マサチューセッツ工科大学 (MIT) のエンジニアは、糖尿病患者の炭水化物計算に役立つ食品含有量を特定して定量化するアプリに取り組んでいます。クレジット:MIT ニュース、ストック画像
MIT のエンジニアは、血糖測定とインスリン注射のプロセスを合理化できる新しい種類のデバイスに取り組んでいます。
食事をとる前に、糖尿病患者の多くはインスリンを注射する必要があります。これは時間のかかるプロセスであり、多くの場合、食事の炭水化物含有量を推定し、血液を採取して血糖値を測定し、正しいインスリン投与量を計算して投与する必要があります.
通常、食事ごとに繰り返さなければならないこれらのステップは、多くの糖尿病患者が治療計画を続けることを困難にします. MIT の研究者チームは、プロセスを合理化し、患者が健康的な血糖値を維持できるようにするための新しいアプローチを考案しました.
カール・ヴァン・タッセルのキャリア開発部門のジョバンニ・トラヴェルソは、「患者が治療を受けやすくなる介入は、時間、不便さ、器用さ、または学習とトレーニングに関係する複数の障壁があるため、大きな影響を与える可能性があります」と述べています。マサチューセッツ工科大学の機械工学助教授、ブリガム アンド ウィメンズ病院の消化器内科医。 「新しいエンジニアリング ソリューションの実装を通じてこれらの障壁を克服できれば、患者がその治療を受けやすくなります。」
Traverso と彼の同僚は、インスリンの正しい投与量を計算して注入するプロセスを簡素化できる 2 つの異なるデバイスを設計しました。既存のステップの多くを単一のデバイスに組み合わせたものは、近い将来、患者に使用される可能性があります。彼らの 2 番目のプロトタイプでは、針の表面に柔軟な電子機器が組み込まれており、血液の測定とインスリンの投与を同じ針で行うことができます。これにより、最終的には糖尿病の管理プロセスがさらに合理化される可能性があります。
MIT ポスドクの Hen-Wei Huang と Sean You、および客員学生の Luca Di Tizio と Canchen Li がこの論文の筆頭著者であり、Journal of Controlled Release に掲載されています。 .
オールインワン デバイス
糖尿病は、米国で 3,400 万人、世界中で 4 億人以上が罹患しています。糖尿病患者は、2 種類のインスリンを使用して血糖値を制御することがよくあります。24 時間にわたって血糖値を制御する持効型インスリンと、食事時に注射される短時間作用型インスリンです。患者はまず、血糖値計で血糖値を測定します。これには、指を刺して採血し、血液をテスト ストリップに滴下する必要があります。また、食事に含まれる炭水化物の量を推定し、この情報を血糖値と組み合わせて、適切なインスリン投与量を計算して注入する必要があります。
連続血糖モニターやインスリン ポンプなどの既存の技術は、このプロセスの一部に役立ちます。ただし、これらのデバイスは広く利用できるわけではないため、ほとんどの患者は指の刺し傷や注射器に頼らざるを得ません。
「毎日、多くの患者がこの複雑な処置を少なくとも 3 回行う必要があります」と Huang 氏は言います。 「このプロジェクトの主な目標は、これらすべての複雑な手順を容易にし、複数のデバイスを必要としないようにすることです。また、スマートフォンのカメラとディープ ラーニングを使用して、炭水化物の計算に役立つ食品含有量を特定して定量化するアプリを作成しました。」
研究チームは、2 種類の「オールインワン」デバイスを考案しました。どちらも新しいスマートフォン アプリを組み込んでいます。患者はまず食べ物の写真を撮ります。次に、アプリは USDA データベースの栄養情報に基づいて、食べ物の量と炭水化物の量を推定できます。
研究者が設計した最初のオールインワン デバイスは、採血用のランセットやグルコース テスト ストリップなど、患者が現在使用している既存のツールの多くを統合しています。血糖測定が行われると、デバイスは Bluetooth を介してスマートフォン アプリに情報を送信し、アプリは正しいインスリン投与量を計算します。この装置には、正しい量のインスリンを注射する針も含まれています。
「私たちのデバイスが行っているのは、皮膚を刺し、血液を採取し、血糖値を計算し、計算とインスリン注射を行う手順を自動化することです」と Huang 氏は言います。 「患者は、別個の穿刺器具、血糖測定器、インスリン ペンを必要としなくなりました。」
このデバイスに含まれるコンポーネントの多くは、すでに FDA の承認を受けていますが、このデバイスはまだ人間の患者でテストされていません。豚でのテストでは、システムが正確にグルコースレベルを測定し、インスリンを投与できることが示されました.
シングル ジャブ
2 つ目のデバイスでは、研究者は針を 1 回刺すだけで済むシステムを考え出したいと考えていました。それを達成するために、彼らはインスリン注射に使用されるのと同じ針に組み込むことができる新しいグルコースセンサーを設計しました.
「グルコースセンサーをインスリン送達針の表面に直接組み込むことができれば、患者に必要なスティックは 1 つだけになり、痛みが最小限に抑えられ、プロセス全体の管理が容易になるという考えです」と You 氏は言います。
研究者は、針に取り付けて、皮膚の表面のすぐ下の間質液中のグルコースレベルを測定できる柔軟な電子センサーを設計しました。針が皮膚に刺さると、血糖値を測定するのに 5 ～ 10 秒かかります。この情報はスマートフォン アプリに送信され、アプリがインスリン投与量を計算し、挿入された針から注入します。
ブタでのテストで、研究者はこのシステムでグルコースレベルを正確に測定できること、およびインスリン注射後にグルコースレベルが低下したことを示しました.
このデバイスは新しいタイプのグルコースセンサーを使用しているため、研究者は、患者でテストできるようになるにはさらなる開発が必要になると予想しています.彼らは、新しい研究で説明されている両方のシステムの特許を申請しており、企業と協力してそれらをさらに開発したいと考えています.
この研究は、MIT 機械工学科とブリガム アンド ウィメンズ病院から資金提供を受けました。
