李盈 李盈

科技控,关注医疗领域的大数据和人工智能技术

近些年来,身边的糖尿病患者越来越多了。据预测,到2032年,全世界约有6亿人患有糖尿病。对于糖尿病患者来说,及时掌握一天中血糖的变化很重要。但目前市面上大多数的血糖仪都是以「微创」的方式进行测血糖,并且每次测血糖相隔的时间比较大,严重依赖患者的自制力。因此「每天测血糖」成为糖尿病患者最为痛苦的一件事。

 

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谷歌智能隐形眼镜原型

 

许多企业都想要变革传统的测量血糖的方法,开发出一款「无创」、「实时测血糖」、「自动记录数据」的血糖仪,这其中就包括谷歌曾经的「智能隐形眼镜」项目。2014年,谷歌宣布要通过泪液检测血糖的智能接触式透镜。但这个项目「雷声大雨点小」,还没拿出产品就夭折了。

通过检测泪液中的葡萄糖含量确定血液中葡萄糖含量是相当困难的一件事,目前还没有科学家宣布找到了非常明确的对应关系。此外,泪液中葡萄糖浓度很低,所以对微型传感器精度要求极高。最后,设备的大小、穿戴的舒适感都成为问题,毕竟很多人对于带隐形眼镜都很抵触,更别说一个体积更大的「电子设备」了。

众多挑战下,2015年谷歌这款「智能隐形眼镜」便销声匿迹了。很多人认为,连谷歌都搞不定,利用泪液测血糖只能是「镜花水月」了。然而就在所有人对用泪液测血糖不抱希望时,2015年荷兰公司NovioSense宣布他们利用泪液测血糖的微型、无创、无需充电、实时监测血糖的传感器在小鼠体内试验取得成功,通过了临床前试验。2016年10月份,NovioSense宣布完成了第四轮融资,为其泪糖传感器设备的下一阶段人体临床试验提供资金,本次融资没有透露的具体金额,但投资者包括Health Innovations、Topfonds Gelderland、Fraunhofer Ventures和NovioTech。

「我们的设备将以优惠的价格,为所有糖尿病患者提供无痛型连续血糖监测,」NovioSense首席执行官Christopher Wilson在一份声明中说,「通过利用大部分智能手机都具备的NFC技术,用户可使用我们的无痛非侵入式传感器平台与智能手机连接,连续监测葡萄糖数据。」

和谷歌「智能隐形眼镜」的思路一样,NovioSense公司认为可以利用泪液中的葡萄糖含量来推测人体的血糖。因为人体的泪液不断冲刷眼球,所以可以做到实时监测血糖含量。但与谷歌不同的是,NovioSense公司研发的泪糖传感器不是「饼状」的,而像一根「小棍」。

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右图就是NovioSense公司研发的利用泪液测血糖的设备。这个「小棍」是一个小型柔性弹簧,长2厘米,直径为1.5mm,整个装置涂有柔软的水凝胶层。这个「小棍」需要放置于眼睛的结膜下穹。柔性的材料可以让「小棍」自动调整为佩戴者下眼睑的弯曲度,水凝胶层可以减缓设备与眼睛之间的摩擦,保护眼睛的表面不受刺激,提高穿戴的舒适度。同时,人体的泪膜会不断地冲刷下眼睑,「小棍」可以从中获取监控泪糖变化的生物标志物。

泪液来源构成比较复杂,在受到外部刺激(情感、异物、洋葱、打哈欠)时,泪液的成分变化很大,因此谷歌智能隐形眼镜佩戴在眼球周围测量泪糖的准确率就受到很大的干扰,而NovioSense公司的「小棍」因为放置在结膜下穹,只测量下眼睑与泪膜之间最基本的泪液,所以可以提高测量的准确度。

 

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2015年7月,Noviosense联合美国梅奥诊所、德国弗劳恩霍夫(Fraunhofer)研究所、NFC技术的长期支持者移动医疗专家Gentag建立一个合资企业,想要开发一个能够取代传统的血糖仪、探索基于智能手机系统的胰岛素给药的系统管理。这个系统的核心就是这个「小棍」。

NovioSense利用由德国杜伊斯堡的研究所和NovioSense联合开发低功耗和高度敏感的ASIC技术检测泪糖。细看这个「小棍」,你会发现它是由三根导线围绕一个微电化学电池构成的。首先是绿色的导线是工作电极,表面涂有固化酶,这种酶可以将泪液中的葡萄糖转为葡萄糖酸,而固化酶表面的FAD和葡萄糖里的电子和氢结合,变成具有还原性质的FADH2。

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FADH2遇到空气中的氧分子后,会产生一个「短命」的过氧化氢分子,这个过氧化氢分子接触到绿色导线表面会变成水,并产生一个微弱的电流。而红色和蓝色的导线可以感知电流,并且把电信号转化为射频信号,这个射频信号可以通过「小棍」里面内置的纳米收发器芯片发射到外部世界,具备NFC技术的智能手机或者胰岛素泵通过接受信号,就可以实时监测调节血糖了。目前「小棍」使用寿命为两周,NovioSense公司希望能够延长它的使用寿命。

就目前来看,NovioSense的检测泪糖的传感器的确要比谷歌「智能隐形眼镜」前进了一大步。无论是从穿戴的舒适度、设备大小、电池等问题都有了不少的提升,但是对于最最关键的问题,NovioSense如何完成从泪糖到血糖之间的跨越,仍然处于「不确定」的状态。NovioSense公司表示,将在明年上半年发布该设备第二阶段临床试验的数据,并预计设备将在2019年上市。

或许只有等到那个时候,我们才能得知这家公司能否完成谷歌未完成的使命,真正研发出一款无创、准确实时监测血糖的设备造福糖尿病患者。

参考资料:

【1】http://www.fiercebiotech.com/medical-devices/noviosense-closes-another-financing-round-for-its-tear-glucose-sensor-device

【2】http://noviosense.com/test-page-4/

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