糖尿病管理は断続的な指棒の血テストで長い間信頼され、より最近では、連続したグルコースモニター(CGM)は、皮下センサーを使用する。これらの方法は、無数の命を保存している間、それらは侵襲的まま、定期的な校正を必要とし、不快感や皮膚の刺激を引き起こす可能性があります。 成長する研究体は、液体グルコースを涙する、真に非侵襲的なレンズを開いたままにし、痛みを直接観察するために、ほとんどの人が粘りのあるレンズを着用することを示唆しています。 糖尿病患者は、ほとんどの人が直接、視覚障害者の視線を観察し、視覚障害者の視線を観察するだけでなく、視覚的な視線を観察することができます。

非侵襲的なグルコースの監視の必要性

世界中の530万人以上の成人は糖尿病に住んでおり、老化人口によって駆動され、肥満率が増加することが期待されます。 一貫したグルコースモニタリングは、効果的な糖尿病管理の礎石であり、伝統的な方法は重要な欠点を持っています。 指紋検査は、痛みを伴う、不便な皮膚の予防措置をとります。 皮脂質検査は、皮膚の疲労を直接引き起こすことができる、または皮膚の疲労を低減するだけでなく、皮膚の疲労を予防するために、すべての患者の検査が、患者の検査を容易にします。 それらは、皮膚の検査、または皮膚の検査、皮膚の検査、または皮膚の検査、皮膚の検査、または皮膚の検査、皮膚の検査、皮膚の検査、皮膚の検査、皮膚の検査、皮膚の検査、皮膚の検査、皮膚の検査、皮膚の検査、または皮膚の検査、または皮膚の検査、皮膚の検査、または皮膚の検査、皮膚の検査、または皮膚の検査、または皮膚の検査、または皮膚の検査、または検査、または検査、または検査、または検査、または検査、および検査、または検査、または検査、または検査、または検査、または検査、または検査、または検査、または

スマートコンタクトレンズがグルコースを検出する方法

スマートコンタクトレンズグルコースモニタリングの背後にあるコア原則は、血液中のグルコース濃度と涙液中のそれの間の測定可能な関係です。 ヒト涙は、通常、血液よりも10〜50回下がるレベルでグルコースが含まれていますが、特に涙分泌が適切に制御されると、いくつかの研究は、強力な線形相関性を実証しています。 スマートレンズは、涙フィルムにグルコースを含んだ1つ以上の小型グルコースセンサーを組み込んでいます。 最も一般的なセンシングメカニズムは次のとおりです。

  • 酵素測定センサ - グルコース酸化酵素(GOx)はセンサー表面に固定されます。グルコースが酵素層に拡散すると、それはその後、電気化学的に酸化水素を生成し、グルコース濃度に電流比例を発生させます。このアプローチは、血糖値のメートルでよく-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
  • 蛍光性センサー - グルコース感受性蛍光分子(例えば、中性酸誘導体)はレンズに埋め込まれています。 グルコースが結合するとき、蛍光強度または波長変化は、レンズの外的カメラまたは光ダイオードを介して光学的に読み出しを可能にします。
  • 炉端面のトランスイスター(FET) センサー[ – グラフェンまたは他の2D材料は、電気伝導の変化を介してグルコースを検出する機能化されます。 これらのセンサは、高感度、低消費電力、および柔軟な基質との互換性を提供し、最近のプロトタイプで人気のある選択をします。

万一、センサー出力は、オンレンスマイクロチップで処理され、無線で送信されます。特に、近接フィールド通信(NFC)やBluetooth低エネルギーで、スマートフォンや専用リーダーなどの外部デバイスに使用されます。パワーは、超薄型バッテリー、スーパーキャパシタ、または無線周波数波から電力を描画するエネルギー・ハーベストモジュールによって供給されます。一部の設計では、ハイブリッド・アプローチを使用します。連続運転とNFCの短距離転送のための充電式バッテリー。

センサーシステムの主なコンポーネント

  • Biocompatible基質 - 通常、腐食性損傷なしで酸素透過性、快適性および長期摩耗を可能にするハイドロゲルまたはシリコーンベースの材料。材料は、光学的に透明で、タンパク質沈殿に耐性がある必要があります。
  • [] 微小化電極配列 – 作業、参照、カウンター電極は、感度を高め、中毒を減らすために、しばしば貴金属(プラチナ、金)またはカーボンナノチューブを採用し、光度またはスクリーン印刷を使用してマイクロファブリックです。
  • [ワイヤレス通信モジュール] - ワイヤなしでデータを送信するアンテナとトランシーバーチップ、非常に低い電力(マイクロアンプ)で動作するように設計され、眼を加熱することを避ける。 NFCは、近い距離で動作するが、レンズ上のバッテリーを必要としない一方、一部の使用Bluetooth 5.0
  • 電源 – 薄膜電池(リチウムイオンポリマー)または過電時に再充電できるスーパーキャパシタ。 一部のプロトタイプは、着用者の点滅運動(圧電材料を使用して)または周囲の電波からエネルギーを収穫しますが、これらは非効率です。
  • カプセル化レイヤー] – 光明度を維持しながら、腐食性涙液から電子部品を保護する透明で、バイオコンパチブルなコーティング。 また、毒性物質の剥離を目に防いでください。

臨床的進歩と研究マイルストーン

グルコースセンシングコンタクトレンズの概念は、2010年代初頭にワシントン大学の研究者によって開拓されましたが、Google(現在Verily)が2014年に「スマートコンタクトレンズ」プロジェクトを発表しました。その後、複数の学術的および企業グループは、前方および早期臨床的研究における機能性プロトタイプを実証しました。 Nature Communications[FlucLT:1]は、軟らかにレンズを分解し、GAS-TECH-TECHNOSE-TECHNOSE-TECHNOSE-TECHNOSE-TECHNOSE-TECHNOSE-TECHNOSE-TECHNOSE-TECHNOSE-TECHNOSE-TECHNOSE-TECHNOSE-TECHNOSE-TECHNOSE-TECHNOSE-TECHNOSE-TECHNOSE-TECHNOSE-TECHNOSE-TECHNOSE-TECHNOSE-TECHNOSE-TECHNOSE-TECHNOSE-TECHNOLOGY-TECHNOLOGY-TECHNOLOGY-TECHNOLOGY-TECHNOLOGY-TECHNOLOGY-TECHNOLOGY-TECHNOLOGY-TECHNOLOGY-TECHNOLOGY-TECHNOLOGY-TECHNOLOGY-TECHNO

これらの進歩にもかかわらず、グルコースモニタリング用のスマートコンタクトレンズはまだ市販の使用のための規制承認を受けていません。ほとんどの研究は、数えきれないレベルの段階に残り、20人を超える参加者と短い監視期間のサンプルサイズ。それにもかかわらず、イノベーションのペースは加速しています。]Mojo Vision]を含むいくつかのスタートアップが、Alphaは、最初は、ARFORLD(F)に影響するが、その後、Luluto(F)は、Luluto(F)、およびLutto(F)、およびLoc(F)、およびLoc(F)、およびLu(F)、Lu(Lu(Luerto(L))、およびLu(L-F)、Lu(Lu(Lu(L-F))))、Lu(L-F)、L-F(L-F)、L-F)、L-F(L-F(L-F)、L-F(L-F(L-F)、L-F)、L-F(L-F)、L-F(L-F)、L-F(L

スマートコンタクトレンズ監視の利点

十分に実現したとき、スマートコンタクトレンズは、既存のグルコース監視方法よりもいくつかの利点を提供できます。

  • [ 本当に非侵襲的かつ痛みのない - 着用者は、皮膚をつまみや針を差し込む必要はありません。 センサーは、単に涙フィルムに自然に接触し、不安や針に関連した不快感を排除します。
  • 連続したリアルタイムデータ - 一度に単一のポイントを与える指棒とは異なり、スマートレンズは、トレンド、後産のスパイク、および迅速な低下の検出を可能にする、毎秒グルコース読書を提供することができます。 この粒状性は、微調整インスリン用量のために不可欠です。
  • ディスクリフト操作 – 現代のスマートレンズは、通常のコンタクトレンズのように見えるように設計されており、電子機器は見栄えがよく見える。データはスマートフォンに静かに送信されるので、ユーザーは注意を引くことなく、自分のグルコースを監視することができます。
  • []マルチパラメータセンシングのPotential - 同じレンズプラットフォームは、乳酸、尿素、またはpHなどの他のバイオマーカー用のセンサーを組み込むことができ、代謝の健康のより広い画像を提供します。 たとえば、乳酸モニタリングは、アスリートの運動を管理するのに役立ちます。
  • 感染リスクを低減 – 皮下CGMは細菌のポータルを作成します。 短期間で着用された適切に滅菌されたコンタクトレンズは、このリスクを排除します。 毎日の使い捨てスマートレンズは、バイオフィルム形成などの合併症をさらに最小限に抑えることができます。
  • []アクティブライフスタイルの利便性[ - Athletes、頻繁な旅行者、およびCGMのインサートまたは指棒の手順に苦労する子供は、毎日キャリブレーションや皮膚の準備を必要としない「セット&クーポン」レンズから利益を得ることができます。

現在の制限と技術規則

約束にもかかわらず、スマートコンタクトレンズが標準的な臨床ツールになる前に、いくつかの重要な課題は克服しなければなりません。

  • [ 耐酸性および校正] - 涙グルコースレベルは、涙の流れ率、蒸発、および反射涙(例えば、風または明るい光から)の影響を受けます。 血液とは異なり、涙は均質な流体ではありません。 変化は読書エラーを引き起こす可能性があります。 血糖計に対する頻繁な再較正は、利便性を低下させる必要があるかもしれません。
  • [センサードリフトと安定性] - タンパク質の汚染、酵素の変性、または過酸化水素などの副産物による時間をかけて酵素センサーが劣化します。 Fluorescenceベースの方法はより安定的であるかもしれませんが、バルクと電力ドローを加える信頼性の高い光源と検出器が必要です。
  • [パワーとデータ管理] - データをワイヤレスで送信するには、エネルギーが必要です。電池は、少なくとも12〜24時間持続可能でなければなりません。 誘導充電作業が、複雑さ(例えば、充電ケース)を追加します。 点滅または周囲のRFから収穫するエネルギーはまだ非効率的であり、ほとんどのプロトタイプはマイクロワットを収穫することができます。一方、Bluetooth伝送は、一般的にミリワットを必要とします。
  • [酸素透過性と快適性[ - レンズに電子層を追加すると、腐食への酸素透過率が低下します。 長持ちする摩耗は、低酸素、角質浮腫、または過酸化につながる可能性があります。 毎日の使い捨てレンズは、これを緩和するかもしれませんが、コストを増加させ、堅牢な処分システムを必要とする。
  • [ 規制および安全上の懸念 - レンズは、厳格な生体適合性試験(ISO 10993)を通過し、電子機器が過熱せず、有害な放射線を放ち、または眼機能を妨げることを実証しなければなりません。 臨床検証試験は、FDAが第一級装置のためのランドマーク研究を必要とする可能性が高く高価である可能性があります。
  • 眼条件からの干渉 - 乾燥眼、膀胱炎、アレルギー、または事前の屈折手術(LASIKのような)は、センサーの精度に影響を与え、非代表的な涙のサンプルを生成することがあります。 普遍的な口径測定アルゴリズムは、これらのバリエーションのために考慮する必要があります。

これらの課題に対処するには、物質科学者、電気化学者、眼科科学者、および規制専門家の間で密接なコラボレーションが必要です。 多くの現在のプロトタイプは、最小限の眼の動きと関節の点滅のない制御された実験室条件でのみテストされます。 実際の検証は、遠い目標のままです。

今後の方向性と統合可能性

スマートコンタクトレンズプラットフォームは、グルコースセンシングに限定されません。 基本技術が信頼性のある場合は、いくつかの方向で拡張できます。

  • [マルチバイオマーカー監視 - グルコース、乳酸(物理的排泄のために)、コルチゾール(ストレスのために)、さらには薬物代謝物質は、追加のデバイスなしで包括的な健康ダッシュボードを提供します。 例えば、コルチゾールを追跡すると、糖尿病患者はストレス関連のグルコースの変動を管理するのに役立ちます。
  • [クローズドループインシュリンデリバリー[ – インシュリンポンプまたはレンズ自体のマイクロニードルパッチでグルコースセンシングレンズをカップリングすることで、完全に自動化された「人工膵臓」を作成できます。研究者は、すでに、高グルコースレベルに対応するインシュリンをリリースする小さな貯水器を実証しましたが、これらはマイクログラムスケールのままです。
  • [拡張現実(AR)オーバーレイ - いくつかの企業が、網膜に直接情報を投影することができる透明なディスプレイを開発しています。 健康データとARを組み合わせると、視覚警告、表示傾向グラフを介して低血糖に警告したり、電話を必要としない薬のリマインダーを提供することができます。
  • [ドラッグデリバリーと治療用リリース – レンズは、抗炎症薬、抗生物質、またはリアルタイム涙バイオマーカーに基づいて制御された方法でグルコマ薬を解放することができます。 このコンセプトは、年齢関連の黄斑変性などの糖尿病を超えて条件のために探求されています。
  • [ テレメジリンとAI統合 - 連続データは自動的に、患者が行動を取るために患者を必要としない危険な傾向にクラウドベースの患者ポータル、警戒介護者または医師と同期することができます。 AIアルゴリズムは、センサーパターンと個人的な履歴を分析することにより、早期に発症するイベント時間を予測することができます。

これらの野心的な統合は、マイクロエレクトロニクスおよびパワーストレージの重要な進歩を必要とします。しかし、グローバルスマートコンタクトレンズ市場の化合物の年間成長率は、medtechおよび消費者エレクトロニクス企業の両方からの投資によって主導され、2030年までに15%以上になるように計画されています。 ]]BSIグループおよび他の標準体は、すでに着用可能な眼科機器のガイドラインで働いています。

商化への道:規制と製造の考慮事項

市場へのスマートコンタクトレンズの持ち込みは、マルチステップ規制経路を含みます。 米国では、FDAは、クラスIIまたはクラスIII医療機器としてそのようなデバイスを分類し、おそらく、安全性と有効性を実証する臨床試験データによってサポートされている市場承認(PMA)アプリケーションを必要とするであろう。 レンズは、ISO 11979に接触(光学品質、材料特性)および医療機器(IEC 60601)の適用基準を満たしている必要があります。 ヨーロッパでは、医療用規則(DRM)は、既存のレンズを検証するかどうかを検証する必要があります。 ほとんどの製品は、製造技術は、他の製品や製品の製造に適さない。 製造は、または製造技術は、製造技術が、製造技術、製造、製造、製造、製造、製造、製造、製造、製造、製造、製造、製造、製造、製造、製造、製造、製造、製造、製造、製造、製造、製造、製造、製造、製造、製造、製造、製造、製造、製造、製造、製造、製造、製造、製造、製造、製造、製造、製造、製造、製造、製造、製造、製造、製造、製造、製造、製造、製造、製造、製造、製造、製造、製造、製造、製造、製造、製造

初期製品は、バイオフィルムの蓄積を回避し、殺菌を簡素化するために、日々使い捨てレンズになる可能性があります。 レンズあたりのコストは、当初は高(一日あたり数ドル)であるかもしれませんが、ボリューム生産と競争はそれをダウンさせる可能性があります。 一部のアナリストは、最初のFDA承認スマートコンタクトレンズをグルコース監視すると、その時間を10年間にプッシュする他の注意が、市場に到達することができます。 一方、企業は[FLT]ではなく、関連性センサーを追跡する[F]として[F]を[F]として表示します。 [F]

コンテンツ

埋め込まれたグルコースセンサーを備えたスマートコンタクトレンズは、糖尿病管理におけるパラダイムシフトを表しています。それは、侵襲的、ポイントインタイム測定から、日々の生活にシームレスに収まる、非侵襲的な監視まで、さまざまな変化をもたらします。 重要な技術的および臨床的課題は残っていますが、マイクロエレクトロニクス、バイオコンパシブルな材料、およびワイヤレス通信のコンバージェンスは、これまで以上にこのビジョンをもたらしました。 成功した製品は、糖尿病患者の何百万人もの人々の生活の質を劇的に改善することができ、長期にわたる洞察力は、長期にわたる研究を克服するだけでなく、将来の研究に集中できる限りの達成することができます。