مقدمه مقدماتی

برای میلیون ها نفر که با دیابت نوع 1 و پیشرفته نوع 2 زندگی می کنند، مانیتورهای مداوم گلوکز (CGMs) و پمپ های انسولین اساساً مدیریت روزانه را تغییر داده اند، با وجود پیچیدگی آنها، سیستم های فعلی به طور عمیقی به محیط زیست خارجی متصل می شوند، باتری های دید بالینی می توانند به صورت هفتگی شارژ شوند، سنسورها نیاز به جایگزینی مکرر دارند و پچ های چسب اغلب شکست یا آسیب رساندن به این اجزای خارجی دارند.

نیاز حیاتی برای قدرت یکپارچه در سیستم های قابل ایمپلنت

دستگاه های پزشکی ایمپلنت همیشه با یک معامله اساسی بین اندازه و طول عمر عملکردی مواجه شده اند.یک باتری به اندازه کافی بزرگ است تا دستگاه را برای پنج سال بزرگ کند، ایمپلنت را بزرگ می کند، نیاز به یک جیب جراحی بزرگ تر دارد و خطر واکنش مزمن بدن خارجی را به طور چشمگیری افزایش می دهد، یک باتری کوچکتر زندگی عملیاتی دستگاه را به خطر می اندازد، جایگزینی مکرر جراحی یا شارژ فیزیکی خارجی، بدون انتقال انرژی غیر خطرناک، بدون منبع دفع کننده می تواند به طور چشمگیری از طریق انتقال انرژی های غیر طبیعی از طریق انتقال انرژی پاک کننده، بدون منبع غیر طبیعی، بدون منبع دفع شود.

برای دیابت، تقاضای قدرت غیر قابل مذاکره است.یک سنسور گلوکز مداوم باید داده های الکتروشیمیایی را در فواصل منظم، اجرای الگوریتم پردازش سیگنال، و انتقال داده ها به طور بی سیم در زمان واقعی است.یک پمپ انسولین نیاز به انرژی برای هدایت یک میکروموتور یا پایزو برای تحویل دوزهای دقیق در برابر فشار کمر دارد.یک پانکراس مصنوعی حلقه بسته باید هر دو به طور همزمان انجام دهد در حالی که حفظ ایمنی قوی است، صرفا برای محدود کردن سیستم های صرفه سازی کلیدی است؛ و مطمئن بودن آن اجازه نمی دهد.

تکنولوژی های رانندگی با قدرت بی سیم برای ایمپلنت های پزشکی

Resonant Inductive Fusion

روش بالینی پررونق WPT است که resonant inductive گاسپلتیک است.این تکنیک نزدیک به میدان استفاده از یک سیم پیچ اولیه خارج از بدن و یک سیم پیچ ثانویه در داخل ایمپلنت، هر دو تنظیم شده به همان دوز مجدد پزشکی در برابر حذف، فن آوری مغناطیسی محکم، اجازه می دهد انتقال انرژی بیش از 90٪ از چند سانتی متر برای گیرنده های غیر مستقیم است که در حال حاضر یک سنسور بسیار موثر است.

انتقال قدرت متوسط و میدان آزاد

برای دستگاه هایی که عمیق تر در داخل بدن قرار می گیرند، مانند پمپ انسولین در استریپستونال، جفت گیری سنتی از پوسیدگی سریع میدان مغناطیسی در طول فاصله رنج می برد، انتقال قدرت میدان میانی با استفاده از لنزهای کم اندازه گیری شده در فرکانس های کم سرعت، به طور معمول بین 900 مگاهرتز و 2.4 گیگاهرتز در این فرکانس ها، به طور قابل توجهی با استفاده از یک مقدار کم چگالی مغناطیسی به طور قابل اطمینان از اتصال با استفاده از یک اتصال با سرعت بالا، گسترش می یابد.

انتقال قدرت سونوگرافی

سونوگرافی یک مکانیسم متمایز برای تحویل قدرت عمیق صادر می کند، با تکیه بر امواج فشار مکانیکی به جای میدان های الکترومغناطیسی، زیرا امواج سونوگرافی به طور موثر از طریق بافت نرم و مایعات بدن بدون پراکنده شدن و مسائل جذب که فرکانس های الکتریکی را مختل می کنند، آنها به طور منحصر به فرد برای ایمپلنت های پشت استخوان یا عمیق در حفره قلب مناسب هستند. Azoالکتریک گیرنده در تبدیل ایمپلنت های انرژی آکوستیک به طور کامل به دستگاه های انرژی الکتریکی امن (به فرد برای دستیابی به این آسیب رساندن آن را نشان می دهد).

برداشت انرژی و معماری ترکیبی

هیچ روش WPT به طور جهانی برای تمام سناریوهای بالینی بهینه نیست، یک رویکرد هیبریدی به طور تئوری جذب کشش قابل توجهی است، که لینک برق فعال اولیه توسط برداشت انرژی منفعل از بدن مکمل شده است، به عنوان مثال، تولید برق با استفاده از تزریق سریع از یک مایع بین المللی، در حالی که ژنراتورهای الکتریکی انرژی برداشت از گرادیان طبیعی بین بدن و سلولهای سوخت پوست به طور معمول می تواند به طور چشمگیری کاهش دهد، زیرا یک سیستم ذخیره سازی مایع جامد، اما به طور موقت می تواند انرژی ضعیف را کاهش دهد.

پیشرفت در طراحی دستگاه دیابت ایمپلنت

قابلیت های کامل ایمپلنت Glucose Monitors

فوری ترین کاربرد WPT پیشرفته سیستم های فعلی CGM کاملا داخلی است، مانند Eversense، هنوز هم نیاز به یک فرستنده خارجی بزرگ است که به طور مستقیم بر روی ایمپلنت پوشیده شده است تا سنسور را به قدرت برساند و داده های انتقال به یک گوشی هوشمند، این قطعه خارجی حالت خرابی را معرفی می کند: می تواند به طور اساسی از بین برود، آسیب دیده شود، یا به سادگی فراموش شود.

قدرت دادن به Pancreas مصنوعی

توسعه یک پانکراس مصنوعی کاملا داخلی، هدف نهایی است. ترکیب یک CGM قابل ایمپلنت، یک پمپ انسولین قابل ایمپلنت و یک الگوریتم کنترل در یک سیستم داخلی واحد نیاز به یک منبع قوی و قابل اعتماد است که می تواند به طور مستقیم با سیستم های پردازش ساده WP، WPT، فعال کننده انسولین در اینجا، اجازه می دهد تا پمپ و سنسور به اشتراک گذاری یک سیستم عامل مشترک داخلی یا جذب یک سیستم پردازش کننده اصلی که به طور مستقیم از طریق استفاده از همان "S پردازش شده است، به عنوان "T پردازش ساده است.

نتایج بالینی و کیفیت بیمار زندگی

مزایای بالینی دستگاه های ایمپلنت فعال WPT بسیار فراتر از راحتی مهندسی گسترش می یابد.آنها به طور مستقیم به بهبود قابل اندازه گیری در نتایج سلامت و کیفیت زندگی برای بیماران ترجمه می کنند.

  • افزایش زمان و رفاه سایش: مهمترین پیش بینی کننده از بهبود گلیسمیک با تکنولوژی CGM مقدار زمان سنسور به طور فعال استفاده می شود، حسگرهای کاملاً کاشته شده توسط WPT تحریک پوست و شکست های چسب که باعث می شود بیماران استفاده از دستگاه های خود را متوقف کنند، این منجر به پایدار، داده های با کیفیت بالا که جریان های تصمیم گیری بالینی را بهبود می بخشد.
  • زمان بهبود یافته در محدوده و HbA1c: با یک منبع قدرت ثابت و همیشه در دسترس، ایمپلنت می تواند به طور مداوم بدون شکاف برای شارژ، این کاهش داده، به ویژه در دوره های شبانه زمانی که زمان به طور معمول کاهش شواهد بالینی از مطالعات اولیه قابل کاشت CGM در حال حاضر نشان می دهد که زمان به شدت با زمان بالاتر و H.1 مرتبط است.
  • عفونت قرمز و نرخ های پیچیده: حذف سیم ترانسی یا سوزن نقطه ورودی اولیه برای عفونت باکتریایی را از بین می برد.برای بیماران مبتلا به یکپارچگی پوست به دلیل سال های تزریق و CGM وارد شدن، این نشان دهنده یک پیشرفت عمده است.
  • بیماری های قرمز شده بردن: بار روانشناختی مدیریت یک وضعیت مزمن اغلب دست کم گرفته است، نیاز به شارژ مداوم دستگاه ها، تغییر سنسورها و مدیریت مواد چسب کمک به دستگاه فرسودگی دستگاه.

مسیر ایمنی و تنظیم مقررات

نرخ جذب خاص و مدیریت حرارتی

ایمنی نگرانی بیش از حد در طراحی هر سیستم WPT برای دستگاه های پزشکی ایمپلنت است.خطر اصلی حرارتی است: فرآیند انتقال قدرت نباید باعث افزایش ناامن در دمای بافت شود. تنظیم کننده بدن مانند FDA و کمیسیون بین المللی الکتروتکنیک (IEC) محدودیت های دقیق در میزان جذب خاص (SAR) و قرار گرفتن در معرض حرارتی مدرن به طور خودکار سیستم های آدرس حرارتی یکپارچه شده توسط سنسورهای کنترل حرارتی (A) را کاهش دهد.

قابلیت های الکترومغناطیسی و Interference

به عنوان جمعیت بیماران مبتلا به دیابت سنین، بسیاری از آنها همچنین دارای دستگاه های قلبی قابل ایمپلنت مانند سرعت ساز یا سایر جراحی های فعال کارورتر-defibrillator (ICD) هستند که سازگاری الکترومغناطیسی (EMC) بین سیستم WPT طراحی شده و سایر ایمپلنت های فعال یک نیاز طراحی اجباری است. فرستنده های مدرن WPT از پرتو جهت دهی و محافظت مغناطیسی موضعی برای محدود کردن سریع از سنسور جلو و اتصال به طور خاص فیلتر کردن سیگنال های ضروری است.

استاندارد و تنظیم کننده Clarity

FDA مسیرهای تنظیم کننده به خوبی تعریف شده برای دستگاه های پزشکی فعال ایمپلنت (AIMDs) را ایجاد کرده است که تایید های اخیر برای WPT فعال عصبی ترین و دستگاه های نظارت بر قلب و عروق یک سابقه قوی برای سیستم های فعال پزشکی ایجاد کرده اند. گروه های صنعت به طور فعال به سمت یک استاندارد جهانی برای WPT پزشکی، شبیه به استاندارد Qi که بر الکترونیک مصرف کننده نظارت می کند، یک استاندارد خارجی را از طریق دستگاه های مختلف تولید کننده، کاهش می دهد و کاهش هزینه های مختلف موجودی را کاهش می دهد.

نقشه راه آینده برای WPT در مراقبت از دیابت

ادغام با Ubiquitous Wearables

فرستنده برق خارجی نیازی به یک دستگاه پزشکی اختصاصی ندارد.سیستم های آینده انتقال برق را به اشیاء روزمره که بیماران قبلاً استفاده می کنند ادغام می کنند.یک ساعت هوشمند یا گروه تناسب اندام می تواند پیکربندی شود تا هر بار که داده ها را همگام سازی می کند، چند دقیقه قدرت شارژ را تحویل دهد. پد تخت "هوشمند" می تواند یک پمپ استریپستونال را در حالی که بیمار خواب می کند، با جاسازی کردن ابزار فرستنده و استفاده از آنها به طور کامل به بیماران تبدیل شود.

مدیریت قدرت سازگار با AI-Driven Adaptive Power Management

یادگیری ماشین نقش مهمی در بهینه سازی لینک WPT ایفا خواهد کرد.با یادگیری الگوهای روزانه گلوکز، تقاضای انسولین و چرخه خواب، سیستم می تواند الزامات انرژی را پیش بینی کند و تحویل قدرت را مطابق با دوره های متنوع سازی گلوکز بالا تنظیم کند، سیستم می تواند میزان نمونه برداری و مصرف انرژی خود را برای جمع آوری اطلاعات بیشتر در طول دوره های پایدار افزایش دهد.

قابلیت متقابل و اکوسیستم متصل

چشم انداز نهایی یک اکوسیستم کاملاً سازگار با دستگاه های پزشکی قابل ایمپلنت است.یک فرستنده خارجی می تواند با CGM، یک پمپ انسولین، و شاید حتی یک دستگاه تحویل گلوکاگون مکمل ارتباط برقرار کند که نه تنها به یک استاندارد قدرت مشترک، بلکه همچنین پروتکل های ارتباطی داده استاندارد بین تولیدکنندگان فناوری، شرکت های بی سیم، و سازمان های بلوتوث، برای ایجاد یک طرح گسترده از استانداردهای فضایی و روشن در شبکه های ارتباطی Wi-Fi نیاز دارد.

نتیجه گیری

مسیر تکنولوژی دیابت به طور واضح به سمت سیستم های کاملا داخلی و مستقل که بدون بار روزانه سخت افزار خارجی کار می کنند، حرکت در انتقال برق بی سیم - ترکیب مجدد ترکیب گیرنده، در حالی که توانمندسازی سریع تر از مواد غذایی بدن در تجزیه و تحلیل دقیق تر، کاهش این چشم انداز به یک واقعیت بالینی عملی است.