"أنا سايبورغ الآن!" - الأسترالي ليام زبيدي، مبرمج شاب ومهندس وكاتب blockchain/Fullstack، يعلن بفخر، وهو يقدم نفسه على صفحات كتابه . وفي أوائل أغسطس، أكمل مشروعه الخاص بصنع جهاز يمكن ارتداؤه، والذي أطلق عليه دون خجل اسم "البنكرياس الاصطناعي". بل نحن نتحدث عن مضخة أنسولين ذاتية التنظيم، ولم يتخذ سايبورغنا الطريق السهل في بعض جوانب ابتكاره. اقرأ المزيد عن مفهوم الجهاز والتقنيات مفتوحة المصدر التي اعتمد عليها لاحقاً في المقال.
الرسوم التوضيحية باستثناء الرسم التخطيطي للجهاز مأخوذة من
مرض السكري للدمى
ليام يعاني من مرض السكري من النوع الأول.
إذا كان هذا صحيحا، فإن كلمة "مرض السكري" تعني مجموعة من الأمراض مع زيادة إدرار البول - إخراج البول، ولكن نسبة المرضى الذين يعانون من داء السكري (DM) أكبر، والاسم المختصر قد ترسخ سرا لـ DM. في العصور الوسطى، لاحظ معظم مرضى السكري وجود السكر في البول. لقد مر وقت طويل قبل اكتشاف هرمون الأنسولين (الذي أصبح أيضًا أول بروتين متسلسل بالكامل في التاريخ) ودوره في التسبب في مرض السكري.
الأنسولين هو الهرمون الأكثر أهمية الذي ينظم عملية التمثيل الغذائي للعديد من المواد، ولكن تأثيره الرئيسي هو على عملية التمثيل الغذائي للكربوهيدرات، بما في ذلك السكر "الرئيسي" - الجلوكوز. بالنسبة لاستقلاب الجلوكوز في الخلايا، يعتبر الأنسولين، بشكل عام، جزيء إشارة. توجد جزيئات خاصة لمستقبلات الأنسولين على سطح الخلايا. "يجلس" الأنسولين عليها، ويعطي إشارة لبدء سلسلة من التفاعلات الكيميائية الحيوية: تبدأ الخلية في نقل الجلوكوز بشكل فعال إلى الداخل من خلال غشائها ومعالجته داخليًا.
يمكن تشبيه عملية إنتاج الأنسولين بعمل المتطوعين من البشر الذين جاؤوا لمحاربة الفيضانات. يعتمد مستوى الأنسولين على كمية الجلوكوز: كلما زاد مستوى الأنسولين، زاد مستوى الأنسولين الإجمالي استجابةً لذلك. وأكرر: إن المستوى الموجود في الأنسجة هو المهم، وليس عدد الجزيئات، الذي يتناسب طرديًا مع الجلوكوز، لأن الأنسولين نفسه لا يرتبط بالجلوكوز ولا ينفق على استقلابه، تمامًا كما لا يشرب المتطوعون السكر. المياه الواردة، ولكن بناء السدود على ارتفاع معين. ومن الضروري الحفاظ على هذا المستوى المعين من الأنسولين على سطح الخلايا، وكذلك ارتفاع السدود المؤقتة في المناطق التي تغمرها الفيضانات.
ومن الواضح أنه إذا لم يكن هناك ما يكفي من الأنسولين، فإن عملية التمثيل الغذائي للجلوكوز منزعجة، ولا تنتقل إلى الخلايا، وتتراكم في السوائل البيولوجية. هذا هو التسبب في مرض السكري. في السابق، كان هناك مصطلح مربك "مرض السكري المعتمد على الأنسولين / المستقل"، ولكن الأصح تصنيفه على النحو التالي: مرض السكري من النوع الأول هو النقص الجسدي في الأنسولين (السبب في ذلك في أغلب الأحيان هو موت خلايا البنكرياس)؛ مرض السكري من النوع الثاني هو انخفاض في استجابة الجسم لمستوى الأنسولين الخاص به (جميع الأسباب غير مفهومة تمامًا ومتعددة). النوع الأول - عدد المتطوعين قليل وليس لديهم الوقت لبناء السدود؛ النوع 1 - السدود ذات الارتفاع الطبيعي، ولكنها إما مليئة بالثقوب أو مبنية عبرها.
مشكلة التعديل اليدوي
كلا النوعين، كما هو واضح، يؤديان إلى زيادة مستويات الجلوكوز خارج الخلايا - في الدم، والبول، مما له تأثير سلبي على الجسم بأكمله. علينا أن نعيش بالعد и في حقنة ولوحة، على التوالي. لكن لا يمكنك دائمًا تنظيم ما يفعله الجسم نفسه يدويًا. يجب على الإنسان أن ينام، وأثناء النوم تستمر مستويات الأنسولين في الانخفاض؛ يمكن لأي شخص، بسبب الظروف اليومية، عدم تناول الطعام في الوقت المحدد - ثم ينخفض \uXNUMXb\uXNUMXbمستوى السكر لديه تحت تأثير مستوى الأنسولين المحفوظ بشكل مصطنع. في الجوهر، تجد الحياة نفسها في نفق من حدود مستويات الجلوكوز، وبعدها تقع الغيبوبة.
جزء من الحل لهذه المشكلة كان الأجهزة الحديثة التي حلت محل المحاقن - مضخات الأنسولين. هذا جهاز يستخدم إبرة تحت الجلد يتم إدخالها باستمرار لتحديد جرعة الأنسولين تلقائيًا. لكن التوصيل المريح وحده لا يضمن العلاج الصحيح ببدائل الأنسولين بدون بيانات عن مستوى الجلوكوز الحالي. هذا صداع آخر للأطباء وأخصائيي التكنولوجيا الحيوية: الاختبارات السريعة والتنبؤ الصحيح لديناميات مستويات الأنسولين والجلوكوز. من الناحية الفنية، بدأ تنفيذ ذلك في شكل مراقبة مستمرة للجلوكوز - أنظمة CGM. هذه هي مجموعة متنوعة من الأجهزة التي تقرأ البيانات بشكل مستمر من جهاز استشعار يتم إدخاله باستمرار تحت الجلد. هذه الطريقة أقل صدمة وأكثر جاذبية للمستخدمين من الطريقة الكلاسيكية. ولكن الأخير أكثر دقة ويوصى باستخدامه إذا كان مستوى السكر لا يزال "منخفضًا" جدًا أو يتغير بسرعة مع مرور الوقت.
الرابط الوسيط في هذا النظام هو الشخص - عادة المريض نفسه. يقوم بضبط إمداد الأنسولين اعتمادًا على قراءات مقياس السكر والاتجاه المتوقع - سواء كان قد تناول الحلويات أو يستعد لتخطي وجبة الغداء. ولكن على خلفية الإلكترونيات الدقيقة، يصبح الشخص حلقة ضعيفة - ماذا لو كان أثناء النوم يعاني من نقص السكر في الدم الشديد ويفقد وعيه؟ أم أنه سيتصرف بطريقة أخرى غير لائقة، أو ينسى/يفوت/يقوم بإعداد الجهاز بشكل غير صحيح، خاصة إذا كان لا يزال طفلاً؟ في مثل هذه الحالات، فكر الكثير من الأشخاص في إنشاء أنظمة تغذية مرتدة - بحيث يتم توجيه جهاز إدخال الأنسولين نحو الإخراج من أجهزة استشعار الجلوكوز.
ردود الفعل والمصدر المفتوح
ومع ذلك، تنشأ مشكلة على الفور - هناك العديد من المضخات وأجهزة قياس السكر في السوق. بالإضافة إلى ذلك، هذه كلها أجهزة تنفيذية، وتحتاج إلى معالج مشترك وبرنامج يتحكم فيها.
لقد تم نشر المقالات بالفعل على حبري [, ] حول موضوع دمج جهازين في نظام واحد. بالإضافة إلى إضافة حالة ثالثة، سأخبرك قليلاً عن المشاريع العالمية التي تجمع بين جهود المتحمسين الذين يرغبون في تجميع أنظمة مماثلة بأنفسهم.
تم تأسيس مشروع OpenAPS (نظام البنكرياس الاصطناعي المفتوح) على يد دانا لويس من سياتل. وفي نهاية عام 2014، قررت، وهي أيضًا مصابة بداء السكري من النوع الأول، إجراء تجربة مماثلة. وبعد أن حاولت وصف جهازها بالتفصيل، اكتشفت ذلك في النهاية ، الذي يصف بالتفصيل كيفية الجمع بين جهاز قياس الغلوكوز المستمر والمضخة الخاصين بك، بأشكال مختلفة من شركات مصنعة مختلفة، مع الأجهزة الوسيطة اللازمة، وخيارات البرامج على Github، مع الكثير من الوثائق من مجتمع متزايد من المستخدمين. الجانب الأكثر أهمية الذي يؤكد عليه OpenAPS هو “سنساعدك بتعليمات مفصلة، ولكن يجب عليك أن تفعل كل شيء بنفسك”. والحقيقة هي أن مثل هذه الأنشطة هي على بعد خطوة واحدة من العقوبات الخطيرة التي تفرضها إدارة الغذاء والدواء الأمريكية (إدارة الغذاء والدواء الأمريكية، التي تشمل ولايتها القضائية جميع الأدوية والمنتجات الطبية). وإذا لم تتمكن من منعك من كسر الأجهزة المعتمدة ودمجها في أنظمة محلية الصنع من أجل استخدامها على نفسك، فإن أي محاولة لمساعدتك في صنعها أو بيعها ستعاقب بشدة. الفكرة الثانية، ولكن التي لا تقل أهمية عن OpenAPS، هي أمان النظام محلي الصنع. التوثيق في النموذج والخوارزميات الواضحة والمفصلة تهدف بشكل خاص إلى مساعدة المريض وعدم إيذاء نفسه.
نافذة حساب Nightscout
مشروع آخر يتيح للمستخدمين تحميل البيانات من أجهزة المراقبة المستمرة للغلوكوز (CGM) الخاصة بهم إلى التخزين السحابي في الوقت الفعلي من خلال الهاتف الذكي والساعة الذكية والأجهزة الأخرى، بالإضافة إلى عرض البيانات المستلمة ومعالجتها. يهدف المشروع إلى تحقيق الاستخدام الأكثر إفادة وملاءمة للبيانات، ويحتوي أيضًا على أدلة تفصيلية، على سبيل المثال، أجهزة قياس نسبة السكر في الدم مع الهواتف الذكية التي تعمل بنظام تشغيل أو آخر والبرامج اللازمة وأجهزة الإرسال الوسيطة.
يعد تصور البيانات أمرًا مهمًا لتحديد التقلبات اليومية في مستوى الجلوكوز في نمط حياتك والتصحيح المحتمل للسلوك وتناول الطعام، ولنقل البيانات في شكل رسومي مناسب إلى الهاتف الذكي أو الساعة الذكية، للتنبؤ بالاتجاهات في مستويات الجلوكوز في المستقبل القريب، وفي بالإضافة إلى ذلك، يمكن قراءة هذه البيانات ومعالجتها بواسطة برنامج OpenAPS. هذا هو بالضبط ما يستخدمه ليام في مشروعه. في مقالات KDPV - بياناته الشخصية من الخدمة السحابية، حيث تشير "الشوكة" الأرجوانية على اليمين إلى مستويات الجلوكوز المتوقعة التي تنبأ بها OpenAPS.
مشروع ليام
يمكنك أن تقرأ عن المشروع بالتفصيل في الإدخال المقابل في مدونته، وسأحاول فقط إعادة سرده بشكل أكثر تخطيطًا ووضوحًا.
يشتمل The Hard على الأجهزة التالية: مضخة الأنسولين Medtronic التي كان لدى Liam في الأصل؛ CGM (مقياس السكر) FreeStyle Libre مع مستشعر NFC؛ متصل به جهاز إرسال MiaoMiao، الذي ينقل البيانات من مستشعر NFC على الجلد إلى الهاتف الذكي عبر البلوتوث؛ حاسوب Intel Edison الصغير كمعالج للتحكم في النظام بأكمله باستخدام Open APS؛ Explorer HAT هو جهاز إرسال لاسلكي لتوصيل الأخير بهاتف ذكي ومضخة.
الدائرة مغلقة.
كلفت الأجهزة بأكملها ليام 515 يورو، باستثناء المضخة التي كان يمتلكها سابقًا. لقد طلب جميع أغراضه من أمازون، بما في ذلك جهاز إديسون الذي توقف إنتاجه. كما أن أجهزة الاستشعار تحت الجلد لـ CGM Libre هي مادة استهلاكية باهظة الثمن - 70 يورو للقطعة الواحدة، والتي تستمر لمدة 14 يومًا.
البرمجيات: أولاً توزيعة Jubilinux Linux الخاصة بـ Edison ومن ثم تثبيت OpenAPS عليها، وهو الأمر الذي عانى منه مؤلف الجهاز، حسب قوله. بعد ذلك، كان إعداد نقل البيانات من CGM إلى الهاتف الذكي وإلى السحابة، حيث كان عليه ترخيص إنشاء شخصي لتطبيق xDrip (150 يورو) وإعداد Nightscout - كان يجب أن "يقترن" بـ OpenAPS من خلال مكونات إضافية خاصة . كانت هناك أيضًا مشاكل في تشغيل الجهاز بأكمله، لكن مجتمع Nightscout ساعد Liam في العثور على الأخطاء بنجاح.
بالطبع، قد يبدو أن المؤلف قد بالغ في تعقيد المشروع. تم اختيار Intel Edison الذي تم إيقاف إنتاجه منذ فترة طويلة بواسطة Liam باعتباره "أكثر كفاءة في استخدام الطاقة من Raspberry Pi." أضاف نظام التشغيل Apple أيضًا صعوبات فيما يتعلق بترخيص البرنامج وتكاليف مماثلة للهاتف الذكي الذي يعمل بنظام Android. ومع ذلك، فإن تجربته مفيدة وستضيف إلى العديد من المشاريع المماثلة للأجهزة محلية الصنع، والتي تم تصميمها لتحسين نوعية حياة العديد من الأشخاص بشكل كبير مقابل القليل من المال نسبيًا. الأشخاص الذين اعتادوا بشكل متزايد على الاعتماد على نقاط قوتهم ومهاراتهم.
يجادل ليام بأن مرض السكري من النوع الأول جعله غير حر، والجهاز الذي ابتكره هو وسيلة لاستعادة الراحة النفسية للسيطرة على جسده. وبالإضافة إلى استعادة أسلوب حياته الطبيعي، كان إنشاء نظام مضخة الأنسولين ذات الحلقة المغلقة بمثابة تجربة قوية للتعبير عن الذات بالنسبة له. يكتب: "من الأفضل أن تبقي عملية التمثيل الغذائي لديك تحت السيطرة باستخدام كود JS بدلاً من أن ينتهي بك الأمر في المستشفى".
المصدر: www.habr.com