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कृत्रिम पैनक्रिया प्रणाली में वर्तमान बैटरी चुनौतियां

कृत्रिम अग्न्याशय प्रणाली-बंद-लूप इंसुलिन वितरण उपकरण जो एक सतत ग्लूकोज मॉनिटर (CGM), एक इंसुलिन पंप और एक नियंत्रण एल्गोरिथ्म को एकीकृत करते हैं - मूल रूप से टाइप 1 मधुमेह प्रबंधन बदल दिया है। ये सिस्टम ग्लूकोज विनियमन को स्वचालित करते हैं, जो निरंतर निर्णय लेने के बोझ को कम करते हैं। फिर भी एक लगातार सीमा उनके वादा को कम करती है: बैटरी। शक्ति बाधाएं लगातार रिचार्ज करती हैं, सुरक्षा कमजोरी पैदा करती हैं, और रखरखाव की एक अतिरिक्त परत जोड़ती हैं जो संज्ञानात्मक भार को कम करने के लक्ष्य का विरोधाभास करती है। इन सीमाओं को समझना उन्हें हल करने के लिए बैटरी नवाचारों की खोज से पहले आवश्यक है।

एक कृत्रिम अग्न्याशय एक साथ कई कार्यों को करने के लिए महत्वपूर्ण शक्ति आकर्षित करता है। CGM सेंसर को प्रत्येक एक से पांच मिनट में अंतर-स्थैतिक तरल ग्लूकोज का स्तर होना चाहिए। नियंत्रण एल्गोरिदम - एक समान-एक्युनिक-विकासक (PID) नियंत्रक, मॉडल भविष्यवाणियों नियंत्रण (MPC), या फजी लॉजिक सिस्टम - वास्तविक समय में इष्टतम इंसुलिन खुराक को गणना नहीं करना चाहिए। इंसुलिन पंप मोटर को ठीक से सक्रिय होना चाहिए, अक्सर माइक्रोडोस को छोटे से इकाइयों के रूप में वितरित करना चाहिए। और डिवाइस को एक स्मार्टफोन या समर्पित नियंत्रक के साथ ब्लूटूथ लो एनर्जी (BLE) या निकट क्षेत्र संचार (NFC) के माध्यम से वायरलेस संचार बनाए रखना चाहिए।

अधिकांश वर्तमान कृत्रिम अग्न्याशय उपकरण छोटे लिथियम आयन रिचार्जेबल बैटरी पर निर्भर करते हैं। जबकि इन कोशिकाओं ने पिछले दशक में तेजी से सुधार किया है, फिर भी वे कई व्यावहारिक बाधाओं को प्रस्तुत करते हैं:

  • Daily या हर दूसरे दिन रिचार्जिंग चक्र: कई उपयोगकर्ताओं को अपने पंप या नियंत्रक हर 24 से 48 घंटे चार्ज करना चाहिए। यह नींद में बाधा डालता है, चार्ज सामान ले जाने की आवश्यकता होती है, और एक उपकरण के लिए एक आवर्ती गाना जोड़ता है जिसका मतलब जीवन को सरल बनाने के लिए होता है। एक प्रणाली के लिए इंसुलिन वितरण को स्वचालित करने के लिए डिज़ाइन किया गया है, मैनुअल पावर मैनेजमेंट की आवश्यकता एक कदम पीछे की तरह महसूस करती है।
  • समय पर क्षमता में गिरावट: मानक लिथियम आयन बैटरी प्रत्येक चार्ज-डिस्चार्ज चक्र के साथ प्रयोग करने योग्य क्षमता खो देती है। नियमित उपयोग के 12 से 24 महीने के बाद, एक पंप बैटरी अपने मूल शुल्क का केवल 70 से 80 प्रतिशत तक हो सकती है। इसका मतलब कम समय है और अंततः, एक महंगा उपकरण प्रतिस्थापन या बैटरी सेवा की आवश्यकता है। बहु-वर्षीय पंप वारंटी पर उपयोगकर्ता अक्सर डिवाइस के आने से पहले ध्यान देने योग्य बैटरी गिरावट का अनुभव करते हैं।
  • ]] अप्रत्याशित बिजली हानि से सुरक्षा जोखिम: जब एक बैटरी अप्रत्याशित रूप से फैलती है - विशेष रूप से रातोंरात या यात्रा के दौरान - डिवाइस इंसुलिन को वितरित करने से रोकता है। परिणामस्वरूप अतिग्लिसेमिया गंभीर हो सकता है, खासकर हाइपोग्लाइसीमिया अनजाने में बच्चों या व्यक्तियों में। जबकि अलार्म और कम बैटरी चेतावनी मौजूद हैं, वे हमेशा सुना या heed नहीं होते हैं। गलत समय पर एक मृत बैटरी आपातकालीन विभाग की यात्रा या मधुमेह केटोएसिडोसिस का कारण बन सकती है।
  • फॉर्म फैक्टर बाधाएं: कृत्रिम अग्न्याशय उपकरणों को कॉम्पैक्ट, हल्के और सतत पहनने के लिए आरामदायक रहना चाहिए-अक्सर चिपकने वाला या एक थैली में पहना जाने के माध्यम से शरीर से जुड़ा हुआ है। बड़ी बैटरी अधिक क्षमता प्रदान करेगी लेकिन थोक बढ़ेगा। निर्माता को बिजली, आकार और पहनने की क्षमता के बीच एक कठिन संतुलन पर हमला करना चाहिए। वर्तमान डिजाइन आम तौर पर 200 और 500 एमएएच के बीच की क्षमता वाले बैटरी का उपयोग करते हैं, जो उपयोग पैटर्न के आधार पर एक से तीन दिनों तक चलने वाली अवधि को सीमित करते हैं।
  • तापमान संवेदनशीलता: लिथियम आयन बैटरी कम तापमान पर खराब प्रदर्शन करती है और तेजी से चार्ज के दौरान अधिक गरम हो सकती है। उपयोगकर्ता जो ठंडी जलवायु में रहते हैं या जो सर्दियों के खेल में संलग्न होते हैं, बैटरी जीवन को काफी कम कर सकते हैं। इसके विपरीत, एक गर्म कार में एक उपकरण छोड़ने से स्थायी रूप से सेल को नुकसान हो सकता है।

ये चुनौतियां उन शक्ति-संसाधन नवाचारों की तत्काल आवश्यकता को उजागर करती हैं जो परिचालन जीवन को बढ़ाते हैं, रिचार्जिंग में तेजी लाते हैं, विश्वसनीयता में सुधार करते हैं और पहनने योग्य चिकित्सा उपकरणों के लिए आवश्यक छोटे फॉर्म कारकों को बनाए रखते हैं। अच्छी खबर यह है कि बैटरी प्रौद्योगिकी तेजी से आगे बढ़ रही है, क्षितिज पर कई आशाजनक समाधानों के साथ।

उभरती बैटरी टेक्नोलॉजीज और उनके संभावित

शोधकर्ता और निर्माता अगली पीढ़ी के बिजली स्रोतों को विकसित कर रहे हैं जो विशेष रूप से चिकित्सा उपकरणों की मांगों के अनुकूल हैं। ये तकनीकें उच्च ऊर्जा घनत्व, तेज चार्जिंग, अधिक सुरक्षा और लंबे चक्र जीवन को लक्षित करती हैं- जिनमें से प्रत्येक सीधे कृत्रिम अग्न्याशय उपयोगकर्ताओं को लाभान्वित कर सकता है।

ठोस राज्य बैटरियों: ऊर्जा घनत्व और सुरक्षा में एक लीप

ठोस राज्य बैटरी तरल या बहुलक जेल इलेक्ट्रोलाइट को पारंपरिक लिथियम आयन कोशिकाओं में बदल देती है जिसमें एक ठोस इलेक्ट्रोलाइट-आमतौर पर एक सिरेमिक, ग्लास या ठोस बहुलक सामग्री होती है। यह मूलभूत संरचनात्मक परिवर्तन कई परिवर्तनीय फायदे को अनलॉक करता है:

  • ] उच्च ऊर्जा घनत्व: ठोस इलेक्ट्रोलाइट्स लिथियम धातु एनोड के सुरक्षित उपयोग को सक्षम करते हैं, जो वर्तमान लिथियम आयन कोशिकाओं में उपयोग किए जाने वाले ग्रेफाइट एनोड की तुलना में प्रति यूनिट वॉल्यूम में काफी अधिक ऊर्जा स्टोर कर सकते हैं। प्रयोगशाला प्रोटोटाइप ने 400 से 700 वाट घंटे प्रति लीटर (Wh / L) की ऊर्जा घनत्व का प्रदर्शन किया है, जिसकी तुलना लगभग 250 Wh / L से मानक लिथियम आयन के लिए की गई है। कृत्रिम अग्न्याशय उपकरणों के लिए, इसका मतलब एक ही भौतिक पदचिह्न में रनटाइम के तीन गुना से तीन गुना हो सकता है - एक से दो से दो के बजाय शुल्क के बीच पांच से सात दिनों तक का अंतर।
  • ]Improved सुरक्षा प्रोफाइल: ठोस इलेक्ट्रोलाइट्स गैर ज्वलनशील हैं और थर्मल रनवे का विरोध करते हैं, जो सीधे शरीर पर पहना जाने वाला एक उपकरण के लिए एक महत्वपूर्ण लाभ है। बैटरी आग या विस्फोट का जोखिम, हालांकि वर्तमान उपकरणों में कम, पूरी तरह से ठोस राज्य डिजाइनों के साथ समाप्त हो जाता है। यह सुरक्षा मार्जिन रात के समय के उपयोग के लिए विशेष रूप से महत्वपूर्ण है, जब उपयोगकर्ता गंभीर होने तक समस्या को नोटिस नहीं कर सकता है।
  • ]Extended चक्र जीवन: ठोस राज्य बैटरी dendrite गठन का विरोध - छोटे धातु रेशा का विकास जो विभाजक और शॉर्ट सर्किट पारंपरिक बैटरी को छेद सकता है। वे भी बार-बार चार्जिंग चक्र पर कम क्षमता वाले फीका पड़ा। कुछ प्रोटोटाइप ने न्यूनतम गिरावट के साथ 2,000 से अधिक चक्रों का प्रदर्शन किया है, जिसका अर्थ है कि बैटरी डिवाइस के पूरे जीवनकाल (आम तौर पर तीन से चार साल) के लिए अपने प्रदर्शन को बनाए रख सकती है।
  • ]Fast-charging क्षमता: कुछ ठोस इलेक्ट्रोलाइट रसायन शास्त्रों को बिना किसी अति ताप या खोने की क्षमता के तेजी से चार्ज करने के लिए समायोजित किया जाता है। उपयोगकर्ता संभावित रूप से 15 से 20 मिनट में अपने पंप को 80 प्रतिशत तक चार्ज कर सकते हैं- एक शॉवर या भोजन के दौरान एक त्वरित शीर्ष-अप - एक घंटे या उससे अधिक प्रतीक्षा करने के बजाय।

क्वांटमस्कैप, सॉलिड पावर और टोयोटा जैसी कंपनियां इलेक्ट्रिक वाहनों और उपभोक्ता इलेक्ट्रॉनिक्स के लिए ठोस-राज्य बैटरी का विज्ञापन करने के लिए काम कर रही हैं। मेडिकल-डिवाइस-ग्रेड संस्करण अगले तीन से पांच वर्षों के भीतर होने की संभावना होगी। कृत्रिम अग्न्याशय उपयोगकर्ताओं के लिए, ठोस-राज्य प्रौद्योगिकी शायद निकट-अवधि क्षितिज पर एकल सबसे प्रभावशाली बैटरी नवाचार का प्रतिनिधित्व करती है।

फास्ट चार्जिंग क्षमताओं के साथ उन्नत लिथियम-आयन Chemistries

जबकि ठोस राज्य बैटरी लंबी अवधि की क्षमता प्रदान करती है, पारंपरिक लिथियम आयन रसायन विज्ञान में वृद्धिशील सुधार पहले से ही बाजार में प्रवेश कर रहे हैं। इनमें नई इलेक्ट्रोड सामग्री शामिल है जो ऊर्जा घनत्व या चक्र जीवन का त्याग किए बिना नाटकीय रूप से तेज़ चार्जिंग सक्षम करती है:

  • ]Silicon anodes: एनोड में सिलिकॉन के साथ ग्रेफाइट की जगह 20 से 40 प्रतिशत तक ऊर्जा घनत्व बढ़ा सकती है क्योंकि सिलिकॉन प्रति यूनिट दस गुना अधिक लिथियम आयनों को स्टोर कर सकता है। हालांकि, शुद्ध सिलिकॉन चार्जिंग के दौरान काफी विस्तार करता है, जिससे यांत्रिक तनाव पैदा होता है। शोधकर्ताओं ने नैनोसंरचना सिलिकॉन मिश्रित और सिलिकॉन ग्रेफाइट मिश्रण विकसित किए हैं जो इस विस्तार को कम करते हैं, एनोड का उत्पादन करते हैं जो उच्च क्षमता और लंबे चक्र जीवन दोनों प्रदान करते हैं। Sila नैनोटेक्नोलॉजी और एम्प्रियस जैसी कंपनियां पहनने योग्य और चिकित्सा उपकरणों के लिए सिलिकॉन-एनोड बैटरी का विपणन शुरू कर चुकी हैं।
  • ]निओबियम टंगस्टन ऑक्साइड एनोड: यह सामग्री, तोशिबा और अन्य द्वारा विकसित, लिथियम आयनों को असाधारण रूप से उच्च गति पर इलेक्ट्रोड के माध्यम से स्थानांतरित करने की अनुमति देती है। परिणाम एक बैटरी है जो 1000 चक्रों या उससे अधिक के चक्र जीवन को बनाए रखते हुए 10 मिनट के भीतर 80 प्रतिशत तक पहुंच सकती है। कृत्रिम अग्न्याशय उपयोगकर्ताओं के लिए, इसका मतलब है कि एक संक्षिप्त चार्जिंग सत्र ऑपरेशन का पूरा दिन प्रदान कर सकता है।
  • ]लिथियम आयरन फॉस्फेट (LFP) cathodes: जबकि LFP बैटरी में निकल आधारित रसायन विज्ञान की तुलना में कम ऊर्जा घनत्व होता है, वे बेहतर थर्मल स्थिरता और लंबे समय तक चक्र जीवन प्रदान करते हैं -अक्सर 2,000 चक्र से अधिक। एक ऐसे उपकरण के लिए जो वर्षों तक विश्वसनीय रूप से काम करना चाहिए, ऊर्जा घनत्व में व्यापार बंद स्वीकार्य है यदि बैटरी को गिरावट के बिना दैनिक रिचार्ज किया जा सकता है।

ये उन्नत लिथियम आयन वेरिएंट स्पेक्युलेटिव नहीं हैं; वे पहले से ही उपभोक्ता इलेक्ट्रॉनिक्स और चिकित्सा उपकरणों में एकीकृत किए जा रहे हैं। कृत्रिम अग्न्याशय प्रणालियों में उनका गोद लेने से अगले 12 से 24 महीनों के भीतर शुरू हो सकता है, जिससे उपयोगकर्ता बैटरी आर्किटेक्चर में पूर्ण बदलाव की आवश्यकता के बिना तेजी से रिचार्जिंग और लंबे समय तक डिवाइस की उम्र प्रदान कर सकते हैं।

वायरलेस चार्जिंग और संपर्क रहित पावर ट्रांसफर

वायरलेस चार्जिंग स्मार्टफोन और स्मार्टवॉच में मानक बन गया है, लेकिन इंसुलिन पंप और कृत्रिम अग्न्याशय नियंत्रकों के लिए इसका अनुप्रयोग अभी भी विस्तार हो रहा है। आगमनात्मक चार्जिंग-जो चार्जिंग पैड के बीच ऊर्जा हस्तांतरण के लिए विद्युत चुम्बकीय क्षेत्र का उपयोग करता है और एक रिसीवर कॉइल-चिकित्सा उपकरणों के लिए कई फायदे प्रदान करता है:

  • ]वर्धित वॉटरप्रूफिंग और स्थायित्व: शारीरिक चार्जिंग पोर्ट को खत्म करने से निर्माताओं को पूरी तरह से डिवाइस को सील करने की अनुमति मिलती है। यह पूर्ण सबमिशन संरक्षण (IP68 या बेहतर) को सक्षम बनाता है, जिससे उपयोगकर्ता पंप को हटाने या चार्जिंग पोर्ट को पानी की क्षति के बारे में चिंता किए बिना तैरने, स्नान करने या स्नान करने की अनुमति मिलती है।
  • ]Reduced यांत्रिक विफलता बिंदु: भौतिक कनेक्टर पोर्टेबल इलेक्ट्रॉनिक्स में विफलता के सबसे आम बिंदुओं में से हैं। उन्हें हटाने से दीर्घकालिक विश्वसनीयता में सुधार होता है और सेवा या प्रतिस्थापन की आवश्यकता को कम कर देता है।
  • Convenience and use में आसानी: उपयोगकर्ता बस अपने पंप या नियंत्रक को एक चार्जिंग चटाई रात भर भोजन के दौरान या डेस्क पर रख सकते हैं - केबलों या संरेखित कनेक्टर्स के साथ बिना किसी तरह की समस्या के। यह कम घर्षण अनुभव अधिक सुसंगत चार्जिंग आदतों को प्रोत्साहित करता है।

लंबे समय तक चलने वाली वायरलेस पावर ट्रांसफर तकनीक भी उभर रही हैं। रेज़ोनेंट प्रेरक युग्मन कई सेंटीमीटर की दूरी पर बिजली स्थानांतरित कर सकता है, जबकि रेडियो-फ्रीक्वेंसी (आरएफ) ऊर्जा कटाई वाई-फाई राउटर या समर्पित ट्रांसमीटर जैसे स्रोतों से परिवेश विद्युत चुम्बकीय ऊर्जा को कैप्चर कर सकती है। भविष्य में, एक ट्रांसमीटर उपयोगकर्ता के बिस्तर, कपड़ों या वाहन में एम्बेडेड एक ट्रांसमीटर स्वचालित रूप से डिवाइस को चार्ज कर सकता है जब भी यह पास हो, गंभीर रिचार्जिंग की आवश्यकता को पूरी तरह समाप्त कर सकता है।

कुछ कृत्रिम अग्न्याशय उपकरण पहले से ही वायरलेस चार्जिंग को शामिल करते हैं। 2024 में जारी टंडेम मोबी में एक वायरलेस चार्जिंग केस होता है जो बैटरी जीवन को बढ़ाता है और रिचार्जिंग को सरल बनाता है। चूंकि प्रौद्योगिकी परिपक्व होती है, वायरलेस पावर ट्रांसफर सभी बंद लूप सिस्टम में एक मानक सुविधा बन जाएगी।

ऊर्जा संचयन प्रौद्योगिकी

शायद बैटरी जीवन को बढ़ाने के लिए सबसे अधिक योगदान करने वाला एवेन्यू उपयोगकर्ता के अपने शरीर या पर्यावरण से ऊर्जा का संचयन कर रहा है। कई दृष्टिकोण सक्रिय विकास के तहत हैं:

  • ]Thermoelectric जनरेटर (TEGs): ये ठोस राज्य उपकरण त्वचा (लगभग 32-34°C) और परिवेशी हवा के बीच तापमान अंतर को विद्युत शक्ति में परिवर्तित कर सकते हैं। 1-3°C का एक छोटा सा ढाल भी निरंतर शक्ति के मिली वाट तक माइक्रो वाट उत्पन्न कर सकता है। जबकि एक TEG पूरी तरह से कृत्रिम अग्न्याशय को शक्ति प्रदान नहीं कर सकता है, यह प्राथमिक बैटरी को 10 से 20 प्रतिशत तक बढ़ा सकता है, जो कई घंटों तक चार्ज के बीच में रनटाइम बढ़ा सकता है। लचीली TEG जो त्वचा के अनुरूप है, टोक्यो और टोक्यो संस्थान के फाउन्फर विश्वविद्यालय जैसे संस्थानों में विकसित किया जा रहा है।
  • ]Piezoelectric हारवेस्टर: शारीरिक आंदोलनों - चलने, खींचने, श्वास लेने - यांत्रिक तनाव पैदा करें कि piezoelectric सामग्री विद्युत ऊर्जा में परिवर्तित कर सकते हैं। एक पतली piezoelectric फिल्म पंप के आवास में एकीकृत या एक अलग पैच के रूप में पहना ऑपरेशन के लिए आवश्यक ऊर्जा का एक हिस्सा कब्जा कर सकता है। विस्कॉन्सिन-मेडिस विश्वविद्यालय में शोधकर्ताओं ने पाईज़ोइलेक्ट्रिक हारवेस्टर का प्रदर्शन किया है जो कम अवधि के लिए निरंतर ग्लूकोज मॉनिटर चलाने के लिए पर्याप्त शक्ति उत्पन्न करती है।
  • Bio Fuel cells: ये उपकरण एंजाइमों या सूक्ष्मजीवों का उपयोग करते हैं ताकि ग्लूकोज के ऑक्सीकरण को उत्प्रेरित किया जा सके या अन्य चयापचयों में शारीरिक तरल पदार्थ पैदा हो सके, जिससे बिजली उत्पन्न हुई। यह अवधारणा मधुमेह उपकरणों के लिए विशेष रूप से सुरुचिपूर्ण है: वही ग्लूकोज कृत्रिम अग्न्याशय प्रणाली को विनियमित करने में मदद करता है। जबकि जैव ईंधन कोशिकाएं अनुसंधान चरण में रहती हैं, एमआईटी में समूह और कैलिफोर्निया विश्वविद्यालय, सैन डिएगो ने प्रोटोटाइपों को प्रदर्शित किया है जो सप्ताह के लिए प्रयोगशाला की स्थिति में स्थिर शक्ति उत्पन्न करती हैं। Biosensors और Bioelectronics[F:3] में एक कम ईंधन सेंसर की सूचना नहीं है।
  • Solar कोशिकाएं: शरीर पर पहने गए उपकरणों के लिए, लचीला, कम प्रकाश फोटोवोल्टिक कोशिकाएं परिवेश के इनडोर और आउटडोर प्रकाश से ऊर्जा का उत्पादन कर सकती हैं। जबकि बिजली उत्पादन मामूली है, यह बैटरी को waking घंटों के दौरान पूरक कर सकता है, शुद्ध ऊर्जा ड्रॉ को कम कर सकता है।

अकेले ऊर्जा कटाई निकट भविष्य में बैटरी की जगह नहीं लेगी। हालांकि, घटक दक्षता में सुधार और कृत्रिम अग्न्याशय इलेक्ट्रॉनिक्स की बिजली की खपत में सुधार जारी रहता है (कम शक्ति माइक्रोकंट्रोलर और BLE चिप्स में आगे बढ़ने के लिए धन्यवाद), फसली ऊर्जा डिवाइस की जरूरतों के बढ़ते अंश को कवर कर सकती है। लक्ष्य बैटरी को खत्म नहीं करना है बल्कि रिचार्जिंग की आवृत्ति को कम करना है - विशेष रूप से प्रति सप्ताह या उससे कम एक बार।

चिकित्सा उपकरणों के लिए बैटरी टेक्नोलॉजीज की तुलनात्मक विश्लेषण

इन नवाचारों का पक्ष में मूल्यांकन करने के लिए, कृत्रिम अग्न्याशय अनुप्रयोगों के लिए प्रासंगिक प्रमुख प्रदर्शन मीट्रिकों पर विचार करें। निम्नलिखित तालिका प्रकाशित अनुसंधान और उद्योग घोषणाओं के आधार पर वर्तमान और उभरती प्रौद्योगिकियों की तुलना करती है। मान उदाहरण हैं और चिकित्सा-डिवाइस-ग्रेड कार्यान्वयन के लिए उचित अनुमानों का प्रतिनिधित्व करते हैं:

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बेहतर बैटरी लाइफ के नैदानिक और प्रैक्टिकल लाभ

बेहतर बैटरी प्रौद्योगिकी के फायदे सुविधा से परे बढ़ाते हैं। विस्तारित रनटाइम, तेज चार्जिंग और अधिक विश्वसनीयता सीधे नैदानिक परिणामों और मधुमेह वाले लोगों के लिए जीवन की गुणवत्ता को प्रभावित करती है।

चिकित्सा अवरोधों को कम करना और ग्लाइसेमिक आउटकॉम में सुधार करना

जब एक कृत्रिम अग्न्याशय शक्ति खो देता है, तो इंसुलिन डिलीवरी रुक जाती है। उपयोगकर्ताओं को बैटरी की जगह लेने, एक चार्जर ढूंढने या एकाधिक दैनिक इंजेक्शन और मैनुअल ग्लूकोज मॉनिटरिंग के बैकअप रेजिमेंट के लिए स्विच करने का जवाब देना चाहिए। यहां तक कि 30 मिनट की रुकावट रक्त ग्लूकोज को अति-glycemic रेंज में वृद्धि करने का कारण बन सकती है, खासकर अगर उपयोगकर्ता जल्दी से जवाब देने में असमर्थ है। समय के साथ, बार-बार रुकावट उच्च औसत ग्लूकोज स्तर में योगदान देती है और मधुमेह की जटिलताओं के लिए ग्लाइसेमिक परिवर्तनशीलता में वृद्धि होती है।

विस्तारित बैटरी जीवन- शुल्क के बीच सात दिनों तक - नाटकीय रूप से इन जोखिम भरे अंतराल की आवृत्ति को कम करता है। उपयोगकर्ता लंबी घटनाओं में भाग ले सकते हैं, या बस बिना परिणाम के चार्ज करने के लिए भूल सकते हैं। ठोस राज्य या उच्च क्षमता सिलिकॉन-एनोड बैटरी उपकरणों को एक पूर्ण सप्ताह के लिए काम करने की अनुमति दे सकती है, जिसका अर्थ है कि उपयोगकर्ताओं को दैनिक बजाय केवल सप्ताह में ही चार्ज करने के बारे में सोचने की जरूरत है।

उपयोगकर्ता पालन और जीवन की गुणवत्ता को बढ़ाने

उपयोगकर्ता सर्वेक्षण लगातार इंसुलिन पंप पहनने वालों के लिए शीर्ष चिंताओं के बीच बैटरी जीवन को रैंक करते हैं। ] में एक 2022 अध्ययन में पाया गया कि मधुमेह विज्ञान और प्रौद्योगिकी के जर्नल ने बताया कि 68 प्रतिशत पंप उपयोगकर्ता प्रति सप्ताह एक बार से कम चार्ज करने की आवश्यकता वाले उपकरण को पसंद करेंगे (]]])। T1D एक्सचेंज के एक अन्य सर्वेक्षण में पाया गया कि बैटरी से संबंधित मुद्दे पंप बंद करने के लिए सबसे आम कारणों में से थे, साथ ही जलसेक सेट विफलताओं और त्वचा प्रतिक्रियाओं के साथ।

बैटरी दर्द बिंदु को संबोधित करके, निर्माता उपयोगकर्ता की संतुष्टि में सुधार कर सकते हैं और "पंप बर्नआउट" के जोखिम को कम कर सकते हैं - ऐसी घटना जिसमें उपयोगकर्ता संचित निराशा के कारण डिवाइस आधारित चिकित्सा को छोड़ देते हैं। जब प्रौद्योगिकी लगातार ध्यान देने की मांग के बजाय पृष्ठभूमि में फीका पड़ जाता है, तो उपयोगकर्ता बेहतर ग्लिसीमिक परिणामों को आकर्षित करने और प्राप्त करने की संभावना अधिक होती है।

छोटे और अधिक आरामदायक डिवाइस डिजाइन को सक्षम करना

ठोस राज्य या सिलिकॉन-एनोड बैटरी में उच्च ऊर्जा घनत्व का मतलब है कि एक छोटा सेल एक बड़ी लिथियम आयन इकाई के रूप में समान क्षमता प्रदान कर सकता है। यह पंप डिजाइनरों को समग्र डिवाइस पदचिह्न को सिकुड़ने या अतिरिक्त सुविधाओं के लिए फ्रीड स्पेस का उपयोग करने की अनुमति देता है, जैसे कि बड़े इंसुलिन जलाशय, अनावश्यक इलेक्ट्रॉनिक्स, या बढ़ाया सेंसर। छोटे पंप विशेष रूप से बाल चिकित्सा उपयोगकर्ताओं, सक्रिय वयस्कों और जो विवेक पसंद करते हैं, के लिए अपील कर रहे हैं।

वायरलेस चार्जिंग चार्जिंग चार्जिंग पोर्ट और संबद्ध सीलिंग संरचनाओं को नष्ट करके डिवाइस के आकार को कम करता है। वायरलेस चार्जिंग के साथ एक पंप एक भौतिक कनेक्टर के साथ एक से अधिक सुव्यवस्थित हो सकता है, और इसे पूरी तरह से पानी के विसर्जन के खिलाफ सील किया जा सकता है - कई मधुमेह उपयोगकर्ता आवश्यक मानते हैं।

सहायक उन्नत सुरक्षा सुविधाएँ

ग्रेटर पावर उपलब्धता कृत्रिम अग्न्याशय प्रणालियों को बैटरी जीवन के समझौता किए बिना अनावश्यक सुरक्षा सुविधाओं को शामिल करने में सक्षम बनाता है। इनमें बैकअप प्रोसेसर शामिल हैं जो कि प्राथमिक प्रोसेसर विफल होने पर, गलती का पता लगाने के लिए अतिरिक्त सेंसर चैनल और लूप अखंडता को सुनिश्चित करने के लिए अधिक बार-बार एल्गोरिदम चेक ले सकते हैं। प्रचुर मात्रा में बिजली के साथ, यह प्रणाली अधिक परिष्कृत एल्गोरिदम भी चला सकती है - जैसे कि मॉडल भविष्यवाणियों का नियंत्रण जो बैटरी नाली के बारे में चिंता किए बिना-कभी आगे दिखता है।

बेहतर चक्र जीवन का मतलब है कि बैटरी डिवाइस के सेवा जीवन के अंत में अप्रत्याशित रूप से विफल होने की संभावना कम है। 2,000 चक्रों के लिए रेट की गई एक ठोस-राज्य बैटरी आसानी से एक पंप की वारंटी अवधि को समाप्त कर देगी, जिससे गिरावट के बिना लगातार प्रदर्शन किया जा सकता है।

वर्तमान कार्यान्वयन और अनुसंधान निर्देश

चिकित्सा उपकरण निर्माताओं और शैक्षणिक अनुसंधान समूह पहले से ही इन नवाचारों पर कार्य कर रहे हैं। बाजार पर कई डिवाइस या देर से चरण के विकास में ऊपर वर्णित तकनीकों के तत्व शामिल हैं:

इन प्रयासों से संकेत मिलता है कि उद्योग बैटरी प्रदर्शन को एक महत्वपूर्ण अंतर के रूप में पहचानता है और तदनुसार निवेश कर रहा है। कृत्रिम अग्न्याशय उपकरणों की अगली पीढ़ी में लगभग निश्चित रूप से बिजली प्रबंधन में महत्वपूर्ण सुधार की सुविधा होगी।

भविष्य आउटलुक टोवर्ड पूरी तरह से स्वायत्त प्रणाली

कृत्रिम अग्न्याशय प्रौद्योगिकी के लिए दीर्घकालिक दृष्टि एक पूरी तरह से प्रत्यारोपण योग्य, बंद लूप प्रणाली है जिसके लिए न्यूनतम उपयोगकर्ता ध्यान की आवश्यकता होती है। इस तरह के एक उपकरण को त्वचा के नीचे लगाया जा सकता है, इंसुलिन जलाशय हर कुछ महीनों में इंजेक्शन के माध्यम से फिर से भरा हुआ है, और बैटरी वायरलेस रूप से रिचार्ज किया जाता है - या बिल्कुल नहीं, अगर ऊर्जा की कटाई पर्याप्त शक्ति प्रदान करती है। जबकि यह दृष्टि साल दूर रहती है, वर्तमान बैटरी नवाचार जमीनी कार्य को निर्धारित कर रहे हैं।

निकट अवधि (2025-2027) में, उपयोगकर्ता सिलिकॉन-एनोड या LFP बैटरी के साथ वाणिज्यिक कृत्रिम अग्न्याशय उपकरणों की उम्मीद कर सकते हैं जो चार्ज के बीच तीन से पांच दिनों तक चलता है, वायरलेस चार्जिंग के साथ संयुक्त है जो रिचार्जिंग प्रक्रिया को आसान बनाता है। 2028-2030 तक, ठोस-राज्य बैटरी एक से दो सप्ताह तक रनटाइम बढ़ा सकती है, और ऊर्जा संचयी पूरक 20 से 30 प्रतिशत जोड़ सकते हैं। बच्चों, वयस्कों और स्वास्थ्य देखभाल प्रदाताओं के लिए समान रूप से, इन सुधारों का मतलब कम समय प्रबंधन डिवाइस शक्ति और अधिक समय तक रहने वाले स्वतंत्र रूप से होता है - एक ऐसी तकनीक के लिए एक शक्तिशाली परिणाम जो पहले से ही जीवन बचाती है।

चूंकि बैटरी अनुसंधान में तेजी आती है और विनिर्माण पैमाने, इन उन्नत कोशिकाओं की लागत में गिरावट आती है, जिससे उन्हें उपकरणों की एक विस्तृत श्रृंखला में सुलभ बनाया जा सकता है। कृत्रिम अग्न्याशय वास्तव में स्वायत्त प्रणाली में सहायक लेकिन मांग उपकरण से विकसित होने के लिए जारी रहेगा-एक जो पृष्ठभूमि में फीका हो जाता है और उपयोगकर्ताओं को अपने जीवन के बाकी हिस्सों पर ध्यान केंद्रित करने देता है। अनुमानित 8.4 मिलियन लोगों के लिए दुनिया भर में टाइप 1 मधुमेह के साथ जो इंसुलिन थेरेपी पर भरोसा करते हैं, यह परिवर्तन जल्द ही पर्याप्त नहीं हो सकता है।

यहाँ वर्णित नवाचारों में कल्पनाशील कल्पना नहीं है। वे वास्तविक समय में विकसित, परीक्षण और व्यावसायिक रूप से विकसित किए जा रहे हैं। एकमात्र सवाल यह है कि उन्हें हर दिन निर्भर चिकित्सा उपकरणों में कैसे एकीकृत किया जा सकता है। प्रगति की गति के आधार पर, उत्तर प्रोत्साहित किया जाता है: कृत्रिम अग्न्याशय प्रणालियों के लिए बैटरी क्रांति पहले से ही चल रही है।