在进餐前，许多糖尿病患者需要为自己注射胰岛素。这是一个耗时的过程，通常需要估计膳食中的碳水化合物含量、抽血测量血糖水平然后计算并提供正确的胰岛素剂量。
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这些步骤通常必须在每一餐中重复进行，这使得许多糖尿病患者难以坚持他们的治疗方案。对此，麻省理工学院(MIT)的一个研究小组现在想出了一种新的方法来简化这一过程，另外还可以帮助病人保持健康的血糖水平。
MIT机械工程系Karl van Tassel Career Development助理教授、布莱根妇女医院的胃肠病学家Giovanni Traverso表示：“任何使病人更容易接受治疗的干预措施都会产生巨大的影响，因为存在着与时间、不便、灵巧或学习和训练有关的多种障碍。如果我们能够通过实施新的工程解决方案来克服这些障碍，它将使病人更容易接受这种治疗。”
Traverso和他的同事设计了两种不同的设备，其可以简化计算和注射正确剂量胰岛素的过程。其中一个将现有的许多步骤结合到一个装置中，这在不久的将来可以用于病人身上。他们的第二个原型则将灵活的电子装置纳入针头的表面，这样可以方便血液测量和胰岛素输送通过同一个针头进行。这最终可能能让管理糖尿病的过程变得更加简化。
一体化设备
糖尿病影响着美国的3400万人，全世界有超过4亿人。糖尿病患者通常使用两种类型的胰岛素来控制他们的血糖水平：长效胰岛素和短效胰岛素，前者帮助控制24小时内的血糖水平，后者在用餐时注射。患者首先用血糖仪测量他们的血糖水平，这需要刺破手指抽血并将一滴血滴在试纸上。他们还必须估计他们的膳食中有多少碳水化合物并将这些信息跟他们的血糖水平结合起来以计算和注射适当的胰岛素剂量。
现有的技术如连续血糖监测仪和胰岛素泵可以帮助完成这一过程的某些部分。然而，这些设备并不普及，所以大多数病人必须依靠手指刺入和注射器。
Huang说道：“每天，许多患者需要至少做三次这种复杂的程序。这个项目的主要目标是试图促进所有这些复杂的程序，与此同时消除对多种设备的要求。我们还使用智能手机摄像头和深度学习创建了一个应用，其可以识别和量化食物内容，进而帮助碳水化合物的计算。”
研究团队设计了两种不同类型的“一体式”设备，这两种设备都结合了新的智能手机应用。患者首先给食物拍照，然后应用可以根据美国农业部数据库的营养信息估算出食物的体积和碳水化合物的数量。
研究人员设计的第一个一体式设备整合了病人现在使用的许多现有工具，包括用于抽血的长柄针和葡萄糖试纸。在测量了血糖之后，该设备就会通过蓝牙将信息传达给智能手机应用，而应用则会计算出正确的胰岛素剂量。该设备还包括一个注射正确数量胰岛素的针头。
Huang说道：“我们的设备正在做的是将刺破皮肤、收集血液、计算葡萄糖水平、进行计算和胰岛素注射的程序自动化。病人不再需要单独的穿刺装置、血糖仪和胰岛素笔”。
该设备中包含的许多组件已经获得了FDA的批准，但该设备尚未在人类患者身上进行测试。在猪身上进行的测试表明，该系统可以准确地测量葡萄糖水平和分配胰岛素。
单一针刺
对于他们的第二个设备，研究人员希望提出一个只需要一次针刺的系统。为了实现这一目标，他们设计了一种可以整合到用于注射胰岛素的同一针头中的新型葡萄糖传感器。
You说道：“我们的想法是，如果我们能将葡萄糖传感器直接整合到胰岛素注射针头的表面，那么我们就只需要为病人扎一次针，这样就能最大限度地减少疼痛，也使整个过程更容易管理。”
为此，研究人员设计了一个灵活的电子传感器，它可以连接到针头上，用于测量皮肤表面以下的间质中的葡萄糖水平。一旦针头穿透皮肤，则只需要5到10秒来测量葡萄糖水平。这一信息被传送到智能手机应用，该应用计算出胰岛素的剂量并通过插入的针头进行输送。
在对猪的测试中，研究人员表明，他们可以用这个系统准确地测量葡萄糖水平，并且在注射胰岛素后葡萄糖水平会下降。
由于该设备使用了一种新型的葡萄糖传感器，研究人员预计它将需要进一步开发以达到可以在病人身上进行测试的程度。他们已经为新研究中描述的两个系统申请了专利并希望与公司合作进一步开发它们。
这项研究得到了麻省理工学院机械工程系和布莱根妇女医院的资助。