糖尿病のクローズド・ループ・システム

人間の自然な仕組みに近いメカニズムで、人工的に血糖値をコントロールすることが、現代技術の助けを借りて可能になった。糖尿病が最初に診断されたのは、アリを引き寄せる甘い尿が出る病気だった。糖尿病は肉を溶かす病気で、やせ細り、早死にすると考えられていた。知識不足のため、当初は運動と食事療法で治療されていたが、その後の研究と実験により、インスリンが発見された⁽¹⁾。今日では、インスリン 、経口血糖降下薬などの他の薬によって、糖尿病に対する認識と治療法は大きく変わった。糖尿病患者の生活を正常化することに焦点を当てた現代の発明のおかげで、糖尿病は管理可能な病気となり、人々は糖尿病とともに充実した生活を送ることができるようになった。そのような技術革新のひとつが、糖尿病管理のためのクローズド・ループ・システムの利用である。

クローズド・ループ・システムとは？

クローズド・ループ・システムとは、自動的に機能し、人間の入力を必要としない機械的・電子的装置のことである。言い換えれば、それ自身を制御する人工的なフィードバック機構である。⁽²⁾クローズドループシステムは現在、糖尿病患者の正常なライフスタイルを保証するために、糖尿病治療に応用されており、人工膵臓としても知られている。

糖尿病におけるクローズド・ループ・システムの役割：

クローズド・ループ・システムは、スマートフォンのアプリを使用して糖尿病の治療に応用され、インスリンを体内の必要量に応じて投与するのに役立つため、人工膵臓とも呼ばれている。この装置には、血糖値を継続的にモニターし、それに応じてインスリン を注入するモニターが付属している。
糖尿病用のクローズド・ループ・システムには、基本的に以下の3つの部分がある^（3）。

• 持続血糖モニター：

このクローズドループシステムには、連続グルコースモニター （CGM）があり、グルコースセンサーとも呼ばれ、常に血糖値を監視している。昼でも夜でも、起きていても寝ていても、毎日毎分血糖値をモニターする。血糖値をチェックするために、わざわざ指をつままなければならなかった時代は終わった。それは肉体的に辛いだけでなく、生活の質にも影響を及ぼしかねない。クローズドループ・デバイスがあれば、人が集まる場所や外出先で血糖値をチェックする心配はない。その代わり、スマートフォンのアプリを開くだけで、一日を通して血糖値を瞬時に確認することができる。

• インスリンポンプ：

インスリンポンプ は、カテーテルとして知られる小さな管を通して体に取り付けられる。カテーテルは皮膚のすぐ下に挿入される。このインスリンポンプは電池式で、一日中少量のインスリンを供給する。スマートフォンのアプリは、持続的CGM センサーとインスリンポンプの両方を制御し、それらをうまく調整する。このポンプは患者が手動でコントロールすることもできる。1日に何度もインスリンを自己注射する必要がなく、疲れるだけでなく、特に注射針恐怖症の場合は心理的負担も大きい。

• アルゴリズム：

グルコースセンサーから収集された情報を解釈し、測定値に基づいて適切な量のインスリンを注射することを可能にするコンピュータープログラムである。スマートフォン上でスムーズに動作するアプリである場合もあれば、別のデバイスである場合もある。クローズドループシステムの中には、このアルゴリズムをインスリンポンプ内にも搭載しているものもある。

誰が使用できますか？

1型糖尿病 の小児および成人は、膵臓がインスリンを生成できないため、この装置の恩恵を受けることができる。血糖値を厳密にコントロールする必要がある。1型糖尿病患者以外でも、妊婦、高齢者、予測不可能な生活習慣、インスリン量の計算間違い、「夜明けの影響」（朝の血糖値が高い）を経験する人など、血糖値のコントロールが困難な人もこの装置の恩恵を受けることができる。

クローズドループシステムの利点：

血糖値を感知し、適切な量のインスリンを投与するメカニズムが内蔵されているため、患者は血糖値を継続的にモニターしたり、自分でインスリンを投与したりする必要がない。さらに、インスリンを持続的に注入するため、血糖値のピークが少なく、一日中安定した状態を保つことができる。糖尿病が効率的に管理されれば、より健康的な生活を送ることができ、ケトアシドーシス（低血糖症） のような生命を脅かす合併症や、腎不全、糖尿病性神経障害、糖尿病性網膜症のような糖尿病の長期合併症を発症する可能性が大幅に減少します。

クローズド・ループ・システムを使用する際の有用なヒント⁽³⁾

• 毎食後、ポンプが適宜インスリンを投与できるように、摂取した炭水化物の数を注意深く入力しなければならない。何らかの理由で炭水化物の量が適切に入力されないと、低血糖や高血糖を引き起こす可能性がある。
• インスリン作用と炭水化物代謝を最適化するためには、10～15分のプレボーラスが必要である。ボーラスが遅れた場合、低血糖が起こり、より多量のインスリンが必要になることがある。
• クローズドループシステムでは、血糖値の変化をアラームで消費者に知らせ、消費者自身が適切な行動をとれるようにする。
• クローズドループシステムを使用している間の低血糖のエピソードは、従来のインスリン療法に比べて頻度は少ないが、完全に回避できるわけではない。しかし、このシステムでは、低血糖を回復させるために必要な炭水化物や砂糖の量が少なくてすむ。
• もし何らかの理由で、炭水化物の摂り過ぎやシステムの何らかの不具合により高血糖が生じた場合、患者はその対処法を知っていなければならない。アラームは患者に注意を促すが、インスリンがそれを元に戻すには時間がかかる。 したがって、患者はインスリンペンを使用するか、他の方法で管理するために十分な訓練を受けなければならない。投与量の評価は患者自身が正確に行わなければならない。
• クローズドループシステムを使用している間でも、厳格な食事療法を行ったほうがよい。しかし、激しい運動（） は、血糖値の急性変化を引き起こす可能性があり、それに応じて対処しなければならない。
• クローズドループシステムを使用している患者は、システムであれ血糖値であれ、すべてがコントロールされているかどうか、医師のフォローアップを受けなければならない。

よくある質問（FAQ）

機械を外すことはできますか？

はい。ただし、血糖値を常に正確に管理するためには、取り外さないことをお勧めします。
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何か問題はありますか？

はい、他の機械と同様、エラーや問題が発生することがあります。電池が切れると電源が切れることがあります。電池を交換する必要があります。問題があると思われる場合に備えて、緊急用糖尿病キットを用意してください。
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誰にでも使えますか？

はい、誰にでも適しています。体に器具を装着することに問題がなければ。

参考文献

1. McCoy, K., & Bass, P. F., III MD.(2009年11月3日）。糖尿病の歴史 - 糖尿病センター - Everyday Health.EverydayHealth.Com.https://www.everydayhealth.com/diabetes/understanding/diabetes-mellitus-through-time.aspx
2. Contributor, T. (2017, December 31).クローズドループ制御システム.https://www.techtarget.com/whatis/definition/closed-loop-control-system.
3. (2021b, 12月3日).1型糖尿病のためのクローズドループインスリンシステム.London Diabetes Centre.https://londondiabetes.com/news-and-events/closed-loop-insulin-systems-for-type-1-diabetes/