2016年全球胰岛素给药设备市场为115.4亿美元，2021年可达178.5亿美元。人工胰 腺系统在血糖控制和并发症防治上大大优于传统的胰岛素皮下注射和胰岛素泵。
一、人工胰 腺发展史
在上世纪70年代，提出了人工胰 腺系统的概念——采用电子机械的方法来替代胰 腺内分泌的功能。
对于糖尿病患者，尤其是没有太多时间和精力来关注自身血糖水平的年轻患者来说，毫无疑问这正是梦寐以求的。但概念的提出并没有迅速取得技术上的突破，直到“双C系统”的诞生。
“双C系统”是指由持续血糖监测仪（Continuous glucose monitors system,CGMS）、持续皮下胰岛素输注系统（Continuous Subcutaneous Insulin Infusion,CSII）构成的系统。
1.持续皮下胰岛素输注
持续皮下胰岛素输注系统，也就是常说的“胰岛素泵”，诞生于80年代，有了胰岛素泵，糖尿病患者再也不用每天给自己扎好几针了。
美国专利申请US2009/0177147A1披露一种胰岛素泵，包括输液管、泵以及经由鲁尔接口连接的针头，这也是胰岛素泵的常规组成，针头通常被埋入皮下组织几毫米处，按照人体需要的剂量将胰岛素持续地推注到使用者的皮下，保持全天血糖稳定。
胰岛素泵一次刺入，长久使用，这显然比每天扎几针人性化多了，但事实上，单独使用胰岛素泵还不能解决过量注射等问题。
2.持续血糖监测仪
到上世纪90年代末，出现了持续血糖监测仪，顾名思义，它能够连续不断地监测血糖水平。
这种小盒子一样的监测器，通过传感器以体内或体外感测的方式获得血糖数据，再通过蓝牙、wifi向外输出。专利文件US2014/0118138A1披露了相关技术。
3.人工胰 腺系统
通过上面CGMS和CSII组成的双C系统，我们既能知道血糖高不高，又能持续给患者注射胰岛素，还差什么？
就差一个控制环节，血糖高得多的时候多注射，血糖高得少的时候少注射，不高的时候不注射。特别是夜里，没有人监控血糖水平的时候，有了控制环节就能自动调节胰岛素的注射速率，这就跟人体内胰 腺的功能非常相似了！
所以说，人工胰 腺系统的主要部分除了上面的“双C系统”外，还包括一个控制系统。行业龙头美敦力在专利文件CN10543395A中记载了这样的系统。
2016年，美敦力公司的MiniMed 670G通过FDA批准，2017年6月，美敦力在美国推出MiniMed 670G“人工胰 腺”，该新产品可自动跟踪和调节糖尿病患者的血糖水平。美敦力公司在专利文献CN106133731A中披露了MiniMed670G的技术内容，设备包括图中能够固定在患者腰间的持续皮下胰岛素输注设备，另一个固定在腰部皮肤上或皮肤下的是持续血糖监测仪。
两者之间的联系靠着重要的胰岛素输送算法，通过计算能够接收CGMS回报的血糖监测数据，计算并实时自动调节胰岛素输注速率，进而保证系统能够更为准确地替代胰 腺内分泌的功能，这是质的飞跃！
人工胰 腺系统大大优于传统的胰岛素皮下注射和胰岛素泵，不仅能更好地控制血糖水平，也能更好地控制低血糖和肾 脏病变等急慢性并发症的发生，尤其是在减少低血糖事件发生上。
二、人工胰 腺潜在市场竞争者盘点
1.Beta Bionics
Beta Bionics是一家初创公司，由美国波士顿大学生物医学工程师Ed Damiano创建。公司正在推动其打造的世界首款仿生学人工胰 腺设备iLet的监管审批。依照开发计划，将使用iLet来递送胰岛素和达格胰高血糖素（dasiglucagon）。基于这种双重激素作用，加上两种药物给药剂量的优化算法，iLet将能够为糖尿病患者提供人工仿生模拟的正常胰 腺功能。
公司人工仿生胰 腺备受资本青睐，公司创立之初便，已经吸引到了Eli Lilly和Novo Nordisk的注资和众筹注资筹集资金500万美元，2018年年初公司融资2500万美元，将更加有力推动公司的人工胰 腺开发计划。2017年6月，iLet设备已经取得了正面的2a期临床数据，这些数据支持进一步开启关键临床试验。
2.Bigfoot Biomedical
糖尿病管理设备研发制造商Bigfoot Biomedical2017年末宣布完成了3700万美元的B轮融资，领投方为Janus Henderson Investors和Quadrant Capital Advisors，参投方为Visionnaire Ventures、Senvest Capital、Senvest Management。到目前为止，该公司总共获得了8785万美元的投资。获得这项投资后，Bigfoot一方面将进行AI驱动的胰岛素输送系统测试，让系统更加稳定以及检测更多健康数据。另一方面，Bigfoot将研发针对更多种类糖尿病的注射装置，预计在2018年完成研发试验。
这家生物公司生产的产品是一款叫做 InPen 的胰岛素注射设备，主要针对1型糖尿病。而这款注射设备最大的亮点就是可穿戴，并且实时监控患者的血糖水平，一旦出现高血糖就可自动输送胰岛素。它还能与智能手机相连，使用者下载配套APP就可以在手机上随时关注自身的血糖水平。
2016年，FDA批准了InPen，并且纳入了医保计划。有医保的患者花费50美元可购买这款胰岛素注射装置，而没有医保的患者需要549美元。下载相关APP就可以追踪血糖水平、胰岛素注射量等信息，内置不可充电的锂电池，可使用一年。
3.Cambridge
剑桥大学教授Roman Hovorka表示，1型糖尿病是一种非常不同的疾病，对胰岛素的需求量每天都会有很大变化，患者也无法知道他们需要什么剂量。目前，他的研究小组正在致力于开发一种算法，该算法能够准确地预测特定患者的胰岛素需求。
用计算机代替人类可以使患者更好地控制血糖水平，并在长期内减少并发症。一家法国公司Cellnovo已经证实，一种可无线监测血糖水平但仍需患者选择胰岛素量的部分自动化系统，可使达到危及生命的低血糖水平的几率降低39%。该公司目前正与帝国学院、DigeleloopCul财团和Horizon2020计划合作开发一种全自动人工胰 腺。
4. Insulet
Insulet Corporation(NASDAQ:PODD)创立于2000年，总部位于美国马萨诸塞州Billerica，全职雇员647人，是一家医疗器械供应商，在美国开发、制造和销售用于胰岛素依赖性糖尿病患者的胰岛素输注系统。
Insulet正在开发Omnipod Horizon混合闭环系统，并于二月份从设备的第一次可行性研究中汲取数据。来自试验的数据表明，该装置的胰岛素控制算法符合安全要求，能够在低血糖事件发生的情况下表现良好。
总部位于马萨诸塞州比尔里卡的公司在36小时的研究中招募了24名1型糖尿病患者。可行性试验使用Insulet的Omnipod，Dexcom连续葡萄糖监测仪和Insulet的个性化模型预测控制算法的修改版本。
Insulet报告，与研究前的范围相比，最开始的研究就是为了证明安全性，确保由该控制系统输注的胰岛素不会引起低血糖，可以降低10倍的低血糖时间，使用该系统的糖友在测试过程中从之前每天平均78分钟的低血糖（小于3.9mmol/L）持续时间降低到了7分钟。该系统在夜间的工作情况也很好，这些糖友的平均血糖均值为7.6 mmol/L。参与测试的糖友在整个测试过程中有69%的血糖在范围内，其中夜间血糖控制达标率高达90%。
2016年，Insulet首次与糖尿病开发商Mode Automated Glucose Control达成协议，开发基于OmniPod的人造胰 腺。该协议将AGC算法整合到OmniPod葡萄糖管理系统中。Insulet医疗总监Howard Zisser博士，Francis Doyle和加州大学圣巴巴拉分校的eval Dassau共同开发的算法正在使用OmniPod原型和Dexcom连续葡萄糖监测仪进行可行性试验。
5. Cellnovo
Cellnovo，第一个生产胰岛素持续微量泵医疗技术公司，已宣布了即将开展一项新的临床研究，以确保其人工胰 腺系统符合欧盟的法规。
Cellnovo目前正在欧洲与其法国合作伙伴Diabeloop共同开发这种人工胰 腺系统。Cellnovo在美国还与TypeZero合作类似的人工胰 腺项目。
2016年9月，Cellnovo募集资金，以加速欧洲人工胰 腺系统完成：一个集所有功能于一身的持续泵，自动从连续血糖监测设备中诠释数据，并实时提供相应的胰岛素。在成功的融资操作后，Cellnovo在第一个临床研究中获得了良好的结果，其中涉及36名患者测试系统的原型，将泵与Diabeloop算法配对。
在得到这些研究结果后，Cellnovo在第二次试验之前会将第一台蓝牙泵交付Diabeloop使用。接下来的研究将加大样本量，包括60例患者，这将部分决定人工胰 腺是否可以获得CE标志，CE标志是在欧盟规则下人工胰 腺系统质量和功效的保证。
预计Cellnovo和Diabeloop合作开发的人工胰 腺系统2018年在欧洲可实现商业化。
6.Admetsys
位于波士顿的创业公司Admetsys开发了一款专门针对医院和外科手术的人工胰 腺，该公司表示，该设备可以帮助糖友管理住院期间的血糖水平，并且节省出护士20%的时间。
虽然还处于初级阶段，但是该公司已经对该装置进行了三次临床试验，并在马萨诸塞州医疗器械开发中心举办的全球医疗创新比赛中获得了胜利。
该公司的人造胰 腺系统专门设计用于通过控制血糖来改善糖友的住院治疗效果，并通过注入平衡胰岛素和右旋糖药物来保护糖友免于低血糖。该公司表示，该系统实时监测血糖水平，并创建了糖友代谢的计算模型，以提供个人优化的治疗。
Admetsys在2016年1月与Hospira签署了合作协议，将其50％的葡萄糖注射液和Ansyr II聚丙烯注射器系统作为其人造胰 腺平台的一部分。
7. Type zero/Tandem Diabetes Care
2016年7月，Tandem Diabetes Care于Type Zero科技签署了许可协议，将Type Zero的人工胰 腺整合到Tandem的下一代胰岛素泵中。
Type Zero的人工胰 腺试用的是弗吉尼亚大学研发的算法，该公司表示已经在28项临床研究中使用，包括了超过475名参与者。这项组合技术里整合了来自Tandem的胰岛素泵，德康G5传感器和TypeZero的混合闭环算法。
作为协议的一部分，闭环实验将在2016年末开始，以Tandem的胰岛素泵作为研究样本，并得到了来自美国国家卫生研究院的资助。
2015年1月，弗吉尼亚大学医学院（UVA）开发了一种装置，可以自动检测并且调节1型糖友的血糖水平，并且已经进行了两项临床研究。UVA希望通过长期的临床试验可以帮助他们尽快通过FDA的认证。
8. Defymed/Semma Therapeutics
法国生物技术开发商Defymed正在采取生物方法来解决其Mailpan生物人造胰 腺的问题。Mailpan设备被设计成植入腹部，采取包含胰岛素分泌细胞的小袋的形状，以恢复糖尿病患者正常和连续的胰岛素产生。
该设备旨在将胰岛素分泌细胞包封在不可渗透免疫系统的膜之间，但可渗透氧，营养，葡萄糖和胰岛素转移。
Defymed说，如果成功，治疗可以提供胰岛素分泌细胞的无限来源，这将消除对免疫抑制治疗的需要，并允许糖友不再需要接受重复胰岛素注射。
2016年年底，该公司表示，与美国生物技术公司Semma Therapeutics签署了协作协议，以支持生物人造胰 腺持续开发以治疗1型糖尿病。 Defymed说，合作协议旨在实现Defymed的Mailpan生物人造胰 腺与Semma干细胞衍生的分化胰岛素分泌细胞的临床前验证。于2016年7月Defymed与初级糖尿病研究基金会建立合作伙伴关系，以资助其Mailpan生物人造胰 腺的研究。该公司表示，该支持将有助于推进人类临床试验，其下一个项目估计需要长达24个月才能收集有关设备免疫保护性能的数据，并确认以前收集的功能和安全数据。
9. Animas
强生Animas子公司在2013年测试其第一代闭环胰岛素输送系统时，似乎有些超前，但该公司自那以后还没有更新设备。
据报道，该公司正在开发一种内置高低血糖最小化算法的Animas泵，在开发初期似乎超过了竞争对手美敦力，并对该设备进行了2次可行性研究。
但是之后Animas项目就搁置了，在去年早些时候Johnson & Johnson’s Animas据说正在考虑糖尿病业务的战略选择，包括LifeScan，Calibra Medical和Animas品牌。
“战略选择可能包括组建经营伙伴关系，合资企业或战略联盟，出售企业或其他替代方案，分离或合并。”医疗保健集团在1月底报告其第四季度和全年收入时表示。“将评估所有期权，以确定推动未来增长和股东价值最大化的最佳机会。不能保证这一过程将导致任何交易或其他任何战略替代品。”
10.华晶科技
台湾挂牌的华晶科技(3059)主要涉足医疗影像解决方案，但同时它也是人工胰 脏相关产品的研发制造厂之一。华晶科技投入人工胰 脏相关产品设计与软件研发，包含产品微型化设计、无线通信、精密控制、高可靠性系统设计、最高规格的医疗产品开发程序、最高难度医疗软件开发、精准的产品生产制造，于2017年底研发完成，目前已进入临床实验的医疗验证阶段。
2008年华晶科技跨足医疗产品领域，经过长达三年的研发阶段，获得国际一线大厂高阶血糖机ODM订单，并于2011年底开始量产出货。然而，糖尿病患者必须每天皮下注射一次到四次的胰岛素，病患需随身自备酒精棉球和学会注射技巧，尤其是尖锐的针头扎入皮肉的锥心之痛，让许多需要胰岛素注射的病患迟迟不愿意接受胰岛素注射，造成严重而且不可回复的慢性并发症。有鉴于此，医疗厂商开始研究如何解决此问题，华晶科技于2012年接受国际知名医疗大厂委托，进行人工胰 脏相关产品设计与软件研发与制造，期盼能提供糖尿病患者一个更良好的生活质量，并预计于2018年下半年量产。
这项新产品可以持续监测血糖，结合智慧医疗及时给予病患适时适量的胰岛素注射，取代了患者需自行注射的传统方式，对血糖的稳定达到前所未有的平衡，未来将会有越来越多的患者使用这类产品。华晶科技所研发的人工胰 脏相关产品，属于侵入式医疗器材等级(Class II b)，为技术难度极高的医疗器材，硬件和软件设计开发需遵循严格的医疗安全规范。华晶科技经过多年耕耘，医疗电子产品研发设计、验证、生产、质量控管、流程管理及文件化管理，皆符合医疗产业高规格认证需求，深根医疗电子产业已有丰硕成果，未来预计将持续投入医疗相关技术和产品的研发。
三、总结
着眼在胰岛素给药自动化和精准化上，临床医学门槛较高，在欧美需要通过严格的监管审批流程，拿到FDA、CE证。可以看出，已经有给药设备产品的传统制药及医疗器械公司、有创新给药设备的新兴公司和只开发算法系统的创业公司都各有切入，它们之前也在寻求组队合作，但有一点是肯定的传统巨头之间竞争激烈，在给药设备上有排他性。据相关研究机构数据称，全球胰岛素给药设备市场2016年为115.4亿美元，2021年可达178.5亿美元。
