«Ma olen nüüd kyborg!» — uhkelt kuulutab austraallane Liam Zabidi, noor programmeerija, blockchain / Fullstack insener ja kirjanik, nagu ta end oma lehekülgedel esitleb. . Augusti alguses lõpetas ta oma DIY-projekti, et luua kaasaskantav seade, mida ta alandlikult nimetas «tehiseks kõhunäärmeks». Tegemist on pigem enesereguleeruva insuliinipumbaga, ja meie kyborg ei otsinud oma loomise osas mõnes aspektis kergeid teid. Rohkem seadme kontseptsioonist ja open source tehnoloogiatest, millele ta toetub — edasi artiklis.
illustreerimist, välja arvatud seadme skeem, on võetud
Diabeet dummies'ile
Liam'il on 1. tüüpi diabeet.
Kui korrektne — siis sõna «diabeet» tähistab haiguste gruppi, millega kaasneb suurenenud diurees — uriini eritamine, kuid diabeedi (DM) osakaal on suurem, ja lühend on anonüümselt juurdunud just DM-ile. Ajalooliselt oli keskaegsetel diabeedihaigetel enamikul uriinis suhkrut. Palju aega möödus insuliini hormooni avamiseni (millest sai ajaloo esimene täielikult sekveneeritud valk) ja selle rolli avastamiseni DM patogeneesis.
Insuliin on kõige olulisem hormoon, mis reguleerib paljude ainete ainevahetust, kuid peamine mõju on tal süsivesikute, sealhulgas «peamise» suhkru — glükoosi vahetusele. Glükoosi ainevahetuses rakudes on insuliin, öeldes nii, signaalmolekul. Rakkude pinnal on erilised insuliini retseptorid. «Istudes» nendele, saates insuliin signaali biokeemiliste reaktsioonide kaskaadi käivitamiseks: rakk hakkab aktiivselt transportima glükoosi enda sisse läbi oma membraani ja töötlema seda sees.
Insuliini tootmisprotsessi võib võrrelda vabatahtlike tööga, kes on tulnud võitlema üleujutusega. Insuliini tase sõltub glükoosi kogusest: mida rohkem glükoosi, seda kõrgem on vastuseks insuliini kogus. Kordan, et oluline on just kude tasemel, mitte molekulide arv, mis on otseselt proportsionaalne glükoosiga, kuna insuliin ei seondu glükoosi ega kulu selle ainevahetusele, just nagu vabatahtlikud ei joo tulvavee, vaid ehitavad teatud kõrgusega tampone. Ja seda kindlat insuliinitaset tuleb hoida rakkude pinnal, sama nagu ajutiste tampoonide kõrgust üleujutatud aladel.
On selge, et kui insuliini hakkab puuduma, siis häirib see glükoosi ainevahetust, glükoos ei pääse rakkudesse, kogunedes bioloogilistesse vedelikesse. See on II tüüpi diabeedi patogenees. Varasemalt kasutasime segadust tekitavat terminoloogiat "insuliinisõltuv / -sõltumatu diabeet", kuid korrektsem oleks klassifitseerida järgmiselt: I tüüpi diabeet on insuliini füüsiline puudus (selle peamine põhjus on kõige sagedamini kõhunäärme rakkude surm); II tüübi diabeet on keha reaktsiooni nõrgenemine oma insuliinile (kõik põhjused pole veel täielikult selged ja need on erinevad). I tüüp — vabatahtlikke on vähe ja nad ei jõua ehitada tampoone; II tüüp — tampoonid on normaalse kõrgusega, kuid kas nad on augulised või ehitatud risti.
Käsitsiregulatsiooni probleem
Mõlemad tüübid toovad selgelt kaasa glükoosi taseme tõusu rakkude väliskeskkonnas — veres, uriinis, mis mõjutab negatiivselt kogu organismi. Peame elama, lugedes ja süstel ja taldrik vastavalt. Kuid see ei saa olla pidevalt käsitsi reguleeritav, nagu organismi poolt varem tehtud. Inimene peab magama, ja une ajal insuliinitase jätkab langemist; inimene võib koduste asjaolude tõttu süüa õigel ajal mitte ja siis langeb tal magus tehislikult hoitud insuliinitaseme mõju tõttu. Sisuliselt on elu glükoosi taseme tunnelis, mille peal ja all on koomad.
Osaliselt lahendas selle probleemi kaasaegsete seadmete ilmumine, mis asendasid süstleid - insuliinipumpadega. See on seade, mis kasutab pidevalt kehasse sisestatud nahaalust nõela insuliini automaatseks doseerimiseks. Kuid üksnes mugav insuliini manustamine ei taga õiget asendusteraapiat ilma andmeteta praeguse glükoositaseme kohta. See on veel üks peavalu arstide ja biotehnoloogide jaoks: kiirtestid ja õige insuliini ja glükoosi taseme dünaamika prognoosimine. Tehniliselt on see realiseerunud järjestikuste glükoosimonitorimisse süsteemide kaudu - CGM. Need on erinevad seadmed, mis loevad pidevalt andmeid pidevalt nahka sisestatud sensorist. See meetod on vähem valus ja kasutajatele atraktiivsem kui klassikaline , kuid viimane on täpsem ja seda soovitatakse kasutada, kui suhkru tase on siiski oluliselt „langetatud“ või muutub kuidagi muust ajast kiiresti.
Selle süsteemi vaheühend on inimene - tavaliselt patsient ise. Ta reguleerib insuliini manustamist sõltuvalt glükomeetri näidustustest ja oodatud suundumustest - kas ta on söönud midagi magusat või kavatseb lõuna vahele jätta. Kuid täpse elektroonika taustal muutub inimene nõrgaks lüliks - mis siis, kui ta une ajal tõukab hüpoglükeemia ja kaotab teadvuse? Või käitub ta muul viisil mittenormatiivselt, unustab/riistvara seadistamata jätab, eriti kui ta on veel laps? Selliste juhtumite jaoks on paljud inimesed mõelnud tagasiside süsteemide loomisele - et insuliinimanustamise seade saaks orienteeruda glükoosianduritelt saadud tulemuste põhjal.
Tagasiside ja avatud lähtekoodiga
Siiski tekib kohe probleem - turul on palju monopumpasid ja glükomeetreid. Lisaks on need kõik täitevseadmed ning neile on vajalik ühine protsessor ja tarkvara, mis neid juhib.
Habré on juba ilmunud artikleid [, ] kahe seadme ühendamise teemal ühte süsteemi. Lisaks kolmanda juhtumi lisamisele räägin natuke globaalsest projektist, mis ühendavad entusiastide jõud, kes soovivad selliseid süsteeme iseseisvalt luua.
OpenAPS projekt (Open Artificial Pancreas System, avatud kunstlik kõhunääre) asutati Seattle'is elava Dana Lewis'i poolt. 2014. aasta lõpus otsustas ta, olles samuti 1. tüübi diabeetik, sarnase eksperimendi kasuks. Pärast seadme proovimist ja seejärel põhjalikku kirjeldamist avas ta lõpuks , kus on detailselt kirjeldatud, kuidas omavahel ühendada oma CGM-glükoomeeter ja pump erinevatelt tootjatelt, vajalike vahe seadmetega, tarkvara variandid GitHubis ning rohkelt dokumentatsiooni kasvavast kasutajate kogukonnast. OpenAPS rõhutab kõige olulisema aspektina, et „me aitame teid detailsete juhistega, kuid kõik tuleb teha ise“. Tegelikult on see tegevus astmel tõsiste sanktsioonide alla FDA (Ameerika Ühendriikide Toidu- ja Raviamet, mis reguleerib ravimeid ja meditsiiniseadmeid) ees. Ja kuigi nad ei saa teil keelata sertifitseeritud seadmete purustamist ja nende kokkupanekut isetehtud süsteemide loomiseks, on iga katse teid aidata või müüa karmilt karistatav. Teine, kuid mitte vähem oluline OpenAPS idee on isetehtud süsteemi ohutus. Dokumentatsioon sisaldab ja selged, detailsed algoritmid on suunatud sellele, et aidata patsiendil, mitte endale kahju teha.
Nightscouti kontoaken
Teine projekt, , võimaldab kasutajatel laadida andmeid oma CGM-seadmest reaalajas pilve salvestusse läbi nutitelefoni, nutikellade ja teiste seadmete ning vaadata ja analüüsida saadud andmeid. Projekt on suunatud andmete võimalikult informatiivsele ja mugavale kasutamisele ning sisaldab ka põhjalikke juhiseid, näiteks glükoomeetrite ühendamiseks nutitelefonidega erinevatel operatsioonisüsteemidel ja vajaliku tarkvara ning vaheülekandjate kasutamisega.
Andmete visualiseerimine on oluline igapäevase glükoosi kõikumise tuvastamiseks teie elustiili alusel ning võimalike käitumise ja toitumise korrigeerimiste tegemiseks. See võimaldab andmeid mugavalt esitada nutitelefonis või nutikellades ning prognoosida glükoosi taseme trende lähimas tulevikus. Lisaks saavad need andmed olla korjatud ja töödeldud OpenAPS tarkvara abil. Just seda kasutab Liam oma projektis. KDPV artiklite puhul — tema isikuandmed pilveteenusest, kus lilla „hark“ paremal näitab prognoositavaid glükoosi tasemeid, mille on ennustanud OpenAPS.
Liami projekt
Projektist saab lähemalt lugeda tema blogi vastavas postituses, aga ma üritan seda edastada rohkem skeemiliselt ja visuaalselt.
Riistvara hõlmab järgmisi seadmeid: Medtronic insuliinipump, mis oli Liami jaoks algselt; CGM (glükoosimonitor) FreeStyle Libre koos NFC-anduriga; sellele lisatud MiaoMiao edastaja, mis edastab andmeid naha NFC-andurilt nutitelefoni Bluetoothi kaudu; Intel Edison mikrorkompuuter, mis töötab protsessorina kogu süsteemi juhtimiseks OpenAPS abil; Explorer HAT — raadiovastuvõtja, mis ühendab viimase nutitelefoni ja pumpaga.
Ring on suletud.
Kogu riistvara maksis Liami jaoks 515 eurot, välja arvatud pump, mis tal oli varem olemas. Kõik asjad tellis ta Amazoni kaudu, sealhulgas ka tootmisest kõrvaldatud Edison. Samuti on nahaalused andurid CGM Libre kulukas tarvik — 70 eurot tükk, mis kestab 14 päeva.
Tarkvara: kõigepealt kasutati Linuxi distributsiooni Jubilinux Edisonile ja seejärel OpenAPS-i paigaldamine, millega seadme autor, tema sõnul, natuke vaeva nägi. Seejärel andmete edastamise seadistamine CGM-ist nutitelefoni ja pilve, mille jaoks pidi ta litsentseerima isikliku xDrip rakenduse versiooni (150 eurot) ja Nightscouti seadistamine — selle sidumine OpenAPS-iga nõudis eripistikute kasutamist. Samuti esines probleeme kogu seadme tööga, aga Nightscouti kogukond aitas Liami edukalt bugide leidmisel.
Muidugi võib tunduda, et autor on projekti üle keeruliseks teinud. Amorti, mis juba ammu tootmisest välja on võetud, valis Liam energiaefektiivsemaks kui Raspberry Pi. Apple’i operatsioonisüsteem lisas samuti tarkvara litsentsimise ja kuludega seotud väljakutseid, mis olid sarnased Androidi nutitelefoniga. Kuid tema kogemus on kasulik ja läheb kasutusele paljude sarnaste isetehtud seadmete projektides, mille eesmärk on suhte arvestatava raha eest oluliselt parandada paljude inimeste elukvaliteeti. Inimeste, kes harjuvad üha enam toetuma oma võimetele ja oskustele.
Liam arutleb, et 1. tüüpi SD on teinud ta vabaks ning tema loodud seade on võimalus taastada psühholoogiline mugavus oma keha üle kontrolli saamiseks. Lisaks normaalse eluviisi tagamisele on insuliinipumbaga tagasiside süsteemi loomine olnud talle võimas eneseväljenduse kogemus. "Parem on hoida oma ainevahetust JS-koodi kontrolli all, kui sattuda haiglasse," kirjutab ta.
Allikas: habr.com
