糖尿病動物のための獣医学で使用するための人工膵臓の開発

獣医用技術適応

動物は、動物用医薬品を動物用医薬品に運ぶことは、人間のデバイスを小型化する簡単な問題ではありません。動物は、カスタマイズされたソリューションを要求するユニークな解剖学的、生理学的、行動的課題を提示します。

種別の違い:犬対猫

犬と猫は、グルコースとインスリンを異様に代謝させます。例えば、猫はユニークなグルコース代謝で有酸素なカーニバルです。それらはインスリンに過敏になり、正確な投薬をします。犬は、多くの場合、より予測可能なインスリン反応を持っていますが、異なるインスリンタイプ(例えば、NPHまたはポーシンレンテ)を通常、人間のインスリンが正確に提供するものよりも高感度になることができます。さらに、犬は、ウサギの体重が異なる体重を減らすために、同じ種類の犬を摂取することができません。

主要コンポーネント: CGM、インシュリンポンプ、アルゴリズム

[連続グルコースモニター(CGM):] Veterinary CGMは、人間のデバイスから頻繁に再構成されているが、既に使用中である。 研究は、犬の首またはフランクの上に、猫の耳または横の胸に置いたときに、信頼性の高いデータを提供します。 課題は、それらを傷や揺れさせることができるアクティブ動物のために耐久性、防水、快適、そして十分なものにすることです。 最近の開発には、最後のデータと専用のセンサーが含まれている。

[インシュリンポンプ:]) 獣医用ポンプは、コンパクトで堅牢で、補充が容易である必要があります。 小さな患者に適したインシュリンインインク(ユニットの分数)を届けるべきです。 一部のプロトタイプは、皮膚に直接付着するパッチポンプ設計を使用して、家具に巻き込まれたり、噛んだりする可能性がある別のチューブの必要性を排除します。 他の人は、インプラントの互換性を高めています。 とバイオパティビリティは、バイオパティビリティを向上します。

[ 制御アルゴリズム:[]アルゴリズムは最も複雑な部分です。 予測モデルを使用して、グルコースの傾向を予測し、それに応じてインシュリンの配達を調整する必要があります。 比例‐統合‐由来(PID)とモデル予測制御(MPC)アルゴリズムは、獣医試験でテストされています。 これらのアルゴリズムは、安全制約を組み込む必要があります。 グロスインシュリンの配送を中断するときに、個々の応答を低下させるときには、個々の反応を低下させることもできます。

研究開発の最新の取り組み

いくつかの研究グループは、獣医人工膵システムに積極的に取り組んでいます。 オレゴン州立大学やカリフォルニア大学、デービス、獣医内分泌専門医などの大学では、犬や猫用のプロトタイプクローズドループシステムにバイオメディカルエンジニアと共同で働いています。 早期の実現性研究は、市販のインスリンポンプとラップトップやタブレットで実行するカスタムアルゴリズムと組み合わせたCGMを使用しました。 これらの研究では、動物が自動的に時間または数日管理されたシステムに費やします。

小さなパイロット試験の結果は奨励されています。 1つの研究では、アルゴリズム主導のシステムが目標のグルコースの範囲で糖尿病性犬を保ち、約45%の標準的なケアと比較して、約70%の時間を節約したことを明らかにしました。 猫のもう一つの研究は、血糖値の低下と低血糖値の少ないイベントを減少させました。 しかし、これらは、小サンプルサイズの実証-ofconcept試験です。 より大きい、長期的研究は、アルゴリズムの精製、動物を解放し、動物を受け入れるために検査を下回るの手順です。

業界関心も高まっています。 獣医医療機器に焦点を当てたスタートアップ企業は、商業人工膵臓システムを探求し始めています。 確立されたインスリンポンプメーカーの関与は、動物用既存のヒューマンプラットフォームを適応させる場合、特に開発を加速することができます。 米国食品医薬品局の獣医医療センターは、これらのデバイスのためのガイダンスに積極的に取り組んでおり、安全と有効性データが十分な場合は、規制パスを提供します。

糖尿病動物とその所有者のための利点

ペットのための完全に機能的な人工的な膵臓の潜在的な利点は、利便性を超えて遠くまで拡張します。

• 改良されたブドウ糖制御:[ 閉ループシステムは、血糖値の変化に速く反応し、手動投与よりも正確に反応し、昼と夜の間により安全な範囲でグルコースを維持することができます。 これは、白血症と長期性糖値の合併症のリスクを減少させる そのような白内障や腎臓の損傷。
• [] 再生産所有者ブルデン:[]]所有者は、複数の毎日のグルコースチェックを実行したり、タイミングの注射を正しく心配する必要はありません。 これは、介護者のストレスを大幅に削減し、コンプライアンスを向上させることができます。特に、忙しいスケジュールや複数のペットを持つ家族のために。
• ペットのための生命の苦境の質: 羽根針棒は、動物のためのより少ない痛みと不安を意味します。 安定したブドウ糖レベルはまた、ペットが病気、気孔、または刺激的を感じるようにする極端な高低値と低値を防ぐことができます。 ペットは、一定の医療中断なしで、より多くの通常の運動、散歩、および休息を楽しむことができます。
• [監視とデータの強化:[]]多くの人工膵臓システムは、グルコース読み取り、インスリン線量、および傾向を記録するスマートフォンアプリを含みます。 獣医は、このデータをリモートでアクセスすることができ、より詳細な情報調整と早期に新しい問題の検出を可能にします。

チャレンジとハルドレス

約束にもかかわらず、重要な課題は、人工膵臓システムが標準的な獣医ツールになる前に残っています。

装置のサイズおよび耐久性

動物はアクティブで、しばしば監視されていません。 デバイスは、スクラッチ、ロール、湿式条件、および - 時々の咀嚼に耐える必要があります。 現在のCGMとポンプ注入セットは、頑丈な獣医の使用に必要なものと比較して脆弱です。 研究者は、柔軟で接着性のあるデザインと保護ハウジングを探求していますが、解決策はまだ市場のために準備されていません。

コストと手頃な価格

人間の人工的な膵臓システムは高価です(多くの場合、5,000〜8,000ドルの上面、および継続的なセンサーコスト)。 獣医版は、ペット所有者の広範な人口にアクセスできるように低価格でする必要があります。 ペットの保険は依然として限られています、それで、ポケットコストは障壁になります。 安価な製造方法を開発し、再利用可能なコンポーネントは不可欠です。

規制経路

獣医医療機器は、ヒトデバイスよりも異なる規制要件に直面しています。 米国では、FDAの獣医医療センターは、動物用に使用されるデバイスを承認しなければなりません。 これは、ターゲット種における安全性と有効性の実証を必要とします。 犬や猫は同意できないため、倫理的な監督と研究設計は、高い基準を満たしなければならない。 規制プロセスは長く高価であることができますが、FDAからの最近のガイダンスは、有望な技術のための承認を合理化するための意欲を示しています。

アルゴリズムの堅牢性

動物が走るとき、演劇、不規則な時で食べるか、または車の乗車の圧力を経験するとき、制御された病院の設定でうまく働くアルゴリズムは失敗するかもしれません。人間とは異なり、動物はhypoglycemiaの徴候を伝達し合いませんし、何かが間違っているときシステムに警告することができません。従って、アルゴリズムは非常に保守的であり、CGM信号が失われるときまたは異常なパターンが検出されるときのような多数のfailsafeメカニズムを、含まなければなりません。

オーナー教育と受容

所有者がそれを試すのに寛大であるならば、完璧な装置でさえ役に立っています。多くのペット所有者は、数週間にわたり自分の動物に外国のデバイスを離れることに懸念しています。他の人は潜在的な機能障害や皮膚の刺激を心配するかもしれません。獣医師は、徹底的なトレーニングを提供し、信頼を築くためのサポートが必要になります。初期の採用担当者は、すでに技術と知識を持つものであり、ペットのCGMの使用に精通している可能性があります。

今後の方向性

獣医学のための人工的な膵臓はまだその象牙で、しかし、軌跡は有望です。 ほぼ3〜5年)、我々は、いくつかのユーザー入力を必要とするハイブリッド閉鎖ループシステムを見ることを期待することができます - 食事の開始などの、しかし、残りの部分を自動化します。 完全自動バイホルモンシステム(インシュリンとグルカゴンの両方を低血糖を防ぐ)は、人間で研究され、最終的に動物に適応することができる。

テレメディシンプラットフォームとの統合も成長します。 獣医師は、ペットのグルコースが範囲から漂流し、オフィス訪問を必要としないインスリン設定を調整したときに、複数の糖尿病患者を遠隔に監視することができ、アラートを受け取ることができます。 これは、農村部や限られたモビリティを持つ所有者にとって特に価値があります。

もう一つのエキサイティングな領域は、インプラント可能なセンサーとポンプの小型化です。 1年だけ交換が必要な完全な内部システムでは、デバイス損傷や感染のリスクを大幅に削減できます。 マテリアルサイエンスは、バイオコンパシブルハイドロゲルや腐食防止電子機器などの材料科学が進歩し、これらは長期インプラントをより実現可能にします。

最後に、獣医学校、工学部、および業界パートナーをリンクする共同研究コンソーシアムは、進捗を加速します。オープンソースのアルゴリズムリポジトリ(ヒト糖尿病の#WeAreNotWaiting運動と類似)は、獣医師が多くの動物患者に制御アルゴリズムを共有し、改善し、集団データを通して安全性と有効性を向上させることができます。

コンテンツ

人工膵システムは、犬や猫のための糖尿病の世話を変える可能性があり、定数監視と手動注射がインテリジェントなオートメーションに置き換えられる未来を提供します。 ラボのプロトタイプから定期的な臨床使用への旅は、重要なエンジニアリング、規制、および経済のハードルを克服する必要があります。 しかし、各成功した試験と各共同作業によるブレークスルーで、目標はニアを描きます。 糖尿病性動物やそれらを愛する人々のために、人工のパンクレアは単なるデバイスではなく、より快適な生活に橋渡しするものです。

[ペットの糖尿病の管理に関する追加情報については、 []の米国動物病院協会の糖尿病管理ガイドラインと[VCA動物病院[[]]]]]から、実用的な所有者のアドバイスを相談してください。 人工的な膵臓技術に関する研究の更新は、多くの場合、そのような[Jour]VCA動物病院]]で見つけることができます。 獣医センターの手順:[:]:[FLT]:]:[FLT]:]:[FLT]:[FLT]:]:[FLT:]:[FLT:[FLT:[FLT:]:[FLT:]:]:[FLT:]:]:[:[FLT:]:]:[FLT:]:[FLT:[:]:[FLT:[:[:]:]:]:[:[:[:]:]:]:]:[:]:]:]:[: