"Ara sóc un cyborg!" - L'australià Liam Zibidi, un jove programador, enginyer i escriptor de blockchain/Fullstack, declara amb orgull, mentre es presenta a les pàgines del seu . A principis d'agost, va completar el seu projecte de bricolatge per crear un dispositiu portàtil, que sense vergonya va anomenar "pàncrees artificial". Més aviat, estem parlant d'una bomba d'insulina autorregulada, i el nostre cíborg no va prendre la sortida fàcil en alguns aspectes de la seva creació. Més informació sobre el concepte del dispositiu i les tecnologies de codi obert en què es basava més endavant a l'article.
les il·lustracions amb l'excepció del diagrama del dispositiu s'han extret
Diabetis per a maniquís
Liam té diabetis tipus 1.
Si és correcte, la paraula "diabetis" significa un grup de malalties amb augment de la diuresi - producció d'orina, però la proporció de pacients amb diabetis mellitus (DM) és més gran i el nom curt ha arrelat en secret per a la DM. A l'Edat Mitjana, la majoria dels pacients amb diabetis van notar la presència de sucre a l'orina. Va passar força temps abans del descobriment de l'hormona insulina (que també es convertiria en la primera proteïna completament seqüenciada de la història) i el seu paper en la patogènesi de la diabetis.
La insulina és l'hormona més important que regula el metabolisme de moltes substàncies, però el seu principal efecte és sobre el metabolisme dels hidrats de carboni, inclòs el sucre "principal": la glucosa. Per al metabolisme de la glucosa a les cèl·lules, la insulina és, a grans trets, una molècula de senyalització. Hi ha molècules especials de receptors d'insulina a la superfície de les cèl·lules. "Assegut" sobre ells, la insulina dóna un senyal per iniciar una cascada de reaccions bioquímiques: la cèl·lula comença a transportar activament la glucosa cap a dins a través de la seva membrana i processar-la internament.
El procés de producció d'insulina es pot comparar amb el treball de voluntaris humans que van venir a lluitar contra una inundació. El nivell d'insulina depèn de la quantitat de glucosa: com més n'hi ha, més augmenta el nivell global d'insulina en resposta. Repeteixo: l'important és el nivell en els teixits, i no el nombre de molècules, que és directament proporcional a la glucosa, perquè la insulina en si no s'uneix a la glucosa i no es gasta en el seu metabolisme, de la mateixa manera que els voluntaris no beuen la glucosa. aigua entrant, però construïu preses d'una certa alçada. I cal mantenir aquest cert nivell d'insulina a la superfície de les cèl·lules, així com l'alçada de les preses temporals a les zones inundades.
Està clar que si no hi ha prou insulina, el metabolisme de la glucosa s'interromp, no passa a les cèl·lules, acumulant-se en els fluids biològics. Aquesta és la patogènesi de la diabetis. Anteriorment, hi havia una terminologia confusa "diabetis insulinodependent/independent", però és més correcte classificar-la de la següent manera: la diabetis tipus 1 és una manca física d'insulina (la raó d'això és sovint la mort de les cèl·lules pancreàtiques); La diabetis tipus 2 és una disminució de la resposta del cos al nivell de la seva pròpia insulina (tots els motius no s'entenen del tot i són variats). 1r tipus - hi ha pocs voluntaris i no tenen temps per construir preses; Tipus 2: preses d'alçada normal, però plenes de forats o construïdes transversalment.
Problema d'ajust manual
Tots dos tipus, com queda clar, condueixen a un augment dels nivells de glucosa fora de les cèl·lules: a la sang, l'orina, que té un efecte negatiu en tot el cos. Hem de viure comptant и en una xeringa i un plat, respectivament. Però no sempre es pot regular manualment el que el propi cos estava fent. Una persona ha de dormir, i mentre dorm, els nivells d'insulina continuen baixant; una persona pot, a causa de les circumstàncies quotidianes, no menjar a temps, i aleshores el seu nivell de sucre baixarà sota la influència d'un nivell d'insulina mantingut artificialment. En essència, la vida es troba en un túnel de límits de nivell de glucosa, més enllà del qual hi ha coma.
Una part de la solució a aquest problema van ser els dispositius moderns que substituïen les xeringues: bombes d'insulina. Es tracta d'un dispositiu que utilitza una agulla hipodèrmica d'inserció contínua per dosificar automàticament la insulina. Però el lliurament convenient per si sol no garanteix una teràpia de substitució d'insulina correcta sense dades sobre el nivell de glucosa actual. Aquest és un altre maldecap per a metges i biotecnòlegs: proves ràpides i predicció correcta de la dinàmica dels nivells d'insulina i glucosa. Tècnicament, això es va començar a implementar en forma de control continu de la glucosa: sistemes CGM. Es tracta d'una varietat de dispositius que llegeixen contínuament dades d'un sensor constantment inserit sota la pell. Aquest mètode és menys traumàtic i més atractiu per als usuaris que el clàssic. , però aquest últim és més precís i es recomana utilitzar-lo si el nivell de sucre encara està molt "baixat" o d'alguna manera canvia ràpidament amb el temps.
L'enllaç intermedi d'aquest sistema és una persona, normalment el mateix pacient. Ajusta el subministrament d'insulina en funció de les lectures del glucòmetre i de la tendència esperada, tant si ha menjat dolços com si s'està preparant per saltar-se el dinar. Però en el context de l'electrònica de precisió, una persona es converteix en un enllaç feble: què passa si durant el son pateix una hipoglucèmia severa i perd el coneixement? O es comportarà d'una altra manera inadequada, oblidarà/perdrà/configurarà el dispositiu de manera incorrecta, sobretot si encara és un nen? En aquests casos, molta gent ha pensat en crear sistemes de retroalimentació, de manera que el dispositiu d'entrada d'insulina s'orienti cap a la sortida dels sensors de glucosa.
Feedback i codi obert
Tanmateix, immediatament sorgeix un problema: hi ha moltes bombes i glucòmetres al mercat. A més, tots aquests són dispositius executius, i necessiten un processador comú i un programari que els controli.
Ja s'han publicat articles a Habré [, ] sobre el tema de combinar dos dispositius en un sol sistema. A més d'afegir un tercer cas, us parlaré una mica de projectes globals que combinen els esforços dels entusiastes que volen muntar sistemes similars pel seu compte.
El projecte OpenAPS (Open Artificial Pancreas System) va ser fundat per Dana Lewis de Seattle. A finals del 2014, ella, també diabètica tipus 1, va decidir emprendre un experiment similar. Després de provar i després de descriure el seu dispositiu en detall, finalment ho va descobrir , que descriu detalladament com combinar el vostre propi mesurador i bomba de CGM, en diverses variacions de diferents fabricants, amb els dispositius intermedis necessaris, opcions de programari a Github, amb molta documentació d'una comunitat creixent d'usuaris. L'aspecte més important que destaca OpenAPS és "t'ajudarem amb instruccions detallades, però ho has de fer tot tu mateix". El fet és que aquestes activitats estan a un pas de les greus sancions de la FDA (l'American Food and Drug Administration, la jurisdicció de la qual inclou tots els medicaments i productes mèdics). I si ella no pot prohibir-vos trencar dispositius certificats i combinar-los en sistemes casolans per utilitzar-los per vosaltres mateixos, aleshores qualsevol intent d'ajudar-vos a fabricar-lo o vendre-lo serà severament castigat. La segona idea, però no menys important, d'OpenAPS és la seguretat d'un sistema casolà. Documentació en el formulari i els algorismes clars i detallats estan dirigits específicament a ajudar el pacient i no fer-se mal.
Finestra del compte Nightscout
Un altre projecte , permet als usuaris carregar dades dels seus dispositius CGM a l'emmagatzematge al núvol en temps real mitjançant un telèfon intel·ligent, un rellotge intel·ligent i altres dispositius, així com veure i processar les dades rebudes. El projecte té com a objectiu fer l'ús més informatiu i còmode de les dades, i també conté guies detallades, per exemple, glucòmetres amb telèfons intel·ligents amb un o altre sistema operatiu i el programari necessari i transmissors intermedis.
La visualització de dades és important per determinar les fluctuacions diàries de la glucosa en el vostre estil de vida i la possible correcció del comportament i la ingesta d'aliments, per transmetre dades en una forma gràfica convenient a un telèfon intel·ligent o rellotge intel·ligent, per predir les tendències dels nivells de glucosa en un futur proper i en A més, aquestes dades es poden llegir i processar pel programari OpenAPS. Això és exactament el que utilitza Liam en el seu projecte. Als articles de KDPV: les seves dades personals del servei al núvol, on la "forquilla" morada de la dreta són els nivells de glucosa predits per OpenAPS.
El projecte de Liam
Podeu llegir el projecte en detall a l'entrada corresponent del seu blog, només intentaré explicar-ho de manera més esquemàtica i clara.
El Hard inclou els següents dispositius: la bomba d'insulina Medtronic que tenia originalment Liam; CGM (glucòmetre) FreeStyle Libre amb sensor NFC; hi ha connectat el transmissor MiaoMiao, que transmet dades des del sensor NFC de la pell al telèfon intel·ligent mitjançant Bluetooth; Microordinador Intel Edison com a processador per controlar tot el sistema mitjançant Open APS; Explorer HAT és un transmissor de ràdio per connectar aquest últim amb un telèfon intel·ligent i una bomba.
El cercle està complet.
Tot el maquinari va costar a Liam 515 €, excloent la bomba que tenia anteriorment. Va demanar totes les seves coses a Amazon, inclòs l'Edison descontinuat. A més, els sensors subcutanis per a CGM Libre són un consumible car: 70 euros per peça, que té una durada de 14 dies.
Programari: en primer lloc, la distribució Jubilinux Linux per a Edison i després instal·lar-hi OpenAPS, que l'autor del dispositiu, segons ell, va patir. A continuació, va ser configurar la transferència de dades des del CGM a un telèfon intel·ligent i al núvol, per a la qual cosa va haver de llicenciar una compilació personal de l'aplicació xDrip (150 euros) i configurar Nightscout: s'havia de "casar" amb OpenAPS mitjançant connectors especials. . També hi va haver problemes amb el funcionament de tot el dispositiu, però la comunitat Nightscout va ajudar amb èxit a Liam a trobar errors.
Per descomptat, pot semblar que l'autor ha complicat excessivament el projecte. Liam va escollir l'Intel Edison descatalogat com a "més eficient energèticament que el Raspberry Pi". Apple OS també va afegir dificultats amb una llicència de programari i costos comparables a un telèfon intel·ligent Android. No obstant això, la seva experiència és útil i se sumarà a molts projectes similars de dispositius casolans, que estan dissenyats per millorar significativament la qualitat de vida de moltes persones per relativament pocs diners. Persones que cada cop estan més acostumades a confiar en les seves pròpies fortaleses i habilitats.
Liam argumenta que la diabetis tipus 1 l'ha fet no lliure, i el dispositiu que va crear és una manera de recuperar la comoditat psicològica del control sobre el seu propi cos. I, a més de recuperar el seu estil de vida normal, crear un sistema de bomba d'insulina de bucle tancat va ser per a ell una poderosa experiència d'autoexpressió. "És millor mantenir el metabolisme sota control amb el codi JS que acabar a l'hospital", escriu.
Font: www.habr.com