Table of Contents

ההשפעה הסביבתית הגוברת של ניהול סוכרת

סוכרת משפיעה על יותר מ 537 מיליון מבוגרים ברחבי העולם, מספר צפוי לעלות בחדות בעשורים הקרובים.הניהול היומי של התקן הכרוני הזה בדרך כלל כרוך בשילוב של מכשירי ניטור גלוקוז, משאבות אינסולין, רצועות בדיקה, lancets, וחיישנים מתוזמנות סוללות כל אחד מרכיבים אלה תורם לנטל סביבתי משמעותי: פסולת פלסטיק, פסולת אלקטרונית (a-waste), צריכת אנרגיה מסורתית הם לעתים קרובות שימוש חד פעמי של סוללות אלה ללא שינוי דיגיטלי, כמו גם כן, כמו גם חומרים אלה.

מכשירים ידידותיים לסביבה לניהול סוכרת שואפים להפחית את הפסולת, להשתמש בחומרים מתחדשים או מיחזור, ולפעול עם אנרגיה מינימלית.על ידי שילוב שיקולים סביבתיים לתוך עיצוב מחזור חיים ייצור, יצרנים יכולים לעזור להוריד את טביעת הרגל פחמן של טיפול סוכרת תוך שיפור נוחות דיוק נתונים. מאמר זה חוקר את התכונות מפתח, חידושים, אתגרים וכיוונים עתידיים של פיתוח מכשירים מקוונים קיימא לניהול סוכרת, ציור על מחקר הנוכחי ומגמות בתעשייה.

מדוע מכשירים IoT ידידותיים חשובים בטיפול בסוכרת

סולם הבעיה

על פי ארגון הבריאות העולמי, סוכרת היא גורם עיקרי לעיוורון, כשל כליות, התקפי לב, שבץ, והפחתה של הגוף של מספר האנשים המחייבים ניטור יומי פירושו שגם שיפורים קטנים בקיימות המכשיר יכולים להיות השפעה קולקטיבית גדולה. לדוגמה, אם כל ניטור גלוקוז רציף (CGM) השתמש רק רכיב פלסטי חד פעמי אחד פחות, ההפחתה השנתית של פסולת פלסטיק יכול להגיע מאות טון, 000, 000 אלכוהול, במיוחד על ידי אינסולין, או מ"מ, במיוחד על ידי חומרים דליבות, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000 פחמן דו"מפוסקים ברחבי העולם, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000 פחמן דו"מדומים, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000

הפדרציה הבינלאומית לסוכרת מעריכה כי ההוצאה הכוללת של בריאות על סוכרת ברחבי העולם עלתה על 966 מיליארד דולר ב-2021. חלק מזה הולך לייצור, אריזה, ופירוק של מכשירים רפואיים.על ידי תכנון קיימות, לא רק להגן על הסביבה, אלא גם עשוי להפחית עלויות עבור מערכות בריאות ומטופלים.

בריאות ומטרות סביבתיות

ניהול סוכרת בר קיימא אינו סחרחורת בין בריאות לכוכב הלכת.תקני IoT ידידותיים לסביבה יכולים לשפר את הטיפול בחולי על ידי כך שניתן ללבוש יותר זמן, פחות שינויים סוללה, ו שידור נתונים אמין יותר.לדוגמה, חיישנים אנרגיה שמשלמים כוח מחום הגוף לחסל את הצורך החלפת סוללות, צמצום הפסולת וחוסר הנוחות של שינוי מכשירים.

תכונות מפתח של מכשירים ב- Sustainable IoT לסוכרת

תכנון מכשיר IoT ידידותי לסביבה לניהול סוכרת דורש תשומת לב לכל שלב של מחזור חיי המוצר: חומרי גלם, ייצור, שימוש וסילוק חיים.

שימוש בחומרים הניתנים ל- Biodegradable או Recyclable

חיישני גלוקוז מסורתיים ורכיבי משאבת אינסולין נעשים לעתים קרובות מפלסטיקים המבוססים על נפט, אשר נמשכים במזומנים במשך מאות שנים. חלופות ידידותיות לסביבה כוללים פולימרים בעלי יכולת ביולוגית כגון חומצה פולילאקטית (PLA) שמקורה בכוכב תירס, או פוליhydroxyalkanoates (PHAs) המיוצרים על ידי חומרים חד-חמצני קל לשחיטה, כמו חומרים קלים של אלומיניום, או חומרים מתואמים, כמו חומרים מסגסוגת פלסטיק.

(FLT:0)Example:FLT:1 מחקר שפורסם לאחרונה ב-FLT:2ACS Sustainable Chemistry & הנדסהFLT 3: 3 הראה חיישן גלוקוז שנעשה כולו מנייר ביו-דמדן ואלקטרודות פחמן, המסוגל לקרוא מדויק תוך עמידה לאחר השימוש.

צריכת חשמל נמוכה ומאמץ אנרגיה

צמצום צריכת האנרגיה הוא קריטי עבור קיימות סביבתית ונוחות המטופל.תקני IoT לסוכרת בדרך כלל דורשים הפעלה רציפה עבור ניטור ועברת נתונים.התקדמות במיקרו-בקרים אולטרה-נמוך ופרוטוקולים תקשורת אלחוטית, כגון Bluetooth Low Energy (BLE) ו- SMART (NB-IoT), יש להפחית משמעותית את דרישות האנרגיה.

  • (ב) ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇
  • (ב) ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇
  • (ב) ,0) תאים פוטו-וולטאיים (FLT:1) עבור מכשירים שנחשפו לאור (למשל, כתמים עם לוחות סולאריים קטנים).

על ידי שילוב טכנולוגיות אלה, החוקרים יצרו חיישני אבטיפוס CGM הפועלים ללא הגבלת זמן ללא מקורות חשמל חיצוניים, צמצום דרמטי של פסולת סוללות ואת ייצור המשאבים של סוללות חד פעמיות.

עיצוב מודולרי ותיקון

גישה מודולרית מאפשרת למשתמשים להחליף רק את המרכיב הכשל (למשל, adhesive או סוללה מדולקת) ולא לפירוק המכשיר כולו.זה מרחיב את תוחלת החיים של המוצר ומפחית את e-waste. לדוגמה, משאבת אינסולין יכולה להיות מודולים נפרדים עבור מנגנון המשאבה, בקרה אלקטרוניקה, וסוללת.

אבטחת מידע ופרטיות ללא הקרבה

מכשירים של IoT בר קיימא חייבים עדיין לציית לתקנות נתונים של בריאות כגון HIPAA ו-GDPR. תכונות אבטחה כמו הצפנה, מנעול מאובטח ועדכונים אוויריים הם חיוניים.עם זאת, אלה יכולים להיות בעלי אנרגיה.עיצובים ידידותיים לסביבה לפני אלגוריתמים הצפנה יעילה באנרגיה ומאובטחים המפחיתים את חישובי יתר על פני השטח.

טכנולוגיות נהיגה ב-E-Friendly Diabetes

פריצות דרך האחרונות במדעי החומרים, קצירת אנרגיה וטכנולוגיה אלחוטית להאיץ את הפיתוח של מכשירי סוכרת בר קיימא. להלן הם חידושים בולטים עם פוטנציאל בעולם האמיתי.

חיישן Glucose Glucose

חיישני CGM המסורתיים מכילים חומרים שאינם מודיגרדים ודורשים הסרה וסילוק כל 7-14 ימים. חוקרים פיתחו חיישנים ביו-דידגנטיים שנעשו משי פיברין, צלולוז, או פולימרים טבעיים אחרים אשר מתפוגגים לחלוטין לאחר תקופה מוגדרת. לדוגמה, צוות באוניברסיטה הטכנית של מינכן יצר חיישן גלוקוז באמצעות הידרוגט לא מתאים שמתמוסס בבטחה בגוף לאחר שבועיים, ביטול הצורך להורדת תפקוד רפואי מדויק.

מכשירים המכילים Power-Powered Wearable

קצירת אנרגיה עברה מהרעיון לא-טיפוס.אחד הפיתוח הבולט הוא טייפ בעל עוץ המשלב חיישן גלוקוז עם תא דלק ביולוגי המייצר חשמל מסוכר וחמצן בנוזל הבין-דתי של הגוף. חיישן "מחזק" זה יכול לפקח באופן רציף על רמות הגלוקוז ללא סוללות חיצוניות.

פרוטוקולים אלחוטיים בעלי עוצמה נמוכה ל-Data Transmission

LTE-M ו- NB-IoT הם תקני תאים המיועדים למכשירים אלקטרוניים בעלי עוצמה נמוכה, ומאפשרים לפקחי גלוקוז לשדר נתונים באופן מאובטח עם צריכת אנרגיה מינימלית.עבור תקשורת לטווח קרוב יותר, Bluetooth 5.0 ו-BLE מציעים טווח מורחב וכוח נמוך בהשוואה לגרסאות קודמות.הופעתם של מכשירים ניידים:0 (BLE) אודיוFLT:1 ופרופילים מתקדמים אחרים מפחיתים אנרגיה על פני פרוטוקולים, כגון ניטור רשת אלחוטית, המאפשרת ללא קשר קבוע של רשתות אלחוטיות, ובכך מאפשר מעקבים ניידים (BLE) באופן קבוע של רשתות אלחוטיות (BLE) ופרופילים ניידים (OBOBOL VLIGL).

חבילות והפצת Eco-Friendly Packaging and Distribution

קיימות מתרחבת מעבר למכשיר עצמו.חברות מאמצות אריזות ביו-דידות או ממוחזרות לאספקת סוכרת, צמצום פלסטיק לשימוש יחיד.יש יצרנים הציגו מערכות ניתנות להתאמה למחסניות אינסולין ולמכלי מבחנים.לדוגמה, משאבת האינסולין המודולארית מסטארט-אפ FLT:0EcoPumpFal Reusable Electronics ו- biodegradable a ⁇ s מיוזמות סביבתיות.

אתגרים בפיתוח מכשירים של סוכרת מסוגנן

למרות ההתקדמות המבטיחה, כמה מהמכשולים נותרו לפני שמכשירי IoT ידידותיים לסביבה הופכים למילינסטרים בניהול סוכרת.

אחריות ויציבות

חומרים biodegradable לעתים קרובות יש תוחלת חיים קצרה יותר ועשויים להיות פחות חזקים מאשר פלסטיק מסורתי. מבטיח כי חיישנים נשארים מדויקים ויציבים על תקופת ללבוש הנדרשת שלהם (בדרך כלל 7-14 ימים עבור CGMs) הוא קריטי. Moisture, טמפרטורה, הלחץ מכני יכול להשפיע על הביצועים. יצרנים חייב לבצע בדיקות נרחבות כדי להבטיח כי חומרים ידידותיים לסביבה לא להתפשר על דיוק קליני, מערכות אנרגיה מינימלית, או חום עקבי.

עלויות ו Scalability

פולימרים ורכיבי אנרגיה יקרים כיום לייצר יותר חומרים קונבנציונליים וסוללות. Scaling ייצור כדי להשיג כלכלות בקנה מידה חיוני כדי להפוך את המכשירים האלה זולים עבור מערכות בריאות ומטופלים. שוק הסוכרת הוא רגיש במחיר, במיוחד במדינות בעלות נמוכה ובינונית שבה נטל הסוכרת הוא הגבוה ביותר.

« « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « «

מכשירים רפואיים חייבים לעבור בדיקה רגולטורית קפדנית על ידי סוכנויות כגון ה- FDA ו- EMA, היכרות עם חומרים חדשים או מערכות המופעלות על ידי עצמי דורש פרוטוקולים חדשים לבדיקת תאימות ביולוגית, בטיחות השפלה ויציבות ארוכת טווח.הנתיב הרגולטורי להשתלתלים ביו-דידנטים או מכשירים אנרגיה-הארכיים עדיין לא מוגדר היטב, מוביל לאי ודאות וזמני אישור נוספים.

אבטחת מידע והתאמה

ככל שמכשירי הסוכרת הופכים מחוברים יותר, הסיכון של הפרת נתונים עולה.מכשירים בר קיימא שמסתמך על מחשוב קצה או הצפנה של כוח נמוך עשויים להיות בעלי יכולות עיבוד מוגבלות, עלולים לגרום להם להיות פגיעים יותר להתקפות.בנוסף, להבטיח יכולת בין מכשירים שונים (למשל, CGM ממותג אחד ומשאבתת אינסולין מעוד) הוא חיוני לניהול מקיף של סוכרת, אבל בעיות תאימות יכולות להתעורר כאשר משתמשים בפרוטוקולים לא סטנדרטיים או סטנדרטיים לפיתוח סביבתי.

בסביבה הקרובה של Sustainable Diabetes Diabetes

הדרך קדימה כוללת שילוב של חדשנות טכנולוגית, תמיכה במדיניות ושיתוף פעולה בתעשייה.

שילוב עם מקורות אנרגיה מתחדשת

מכשירים עתידיים יכולים להיות מואשמים או מופעלים על ידי תאים סולאריים קטנים המשולבים כתמים לבישים או משאבות אינסולין כבר, כמה שעונים חכמים משתמשים טעינה סולארית; טכנולוגיה דומה המותאמים לבישים רפואיים יכול להפחית את ההסתמכות על סוללות.חומרים פוטו-וולטאיים גמישים, קלים, ו bioתואמים הם נחקרים עבור מטרה זו.

סטנדרטיזציה של חומרים הקשורים לסביבה

סוכנויות קונסורטוריות בתעשייה ותקנות יכולות לקבוע סטנדרטים עבור חומרים ביו-דידנטיים ומחזוריים המשמשים במכשירים רפואיים.זה יזרז אימוץ על ידי מתן הנחיות ברורות למבחר חומרי, בדיקות וחלוקת. ארגונים כמו המרכז של ה- FDA למכשירים ו- Radioלוגי בריאות רדיו-FLT:1 כבר הראו עניין בקיימות, עידוד יצרנים לשקול השפעה סביבתית במהלך תכנון.

מערכות סגורות וכלכלה מעגלית

מעבר למכשירים בודדים, מודל כלכלה מעגלי יכול להיות מיושם על ניהול סוכרת בכלל.זה כולל תוכניות קבלה שבו חיישנים ומשאבות משמשים נאספים, מתפזרים ומחזרים למוצרים חדשים.חלק מהחברות מתכננות שירותי מנויים שבו חולים מקבלים חומרה ניתנת לחזרה ורק את הניתנות (למשל, חסון) מוחלפים מודלים כאלה ומעודדים יצרנים לתכנון לטווח ארוך ומחזוריות.

AI ו- Predictive Analytics לצמצום הפסולת

בינה מלאכותית יכולה לייעל את השימוש במכשירי סוכרת על ידי חיזוי כאשר חיישן ייכשל או כאשר אינסולין צריך להיות מרוקן, צמצום החלפת מוקדם. אלגוריתמים חכמים יכול גם להתאים את שיעורי הדגימה המבוססים על פעילות המטופל, צמצום צריכת האנרגיה.

מסקנה

הפיתוח של מכשירים ידידותיים לאינטרנט לניהול סוכרת בר קיימא מייצג התכנסות של חדשנות רפואית ואחריות סביבתית. על ידי שילוב חומרים biodegradable, אלקטרוניקה כוח נמוך, קציר אנרגיה ועיצוב מודולרי, יצרנים יכולים להפחית באופן משמעותי את טביעת הרגל האקולוגית של טיפול תרופתי יום-יום ללא להקריב פתרונות ביצועים או בטיחות. בעוד אתגרים הקשורים עלויות, עמידות, רגולציה, המשך מחקר ושיתוף פעולה בתעשייה הם על פני עתיד של סוכרת, אך לא רק טיפול פסיכולוגיים, אלא גם לא זמין, אלא גם כן, אלא גם טיפול פסיכולוגיים הכרחי.

(ב) לאלו המעוניינים לחקור עוד, ה-FLT:0 (World Health Organizational EvolutionFLT) מציע נתונים מקיפים על נטל הסוכרת, בעוד ה-FLT:2 הפדרציה הבין-לאומית לסוכרתFLT 3) מספק תובנות למגמות גלובליות.מחקר בכתבי עת כמו FLT:4ACS Sustainable Chemistry & הנדסהFLT:5 ו-FLT:6NNEL 7 LT 7 למערכות טכנולוגיות דלות לחיישנים טכניים חיישנים מותאמים לתחומים.