یک رویکرد همه در یک برای درمان دیابت —

این مراحل، که معمولاً باید برای هر وعده غذایی تکرار شوند، رعایت رژیم درمانی را برای بسیاری از بیماران دیابتی دشوار می کند. تیمی از محققان MIT اکنون رویکرد جدیدی برای ساده‌سازی این فرآیند و کمک به بیماران در حفظ سطح گلوکز سالم ارائه کرده‌اند.

جووانی تراورسو، توسعه شغلی کارل ون تاسل می‌گوید: «هر مداخله‌ای که دریافت درمان را برای بیماران آسان‌تر می‌کند، می‌تواند تأثیر زیادی داشته باشد، زیرا موانع متعددی وجود دارد که با زمان، ناراحتی، مهارت، یا یادگیری و آموزش مرتبط است. استادیار مهندسی مکانیک در MIT و متخصص گوارش در بیمارستان بریگهام و زنان. “اگر ما بتوانیم از طریق اجرای راه حل های مهندسی جدید بر این موانع غلبه کنیم، دریافت آن درمان را برای بیماران آسان تر می کند.”

تراورسو و همکارانش دو دستگاه مختلف طراحی کردند که می توانند فرآیند محاسبه و تزریق دوز صحیح انسولین را ساده کنند. یکی که بسیاری از مراحل موجود را در یک دستگاه ترکیب می کند، می تواند در آینده نزدیک در بیماران مورد استفاده قرار گیرد. نمونه اولیه دوم آنها از قطعات الکترونیکی انعطاف پذیر بر روی سطح سوزن استفاده می کند تا اندازه گیری خون و تحویل انسولین از طریق همان سوزن انجام شود. این می تواند در نهایت روند مدیریت دیابت را ساده تر کند.

هن وی هوانگ و شان یو، پسادکترهای MIT، و دانش‌آموزان مهمان، لوکا دی تیزیو و کانچن لی، نویسندگان اصلی مقاله هستند که اخیراً در مجله انتشار کنترل شده.

دستگاه همه کاره

دیابت 34 میلیون نفر در ایالات متحده و بیش از 400 میلیون نفر در سراسر جهان را مبتلا کرده است. بیماران دیابتی اغلب از دو نوع انسولین برای کنترل سطح قند خون خود استفاده می کنند: انسولین طولانی اثر که به کنترل سطح گلوکز در یک دوره 24 ساعته کمک می کند و انسولین کوتاه اثر که در وعده های غذایی تزریق می شود. بیماران ابتدا سطح گلوکز خون خود را با یک گلوکز متر اندازه گیری می کنند که برای خون گیری باید انگشت خود را خاردار کرده و یک قطره خون را روی نوار آزمایش قرار دهند. آنها همچنین باید تخمین بزنند که چه تعداد کربوهیدرات در وعده غذایی خود وجود دارد و این اطلاعات را با سطح گلوکز خون خود ترکیب کنند تا دوز مناسب انسولین را محاسبه و تزریق کنند.

فناوری‌های موجود مانند مانیتورهای مداوم قند خون و پمپ‌های انسولین می‌توانند به بخشی از این فرآیند کمک کنند. با این حال، این دستگاه ها به طور گسترده در دسترس نیستند، بنابراین بیشتر بیماران باید به نوک انگشت و سرنگ اعتماد کنند.

هوانگ می گوید: «هر روز، بسیاری از بیماران باید حداقل سه بار این روش پیچیده را انجام دهند. “هدف اصلی این پروژه تلاش برای تسهیل همه این مراحل پیچیده و همچنین حذف نیاز به چندین دستگاه است. ما همچنین از دوربین گوشی هوشمند و یادگیری عمیق برای ایجاد برنامه ای استفاده کردیم که محتوای غذا را شناسایی و کمیت می کند، که می تواند به شما کمک کند. در شمارش کربوهیدرات ها.”

تیم تحقیقاتی دو نوع مختلف دستگاه “همه در یک” را ابداع کردند که هر دو از برنامه جدید گوشی هوشمند استفاده می کنند. بیماران ابتدا از غذا عکس می گیرند و اپلیکیشن می تواند حجم غذا و همچنین مقدار کربوهیدرات ها را بر اساس اطلاعات مواد مغذی از پایگاه داده وزارت کشاورزی آمریکا تخمین بزند.

اولین دستگاه یکپارچه ای که محققان طراحی کردند بسیاری از ابزارهای موجود را که بیماران در حال حاضر استفاده می کنند، از جمله یک لنست برای کشیدن نوارهای آزمایش خون و گلوکز، یکپارچه می کند. هنگامی که اندازه گیری قند خون انجام شد، دستگاه اطلاعات را از طریق بلوتوث به اپلیکیشن گوشی هوشمند منتقل می کند و اپلیکیشن دوز صحیح انسولین را محاسبه می کند. این دستگاه همچنین دارای یک سوزن است که مقدار صحیح انسولین را تزریق می کند.

هوانگ می‌گوید: «کاری که دستگاه ما انجام می‌دهد، خودکار کردن روش‌های سوراخ کردن پوست، جمع‌آوری خون، محاسبه سطح گلوکز و انجام محاسبات و تزریق انسولین است. بیمار دیگر نیازی به دستگاه لنسینگ جداگانه، گلوکز متر و قلم انسولین ندارد.

بسیاری از اجزای موجود در این دستگاه قبلاً مورد تأیید FDA هستند، اما دستگاه هنوز روی بیماران انسانی آزمایش نشده است. آزمایشات روی خوک ها نشان داد که این سیستم می تواند سطح گلوکز را به دقت اندازه گیری کند و انسولین را توزیع کند.

یک ضربه ی تکی

برای دستگاه دوم خود، محققان می خواستند سیستمی بیابند که فقط به یک سوزن سوزن نیاز دارد. برای دستیابی به این هدف، آنها یک حسگر گلوکز جدید طراحی کردند که می تواند در همان سوزنی که برای تزریق انسولین استفاده می شود، ادغام شود.

شما می‌گوید: «ایده این است که اگر بتوانیم حسگر گلوکز را مستقیماً روی سطح سوزن تحویل انسولین ادغام کنیم، فقط به یک چوب برای بیمار نیاز داریم که درد را به حداقل می‌رساند و همچنین کل فرآیند را آسان‌تر می‌کند.»

محققان یک حسگر الکترونیکی انعطاف پذیر طراحی کردند که می تواند به سوزن متصل شود و سطح گلوکز را در مایع بینابینی، درست زیر سطح پوست اندازه گیری کند. هنگامی که سوزن به پوست نفوذ می کند، بین 5 تا 10 ثانیه طول می کشد تا سطح گلوکز اندازه گیری شود. این اطلاعات به اپلیکیشن گوشی هوشمند منتقل می‌شود که دوز انسولین را محاسبه کرده و از طریق سوزن وارد شده تحویل می‌دهد.

در آزمایش‌هایی که روی خوک‌ها انجام شد، محققان نشان دادند که می‌توانند سطح گلوکز را با این سیستم اندازه‌گیری کنند و سطح گلوکز پس از تزریق انسولین کاهش می‌یابد.

از آنجایی که این دستگاه از نوع جدیدی از حسگر گلوکز استفاده می کند، محققان انتظار دارند که برای رسیدن به نقطه ای که بتوان آن را در بیماران آزمایش کرد، به توسعه بیشتری نیاز داشت. آنها برای هر دو سیستمی که در مطالعه جدید توضیح داده شده اند، ثبت اختراع ثبت کرده اند و امیدوارند با شرکت ها برای توسعه بیشتر آنها همکاری کنند.

این تحقیق توسط دپارتمان مهندسی مکانیک MIT و بیمارستان زنان و بریگهام تامین مالی شد.