ウェアラブルテクノロジーと人工膵デバイスを連続監視するインターセクション

ウェアラブルテクノロジーは、医療の風景を劇的に形づけ、一度だけ断続的な臨床訪問を通じてアクセス可能な生理学的パラメータの継続的、リアルタイムモニタリングを可能にしました。この技術の革命の最も深い応用の中では、国際糖尿病連盟によると、世界中で537万人を超える成人に影響を与える慢性的な状態である糖尿病の管理における役割です。この進歩の心臓は、着用可能なセンサー、インシュリンポンプ、インテリジェントなアルゴリズムを統合し、これらのデータを監視し、これらのデータをシームレスに活用することで、どのようにして、よりスムーズなデータを監視することができます。

人工膵臓とは何ですか?

人工膵臓(AP)は、糖尿病患者の健康な膵臓のインシュリンセクレッティング機能を模倣する設計のクローズドループシステムです。特に1型糖尿病患者のインシュリンセクレト機能。それは2つの重要なタスクを自動化します。血糖値の継続的な監視と一定のユーザー介入を必要としない適切な量のインシュリンを届けます。基本的なアーキテクチャは、連続したグルコースモニター(CGM)、インシュリン、およびポンプの制御と、および制御の3つの相互連結コンポーネントで構成されています。

コアコンポーネント

  • 連続グルコースモニター(CGM):[]]) ウェアラブルセンサーが、数分間インタースティックグルコースレベルを測定するサブカットを差し込みます。 現代のCGMは、受信機、スマートフォン、またはインシュリンポンプに直接データを無線送信します。
  • インシュリンポンプ:]]小さなプログラム可能なデバイスで、皮膚の下に置いたカンヌラを介して迅速な作用インシュリンを届けます。 ポンプは、体(パッチポンプ)に着用するか、ポケットに運ばれることができます。
  • [ コントロールアルゴリズム:[ システムの脳は、通常、モデル予測制御(MPC)または比例一体化(PID)アルゴリズムです。リアルタイムグルコース読み取り、トレンド、ユーザーセットターゲットに基づいてインシュリンの配信を計算します。

使い方

典型的なハイブリッドクローズドループシステムでは、CGMは、すべての5〜10分ごとにアルゴリズムにグルコース測定を送信します。 アルゴリズムは、最適なインスリン線量を計算し、ポンプを指示してマイクロボルスを送ったり、バサルレートを調整します。 グルコースレベルがあまりにも低い低下することが予測されている場合、システムはインシュリン配達を自動的に中断します。 これは、一定の注意、指輪、手巻き注射、手動注射のためのユーザーのニーズを減らします。 完全閉塞 - グルコースレベルが、すべての修正システムを独立して、すべてのシステムが維持し、すべてのシステムが維持管理を処理します。

人工膵技術進化

1970年代に遡るコンセプトは、過去10年間に規制当局による承認が認められています。最初のハイブリッドクローズドループシステムであるMedtronicのミニメッド670Gは、2016年にFDAによって承認されました。その後、タンデム・ディアベレス・ケア(Control-IQ)、インシュレット(Omnipod 5)のシステム、その他のシステムが市場に参入しました。各世代はセンサーの精度、アルゴリズムの高度化、ユーザーエクスペリエンスを向上させます。JDRFは、J-Faldreの移行ツールを通常のプロトタイプに移行しました。

人工膵システムにおけるウェアラブル技術のロール

ウェアラブルデバイスは、人工の膵臓から分離可能です。 それらは、クローズドループの概念を定義する連続データストリームと自律療法の配信を提供します。 信頼性が高く、快適なウェアラブルなしで、これらのシステムは実用的になります。 2つの主要なウェアラブルカテゴリ - CGMとインシュリンポンプ - スマートウォッチやその他のボディホーンセンサーとの統合によってさらに強化されています。

連続グルコースモニター

CGMは、皮膚のすぐ下にある小さなフィラメント(腹部または上腕にしばしば)を使用して、最小限に侵襲的なセンサーです。 彼らは、酵素反応(グルコース酸化酵素)を使用して、交差流体中のグルコースを測定し、グルコース濃度に電流比例した電気的電流を生成します。 センサーは、モデルに応じて7〜14日間滞在しなければなりません。 大手ブランドには、Dexcom(G6、G7)、Ab8%、Bab(Balfinal)、およびMal(Bal)、およびMal(Bal)、およびMal(Bal)、およびM)、およびM(Bal)、およびM)、およびM)、M(Bal(Bal(Bal)、Bal(Bal(B)、B)、Bal(B)、Bal(B)、B)、Bal(B)、B)、B)、Bal(B)、Bal(B)、B)、B)、B)、B)、B(B)、Bal(B(B(B)、B(B)、B)、B)、B(B)

ウェアラブルインシュリンポンプ

現代のインシュリンポンプは、身につけられる装置です。従来のポンプは、チューブを介して注入セットに接続しますが、新しい「パッチポンプ」は、皮膚に直接付着し、ワイヤレスで制御されます。例えば、Omnipodは、インシュリンの200ユニットまで保持するチューブレス防水ポッドです。ポンプは、バスルインシュリンを継続的に配信し、需要に応じてボラスを投与することができます。CGMとアルゴリズムと統合すると、ポンプは自動配信プラットフォームになります。Appleは、Apple TVとTanurnablessssssssssssssを組み合わせて、Apple TVは、Apple TVを装備します。

接続性およびデータ伝送

ウェアラブルセンサーは、Bluetooth Low Energy(BLE)を介してスマートフォンやポンプにグルコースデータを送信します。 制御アルゴリズムは、ポンプ自体、専用の受信機、またはモバイルアプリで動作します。 この接続により、介護者やヘルスケアプロバイダー、クラウドベースのデータ分析、ファームウェアのアップデートによるリモートモニタリングが可能になります。 Dexcom G6は、Dexcom Followアプリを介して最大10フォロワーで、リアルタイムでグルコースデータをリアルタイムに共有できます。 このような相互運用性は、信頼性の構築とユーザーによる透明性のある行動を調節するための重要なことです。

人工膵システムによるウェアラブル技術の統合の利点

ウェアラブルモニターと自動インスリンデリバリーの組み合わせにより、臨床結果、生活の質、感情的な幸福の測定可能な改善が生まれます。 大規模な臨床試験と実際の証拠は、従来のインスリンポンプまたは複数の毎日の注射(MDI)療法上の利点を一貫して実証しています。

血糖制御の改善

ハイブリッドクローズドループシステムは、センサー - 推奨ポンプ療法と比較して、10〜15パーセントポイントで時間範囲(グルコース70〜180mg / DL)を増加させることを示しています。 コントロールIQ試験は、[]に公表された。 薬の新しいイングランドジャーナル(2019)、システムを使用して参加者は、制御群で71%対59%の平均時間範囲を達成したことが報告された。 一貫した監視と過度に変化する血漿液および血漿液の減少および過敏性低下。

血糖値低下リスク

糖尿病の最も危険な急性合併症の1つは、重度の低血糖です。 自動化されたシステムは、グルコースがインスリンの配送を延期し、または救助グルコンゴの用量を投与する(デュアル - ホルモンシステム内)。 オムニポッド5のSmartAdjustテクノロジーとタンデムのControl-IQは、予測可能な低グルコースの中断機能を含む。 タンデムtの現実的なデータ:slim X2と低酸素減少イベントの50%を抑える。

生活の質の向上

ユーザーは、糖尿病管理タスクに費やした時間を削減します。複数の毎日の注射、指の爪の足を少なくし、一定の計算から精神的な負荷を削減します。 糖尿病技術&治療[]]で2022の定性的研究は、ティーンエイジャーと大人が「正常性の感覚」を認め、グルコースをチェックする無駄のない眠り能力があることに指摘しました。 糖尿病の子供の種類と両親は、リモートの服を着用することは不可能です。 視認性疾患が低下するとき、それは、適切な病気を着用します。

データの駆動型パーソナライズされた調整

ウェアラブルは、グルコースの傾向、インシュリン感度、運動、睡眠に関する膨大なデータセットを生成します。デックスコムの明快さやタンデムtのようなクラウドプラットフォーム:臨床医が細かい調整に使用しているレポートにこのデータを集約します。 機械学習アルゴリズムは、ポストミールインシュリンタイミングの誤差や日没現象トリガーなどのパターンを逃すために開発されています。 時間が経つにつれて、これらの洞察は、よりパーソナライズされた治療につながり、日常生活を適応させる可能性があります。

課題と障害

驚くべき進歩にもかかわらず、ウェアラブルベースの人工膵臓システムの広範な採用は、いくつかのハードルに直面しています。 それらに対処することは、より広範なカバレッジと改善されたユーザー満足のために必要です。

センサーの正確さおよび信頼性

CGMの正確さは劇的に改善しましたが、不完全のままです。 間接グルコースと血糖の間の小さな矛盾は、特に急速な変化(例えば、食事や激しい運動の後)の間にアルゴリズムのエラーを引き起こすことができます。 睡眠中のセンサーの故障、信号損失、または圧縮アーファクトは、アラームや一時的なオートメーションの中断を引き起こす可能性があります。 企業は冗長センサーとキャリブレーションフリーデザインに投資しています。 DexcomのG7は、ウォームアップ性能と低速性能を低下させる小型センサーを組み込む。

コストとアクセシビリティ

人工膵臓システムは高価です。フルシステム(CGM +ポンプ +消耗品)は、保険の補償さえ、毎年何千ドルもかかることがあります。多くの健康計画は、高い控除を課すか、ステップセラピーを必要とする。低・中所得国では、アクセスは非常に限られています。ユーザービルディングの「do-it-ityourself」(DIY)システムは、OpenAPSプロジェクトのような一部の部分的にこのギャップを埋めるために現れますが、規制違反や過言防止の欠如、および政府の専門知識が引き続き必要となります。

ユーザー コンフォートとアダレンス

複数のデバイスを24 / 7に身をつけると、皮膚の刺激、付着力アレルギー、およびデバイス疲労を引き起こす可能性があります。 ユーザーは数日ごとにセンサーとポンプサイトを回転させ、身体活動や睡眠中に不快感を経験する必要があります。 スマートフォンや受信機を常に持ち込む必要があることは、不便です。 デバイスの耐水性、フォームファクター、およびバッテリー寿命は継続的な改善領域です。 インスタンスのOmPod 5は、専用のコントローラーまたはスマートフォンアプリを介して完全に防水し、制御を合理化し、別のデバイス数を減らすことができます。

サイバーセキュリティとデータプライバシー

医療用ウェアラブルが接続されるにつれて、サイバーセキュリティの脅威が成長します。 妥協されたインシュリンポンプは、危険な高用量を提供することができます。 FDAは、医療機器のサイバーセキュリティに関するガイダンスを発行し、製造業者は暗号化、認証、および監査証跡を実行しています。 2019年に、FDAは特定のメドトロニックポンプの脆弱性について警告し、リコールおよびファームウェアパッチを誘導しています。 ユーザーは、リモートモニタリング用にクラウドサーバーに送信したときに、自分の健康データは保護されていることを信頼する必要があります。 HIPAとGDPRが欠如しているが、GDPRに問題が残っています。

規制障壁

新たなシステムへの承認には、広範な臨床試験が必要です。これにより、イノベーションを遅らせることができます。各コンポーネント(CGM、ポンプ、アルゴリズム)は、一緒にまたは個別にクリアする必要があります。異なるメーカーのデバイス間の相互運用性は、多くの場合、制限され、ユーザー選択を妨げる。 FDAの「相互運用可能なコンポーネント」の指定は、モジュラーシステムを奨励しますが、フルプラグアンドプレイの互換性はまだ現実的ではありません。国際規制調和も矛盾しており、US.Sで承認されたデバイスは、ヨーロッパやアジアの試験を分離する必要があるかもしれません。

今後の方向性

今後10年は、材料科学、人工知能、小型化の進歩によって推進される糖尿病管理に身につけられる技術のさらなる統合を約束します。

完全インプラントシステム

研究者は、外部の摩耗の必要性を排除する、完全にインプラントブルCGMセンサーとインスリンポンプを開発しています。 亜cutaneousインプラントは、数か月も経過し、頻繁なセンサー変化の負担を軽減することができます。 Senseonics(Eversense)のような企業は、毎日180の小さなインサートを必要とする長期インプラントブルCGMを提供します。 そのようなセンサーをインプラント可能なポンプと異常なコントローラーと組み合わせることで、目に見えないものや、ビリンガウンを探索する真の「バイコンレア」を作成できます。

スマートエコシステムとの統合

ウェアラブルセンサーは、スマートフォンやスマートウォッチと既に通信しています。将来のシステムは、Apple Watch、Fitbit、およびその他のフィットネストラッカーと直接統合し、アクティビティ、心拍数、睡眠データをグルコース予測に組み込むことができます。例えば、スマートウォッチは、ユーザーが活動を発表することなく、激しいエクササイズを検出することで、インシュリンの配信を積極的に減らすことができます。DexcomとのGoogleのパートナーシップは、バンドタイプのセンサーを開発し、Appleは非有利な監視のために特許を提出しました。

人工知能と予測アルゴリズム

大型データセットで訓練された機械学習モデルは、事前の調整を可能にする、事前にグルコースレベル時間を予測することができます。このようなモデルは、食事組成、サーカディアンリズム、ストレス、病気のために考慮します。DeepMindや他のAIラボは、インシュリン投与を最適化するために強化学習を適用しています。これらのアルゴリズムは、個々のパターンを学び、リアルタイムで適応することができ、閉鎖ループシステムがより自律的になります。一部のDIYコミュニティシステムは、すでに高度な予測アルゴリズムを実装し、商用バージョンでは、水平にしています。

型糖尿病への拡張

ほとんどの人工膵臓の研究対象は、1型糖尿病をタイプしますが、原則はインシュリン依存型2型糖尿病にも適用されます。インシュリンを必要とする2型人が増加し、閉鎖ループシステムが管理を簡素化する可能性があるタイプ2の患者における試験研究結果が改善されます。 ハイブリッドクローズドループの簡素化されたバージョンを使用して、低コスト、複雑なシステムがこの人口の主流になる可能性が低い、特に経口薬とライフスタイルの追跡ウェアと統合した場合。

センサー技術への応用

次世代CGMは、より少ない痛みとより精度のために光学、蛍光、またはマイクロネドル配列を使用することがあります。 企業は、皮膚を破壊することなく、汗や間水にグルコースを測定する入れ墨ベースのセンサーを探索しています。 このような技術は数週間着用することができ、ほぼ目に見えない。 聖火 - 真の非侵襲的なグルコースモニター - 調査を駆動するのに続き、市販の生存可能な製品はまだFDA規格を満たしていないが、。

コンテンツ

ウェアラブルテクノロジーと人工膵デバイスの交差点は、既に糖尿病ケアを変革し、手動、反応管理から自動化、積極的な制御に移行しています。ウェアラブルなCGMとインシュリンポンプは、継続的な監視とクローズドループ療法を可能にする不可欠なハードウェアレイヤーを形成しています。グリセミックコントロール、安全、および生活の質の利点は、コスト、正確性、ユーザビリティ、およびセキュリティパーシストに関する問題が解決します。オンゴイミングイノベーション - 測定可能なAIデバイスは、さまざまな種類の拡張機能を備えています。これらのシステムは、さまざまな種類の拡張機能を備えています。これらのシステムは、さまざまな機能が、さまざまな機能を備えています。

外部リソース:[]