Manapság az algoritmusok mindenhol megismerik az ember igényeit, és ennek megfelelően testre szabják az élményeket. Zenei szolgáltatások a lejátszási listák testreszabása. A kiskereskedők konkrét termékjavaslatokat kínálnak. A közösségi média platformjai folyamatosan kiszámítják a megjelenítésre kerülő legjobb tartalmat valós időben.
kapcsolodo tartalom
- Szúnyogok ihlette vérmegfigyelő készülék
A Bostoni Egyetem orvosbiológiai mérnöke, Edward Damiano és kollégái, köztük Firas El-Khatib kutató tudósuk, hasonló logikát alkalmaztak egy orvosi kihívás kezelésére: hogyan valós időben automatikusan szabályozhatják az inzulin- és glukagonszintet az 1. típusú cukorbetegekben.
A csapat fejleszti és teszteli egy csoportot a Massachusetts Általános Kórházban, egy bionikus hasnyálmirigynek nevezett eszközt. Noha a név felidézheti az Iron Man és a szuper-botok látomásait, a tényleges termék a szokásos eszközök adaptációja, amelyeket sok 1. típusú cukorbeteg már használ.
Jelenleg a betegek külső inzulinpumpakat viselnek, gyakran a hasukon. A hordozható szivattyú a hasuk bőrének alá helyezett katéteren vagy műanyag csövön keresztül szállítja az inzulint a felhasználók számára, de rendszeresen ellenőrizni kell, hogy megbizonyosodjon arról, hogy a megfelelő sebességgel működik-e. A szivattyú, a katéter és a bőr alá kerülő acél- vagy teflontű együttesen alkotják az úgynevezett "infúziós készletet". A betegek a folyamatos glükóz-szenzorokra is támaszkodnak. Az apró érzékelőt az adójával együtt a bőr alá helyezzük, hasonlóan a szivattyúhoz, és sávsegédhez hasonló ragasztóval tartjuk a helyén. Figyelemmel kíséri a glükózszintet, és ezeket az információkat egy elektromos jel segítségével továbbítja egy külső eszközhöz. Jelenleg a betegeknek manuálisan nyomon kell követniük az érzékelő által szolgáltatott információkat.
A bionikus hasnyálmirigy vezérlő algoritmust használ e két darab összekapcsolásához. Hidaként működik a folyamatos glükózérzékelő és a szivattyú között, kiküszöböli az egyik állandó ellenőrzésének szükségességét.
Hogyan működik: az érzékelő rögzíti az egyén vércukorszintjét, és elküldi ezeket az adatokat egy okostelefonra. Az okostelefonon futó vezérlő algoritmus az éppen kapott adatok alapján határozza meg a beteg inzulin- és glukagonigényét. Az okostelefon egy Bluetooth jel használatával küldi el ezt az információt két páciensnek, az inzulinnak és egy a glükagonnak, amelyek azután beadják a szükséges mennyiségeket.
A Bluetooth-jel segítségével az okostelefon két szivattyúval kommunikál: az egyik az inzulin, a másik a glukagon. (Bionikus hasnyálmirigy-csapat) Az algoritmus
A készülék gerincét a Damiano és csapata kidolgozta a vezérlő algoritmus. Először megismerjük a betegek néhány kulcsfontosságú paraméterét - életkorukat, súlyukat, és ami a legfontosabb - a vércukorszint összetételét és annak változását. Miután megszerezte ezt az információt, az algoritmus napi 24 óránként ötpercenként pontos ajánlást ad összesen 288 döntő fontosságú napi döntésre arról, hogy mennyi inzulint vagy glükagont szabadítsanak a szivattyúik a beteg véráramába.
"Izgatottak vagyunk egy olyan megközelítés kidolgozásáról, amely csökkentheti a cukorbetegség terhét" - mondja Steven Russell, a klinikai csapat vezető kutatója.
A cukorbetegeknek inzulin-injekciókra van szükségük, ha túl magas a vércukorszint, és a glükagonon, ha túl alacsony, hogy elkerüljék az olyan feltételeket, mint a hiperglikémia és a hypoglykaemia. Az "ágyban elhunyt" szindróma egy ritka, de hirtelen, halálos vércukorszint-ingadozás, amely akkor fordulhat elő, amikor az 1. típusú cukorbetegségben szenvedő fiatalok alszanak. Jelenleg a cukorbetegségben szenvedő betegeknek következetesen és manuálisan kell ellenőrizniük a vércukorszintüket, hogy megbizonyosodjanak arról, hogy az nem emelkedik-e el és nem csökken veszélyes szintre. Saleh Adi, a San Francisco-i kaliforniai egyetem Madison gyermekgyógyászati cukorbetegség klinikájának alapítója és igazgatója szerint az átlagos beteg naponta 4-10-szer ellenőrzi vércukorszintjét.
Mindennapi élet bionikus hasnyálmirigy mellett
A jelenlegi helyzetnek megfelelően a felhasználónak naponta kétszer kell kalibrálnia a bionikus hasnyálmirigyet, mutatóujjával való szúrással és egy csepp vér bevitelével, hogy a reggeli és a vacsora előtt kommunikáljon a glükózszinttel. Ezeket az értékeket referenciapontokként használják. A viselő étkezést is bejelenthet, figyelmeztetve a készüléket a vércukorszint közelgő változásaira. A nap folyamán a rendszer arra törekszik, hogy a beteget a lehető legközelebb állítsa a célzott glükózszintjéhez. A felhasználóknak naponta ki kell cserélniük a glükagon és az inzulin ellátásukat a szivattyúikban lévő tartályok újratöltésével, bár a csapat reméli, hogy ez ritkább lesz, mivel a területen több tudományos előrelépés történik. A végső cél egy bionikus hasnyálmirigy kifejlesztése, amely képes teljesen autonóm módon futni.
"Amint a napi ütemtervben folyamatosan változnak, ez a dolog továbbra is hozzáigazodik veled egy releváns ütemtervhez" - mondja Damiano.
Ez a rendszer az egyik első, amely képes mind az inzulint, mind a glukagonot beadni. A csapat korábbi verziói, valamint a Cambridge University, az UC Santa Barbara és a Virginia University más készülékeivel együtt csak azért adtak inzulint, mert az instabil glükagon oldatban van.
Személyes ok
Damiano 15 éves fia, David, 1. típusú cukorbetegségben szenved. Csecsemőként diagnosztizálása ösztönözte Damiano-t ennek az eszköznek a létrehozására.
„Amikor a fiam körülbelül egy éves volt, számomra felmerült a véleményem, hogy szerepet játszhatok az ápolás javításában” - mondja Damiano, aki a test véráramlásának matematikai modelljén dolgozott.
Az El-Khatib-nal végzett munkája a bionikus hasnyálmirigyen 2001-ben kezdődött, amikor a szükséges technológia még fejlesztés alatt állt. Egy inzulinpumpa már létezett, de éppen kialakult egy folyamatos glükózérzékelő, amely felismerte a bőr alatti vércukorszintet. Damiano arra a darabra összpontosított, amelyről tudta, hogy megváltozhat. "A laboratóriumom átvette a rendszer érzéseit" - mondja.
Miközben csapata az eszköz ezen aspektusán dolgozik, egyidejű fejlődés történt az érzékelőkben és más elemekben, amelyek szükségesek ahhoz, hogy a találmány működjön. A Dexcom-ot és a Medtronic-t is magában foglaló cégek finomított érzékelőkkel működnek, amelyek folyamatosan nyomon követik a vércukorszintjét. Yash Sabharwal és csapata a Xeris Pharmaceuticals-ban kifejlesztettek egy módszert a glükagon oldatban történő stabilizálására.
„A mesterséges hasnyálmirigy csak inzulinnal olyan autóvezetéshez próbálkozik, ahol gázpedál van, és nincs féke” - mondja Sabharwal, a Xeris Pharmaceuticals vezérigazgatója. "Kidolgoztunk egy glukagon készítményt, amely két évig stabil marad, összehasonlítva a jelenlegi megoldással, amelyet valós időben kell keverni."
A készülék tesztelése
2004-ben, miután elhagyta az Illinoisi Egyetemet professzorként a Bostoni Egyetemen, Damiano elkezdte ellenőrző algoritmusának tesztelését cukorbetegekben. Megmérte, mennyire pontosan tudja követni a vércukorszintet, és ajánlotta a megfelelő inzulin- vagy glukagon adagolást.
Néhány pozitív eredmény után Damiano 2006-ban találkozott Russell-szel, és együtt kaptak FDA engedélyt az első emberi tanulmányukhoz. Azóta klinikai vizsgálatokat végeznek, köztük olyanokat is, amelyek tesztelik a készüléket otthoni felnőtteknél és gyermekek számára a nyári táborban.
Az egyik táborozó, aki tavaly kipróbálta a bionikus hasnyálmirigyt, tartja az okostelefont, amely az algoritmust futtatja. (Bionikus hasnyálmirigy-csapat) A csapat megvizsgálta, hogy az eszköz hogyan működik és hogyan alkalmazkodik az aktív életmódhoz, lehetővé téve a próba résztvevőinek, hogy „maguk legyenek”, és megtapasztalják a rendszeres rutinokat, ételeket és gyakorlatokat. Ennek során úgy találták, hogy a bionikus hasnyálmirigy hatékonyabb, mint a kézi működtetésű szivattyúrendszer.
"Az algoritmus disznóhordozón történő futtatásától az embereknél a laptopokon futtatásához és az iPhone készüléken való futtatásához megyünk, hogy az emberek magukkal vihessék magukkal" - mondja Damiano.
A bionikus hasnyálmirigyet használó táborozók az egyik vizsgálat során Steven Russell fő klinikai nyomozóval. (Gyalázkodás) Damiano és Russell 2017 folyamán kísérleteket fog végezni a Massachusettsi Egyetemen, a Massachusettsi Általános Kórházban, a Stanfordi Egyetemen és az észak-karolinai egyetemen a Chapel Hillnél. A 2016-os tanulmány azt vizsgálja, hogy a bionikus hasnyálmirigy alkalmazása milyen hatással van a betegekre egy év során. év.
"Klinikai vizsgálatainkban mindenféle csillogás előfordul, mert ez egy mechanikus fogamzásgátlás" - mondja Damiano, idézve az időérzékelőket, az üres inzulinpatronokat és a különböző alkatrészek közötti rossz összeköttetéseket. Riasztások figyelmeztetik a használót, ha valamilyen hibás működés van a probléma enyhítésére, de a csapat keresi a megelőzés módját.
A következő lépés: teljesen integrált eszköz
Damiano arra törekszik, hogy teljesen integrált eszköze legyen - egy egy iPhone 5 méretű egységet inzulinpumpa, glukagon szivattyú, érzékelő és vevőkészülék elemmel működtetett infúziós készletben -, készen arra, hogy fia 2018-ban távozzon az egyetemre.
„Az 1. típusú cukorbetegség egyedülálló számú embert igényel. Nem gondolok egyetlen olyan betegségre sem, amelyben a gyógyszert átadjuk a betegnek, és azt mondjuk: „Ön dönti el, hogy mennyi bevenni” - mondja Russell. "Lehetőségünk van megváltoztatni a cukorbetegség kezelés paradigmáját."
"Az emberek manapság sötétben kezelik a vércukorszintjét" - mondja Damiano.
A Damiano elsődleges prioritása az 1. típusú cukorbetegeknek nyújtott segítség, de remélhetőleg csapata munkája a 2. típusú cukorbetegségben szenvedő betegek javát szolgálja, és később javítja a kórházi körülmények között alkalmazott inzulincseppek pontosságát.
Ha rendelkezésre áll egy teljesen működőképes bionikus hasnyálmirigy, az 1. típusú cukorbetegségben szenvedő betegeknek és a betegségben szenvedő gyermekek szüleinek nem kell másodpercenként gondolniuk a vércukorszintre.
"Ha egy ötéves 100 méterre fut, akkor lehet, hogy módosítania kell az inzulint" - mondja Adi. "Ha mindezt el tudjuk távolítani, akkor visszaállíthatjuk a spontaneitást."
