«Ma olen nüüd kyborg!» — kuulutab uhkelt Austraalia noor programmeerija Liam Zabidi, blockchaini/Fullstack insener ja kirjanik, nagu ta iseendast oma . Augusti alguses lõpetas ta oma DIY-projekti, et luua kantav seade, mille ta ilma alandlikkuse tundeta nimetas «tehiseks kõhunäärmeks». Tegemist on pigem enese reguleeriva insuliinipumbaga, ning meie kyborg ei ole mõnes oma loomingus kergete teede järele käinud. Rohkem seadme kontseptsioonist ja avatud lähtekoodiga tehnoloogiatest, millele ta toetub — edasi artiklis.
illustreeringud, välja arvatud seadme skeem, on võetud
Diabeet dummies'ile
Liamil on 1. tüüpi diabeet.
Kui rääkida õigesti, siis sõna "diabeet" tähendab haiguste rühma, millega kaasneb suurenenud eritus — uriini väljaheidet, kuid diabeedi (DM) osa patsientidest on suurem, ning see lühend on ka mitteformaalselt laiemalt juurdunud diabeedi tähistamiseks. Juba keskajal täheldati enamikul diabeediga patsientidest suhkru sisaldust uriinis. Möödus üsna palju aega, enne kui avati hormoon insuliin (millel pidi olema ka esmakordselt ajaloos täielikult sekveneeritud valgu staatus) ja selle roll diabeedi patogeneesis.
Insuliin on kõige olulisem hormoon, mis reguleerib mitmete ainete ainevahetust, kuid peamine mõju avaldub see süsivesikute vahetuste, sealhulgas 'peamise' suhkru — glükoosi metabolismis. Glükoosi metabolismi jaoks rakus on insuliin, ütleme nii, signaali molekul. Rakkude pinnal on spetsiaalsed insuliini retseptorid. «Tuginedes» neile, saadab insuliin signaali biokeemiliste reaktsioonide kaskaadi käivitamiseks: rakk hakkab aktiivselt transportima glükoosi sisse oma membraani kaudu ja töötlema seda seest.
Insuliini tootmisprotsessi võib võrrelda vabatahtlike tööga, kes tulevad võitlema üleujutuse vastu. Insuliinitase sõltub glükoosi kogusest: mida rohkem glükoosi on, seda kõrgem tõuseb insuliinitase. Kordan: oluline on just tasemete olemasolu kudedes, mitte molekulide arv, mis on otseselt proportsionaalne glükoosiga, kuna insuliin ei seondu glükoosiga ega kulu selle ainevahetuseks, nagu ka vabatahtlikud ei joo voolavat vett, vaid ehitavad teatud kõrgusega kaitsetõkkeid. Oluline on hoida see teatav insuliinitase rakkude pinnal, nagu ka ajutiste kaitsetõkete kõrgus üleujutatud aladel.
On arusaadav, et kui insuliini hakkab puuduma, siis glükoosi ainevahetus häirib, see ei pääse rakkudesse, kogunedes bioloogilistesse vedelikesse. See on diabeedi patogenees. Varem oli segane terminoloogia "insuliinist sõltuv/sõltumatu diabeet", kuid õigem on klassifitseerida nii: 1. tüüpi diabeet on füüsiline insuliinipuudus (põhjuseks on enamasti kõhunäärme rakud, mis surevad); 2. tüüpi diabeet on organismi reageerimise vähenemine oma insuliini tasemele (kõik põhjused ei ole selged ja on mitmekesised). 1. tüüpi diabeedi korral on vabatahtlikke vähe ja nad ei suuda tamme ehitada; 2. tüüpi diabeedi puhul on tammid normaalse kõrgusega, kuid kas lekkivad või on valesti ehitatud.
Käsitsi reguleerimise probleem
Mõlemad tüübid, nagu selgub, viivad kõrgendatud glükoosi tasemeni rakuväliselt — veres, uriinis, mis avaldab negatiivset mõju kogu organismile. Peab elama, lugedes ja süstlas ja taldrikus vastavalt. Kuid inimene ei saa pidevalt käsitsi reguleerida seda, mida tema keha ise tegi. Inimene peab magama ja une ajal insuliini tase jätkab langemist; inimene võib koduste asjaolude tõttu õigel ajal süüa mitte saada — ja siis langeb tal suhkur, kuna insuliini kunstlikult hoitud tase muudab selle. Sisuliselt satub elu glükoositase piiritsoonis, mille ülemine ja alumine piir on kooma.
Osaliselt lahendab selle probleemi kaasaegsed seadmed, mis on asendanud süstlad — insuliinipumbad. See on seade, mis kasutab pidevalt kasutusele võetud nahaalust nõela insuliini automaatseks doseerimiseks. Kuid pelgalt mugav insuliini manustamine ei taga korrektset asendusravi ilma andmeteta praeguse glükoositaseme kohta. See on veel üks peavalu arstidele ja biotehnoloogidele: kiirtestid ja õigesti prognoosida insuliini ja glükoosi taseme dünaamikat. Tehniliselt on see rakendatud pideva glükoosi monitorimise süsteemide (CGM) näol. Need on erinevad seadmed, mis pidevalt loevad andmeid naha alla paigaldatud sensorilt. See meetod on vähem traumeeriv ja atraktiivsem kasutajatele kui klassikaline. , kuid viimane on täpsem ja soovitatakse kasutada, kui suhkrutase on siiski tugevalt "langetatud" või muutub mingil moel kiiresti ajas.
Selle süsteemi vahepealne lüli on inimene — tavaliselt patsient ise. Ta reguleerib insuliini manustamist vastavalt glükoosimõõturi näidule ja oodatavale trendile — kas ta on söönud midagi magusat või plaanib lõunat vahele jätta. Kuid täpsete elektroonikaseadmete taustal võib inimene muutuda nõrkuseks — mis juhtub, kui ta magamise ajal kogeb tugevat hüpoglükeemiat ja kaotab teadvuse? Või käitub ta muul viisil ebanormaalselt, unustab/vahele jätab/vale seadistab seadme, eriti kui ta on veel laps? Selliste juhtumite puhul on paljud mõelnud tagasiside süsteemide loomisele — et insuliini sisestamise seade oleks kooskõlas glükoosideandurite väljundiga.
Tagasiside ja avatud lähtekood
Kuid kohe tekib probleem — turul on palju nii pumpasid kui ka glükoosimõõtureid. Lisaks on need kõik täitevseadmed, mis vajavad ühte üldist protsessorit ja tarkvara, mis neid juhib.
Habré on juba ilmunud artikleid [, ] teemal kahete seadme ühendamisest ühte süsteemi. Lisaks kolmanda juhtumi toomisele räägin natuke ülemaailmsetest projektidest, mis ühendavad entusiaste, kes soovivad selliseid süsteeme ise kokku panna.
Projekt OpenAPS (Open Artificial Pancreas System, avatud kunstlik kõhunääre) loodi Dana Lewis'i poolt Seattles. 2014. aasta lõpus, olles ka 1. tüübi diabeetik, otsustas ta sellise eksperimendi kasuks. Pärast katsetamist ja seejärel oma seadme üksikasjalikku kirjeldamist avas ta lõpuks , kus on põhjalikult kirjeldatud, kuidas oma CGM-glükomeetrit ja pumpa eri tootjate erinevates variatsioonides vajalike vaheelementidega, tarkvaravariantidega GitHubis ning tohutu dokumentatsiooniga kasvavast kasutajate kogukonnast omavahel ühenduda. Kõige olulisem aspekt, millele OpenAPS rõhku paneb, on see, et "me aitame teid üksikasjalike juhistega, kuid kõik tuleb ise teha." Fakt on see, et selline tegevus on sammud FDA (Ameerika Ühendriikide toidu- ja ravimiamet, mis reguleerib kõiki ravimeid ja meditsiiniseadmeid) tõsiste sanktsioonide suunas. Ja kuigi nad ei saa keelata teile sertifitseeritud seadmete purustamist ja nende omavahelist ühendamist isetehtud süsteemideks kasutamiseks enda peal, karistatakse rangelt igaüht, kes püüab teid aidata või müüa sellega seoses. Teine, aga mitte vähem oluline idee OpenAPS-is on isetehtud süsteemi ohutus. Dokumentatsioon kujul ja selged, üksikasjalikud algoritmid on suunatud just selleks, et patsiendile aidata, mitte endale kahju teha.
Nightscouti konto aken
Teine projekt, , võimaldab kasutajatel laadida andmeid oma CGM-seadmetest pilve salvestusse reaalajas nutitelefoni, nutikellade ja muude seadmete kaudu ning vaadata ja töödelda saadud andmeid. Projekt on suunatud maksimaalselt informatiivsele ja mugavale andmete kasutamisele ning sisaldab ka põhjalikke juhiseid, näiteks glükomeetreid, mis on ühendatud nutitelefonidega eri operatsioonisüsteemide ja vajalike rakenduste ning vahetransmitteritega.
Andmete visualiseerimine on oluline, et määrata kindlaks igapäevased glükoosi kõikumised teie elustiili ja võimaliku käitumise ja söömisviiside korrigeerimise jaoks, et edastada andmeid mugavas graafikas nutitelefoni või nutikelladele, et prognoosida glükoosi taseme trende lähiajal, ning need andmed saavad olla ka OpenAPSi tarkvara kaudu loetavad ja töödeldavad. Just seda kasutab Liam oma projektis. KDPV artiklites — tema isiklikud andmed pilveteenusest, kus lilla «kahvel» paremal on prognoositud glükoosi tasemed, mida OpenAPS ennustab.
Liami projekt
Projektist saab põhjalikult lugeda vastavas postituses, aga püüan seda lihtsalt üle vaadata ja visualiseerida.
Riistvara sisaldab järgmist: insuliinipump Medtronic, mis oli Liama omal algselt; CGM (glükoosimõõtur) FreeStyle Libre NFC-anduriga; sellele on lisatud MiaoMiao edastaja, mis saadab andmed nahal oleva NFC-anduri kaudu nutitelefoni Bluetoothi kaudu; Intel Edison mikrokonteiner, toimides kogu süsteemi juhtimisprotsessorina Open APS-i abil; Explorer HAT — raadiovastuvõtja, et ühendada see nutitelefoni ja pumbaga.
Ring on suletud.
Kogu riistvara maksis Liama 515 eurot, välja arvatud pump, mis tal oli eelnevalt. Kõik asjad tellis ta Amazonist, sealhulgas ka väljalastud Edison. Samuti on subkutaansed andurid CGM Libre jaoks kallis tarvik — 70 eurot tükk, millest piisab 14 päevaks.
Tarkvara: esiteks, Linuxi distributsioon Jubilinux Edisonile, millele järgnes OpenAPSi installimine, millega seoses autor väidab, et tal oli palju vaeva. Edasi - andmete edastamine CGM-ilt nutitelefoni ja pilve, mille jaoks tuli tal litsentseerida isiklik rakenduse xDrip versioon (150 eurot) ja Nightscouti seadistamine - see pidi olema „pulmas” OpenAPSi ja eriliste pistikprogrammide kaudu. Samuti tekkis probleeme kogu seadme toimimisega, kuid Nightscouti kogukond aitas Liamil edukalt leidmisel vigu.
Muidugi võib tunduda, et autor on projekti üle keeruliseks ajanud. Aegunud Intel Edison valiti Liamile, kuna see on „energiatõhusam kui Raspberry Pi”. Apple'i operatsioonisüsteem tõi samuti kaasa litsentsi ja kulud, mis on sarnased Android-nutitelefoniga. Siiski on tema kogemus kasulik ja lisandub paljudele sarnaste isetehtud seadmete projektidele, mille eesmärk on suhteliselt väikeste kuludega oluliselt parandada paljude inimeste elukvaliteeti. Inimeste, kes harjuvad üha enam toetuma oma oskustele ja teadlikkusele.
Liam arutleb, et 1. tüüpi SD tegi temast vabaks mitte, ja tema loodud seade on viis taastada enda keha üle kontrolli psühholoogiline mugavus. Ja peale normaalse elu taastamise on tagasiside süsteemiga insuliinipumpa loomine olnud tema jaoks võimas eneseväljenduse kogemus. "Paremini hoida oma ainevahetust JS-koodi all kontrolli all, kui sattuda haiglasse," kirjutab ta.
Allikas: habr.com
