"Ma olen nüüd küborg!" - austraallane Liam Zibidi, noor programmeerija, plokiahela/Fullstacki insener ja kirjanik, teatab uhkusega, kui ta end oma ajakirja lehekülgedel esitleb. . Augusti alguses viis ta lõpule oma isetegemise projekti, et luua kantav seade, mida ta häbenemata nimetas "kunstlikuks kõhunäärmeks". Pigem räägime isereguleeruvast insuliinipumbast ja meie küborg ei läinud oma loomingu mõnes aspektis kergemat teed. Lisateavet seadme kontseptsiooni ja avatud lähtekoodiga tehnoloogiate kohta, millele see tugines, artiklist hiljem.
illustratsioonid, välja arvatud seadme diagramm, on võetud
Diabeet mannekeenidele
Liamil on 1. tüüpi diabeet.
Kui see on õige, siis sõna "diabeet" tähendab suurenenud diureesiga haiguste rühma - uriinieritust, kuid suhkurtõvega (DM) patsientide osakaal on suurem ja lühike nimetus on salaja DM-i jaoks juurdunud. Keskajal märkis enamik diabeediga patsiente suhkru olemasolu uriinis. Hormooni insuliini (millest pidi saama ka esimene täielikult järjestatud valk ajaloos) avastamiseni ja selle rollini diabeedi patogeneesis, läks päris palju aega.
Insuliin on kõige olulisem hormoon, mis reguleerib paljude ainete ainevahetust, kuid selle peamine toime on süsivesikute, sealhulgas "peamise" suhkru - glükoosi - metabolismil. Glükoosi metabolismi jaoks rakkudes on insuliin jämedalt öeldes signaalmolekul. Rakkude pinnal on spetsiaalsed insuliiniretseptori molekulid. Neil “istudes” annab insuliin signaali biokeemiliste reaktsioonide kaskaadi käivitamiseks: rakk hakkab aktiivselt glükoosi läbi oma membraani sissepoole transportima ja seda sisemiselt töötlema.
Insuliini tootmisprotsessi võib võrrelda vabatahtlike tööga, kes tulid üleujutusega võitlema. Insuliini tase sõltub glükoosi kogusest: mida rohkem seda on, seda rohkem tõuseb vastusena üldine insuliinitase. Kordan veel kord: oluline on tase kudedes, mitte aga molekulide arv, mis on otseselt võrdeline glükoosiga, sest insuliin ise ei seondu glükoosiga ega kuluta selle ainevahetusele, nii nagu vabatahtlikud ei joo glükoosiga. sissetulevat vett, vaid ehitada teatud kõrgusega tammid. Ja on vaja säilitada see teatud insuliini tase rakkude pinnal, samuti ajutiste tammide kõrgus üleujutatud aladel.
On selge, et kui insuliini pole piisavalt, on glükoosi metabolism häiritud, see ei liigu rakkudesse, kogunedes bioloogilistesse vedelikesse. See on diabeedi patogenees. Varem oli segane terminoloogia "insuliinsõltuv/sõltumatu diabeet", kuid õigem on seda liigitada järgmiselt: 1. tüüpi diabeet on füüsiline insuliinipuudus (selle põhjuseks on enamasti pankrease rakkude surm); II tüüpi diabeet on organismi reaktsiooni vähenemine oma insuliini tasemele (kõik põhjused pole täielikult mõistetavad ja on erinevad). 2. tüüp - vabatahtlikke on vähe ja neil pole aega tammide ehitamiseks; Tüüp 1 – tammid normaalse kõrgusega, aga kas auke täis või risti ehitatud.
Käsitsi reguleerimise probleem
Nagu selgub, põhjustavad mõlemad tüübid glükoosisisalduse suurenemist väljaspool rakke - veres, uriinis, mis avaldab negatiivset mõju kogu kehale. Me peame elama loendades и vastavalt süstlas ja plaadis. Kuid te ei saa alati käsitsi reguleerida, mida keha ise tegi. Inimene peab magama ja magades langeb insuliinitase jätkuvalt; inimene võib igapäevaste olude tõttu õigel ajal söömata jätta – ja siis langeb tema suhkrutase kunstlikult hoitud insuliinitaseme mõjul. Sisuliselt satub elu glükoositaseme piiride tunnelisse, millest kaugemale jääb kooma.
Üks osa selle probleemi lahendusest olid kaasaegsed seadmed, mis asendasid süstlaid – insuliinipumbad. See on seade, mis kasutab insuliini automaatseks doseerimiseks pidevalt sisestatud hüpodermilist nõela. Kuid ainuüksi mugav manustamine ei taga õiget insuliiniasendusravi, kui puuduvad andmed praeguse glükoositaseme kohta. See on järjekordne peavalu arstidele ja biotehnoloogidele: kiirtestid ning insuliini- ja glükoositaseme dünaamika õige ennustamine. Tehniliselt hakati seda rakendama pideva glükoosi jälgimise - CGM-süsteemide kujul. Need on mitmesugused seadmed, mis loevad pidevalt andmeid pidevalt naha alla sisestatud andurilt. See meetod on vähem traumaatiline ja kasutajatele atraktiivsem kui klassikaline. , kuid viimane on täpsem ja soovitatav kasutada siis, kui suhkrutase on ikka väga “langenud” või aja jooksul kuidagi kiiresti muutuv.
Vahelüliks selles süsteemis on inimene – tavaliselt patsient ise. See reguleerib insuliinivarusid sõltuvalt glükomeetri näitudest ja eeldatavast trendist – kas ta on magusat söönud või valmistub lõunasööki vahele jätma. Kuid täppiselektroonika taustal muutub inimene nõrgaks lüliks - mis siis, kui une ajal tabab teda raske hüpoglükeemia ja ta kaotab teadvuse? Või käitub ta mõnel muul ebasobival viisil, unustab/kaebab/seadistab seadme valesti, eriti kui ta on veel laps? Sellistel juhtudel on paljud mõelnud tagasisidesüsteemide loomisele – et insuliini sisendseade oleks orienteeritud glükoosiandurite väljundile.
Tagasiside ja avatud lähtekoodiga
Kohe tekib aga probleem – turul on palju pumpasid ja glükomeetreid. Lisaks on need kõik juhtivad seadmed ning vajavad ühist protsessorit ja tarkvara, mis neid juhib.
Artikleid on juba avaldatud Habré [, ] kahe seadme üheks süsteemiks ühendamise teemal. Lisaks kolmanda juhtumi lisamisele räägin teile veidi globaalsetest projektidest, mis ühendavad endas sarnaseid süsteeme iseseisvalt kokku panna soovivate entusiastide jõupingutusi.
OpenAPS (Open Artificial Pancreas System) projekti asutas Dana Lewis Seattle'ist. 2014. aasta lõpus otsustas ta, samuti 1. tüüpi diabeetik, teha sarnase katse. Pärast proovimist ja seejärel oma seadme üksikasjalikku kirjeldamist avastas ta lõpuks , mis kirjeldab üksikasjalikult, kuidas kombineerida omaenda CGM-mõõturit ja pumpa, erinevatelt tootjatelt erinevates variatsioonides, vajalike vaheseadmetega, tarkvaravõimalustega Githubis koos rohke dokumentatsiooniga kasvavalt kasutajate kogukonnalt. Kõige olulisem aspekt, mida OpenAPS rõhutab, on "me aitame teid üksikasjalike juhistega, kuid peate kõik ise tegema." Fakt on see, et selline tegevus on ühe sammu kaugusel tõsistest sanktsioonidest FDA (Ameerika Toidu- ja Ravimiamet, kelle jurisdiktsiooni alla kuuluvad kõik ravimid ja meditsiinitooted). Ja kui ta ei saa keelata teil sertifitseeritud seadmeid lõhkumast ja omatehtud süsteemideks kombineerimist, et neid enda jaoks kasutada, karistatakse iga katse aidata teil seda teha või müüa. OpenAPS-i teine, kuid mitte vähem oluline idee on omatehtud süsteemi turvalisus. Dokumentatsioon vormis ning selged ja üksikasjalikud algoritmid on suunatud konkreetselt patsiendi abistamisele ja mitte endale kahjustamisele.
Nightscouti konto aken
Teine projekt , võimaldab kasutajatel laadida oma CGM-seadmetest andmeid pilvesalvestusse reaalajas nutitelefoni, nutikella ja muude seadmete kaudu, samuti vaadata ja töödelda saadud andmeid. Projekt on suunatud andmete võimalikult informatiivsele ja mugavamale kasutamisele ning sisaldab ka üksikasjalikke juhendeid, näiteks glükomeetrid koos ühe või teise OS-iga nutitelefonidega ning vajaliku tarkvara ja vahesaatjatega.
Andmete visualiseerimine on oluline elustiili igapäevaste glükoosikõikumiste määramiseks ning käitumise ja toidutarbimise võimalikuks korrigeerimiseks, andmete mugaval graafilisel kujul nutitelefoni või nutikellasse edastamiseks, glükoositaseme lähituleviku trendide ennustamiseks ning Lisaks saab neid andmeid lugeda ja töödelda OpenAPS-i tarkvaraga. Just seda Liam oma projektis kasutab. KDPV artiklite kohta - tema isikuandmed pilveteenusest, kus paremal olev lilla “kahvel” on OpenAPSi ennustatud glükoositasemed.
Liami projekt
Projekti kohta saate üksikasjalikult lugeda tema ajaveebi vastavas sissekandes, proovin seda lihtsalt skemaatilisemalt ja selgemalt ümber jutustada.
Hard sisaldab järgmisi seadmeid: Medtronicu insuliinipump, mis Liamil algselt oli; CGM (glükomeeter) FreeStyle Libre NFC sensoriga; sellega on ühendatud MiaoMiao saatja, mis edastab andmed naha NFC-andurist Bluetoothi kaudu nutitelefoni; Intel Edisoni mikroarvuti protsessorina kogu süsteemi juhtimiseks Open APS-i abil; Explorer HAT on raadiosaatja viimase ühendamiseks nutitelefoni ja pumbaga.
Ring on suletud.
Kogu riistvara läks Liamile maksma 515 eurot, välja arvatud pump, mis tal varem oli. Ta tellis kõik oma asjad Amazonist, sealhulgas lõpetatud Edisoni. Samuti on CGM Libre nahaalused andurid kallis kulumaterjal - 70 eurot tükk, millest jätkub 14 päevaks.
Tarkvara: esiteks Jubilinux Linuxi distributsioon Edisoni jaoks ja seejärel OpenAPS-i installimine sellele, millega seadme autor enda sõnul kannatas. Järgmine oli andmeedastuse seadistamine CGM-ist nutitelefoni ja pilve, mille jaoks tuli litsentsida xDrip rakenduse isiklik build (150 eurot) ja Nightscouti seadistamine - see tuli spetsiaalsete pistikprogrammide kaudu OpenAPS-iga “abielluda”. . Probleeme oli ka kogu seadme tööga, kuid Nightscouti kogukond aitas Liamil edukalt vigu leida.
Muidugi võib tunduda, et autor on projekti liiga keeruliseks ajanud. Liam valis pikka aega tootmisest loobutud Intel Edisoni kui "energiasäästlikumaks kui Raspberry Pi". Apple OS lisas ka raskusi tarkvaralitsentsi ja Android-nutitelefoniga võrreldavate kuludega. Tema kogemused on aga kasulikud ja annavad kokku palju sarnaseid kodus valmistatud seadmete projekte, mille eesmärk on suhteliselt väikese raha eest oluliselt parandada paljude inimeste elukvaliteeti. Inimesed, kes on üha enam harjunud lootma oma tugevustele ja oskustele.
Liam väidab, et 1. tüüpi diabeet on muutnud ta vabaks ja tema loodud seade on viis taastada psühholoogiline mugavus kontrolli omaenda keha üle. Ja lisaks normaalse elustiili taastamisele oli suletud ahelaga insuliinipumbasüsteemi loomine tema jaoks võimas eneseväljenduskogemus. "Parem on hoida oma ainevahetust JS-koodiga kontrolli all kui haiglasse sattuda," kirjutab ta.
Allikas: www.habr.com