Warum ist es so schwierig, Glukose kontinuierlich zu messen?

Jede Person beginnt den Tag mit einer Routine, und wie die meisten modernen Menschen überprüfe ich zunächst mein Telefon. Aber wenn die meisten Leute das Wetter, Staus oder Twitter und Facebook überprüfen, schaue ich mit meinem Handy ein paar Zentimeter in den Bauch meiner Tochter. Es gibt einen winzigen elektrochemischen Sensor, der die interzelluläre Flüssigkeit ständig überwacht und die Glukosekonzentration misst, damit wir die Insulinmenge steuern können, die er über die Insulinpumpe erhält.

Typ-1-Diabetes ist eine unangenehme Krankheit, die normalerweise ein Opfer in einem frühen Alter angreift und sich jeden Tag in eine Abfolge von medizinischen Eingriffen verwandelt. Dabei wird die richtige Insulinmenge für jedes Lebensmittelstück gezählt, mit den unvermeidlichen hohen und niedrigen Glukosespiegeln gearbeitet und das Blut ständig injiziert. Die kontinuierliche Glukoseüberwachung (LMWH) ist für Millionen von Diabetikerfamilien zu einem himmlischen Manna geworden, da sie es unseren Kindern ermöglicht, Kinder zu sein, sie über Nacht gehen zu lassen und ihnen zu ermöglichen, ein weiteres Stück Pizza zu essen, ohne daraus ein wissenschaftliches Projekt zu machen. Darüber hinaus bedeutet eine gute Glukosekontrolle, die Wahrscheinlichkeit zu verringern, dass die gefährlichen Auswirkungen von Diabetes im Erwachsenenalter auftreten - Blindheit, Herzerkrankungen, Amputation. Außerdem ist es ziemlich cool, dass ich Telemetrie für mein Kind habe - wir nennen sie "unser Cyberkind".

Mit all den Vorteilen von NMG hat es aber auch Nachteile. Es ist extrem teuer in Bezug auf Verbrauchsmaterialien und Elektronik, es erfordert ein invasives Verfahren zur Installation von Sensoren und selbst im Zeitalter winziger Elektronik stellt sich heraus, dass es relativ groß ist. Es scheint, dass wir mit all unseren Technologien viel weiter hätten gehen sollen - aber es stellt sich heraus, dass NMG ziemlich schwierig zu implementieren ist, und es gibt zwingende Gründe dafür, die die technologische Entwicklung festgefahren haben.

Sensor

NMH besteht aus drei Hauptkomponenten: dem Sensor selbst, der die Glukosekonzentration im Körper in ein elektrisches Signal umwandelt; einen Sender, der das Signal verarbeitet und für die drahtlose Übertragung codiert; und einen Empfänger, der ein eigenständiges Gerät sein oder direkt in eine Insulinpumpe eingebaut sein kann und Glukosewerte und Diagramme der letzten 24 Stunden anzeigt.

Der Schlüssel zu allem ist der Sensor. Die Chemie ist einfach: Der hochreine Golddraht ist mit Glucoseoxidase beschichtet, einem Enzym, das aus dem Bakterium Penicillium notatum stammt. Dieses Enzym oxidiert β-D-Glucose zu Glucono-1,5-lacton, das spontan zu Gluconsäure hydrolysiert. In diesem Fall wird Wasserstoffperoxid gebildet. Peroxid wird am Golddraht oxidiert und der erzeugte Strom ist proportional zur Konzentration von Glucose in der interstitiellen Flüssigkeit. Der Strom wird vom System abgelesen und zur Berechnung der geschätzten Glukosekonzentration im Blut anhand einer Kalibrierungskurve verwendet.

Obwohl die Chemie einfach ist, erschweren die Schwierigkeiten der menschlichen Biologie und Produktion die praktische Anwendung des NMH-Sensors. Zunächst müssen die Sensoren in die interstitielle Flüssigkeit eingeführt und dort mehrere Tage belassen werden (obwohl viele diesen Zeitraum verlängern, um Sensoren zu sparen). Ein Fremdkörper im Körper, ein Draht, der mit Proteinen bedeckt ist, die aus Bakterien gewonnen wurden, provoziert das Immunsystem, das geschärft wird, um solche Eingriffe zu bekämpfen. Ohne Schutz wird die Glukoseoxidase, über die der Sensor arbeitet, in wenigen Stunden vom Immunsystem zerstört. Daher benötigt der Sensor spezielle proprietäre Beschichtungen, die den Durchgang von Glukose ermöglichen, jedoch für einige Zeit verhindern, dass das Immunsystem das Enzym angreift.

Die zweite Schwierigkeit besteht in der Verarbeitung winziger Komponenten und deren Zusammenbau zu einer Schnittstelle für einen Sender, der die Signale vom Sensor digitalisiert und drahtlos an den Empfänger überträgt. Die Schnittstelle sollte sowohl einen Platz zum Anschließen des Senders als auch einen zuverlässigen Griff auf der Haut bieten, sodass Sie wochenlang dort bleiben können, ohne Kontaktdermatitis oder andere Nebenwirkungen hervorzurufen. Außerdem muss der Sensor irgendwie mit seinem Eingabegerät mit einer dicken Injektionsnadel kombiniert werden, durch die ein dünner Sensordraht ohne Biegungen geführt werden kann. Die Endmontage muss natürlich sterilisiert werden, damit sie Strahlung standhält - die häufigste Methode zur Sterilisation von Medizinprodukten.

Sender

Meine Sammlung toter Sender, einschließlich des von mir geöffneten. Der Sender, den meine Tochter jetzt benutzt, zieht jedoch 5.000 US-Dollar ein, die die Versicherung nicht zahlt.

Angesichts all dessen erscheint es nicht unangemessen, 75 US-Dollar für jeden NMG-Sender zu zahlen. Fragen zu den Kosten, die ich im Zusammenhang mit den Sendern habe. Verschiedene Hersteller stellen unterschiedliche Schemata her, und selbst von einem Hersteller ersetzen neue Technologien die alten. Natürlich sind die Schaltkreise schwer zu bekommen, aber in der FCC-ID-Datenbank sowie in den Artikeln frustrierter Benutzer ist zu sehen, dass die Hauptdärme der Sender ungefähr die gleichen sind, die Sie von jeder drahtlosen Technologie erwarten würden - Sensorsignalverarbeitung, Mikrocontroller, Energieverwaltung und drahtloses Subsystem. Wir verwenden derzeit 2,4-GHz-ISM-Sender. Früher haben wir Bluetooth-Sender verwendet, aber sie arbeiten viermal kürzer.


600 Dollar dafür ? Wirklich?

Wenn man Bewertungen mit zerlegbaren Geräten studiert, ist es schwer zu sagen, wie viel 600 US-Dollar ich für jeden Sender bezahle. Wir alle wissen, wie wenig es kostet, ein solches Gerät herzustellen - wahrscheinlich nicht mehr als 5 US-Dollar pro Stück, und das wird großzügig sein. Und ja, ich weiß, dass ich nicht für die Komponenten und die Arbeit der Arbeiter zahle, sondern für die Milliarden, die für Forschung, Entwicklung und klinische Studien ausgegeben wurden, um die Geräte auf den Markt zu bringen. Aber ich kann mir nicht helfen zu denken, dass es einen besseren Weg geben muss.

Das Hauptproblem ist, dass die Sender versiegelt sind. Darüber hinaus ist es sehr dicht, wodurch es nicht ohne Bruch geöffnet werden kann. Und da es nicht geöffnet werden kann, wenn die Batterien leer sind, müssen Sie es komplett wechseln. Dies hinderte die furchtlosen Hacker natürlich nicht daran, die Batterien auszutauschen. Ich habe es noch nicht ausprobiert, aber auf die To-Do-Liste für die Zukunft gesetzt. Nach dem Öffnen des Batteriesensors ist es recht einfach, die Batterien auszutauschen. Das erneute Schließen der Batterie, um die Wasserbeständigkeit wiederherzustellen, ist jedoch recht schwierig.

Im Handumdrehen

Kontaktlinsen-Prototyp für NMH von Verily

Sollte es so weitergehen? Ist es wirklich notwendig, sich mit einem relativ großen, dimensionalen Sender zu beschäftigen? Es scheint mir, dass es kleiner und billiger sein könnte, wenn es RFID-Technologie verwendet. Ein externer Sender könnte den Sensor abfragen und Daten abrufen, die zum Codieren der Spannung am Sensor erforderlich sind. Anscheinend wollten sie dies bei Verily tun, einem Hersteller von Medizinprodukten von Google, der Kontaktlinsen für GPS entwickelte. Die Idee schien vernünftig, da Glukose in Tränen ausbricht und zu einem der frühen Symptome von Typ-1-Diabetes führt - verschwommenes Sehen aufgrund von Zuckerkristallen, die in die Hornhaut eindringen. Kontaktlinsen hätten definitiv keine Stromquelle, daher musste die Stromversorgung von außen erfolgen.

Leider hat Verily gerade angekündigt, ein Kontaktlinsenprojekt für NMH abzuschließen, da die biologischen Hindernisse für die Erfassung diagnostisch nützlicher und stabiler Messwerte zu groß waren. Wie wir gesehen haben, ist NMG keine einfache Sache, aber ich kann nicht glauben, dass Verily das Projekt nur aus technischen Gründen abgelehnt hat. Mein innerer Zyniker sagt, dass sich die Aussicht, alle endlosen Koordinationskreise zu durchlaufen, als zu unerträglich herausgestellt hat - und es ist angesichts des Durchbruchs der Technologie eine Beleidigung für Tränen (Entschuldigung für das Wortspiel). Es ist jedoch sehr schwierig, mit bestehenden Spielern zu kämpfen, die bereits alle Berechtigungen erhalten haben, und sogar mit tiefen Taschen.

Trotzdem hoffe ich, dass jemand anderes die Herausforderung annimmt, eine verbesserte Version von NMG zu entwickeln. Und jetzt ist sie schon nicht schlecht und ich werde natürlich mein Bestes geben, damit mein Kind ein Cyborg bleibt. Es ist bedauerlich, dass mit NMG verbundene Unternehmen dies wissen und nicht das Bedürfnis haben, bei der Festlegung der Preise auf ihrem Markt ein wenig großzügig zu sein.