sistema que pot sobreviure a l' espai de vibració i a l' espai profund és probablement una radiació més difícil que els dispositius de consum actuals. El coneixement bidireccional entre les agències d' agències espacial i els dispositius mèdics per a les empreses de dispositiu mèdics acceleracions per als dos anys de substitució sense cap a l' espai, que poden transformar la diabetis els pacients que actualment es poden substituir durant 7 dies.

Rutes d'acollida i de camins col·laboratius actuals

Algunes iniciatives d'investigació ja estan en marxa. El Programa de recerca HumanFLT de la NASA ha finançat estudis sobre el programa ISS per examinar el metaboliometria de glucosems i per provar els prototips primers d' una zona de la insulina privada en microgravitat [[FLT: 0] [NSA Human Research) [[FLT: 1]. El Japó Aeroloopation Exespaiation (JA) també ha realitzat experiments sobre un paralacions de la insulina durant els avions. Col· laboració entre organitzacions espacials i com [FLT:] [FLT] [FLT] [FLT] [F3] [FLT] [CFLT] [Cons ampliem que porten conjuntament entre els microdocs, un algoritme de 20space i els desenvolupadors de la universitat de Virginia. En els sistemes de l' equip de la Universitat de l' estudi de la universitat de l' Agència de l' Agència de l' RANA), es podrien aplicar els diversos sistemes d' Agència de l' Agència de l' Agència de l' Agència de l' Agència de l' Agència de l'

Les companyies privades, incloent les estacions comercials i espaiura, estan invertint en gestió automàtica de la salut. L' espaiX ha dut l' equip de monitorització mèdic als sistemes d' alta senyal, i els futurs hàbitats comercials poden incloure les plataformes mèdiques dedicats a l' operació de pàncrees artificial. L' organització sense ànim de lucre [[FLT: 0F:] [FLT]]] continua finançant fons d'investigació en sistemes avançats que es podrien adaptar a entorns extrems. L' estació Internacional també sol· licitar propostes de la tecnologia que podrien beneficiar tant l' exploració com la sanitat terrestre.

Mapa de carreteres a Mart: Integra els Pancres AVADP en sistemes de salut Crepion

La combinació de microgravetat, alta radiació i limitat reabastador fa poc pràctics. Una completa i autònoma, els pàncrees artificials es podrien servir com a pedra d' un sistema de suport mèdic més ampli. Alguns conceptes que poden aconseguir versions que durar tota la missió sense substituir, mentre que altres persones suggereixen un paquet de components i consumables per a una manera senzilla de substituir durant el viatge. Els sistemes futurs poden incorporar múltiples hormones icnàctiques, glàntiques, i potser una analogia anàlicnica que abastés fins i tot una mica més estreta i reduir el risc d' hipotic i la hiperàctilia.

Els factors humans també juguen a un paper. Els índexs psicologics i la càrrega cognitiva han de ser minimitzats; un dispositiu que treballa en silenci en el fons, en publicar només alerta important, ajudaran a mantenir la tripulació moral i rendiment. Com que els equips heterogènias d' astronautes intencionadament figuren els socis comercials i internacionals de l' islamogenen més comuns, el pàncrees artificial ha de ser dissenyat per a diversos tipus de cos, edats i perfils metabòbtics. El sistema també hauria d' estar en interfície amb la xarxa de monitorització central de la nau, proporcionant dades a l' agent mèdic per a la planificació d' anàlisi i de salut a llarg termini.

Conclusió

El desenvolupament d'un pàncrees artificial per a l'ús en missions espacials no és només un repte d'enginyeria significatiu és un catalitzador per a la tecnologia mèdica que beneficia tota la humanitat. Sobre el fet que els obstacles de microgravitat, radiació i limitacions de recursos produeixin dispositius que són més robustes, autònoms i una col·laboració entre agències espacials, investigadors acadèmics i empreses de dispositiu mèdics són essencials per a transformar aquesta visió en realitat. Com es prepara per a enviar humans més profunds al sistema solar, el pàncrees artificial és un exemple de rigors que volen la innovació que millori la vida a la Terra.