"Jeg er en cyborg nu!" - Australske Liam Zibidi, en ung programmør, blockchain/Fullstack-ingeniør og forfatter, erklærer stolt, mens han præsenterer sig selv på siderne af sin . I begyndelsen af august afsluttede han sit gør-det-selv-projekt for at skabe en bærbar enhed, som han uden skam kaldte en "kunstig bugspytkirtel." Vi taler snarere om en selvregulerende insulinpumpe, og vores cyborg tog ikke den nemme vej ud i nogle aspekter af hans skabelse. Læs mere om konceptet for enheden og de open source-teknologier, den stolede på, senere i artiklen.
illustrationer med undtagelse af enhedsdiagrammet er taget fra
Diabetes for dummies
Liam har type 1-diabetes.
Hvis det er korrekt, betyder ordet "diabetes" en gruppe sygdomme med øget diurese - urinproduktion, men andelen af patienter med diabetes mellitus (DM) er større, og det korte navn har i al hemmelighed slået rod for DM. Tilbage i middelalderen bemærkede de fleste patienter med diabetes tilstedeværelsen af sukker i deres urin. Der gik ret lang tid før opdagelsen af hormonet insulin (som også skulle blive det første fuldstændigt sekventerede protein i historien) og dets rolle i patogenesen af diabetes.
Insulin er det vigtigste hormon, der regulerer metabolismen af mange stoffer, men dets vigtigste effekt er på metabolismen af kulhydrater, herunder det "vigtigste" sukker - glukose. For omsætningen af glukose i celler er insulin groft sagt et signalmolekyle. Der er specielle insulinreceptormolekyler på overfladen af celler. "Sidder" på dem giver insulin et signal om at starte en kaskade af biokemiske reaktioner: cellen begynder aktivt at transportere glukose indad gennem sin membran og behandle det internt.
Processen med at producere insulin kan sammenlignes med arbejdet udført af menneskelige frivillige, der kom for at bekæmpe en oversvømmelse. Niveauet af insulin afhænger af mængden af glukose: Jo mere der er, jo mere stiger det samlede insulinniveau som reaktion. Jeg gentager: det er niveauet i væv, der er vigtigt, og ikke antallet af molekyler, som er direkte proportional med glukose, fordi insulin i sig selv ikke binder til glukose og ikke bruges på dets stofskifte, ligesom frivillige ikke drikker indkommende vand, men bygge dæmninger af en vis højde. Og det er nødvendigt at opretholde dette bestemte niveau af insulin på overfladen af cellerne, såvel som højden af midlertidige dæmninger i oversvømmede områder.
Det er klart, at hvis der ikke er nok insulin, forstyrres metabolismen af glukose; det passerer ikke ind i cellerne og akkumuleres i biologiske væsker. Dette er patogenesen af diabetes. Tidligere var der forvirrende terminologi "insulinafhængig/uafhængig diabetes", men det er mere korrekt at klassificere det som følger: type 1-diabetes er en fysisk mangel på insulin (årsagen til dette er oftest pancreascellers død); Type 2-diabetes er et fald i kroppens reaktion på niveauet af dets eget insulin (alle årsagerne er ikke fuldt ud forstået og er forskellige). 1. type - der er få frivillige og de har ikke tid til at bygge dæmninger; Type 2 - dæmninger af normal højde, men enten fyldt med huller eller bygget på tværs.
Manuel justering problem
Begge typer fører, som det bliver klart, til øgede niveauer af glukose uden for cellerne - i blodet, urinen, hvilket har en negativ effekt på hele kroppen. Vi skal leve af at tælle и i henholdsvis en sprøjte og tallerken. Men du kan ikke altid manuelt regulere, hvad kroppen selv lavede. En person skal sove, og mens han sover, fortsætter insulinniveauet med at falde; en person kan på grund af hverdagens omstændigheder ikke spise til tiden - og så vil hans sukkerniveau falde under påvirkning af et kunstigt opretholdt niveau af insulin. I det væsentlige befinder livet sig i en tunnel af glukoseniveaugrænser, ud over hvilke der er koma.
En del af løsningen på dette problem var moderne enheder, der erstattede sprøjter - insulinpumper. Dette er en enhed, der bruger en kontinuerligt indsat kanyle til automatisk at dosere insulin. Men bekvem levering alene garanterer ikke korrekt insulinerstatningsterapi uden data om det aktuelle glukoseniveau. Dette er endnu en hovedpine for læger og bioteknologer: hurtige tests og korrekt forudsigelse af dynamikken i insulin- og glukoseniveauer. Teknisk begyndte dette at blive implementeret i form af kontinuerlig glukosemonitorering - CGM-systemer. Disse er en række forskellige enheder, der kontinuerligt læser data fra en sensor, der konstant indsættes under huden. Denne metode er mindre traumatisk og mere attraktiv for brugerne end den klassiske. , men sidstnævnte er mere præcis og anbefales til brug, hvis sukkerniveauet stadig er meget "faldet" eller på en eller anden måde ændrer sig hurtigt over tid.
Mellemleddet i dette system er en person – normalt patienten selv. Den justerer insulintilførslen afhængigt af glukometeraflæsningerne og den forventede tendens - om han har spist slik eller forbereder sig på at springe frokosten over. Men på baggrund af præcisionselektronik bliver en person et svagt led - hvad nu hvis han under søvn lider af alvorlig hypoglykæmi og mister bevidstheden? Eller vil han opføre sig på en anden upassende måde, glemme/misse/opsætte enheden forkert, især hvis han stadig er et barn? I sådanne tilfælde har mange mennesker tænkt på at skabe feedback-systemer - så insulininput-enheden er orienteret mod output fra glukosesensorer.
Feedback og open source
Der opstår dog straks et problem - der er mange pumper og glukometre på markedet. Derudover er disse alle executive-enheder, og de har brug for en fælles processor og software, der styrer dem.
Artikler er allerede blevet publiceret på Habré [, ] om emnet at kombinere to enheder i ét system. Udover at tilføje en tredje case, vil jeg fortælle dig lidt om globale projekter, der kombinerer indsatsen fra entusiaster, der ønsker at samle lignende systemer på egen hånd.
OpenAPS-projektet (Open Artificial Pancreas System) blev grundlagt af Dana Lewis fra Seattle. I slutningen af 2014 besluttede hun, også en type 1-diabetiker, at foretage et lignende eksperiment. Efter at have prøvet og derefter beskrevet sin enhed i detaljer, opdagede hun til sidst , som i detaljer beskriver, hvordan du kombinerer din egen CGM-måler og pumpe, i forskellige variationer fra forskellige producenter, med de nødvendige mellemliggende enheder, softwaremuligheder på Github, med en masse dokumentation fra et voksende brugerfællesskab. Det vigtigste aspekt, som OpenAPS understreger, er "vi hjælper dig med detaljerede instruktioner, men du skal gøre alt selv." Faktum er, at sådanne aktiviteter er et skridt væk fra alvorlige sanktioner fra FDA (den amerikanske fødevare- og lægemiddeladministration, hvis jurisdiktion omfatter al medicin og medicinske produkter). Og hvis hun ikke kan forbyde dig at bryde certificerede enheder og kombinere dem i hjemmelavede systemer for at bruge dem på dig selv, så vil ethvert forsøg på at hjælpe dig med at lave eller sælge det blive straffet hårdt. Den anden, men ikke mindre vigtige idé med OpenAPS er sikkerheden i et hjemmelavet system. Dokumentation i formularen og klare, detaljerede algoritmer er rettet specifikt mod at hjælpe patienten og ikke skade sig selv.
Nightscout kontovindue
Endnu et projekt , giver brugerne mulighed for at uploade data fra deres CGM-enheder til cloud-lager i realtid gennem en smartphone, smartur og andre enheder, samt se og behandle de modtagne data. Projektet har til formål at gøre den mest informative og bekvemme brug af data og indeholder desuden detaljerede vejledninger, f.eks. glukometre med smartphones med et eller andet OS og den nødvendige software og mellemsendere.
Datavisualisering er vigtig for at bestemme daglige udsving i glukose i din livsstil og mulig korrektion af adfærd og madindtag, til at overføre data i en praktisk grafisk form til en smartphone eller smart-ur, til at forudsige tendenser i glukoseniveauer i den nærmeste fremtid, og i Derudover kan disse data læses og behandles af OpenAPS-software. Det er præcis, hvad Liam bruger i sit projekt. På KDPV-artikler - hans personlige data fra skytjenesten, hvor den lilla "gaffel" til højre er de forudsagte glukoseniveauer forudsagt af OpenAPS.
Liams projekt
Du kan læse om projektet i detaljer i den tilsvarende post på hans blog, jeg vil bare prøve at genfortælle det mere skematisk og tydeligt.
The Hard inkluderer følgende enheder: Medtronic insulinpumpen, som Liam oprindeligt havde; CGM (glukometer) FreeStyle Libre med NFC-sensor; tilsluttet den er MiaoMiao-senderen, som transmitterer data fra hudens NFC-sensor til smartphonen via Bluetooth; Intel Edison mikrocomputer som en processor til at styre hele systemet ved hjælp af Open APS; Explorer HAT er en radiosender til at forbinde sidstnævnte med en smartphone og en pumpe.
Cirklen er lukket.
Hele hardwaren kostede Liam 515 €, eksklusive den pumpe, han tidligere havde. Han bestilte alle sine ting fra Amazon, inklusive den udgåede Edison. Også subkutane sensorer til CGM Libre er et dyrt forbrugsstof - 70 euro pr. styk, som varer i 14 dage.
Software: for det første Jubilinux Linux-distributionen til Edison og derefter installation af OpenAPS på den, som forfatteren af enheden ifølge ham led med. Dernæst var opsætning af dataoverførsel fra CGM til en smartphone og til skyen, hvortil han skulle licensere en personlig build af xDrip-applikationen (150 euro) og opsætte Nightscout - den skulle "giftes" med OpenAPS gennem specielle plugins . Der var også problemer med driften af hele enheden, men Nightscout-fællesskabet hjalp Liam med at finde fejl.
Det kan selvfølgelig virke som om forfatteren har overkompliceret projektet. Den længe udgåede Intel Edison blev valgt af Liam som "mere energieffektiv end Raspberry Pi." Apple OS tilføjede også vanskeligheder med en softwarelicens og omkostninger, der kan sammenlignes med en Android-smartphone. Men hans erfaring er nyttig og vil tilføje op til mange lignende projekter af hjemmelavede enheder, som er designet til at forbedre livskvaliteten for mange mennesker betydeligt for relativt få penge. Mennesker, der i stigende grad er vant til at stole på deres egne styrker og færdigheder.
Liam hævder, at type 1-diabetes har gjort ham ufri, og den enhed, han skabte, er en måde at genvinde den psykologiske komfort ved kontrol over sin egen krop. Og ud over at genvinde sin normale livsstil, var det en kraftfuld oplevelse af selvudfoldelse for ham at skabe et lukket-sløjfe insulinpumpesystem. "Det er bedre at holde dit stofskifte under kontrol med JS-kode end at ende på hospitalet," skriver han.
Kilde: www.habr.com