2016年全球胰島素給藥設備市場為115.4億美元，2021年可達178.5億美元。人工胰腺系統在血糖控制和并發癥防治上大大優于傳統的胰島素皮下注射和胰島素泵。

一、人工胰腺發展史

在上世紀70年代，提出了人工胰腺系統的概念——采用電子機械的方法來替代胰腺內分泌的功能。

對于糖尿病患者，尤其是沒有太多時間和精力來關注自身血糖水平的年輕患者來說，毫無疑問這正是夢寐以求的。但概念的提出并沒有迅速取得技術上的突破，直到“雙C系統”的誕生。

“雙C系統”是指由持續血糖監測儀（Continuous glucose monitors system,CGMS）、持續皮下胰島素輸注系統（Continuous Subcutaneous Insulin Infusion,CSII）構成的系統。

1.持續皮下胰島素輸注

持續皮下胰島素輸注系統，也就是常說的“胰島素泵”，誕生于80年代，有了胰島素泵，糖尿病患者再也不用每天給自己扎好幾針了。

美國專利申請US2009/0177147A1披露一種胰島素泵，包括輸液管、泵以及經由魯爾接口連接的針頭，這也是胰島素泵的常規組成，針頭通常被埋入皮下組織幾毫米處，按照人體需要的劑量將胰島素持續地推注到使用者的皮下，保持全天血糖穩定。

胰島素泵一次刺入，長久使用，這顯然比每天扎幾針人性化多了，但事實上，單獨使用胰島素泵還不能解決過量注射等問題。

2.持續血糖監測儀

到上世紀90年代末，出現了持續血糖監測儀，顧名思義，它能夠連續不斷地監測血糖水平。

這種小盒子一樣的監測器，通過傳感器以體內或體外感測的方式獲得血糖數據，再通過藍牙、wifi向外輸出。專利文件US2014/0118138A1披露了相關技術。

3.人工胰腺系統

通過上面CGMS和CSII組成的雙C系統，我們既能知道血糖高不高，又能持續給患者注射胰島素，還差什么？

就差一個控制環節，血糖高得多的時候多注射，血糖高得少的時候少注射，不高的時候不注射。特別是夜里，沒有人監控血糖水平的時候，有了控制環節就能自動調節胰島素的注射速率，這就跟人體內胰腺的功能非常相似了！

所以說，人工胰腺系統的主要部分除了上面的“雙C系統”外，還包括一個控制系統。行業龍頭美敦力在專利文件CN10543395A中記載了這樣的系統。

2016年，美敦力公司的MiniMed 670G通過FDA批準，2017年6月，美敦力在美國推出MiniMed 670G“人工胰腺”，該新產品可自動跟蹤和調節糖尿病患者的血糖水平。美敦力公司在專利文獻CN106133731A中披露了MiniMed670G的技術內容，設備包括圖中能夠固定在患者腰間的持續皮下胰島素輸注設備，另一個固定在腰部皮膚上或皮膚下的是持續血糖監測儀。

兩者之間的聯系靠著重要的胰島素輸送算法，通過計算能夠接收CGMS回報的血糖監測數據，計算并實時自動調節胰島素輸注速率，進而保證系統能夠更為準確地替代胰腺內分泌的功能，這是質的飛躍！

人工胰腺系統大大優于傳統的胰島素皮下注射和胰島素泵，不僅能更好地控制血糖水平，也能更好地控制低血糖和腎臟病變等急慢性并發癥的發生，尤其是在減少低血糖事件發生上。

二、人工胰腺潛在市場競爭者盤點

1.Beta Bionics

Beta Bionics是一家初創公司，由美國波士頓大學生物醫學工程師Ed Damiano創建。公司正在推動其打造的世界首款仿生學人工胰腺設備iLet的監管審批。依照開發計劃，將使用iLet來遞送胰島素和達格胰高血糖素（dasiglucagon）。基于這種雙重激素作用，加上兩種藥物給藥劑量的優化算法，iLet將能夠為糖尿病患者提供人工仿生模擬的正常胰腺功能。

公司人工仿生胰腺備受資本青睞，公司創立之初便，已經吸引到了Eli Lilly和Novo Nordisk的注資和眾籌注資籌集資金500萬美元，2018年年初公司融資2500萬美元，將更加有力推動公司的人工胰腺開發計劃。2017年6月，iLet設備已經取得了正面的2a期臨床數據，這些數據支持進一步開啟關鍵臨床試驗。

2.Bigfoot Biomedical

糖尿病管理設備研發制造商Bigfoot Biomedical2017年末宣布完成了3700萬美元的B輪融資，領投方為Janus Henderson Investors和Quadrant Capital Advisors，參投方為Visionnaire Ventures、Senvest Capital、Senvest Management。到目前為止，該公司總共獲得了8785萬美元的投資。獲得這項投資后，Bigfoot一方面將進行AI驅動的胰島素輸送系統測試，讓系統更加穩定以及檢測更多健康數據。另一方面，Bigfoot將研發針對更多種類糖尿病的注射裝置，預計在2018年完成研發試驗。

這家生物公司生產的產品是一款叫做 InPen 的胰島素注射設備，主要針對1型糖尿病。而這款注射設備最大的亮點就是可穿戴，并且實時監控患者的血糖水平，一旦出現高血糖就可自動輸送胰島素。它還能與智能手機相連，使用者下載配套APP就可以在手機上隨時關注自身的血糖水平。

2016年，FDA批準了InPen，并且納入了醫保計劃。有醫保的患者花費50美元可購買這款胰島素注射裝置，而沒有醫保的患者需要549美元。下載相關APP就可以追蹤血糖水平、胰島素注射量等信息，內置不可充電的鋰電池，可使用一年。

3.Cambridge

劍橋大學教授Roman Hovorka表示，1型糖尿病是一種非常不同的疾病，對胰島素的需求量每天都會有很大變化，患者也無法知道他們需要什么劑量。目前，他的研究小組正在致力于開發一種算法，該算法能夠準確地預測特定患者的胰島素需求。

用計算機代替人類可以使患者更好地控制血糖水平，并在長期內減少并發癥。一家法國公司Cellnovo已經證實，一種可無線監測血糖水平但仍需患者選擇胰島素量的部分自動化系統，可使達到危及生命的低血糖水平的幾率降低39%。該公司目前正與帝國學院、DigeleloopCul財團和Horizon2020計劃合作開發一種全自動人工胰腺。

4. Insulet

Insulet Corporation(NASDAQ:PODD)創立于2000年，總部位于美國馬薩諸塞州Billerica，全職雇員647人，是一家醫療器械供應商，在美國開發、制造和銷售用于胰島素依賴性糖尿病患者的胰島素輸注系統。

Insulet正在開發Omnipod Horizon混合閉環系統，并于二月份從設備的第一次可行性研究中汲取數據。來自試驗的數據表明，該裝置的胰島素控制算法符合安全要求，能夠在低血糖事件發生的情況下表現良好。

總部位于馬薩諸塞州比爾里卡的公司在36小時的研究中招募了24名1型糖尿病患者。可行性試驗使用Insulet的Omnipod，Dexcom連續葡萄糖監測儀和Insulet的個性化模型預測控制算法的修改版本。

Insulet報告，與研究前的范圍相比，最開始的研究就是為了證明安全性，確保由該控制系統輸注的胰島素不會引起低血糖，可以降低10倍的低血糖時間，使用該系統的糖友在測試過程中從之前每天平均78分鐘的低血糖（小于3.9mmol/L）持續時間降低到了7分鐘。該系統在夜間的工作情況也很好，這些糖友的平均血糖均值為7.6 mmol/L。參與測試的糖友在整個測試過程中有69%的血糖在范圍內，其中夜間血糖控制達標率高達90%。

2016年，Insulet首次與糖尿病開發商Mode Automated Glucose Control達成協議，開發基于OmniPod的人造胰腺。該協議將AGC算法整合到OmniPod葡萄糖管理系統中。Insulet醫療總監Howard Zisser博士，Francis Doyle和加州大學圣巴巴拉分校的Eval Dassau共同開發的算法正在使用OmniPod原型和Dexcom連續葡萄糖監測儀進行可行性試驗。

5. Cellnovo

Cellnovo，第一個生產胰島素持續微量泵醫療技術公司，已宣布了即將開展一項新的臨床研究，以確保其人工胰腺系統符合歐盟的法規。

Cellnovo目前正在歐洲與其法國合作伙伴Diabeloop共同開發這種人工胰腺系統。Cellnovo在美國還與TypeZero合作類似的人工胰腺項目。

2016年9月，Cellnovo募集資金，以加速歐洲人工胰腺系統完成：一個集所有功能于一身的持續泵，自動從連續血糖監測設備中詮釋數據，并實時提供相應的胰島素。在成功的融資操作后，Cellnovo在第一個臨床研究中獲得了良好的結果，其中涉及36名患者測試系統的原型，將泵與Diabeloop算法配對。

在得到這些研究結果后，Cellnovo在第二次試驗之前會將第一臺藍牙泵交付Diabeloop使用。接下來的研究將加大樣本量，包括60例患者，這將部分決定人工胰腺是否可以獲得CE標志，CE標志是在歐盟規則下人工胰腺系統質量和功效的保證。

預計Cellnovo和Diabeloop合作開發的人工胰腺系統2018年在歐洲可實現商業化。

6.Admetsys

位于波士頓的創業公司Admetsys開發了一款專門針對醫院和外科手術的人工胰腺，該公司表示，該設備可以幫助糖友管理住院期間的血糖水平，并且節省出護士20%的時間。

雖然還處于初級階段，但是該公司已經對該裝置進行了三次臨床試驗，并在馬薩諸塞州醫療器械開發中心舉辦的全球醫療創新比賽中獲得了勝利。

該公司的人造胰腺系統專門設計用于通過控制血糖來改善糖友的住院治療效果，并通過注入平衡胰島素和右旋糖藥物來保護糖友免于低血糖。該公司表示，該系統實時監測血糖水平，并創建了糖友代謝的計算模型，以提供個人優化的治療。

Admetsys在2016年1月與Hospira簽署了合作協議，將其50％的葡萄糖注射液和Ansyr II聚丙烯注射器系統作為其人造胰腺平臺的一部分。

7. Type zero/Tandem Diabetes Care

2016年7月，Tandem Diabetes Care于Type Zero科技簽署了許可協議，將Type Zero的人工胰腺整合到Tandem的下一代胰島素泵中。

Type Zero的人工胰腺試用的是弗吉尼亞大學研發的算法，該公司表示已經在28項臨床研究中使用，包括了超過475名參與者。這項組合技術里整合了來自Tandem的胰島素泵，德康G5傳感器和TypeZero的混合閉環算法。

作為協議的一部分，閉環實驗將在2016年末開始，以Tandem的胰島素泵作為研究樣本，并得到了來自美國國家衛生研究院的資助。

2015年1月，弗吉尼亞大學醫學院（UVA）開發了一種裝置，可以自動檢測并且調節1型糖友的血糖水平，并且已經進行了兩項臨床研究。UVA希望通過長期的臨床試驗可以幫助他們盡快通過FDA的認證。

8. Defymed/Semma Therapeutics

法國生物技術開發商Defymed正在采取生物方法來解決其Mailpan生物人造胰腺的問題。Mailpan設備被設計成植入腹部，采取包含胰島素分泌細胞的小袋的形狀，以恢復糖尿病患者正常和連續的胰島素產生。

該設備旨在將胰島素分泌細胞包封在不可滲透免疫系統的膜之間，但可滲透氧，營養，葡萄糖和胰島素轉移。

Defymed說，如果成功，治療可以提供胰島素分泌細胞的無限來源，這將消除對免疫抑制治療的需要，并允許糖友不再需要接受重復胰島素注射。

2016年年底，該公司表示，與美國生物技術公司Semma Therapeutics簽署了協作協議，以支持生物人造胰腺持續開發以治療1型糖尿病。 Defymed說，合作協議旨在實現Defymed的Mailpan生物人造胰腺與Semma干細胞衍生的分化胰島素分泌細胞的臨床前驗證。于2016年7月Defymed與初級糖尿病研究基金會建立合作伙伴關系，以資助其Mailpan生物人造胰腺的研究。該公司表示，該支持將有助于推進人類臨床試驗，其下一個項目估計需要長達24個月才能收集有關設備免疫保護性能的數據，并確認以前收集的功能和安全數據。

9. Animas

強生Animas子公司在2013年測試其第一代閉環胰島素輸送系統時，似乎有些超前，但該公司自那以后還沒有更新設備。

據報道，該公司正在開發一種內置高低血糖最小化算法的Animas泵，在開發初期似乎超過了競爭對手美敦力，并對該設備進行了2次可行性研究。

但是之后Animas項目就擱置了，在去年早些時候Johnson & Johnson’s Animas據說正在考慮糖尿病業務的戰略選擇，包括LifeScan，Calibra Medical和Animas品牌。

“戰略選擇可能包括組建經營伙伴關系，合資企業或戰略聯盟，出售企業或其他替代方案，分離或合并。”醫療保健集團在1月底報告其第四季度和全年收入時表示。“將評估所有期權，以確定推動未來增長和股東價值最大化的最佳機會。不能保證這一過程將導致任何交易或其他任何戰略替代品。”

10.華晶科技

臺灣掛牌的華晶科技(3059)主要涉足醫療影像解決方案，但同時它也是人工胰臟相關產品的研發制造廠之一。華晶科技投入人工胰臟相關產品設計與軟件研發，包含產品微型化設計、無線通信、精密控制、高可靠性系統設計、最高規格的醫療產品開發程序、最高難度醫療軟件開發、精準的產品生產制造，于2017年底研發完成，目前已進入臨床實驗的醫療驗證階段。

2008年華晶科技跨足醫療產品領域，經過長達三年的研發階段，獲得國際一線大廠高階血糖機ODM訂單，并于2011年底開始量產出貨。然而，糖尿病患者必須每天皮下注射一次到四次的胰島素，病患需隨身自備酒精棉球和學會注射技巧，尤其是尖銳的針頭扎入皮肉的錐心之痛，讓許多需要胰島素注射的病患遲遲不愿意接受胰島素注射，造成嚴重而且不可回復的慢性并發癥。有鑒于此，醫療廠商開始研究如何解決此問題，華晶科技于2012年接受國際知名醫療大廠委托，進行人工胰臟相關產品設計與軟件研發與制造，期盼能提供糖尿病患者一個更良好的生活質量，并預計于2018年下半年量產。

這項新產品可以持續監測血糖，結合智慧醫療及時給予病患適時適量的胰島素注射，取代了患者需自行注射的傳統方式，對血糖的穩定達到前所未有的平衡，未來將會有越來越多的患者使用這類產品。華晶科技所研發的人工胰臟相關產品，屬于侵入式醫療器材等級(Class II b)，為技術難度極高的醫療器材，硬件和軟件設計開發需遵循嚴格的醫療安全規范。華晶科技經過多年耕耘，醫療電子產品研發設計、驗證、生產、質量控管、流程管理及文件化管理，皆符合醫療產業高規格認證需求，深根醫療電子產業已有豐碩成果，未來預計將持續投入醫療相關技術和產品的研發。

三、總結

著眼在胰島素給藥自動化和精準化上，臨床醫學門檻較高，在歐美需要通過嚴格的監管審批流程，拿到FDA、CE證。可以看出，已經有給藥設備產品的傳統制藥及醫療器械公司、有創新給藥設備的新興公司和只開發算法系統的創業公司都各有切入，它們之前也在尋求組隊合作，但有一點是肯定的傳統巨頭之間競爭激烈，在給藥設備上有排他性。據相關研究機構數據稱，全球胰島素給藥設備市場2016年為115.4億美元，2021年可達178.5億美元。

原標題：火石研究院 | 人工胰腺潛在市場競爭者盤點