Pourquoi est-il si difficile de mesurer en continu le glucose?

Chaque personne commence la journée par une routine, et comme la plupart des gens modernes, je commence par vérifier mon téléphone. Mais si la plupart des gens vérifient la météo, les embouteillages ou Twitter et Facebook, j'utilise mon téléphone pour regarder quelques centimètres à l'intérieur de l'abdomen de ma fille. Il y a un minuscule capteur électrochimique qui surveille en permanence le liquide intercellulaire, mesurant la concentration de glucose, afin que nous puissions contrôler la quantité d'insuline qu'il reçoit via la pompe à insuline.

Le diabète de type 1 est une maladie désagréable, qui attaque généralement une victime à un âge précoce et se transforme chaque jour en une séquence de procédures médicales - comptant la bonne quantité d'insuline à utiliser avec chaque aliment, travaillant avec les niveaux de glucose élevés et bas inévitables, et des injections constantes pour vérifier le sang. La surveillance continue du glucose (HBPM) est devenue une manne pour des millions de familles diabétiques, car elle nous donne la possibilité de permettre à nos enfants d'être des enfants, de les laisser passer la nuit et de leur permettre de manger une autre tranche de pizza sans en faire un projet scientifique. De plus, un bon contrôle de la glycémie signifie une réduction de la probabilité d'apparition des effets dangereux du diabète à l'âge adulte - cécité, maladie cardiaque, amputation. De plus, c’est plutôt cool que je dispose de la télémétrie pour mon enfant - nous l’appelons «notre cyberenfant».

Mais avec tous les avantages de NMG, il présente également des inconvénients. Il est extrêmement coûteux en termes de consommables et d'électronique, il nécessite une procédure invasive pour installer des capteurs, et même à l'ère de la petite électronique, il s'avère être relativement volumineux. Il semblerait que nous aurions dû aller beaucoup plus loin avec toutes nos technologies - mais il s'avère que NMG est assez difficile à mettre en œuvre, et il y a des raisons impérieuses à cela, ce qui a bloqué le développement technologique.

Capteur

La NMH se compose de trois composants principaux: le capteur lui-même, qui convertit la concentration de glucose dans le corps en un signal électrique; un émetteur qui traite le signal et le code pour une transmission sans fil; et un récepteur, qui peut être un appareil autonome, ou intégré directement dans une pompe à insuline, et afficher les lectures et les graphiques de glucose au cours des 24 dernières heures.

La clé de tout est le capteur. Sa chimie est simple: le fil d'or ultra pur est recouvert de glucose oxydase , une enzyme dérivée de la bactérie Penicillium notatum. Cette enzyme oxyde le β-D-glucose en glucono-1,5-lactone, qui s'hydrolyse spontanément en acide gluconique. Dans ce cas, du peroxyde d'hydrogène se forme. Le peroxyde est oxydé sur le fil d'or et le courant généré est proportionnel à la concentration de glucose dans le liquide interstitiel. Le courant est lu par le système et utilisé pour calculer la concentration estimée de glucose dans le sang sur la base d'une courbe d'étalonnage.

Mais, bien que la chimie soit simple, les difficultés de la biologie humaine et de la production compliquent la tâche d'utilisation pratique du capteur NMH. Tout d'abord, les capteurs doivent être insérés dans le liquide interstitiel et y rester pendant plusieurs jours (bien que beaucoup étirent cette période pour économiser sur les capteurs). Un corps étranger dans le corps, un fil recouvert de protéines obtenues à partir de bactéries, provoque le système immunitaire, qui est aiguisé pour lutter contre de telles intrusions. Sans protection, la glucose oxydase, à travers laquelle fonctionne le capteur, sera détruite par le système immunitaire en quelques heures. Par conséquent, le capteur nécessite des revêtements exclusifs spéciaux qui permettent au glucose de traverser, mais empêchent pendant un certain temps le système immunitaire d'attaquer l'enzyme.

La deuxième difficulté est le traitement de minuscules composants et leur assemblage une interface pour un émetteur qui numérise les signaux du capteur et les transmet sans fil au récepteur. L'interface devrait fournir à la fois un endroit pour connecter l'émetteur et une adhérence fiable sur la peau, vous permettant de rester là pendant des semaines sans provoquer de dermatite de contact ou d'autres effets secondaires. De plus, le capteur doit en quelque sorte être combiné avec son dispositif d'entrée, avec une aiguille hypodermique épaisse, à travers laquelle un mince fil de capteur peut passer sans coudes. L'assemblage final, bien sûr, doit être stérilisé, il doit donc résister aux radiations - la méthode la plus courante de stérilisation des dispositifs médicaux.

Émetteur

Ma collection d'émetteurs morts, y compris celui que j'ai ouvert. Cependant, l'émetteur que ma fille utilise maintenant, ils retirent 5 000 $, ce que l'assurance ne paie pas.

Compte tenu de tout cela, payer 75 $ pour chaque émetteur NMG ne semble pas déraisonnable. Questions sur le coût que j'ai en relation avec les émetteurs. Différents fabricants font des schémas différents, et même d'un seul fabricant, les nouvelles technologies remplacent les anciennes. Bien sûr, les circuits sont difficiles à obtenir, mais dans la base de données FCC ID , ainsi que dans les articles d'utilisateurs frustrés, on peut voir que les entrailles principales des émetteurs sont à peu près les mêmes que celles que vous attendez de toute technologie sans fil - traitement du signal du capteur, microcontrôleur, gestion de l'alimentation et sous-système sans fil. Nous utilisons actuellement des émetteurs ISM 2,4 GHz; Une fois, nous avons utilisé des émetteurs Bluetooth, mais ils fonctionnent quatre fois moins dans le temps.


600 $ pour ça ? Vraiment?

En étudiant les critiques avec le démontage de l'équipement, il est difficile de dire le montant équitable de 600 $ que je paie pour chaque émetteur. Nous savons tous combien il en coûte peu pour fabriquer un tel appareil - probablement pas plus de 5 $ pièce, et ce sera généreux. Et, oui, je sais que je ne paie pas pour les composants et la main-d’œuvre des travailleurs, mais pour les milliards dépensés en recherche, développement et essais cliniques qui étaient nécessaires pour mettre les appareils sur le marché. Mais je ne peux m'empêcher de penser qu'il doit y avoir une meilleure façon.

Le principal problème est que les émetteurs sont scellés. De plus, il est très étanche, car il ne peut pas être ouvert sans se casser. Et comme il ne peut pas être ouvert lorsque les piles sont épuisées, vous devez le changer complètement. Bien sûr, cela n'a pas empêché les intrus de hackers d'essayer de remplacer les piles. Je ne l'ai pas encore essayé, mais je l'ai mis sur la liste des choses à faire pour l'avenir. Après avoir ouvert le capteur de batterie, il est assez facile de remplacer les batteries, mais la refermer, rétablir la résistance à l'eau, est assez difficile.

En un clin d'œil

Prototype de lentilles de contact pour NMH de Verily

Faut-il continuer comme ça? Est-il vraiment nécessaire de s'embêter avec un émetteur dimensionnel relativement grand? Il me semble qu'il pourrait être plus petit et moins cher s'il utilisait la technologie RFID. Un émetteur externe pourrait interroger le capteur et obtenir une donnée nécessaire pour coder la tension sur le capteur. Apparemment, ils allaient le faire chez Verily, un fabricant d'appareils médicaux appartenant à Google, qui a développé des lentilles de contact pour GPS. L'idée semblait solide, car le glucose fond en larmes et conduit à l'un des premiers symptômes du diabète de type 1 - une vision trouble en raison de la pénétration de cristaux de sucre dans la cornée. Les lentilles de contact n'auraient certainement pas de source d'alimentation, il fallait donc les alimenter de l'extérieur.

Malheureusement, Verily vient d'annoncer la finalisation d'un projet de lentilles de contact pour NMH, car les barrières biologiques à la collecte de lectures diagnostiques utiles et stables étaient trop grandes. Comme nous l'avons vu, NMG n'est pas une chose facile, mais je ne peux pas croire que Verily ait refusé le projet uniquement pour des raisons techniques. Mon cynique intérieur dit que la perspective de traverser tous les cercles sans fin de coordination s'est avérée trop insupportable - et c'est insultant pour les larmes (désolé pour le jeu de mots), étant donné la nature révolutionnaire de la technologie. Cependant, il est très difficile de se battre avec des joueurs existants qui ont déjà reçu toutes les autorisations, et même avec des poches profondes.

J'espère néanmoins que quelqu'un d'autre acceptera le défi de développer une version améliorée de NMG. Et maintenant elle n'est déjà pas mal, et moi, bien sûr, je ferai de mon mieux pour que mon enfant reste un cyborg. Il est regrettable que les entreprises associées à NMG le sachent et ne ressentent pas le besoin d'être un peu généreux lors de la fixation des prix sur leur marché.