"Sada sam kiborg!" - ponosno izjavljuje Australac Liam Zibidi, mladi programer, blockchain/Fullstack inženjer i pisac, dok se predstavlja na stranicama svog . Početkom avgusta završio je svoj „uradi sam“ projekat za stvaranje nosivog uređaja, koji je bez stida nazvao „veštački pankreas“. Umjesto toga, govorimo o samoregulirajućoj inzulinskoj pumpi, a naš kiborg u nekim aspektima svog stvaranja nije krenuo lakim putem. Pročitajte više o konceptu uređaja i tehnologijama otvorenog koda na koje se oslanjao kasnije u članku.
ilustracije sa izuzetkom dijagrama uređaja preuzete su iz
Dijabetes za lutke
Liam ima dijabetes tipa 1.
Ako je točna, onda riječ “dijabetes” označava grupu bolesti sa povećanom diurezom - izlučivanjem mokraće, ali je udio oboljelih od dijabetes melitusa (DM) veći, a za DM se potajno udomaćio i kratki naziv. Još u srednjem vijeku većina pacijenata s dijabetesom primijetila je prisustvo šećera u urinu. Prošlo je dosta vremena prije otkrića hormona inzulina (koji je također trebao postati prvi potpuno sekvencionirani protein u povijesti) i njegove uloge u patogenezi dijabetesa.
Inzulin je najvažniji hormon koji regulira metabolizam mnogih tvari, ali njegov glavni učinak je na metabolizam ugljikohidrata, uključujući i „glavni“ šećer – glukozu. Za metabolizam glukoze u stanicama, inzulin je, grubo rečeno, signalna molekula. Na površini ćelija nalaze se posebni molekuli insulinskih receptora. "Sjedeći" na njima, inzulin daje signal za pokretanje kaskade biokemijskih reakcija: stanica počinje aktivno transportirati glukozu unutra kroz svoju membranu i prerađivati je iznutra.
Proces proizvodnje insulina može se uporediti sa radom ljudskih dobrovoljaca koji su došli da se bore protiv poplave. Nivo inzulina zavisi od količine glukoze: što je više, to više raste ukupni nivo insulina kao odgovor. Ponavljam: važan je nivo u tkivima, a ne broj molekula koji je direktno proporcionalan glukozi, jer se sam insulin ne vezuje za glukozu i ne troši se na njen metabolizam, kao što ni volonteri ne piju dolazeću vodu, ali grade brane određene visine. I potrebno je održavati ovaj određeni nivo inzulina na površini ćelija, kao i visinu privremenih brana u poplavljenim područjima.
Jasno je da ako nema dovoljno inzulina, onda je metabolizam glukoze poremećen, ona ne prolazi u ćelije, akumulirajući se u biološkim tečnostima. Ovo je patogeneza dijabetesa. Ranije je postojala zbunjujuća terminologija „inzulinsko ovisan/nezavisan dijabetes“, ali je ispravnije klasificirati ga na sljedeći način: dijabetes tipa 1 je fizički nedostatak inzulina (razlog za to je najčešće odumiranje stanica gušterače); Dijabetes tipa 2 je smanjenje odgovora tijela na razinu vlastitog inzulina (svi razlozi nisu u potpunosti shvaćeni i različiti). 1. tip - malo je volontera i nemaju vremena da grade brane; Tip 2 - brane normalne visine, ali pune rupa ili izgrađene poprečno.
Problem ručnog podešavanja
Oba tipa, kako postaje jasno, dovode do povećanja nivoa glukoze izvan ćelija – u krvi, urinu, što negativno utiče na celo telo. Moramo živjeti računajući и u špricu i tanjiru, respektivno. Ali ne možete uvijek ručno regulisati šta samo tijelo radi. Osoba mora spavati, a dok spava, nivoi insulina nastavljaju da opadaju; osoba može zbog svakodnevnih okolnosti ne jesti na vrijeme - i tada će mu nivo šećera pasti pod uticajem veštački održavanog nivoa insulina. U suštini, život se nalazi u tunelu granica nivoa glukoze, iza kojih je koma.
Dio rješenja ovog problema bili su moderni uređaji koji su zamijenili špriceve - inzulinske pumpe. Ovo je uređaj koji koristi kontinuirano ubačenu hipodermičku iglu za automatsko doziranje inzulina. Ali praktična isporuka sama po sebi ne garantuje ispravnu terapiju zamjene inzulina bez podataka o trenutnom nivou glukoze. Ovo je još jedna glavobolja za doktore i biotehnologe: brzi testovi i ispravno predviđanje dinamike nivoa insulina i glukoze. Tehnički, ovo se počelo implementirati u obliku kontinuiranog praćenja glukoze - CGM sistema. To su različiti uređaji koji kontinuirano čitaju podatke sa senzora koji je stalno umetnut ispod kože. Ova metoda je manje traumatična i privlačnija korisnicima od klasične. , ali ovo drugo je preciznije i preporučljivo za upotrebu ako je nivo šećera i dalje jako “spao” ili se nekako brzo mijenja tokom vremena.
Međukarika u ovom sistemu je osoba – najčešće sam pacijent. Podešava dotok insulina u zavisnosti od očitavanja glukometra i očekivanog trenda – da li je pojeo slatkiše ili se sprema da preskoči ručak. Ali u pozadini precizne elektronike, osoba postaje slaba karika - šta ako tokom sna pati od teške hipoglikemije i izgubi svijest? Ili će se ponašati na neki drugi neprikladan način, zaboraviti/promašiti/podesiti uređaj pogrešno, pogotovo ako je još dijete? U takvim slučajevima, mnogi ljudi razmišljaju o stvaranju sistema povratnih informacija - tako da uređaj za unos inzulina bude orijentisan prema izlazu iz senzora glukoze.
Povratne informacije i otvoreni izvor
Međutim, odmah se javlja problem - na tržištu postoji mnogo pumpi i glukometara. Osim toga, sve su to izvršni uređaji i potreban im je zajednički procesor i softver koji ih kontrolira.
Članci su već objavljeni na Habré [, ] na temu kombinovanja dva uređaja u jedan sistem. Pored dodavanja trećeg slučaja, reći ću vam nešto o globalnim projektima koji objedinjuju napore entuzijasta koji žele sami sastaviti slične sisteme.
OpenAPS (Open Artificial Pancreas System) projekat je osnovala Dana Lewis iz Sijetla. Krajem 2014. godine, ona, također dijabetičarka tipa 1, odlučila je poduzeti sličan eksperiment. Nakon što je pokušala i zatim detaljno opisala svoj uređaj, na kraju je otkrila , koji detaljno opisuje kako kombinirati vlastiti CGM mjerač i pumpu, u raznim varijantama različitih proizvođača, sa potrebnim međuuređajima, softverskim opcijama na Githubu, uz mnoštvo dokumentacije sve veće zajednice korisnika. Najvažniji aspekt koji OpenAPS naglašava je „pomoći ćemo vam detaljnim uputama, ali sve morate učiniti sami“. Činjenica je da su takve aktivnosti na korak od ozbiljnih sankcija od strane FDA (Američke uprave za hranu i lijekove u čijoj su nadležnosti svi lijekovi i medicinski proizvodi). A ako vam ona ne može zabraniti da razbijete certificirane uređaje i kombinirate ih u domaće sisteme kako biste ih koristili na sebi, onda će svaki pokušaj da vam pomogne da ga napravite ili prodate biti strogo kažnjen. Druga, ali ne manje važna ideja OpenAPS-a je sigurnost domaćeg sistema. Dokumentacija u obrascu a jasni, detaljni algoritmi imaju za cilj da pomognu pacijentu i da ne nanose štetu samom sebi.
Prozor računa Nightscout
Još jedan projekat , omogućava korisnicima da uploaduju podatke sa svojih CGM uređaja u skladište u oblaku u realnom vremenu putem pametnog telefona, pametnog sata i drugih uređaja, kao i da pregledaju i obrađuju primljene podatke. Projekt je usmjeren na što informativnije i najprikladnije korištenje podataka, a sadrži i detaljne vodiče, npr. glukometri sa pametnim telefonima sa jednim ili drugim operativnim sistemom i potrebnim softverom i međupredajnicima.
Vizualizacija podataka važna je za određivanje dnevnih fluktuacija glukoze u vašem životnom stilu i moguće korekcije ponašanja i unosa hrane, za prenošenje podataka u prikladnom grafičkom obliku na pametni telefon ili pametni sat, za predviđanje trendova nivoa glukoze u bliskoj budućnosti i u Osim toga, ove podatke može čitati i obraditi OpenAPS softver. To je upravo ono što Liam koristi u svom projektu. Na člancima KDPV-a - njegovi lični podaci iz servisa u oblaku, gdje je ljubičasta „račva“ na desnoj strani predviđeni nivoi glukoze koje predviđa OpenAPS.
Liamov projekat
Detaljno o projektu možete pročitati u odgovarajućem unosu na njegovom blogu, samo ću pokušati da ga prepričam shematski i jasnije.
Hard uključuje sljedeće uređaje: Medtronic inzulinsku pumpu koju je Liam prvobitno imao; CGM (glukometar) FreeStyle Libre sa NFC senzorom; na njega je povezan MiaoMiao predajnik, koji prenosi podatke sa NFC senzora kože na pametni telefon putem Bluetooth-a; Intel Edison mikroračunar kao procesor za kontrolu čitavog sistema koristeći Open APS; Explorer HAT je radio predajnik za povezivanje potonjeg sa pametnim telefonom i pumpom.
Krug je završen.
Cijeli hardver koštao je Liama 515 eura, isključujući pumpu koju je ranije imao. Naručio je sve svoje stvari od Amazona, uključujući i Edisona koji je ukinut. Takođe, potkožni senzori za CGM Libre su skup potrošni materijal - 70 eura po komadu, koji traje 14 dana.
Softver: prvo distribucija Jubilinux Linuxa za Edisona, a zatim instaliranje OpenAPS-a na nju, od čega je autor uređaja, prema njegovim riječima, patio. Sljedeće je bilo postavljanje prijenosa podataka sa CGM-a na pametni telefon i u oblak, za šta je morao licencirati ličnu verziju aplikacije xDrip (150 eura) i postavljanje Nightscouta - moralo se "udružiti" sa OpenAPS-om putem posebnih dodataka . Bilo je i problema s radom cijelog uređaja, ali je Nightscout zajednica uspješno pomogla Liamu da pronađe greške.
Naravno, može se činiti da je autor previše zakomplikovao projekat. Davno prekinuti Intel Edison je odabrao Liam kao "energetski efikasniji od Raspberry Pi". Apple OS je također dodao poteškoće sa softverskom licencom i cijenama uporedivim sa Android pametnim telefonom. Međutim, njegovo iskustvo je korisno i doprinijet će mnogim sličnim projektima kućnih uređaja koji su dizajnirani da značajno poboljšaju kvalitetu života mnogih ljudi za relativno malo novca. Ljudi koji su sve više navikli da se oslanjaju na vlastite snage i vještine.
Liam tvrdi da ga je dijabetes tipa 1 učinio neslobodnim, a uređaj koji je napravio je način da povrati psihološku udobnost kontrole nad vlastitim tijelom. I pored povratka svog normalnog načina života, stvaranje zatvorenog sistema inzulinske pumpe za njega je bilo snažno iskustvo samoizražavanja. “Bolje je držati svoj metabolizam pod kontrolom pomoću JS koda nego završiti u bolnici”, piše on.
izvor: www.habr.com