کنترل پمپ انسولین بی سیم خانگی

"من الان یک سایبورگ هستم!" - لیام زیبیدی استرالیایی، برنامه نویس جوان، مهندس بلاک چین/فول استک و نویسنده، با افتخار اعلام می کند که خود را در صفحات خود معرفی می کند. پست وبلاگ. در اوایل آگوست، او پروژه DIY خود را برای ایجاد یک دستگاه پوشیدنی که بدون شرم آن را "لوزالمعده مصنوعی" نامید، تکمیل کرد. در عوض، ما در مورد یک پمپ انسولین خود تنظیم کننده صحبت می کنیم، و سایبورگ ما در برخی از جنبه های خلقت خود راه آسانی را انتخاب نکرده است. در ادامه مقاله درباره مفهوم دستگاه و فناوری‌های منبع باز که به آن تکیه کرده است، بیشتر بخوانید.

تصاویر به استثنای نمودار دستگاه از آن گرفته شده است وبلاگ لیام

دیابت برای آدمک ها

لیام دیابت نوع 1 دارد.
اگر درست باشد، کلمه "دیابت" به معنای گروهی از بیماری ها با افزایش ادرار - دفع ادرار است، اما نسبت بیماران مبتلا به دیابت (DM) بیشتر است و نام کوتاه به طور مخفیانه برای DM ریشه کرده است. در قرون وسطی، اکثر بیماران مبتلا به دیابت به وجود قند در ادرار خود اشاره می کردند. زمان زیادی قبل از کشف هورمون انسولین (که قرار بود اولین پروتئین کاملاً توالی‌یابی شده در تاریخ باشد) و نقش آن در پاتوژنز دیابت گذشته است.
انسولین مهمترین هورمونی است که متابولیسم بسیاری از مواد را تنظیم می کند ، اما تأثیر اصلی آن بر متابولیسم کربوهیدرات ها از جمله قند "اصلی" - گلوکز است. برای متابولیسم گلوکز در سلول ها، انسولین، به طور کلی، یک مولکول سیگنال است. بر روی سطح سلول ها مولکول های گیرنده انسولین خاصی وجود دارد. انسولین با "نشستن" روی آنها، سیگنالی برای راه اندازی یک آبشار از واکنش های بیوشیمیایی می دهد: سلول شروع به انتقال فعال گلوکز به داخل از طریق غشای خود می کند و آن را در داخل پردازش می کند.
فرآیند تولید انسولین را می توان به کار داوطلبان انسانی که برای مبارزه با سیل آمده بودند تشبیه کرد. سطح انسولین به مقدار گلوکز بستگی دارد: هر چه بیشتر باشد، سطح کلی انسولین در پاسخ افزایش می یابد. تکرار می کنم: سطح بافت ها مهم است و نه تعداد مولکول ها که با گلوکز رابطه مستقیم دارد، زیرا انسولین خود به گلوکز متصل نمی شود و برای متابولیسم آن هزینه نمی شود، همانطور که داوطلبان نوشیدنی نمی نوشند. آب ورودی، اما سدهایی با ارتفاع معین بسازید. و حفظ این سطح مشخص از انسولین در سطح سلول ها و همچنین ارتفاع سدهای موقت در مناطق سیل زده ضروری است.
واضح است که اگر انسولین کافی وجود نداشته باشد، متابولیسم گلوکز مختل می شود، به سلول ها منتقل نمی شود و در مایعات بیولوژیکی تجمع می یابد. این پاتوژنز دیابت است. قبلاً اصطلاحات گیج کننده "دیابت وابسته به انسولین/مستقل" وجود داشت، اما درست تر است که آن را به صورت زیر طبقه بندی کنیم: دیابت نوع 1 کمبود فیزیکی انسولین است (دلیل این امر اغلب مرگ سلول های پانکراس است). دیابت نوع 2 کاهش در پاسخ بدن به سطح انسولین خود است (همه دلایل کاملاً شناخته شده نیستند و متفاوت هستند). نوع اول - تعداد کمی از داوطلبان وجود دارد و آنها وقت برای ساختن سد ندارند. نوع 1 - سدهایی با ارتفاع معمولی، اما یا پر از سوراخ یا ساخته شده در عرض.

مشکل تنظیم دستی

همانطور که مشخص می شود، هر دو نوع منجر به افزایش سطح گلوکز در خارج از سلول ها - در خون، ادرار می شود که تأثیر منفی بر کل بدن دارد. ما باید با شمردن زندگی کنیم بین المللی и واحدهای دانه به ترتیب در سرنگ و بشقاب. اما همیشه نمی‌توانید کارهایی را که خود بدن انجام می‌داد به صورت دستی تنظیم کنید. فرد باید بخوابد و در حین خواب، سطح انسولین همچنان کاهش می یابد. یک فرد ممکن است، به دلیل شرایط روزمره، به موقع غذا نخورد - و سپس سطح قند او تحت تأثیر سطح انسولین حفظ شده مصنوعی کاهش می یابد. در اصل، زندگی خود را در تونلی از محدودیت‌های سطح گلوکز می‌بیند که فراتر از آن کما وجود دارد.
بخشی از راه حل این مشکل دستگاه های مدرنی بود که جایگزین سرنگ ها شدند - پمپ های انسولین. این دستگاهی است که از یک سوزن زیرپوستی به طور مداوم برای دوز خودکار انسولین استفاده می کند. اما زایمان راحت به تنهایی درمان صحیح جایگزین انسولین را بدون اطلاعات در مورد سطح گلوکز فعلی تضمین نمی کند. این یک سردرد دیگر برای پزشکان و بیوتکنولوژیست ها است: آزمایش های سریع و پیش بینی صحیح پویایی سطح انسولین و گلوکز. از نظر فنی، این به شکل نظارت مداوم گلوکز - سیستم های CGM شروع به اجرا کرد. اینها دستگاه های مختلفی هستند که به طور مداوم داده ها را از حسگری که به طور مداوم در زیر پوست قرار داده می شود، می خوانند. این روش کمتر آسیب زا است و برای کاربران جذاب تر از روش کلاسیک است. انگشت انگشت، اما دومی دقیق تر است و برای استفاده توصیه می شود اگر سطح قند هنوز بسیار "افت کرده است" یا به نحوی به سرعت در طول زمان تغییر می کند.
حلقه واسط در این سیستم یک شخص است - معمولاً خود بیمار. عرضه انسولین را بسته به قرائت گلوکومتر و روند مورد انتظار تنظیم می کند - اینکه آیا او شیرینی خورده است یا در حال آماده شدن برای حذف ناهار است. اما در پس زمینه الکترونیک دقیق، یک فرد به یک حلقه ضعیف تبدیل می شود - اگر در طول خواب دچار هیپوگلیسمی شدید شود و هوشیاری خود را از دست بدهد، چه؟ یا اینکه رفتار نامناسب دیگری از خود نشان می دهد، دستگاه را فراموش می کند/از دست می دهد/دستگاه را به درستی تنظیم نمی کند، به خصوص اگر هنوز کودک باشد؟ در چنین مواردی، بسیاری از مردم به ایجاد سیستم های بازخورد فکر کرده اند - به طوری که دستگاه ورودی انسولین به سمت خروجی سنسورهای گلوکز جهت گیری می کند.

بازخورد و منبع باز

با این حال، بلافاصله یک مشکل ایجاد می شود - پمپ ها و گلوکومترهای زیادی در بازار وجود دارد. علاوه بر این، اینها همه دستگاه های اجرایی هستند و به یک پردازنده و نرم افزار مشترک نیاز دارند که آنها را کنترل کند.
مقالات قبلاً در Habré [1, 2] با موضوع ترکیب دو دستگاه در یک سیستم. علاوه بر اضافه کردن مورد سوم، من کمی در مورد پروژه های جهانی به شما خواهم گفت که تلاش علاقه مندانی را که می خواهند سیستم های مشابه را به تنهایی جمع آوری کنند، ترکیب می کند.

پروژه OpenAPS (سیستم پانکراس مصنوعی باز) توسط دانا لوئیس از سیاتل تأسیس شد. در پایان سال 2014، او که یک دیابت نوع 1 نیز بود، تصمیم گرفت آزمایش مشابهی را انجام دهد. پس از تلاش و سپس توصیف جزئیات دستگاه خود، او در نهایت کشف کرد وب سایت پروژه، که به طور مفصل نحوه ترکیب متر و پمپ CGM خود را، در انواع مختلف از تولید کنندگان مختلف، با دستگاه های میانی لازم، گزینه های نرم افزاری در Github، با مستندات زیادی از جامعه رو به رشد کاربران، شرح می دهد. مهمترین جنبه ای که OpenAPS بر آن تاکید دارد این است که "ما با دستورالعمل های دقیق به شما کمک خواهیم کرد، اما شما باید همه کارها را خودتان انجام دهید." واقعیت این است که چنین فعالیت‌هایی در یک قدمی تحریم‌های جدی FDA (سازمان غذا و داروی آمریکا که صلاحیت آن شامل همه داروها و محصولات پزشکی می‌شود) فاصله دارد. و اگر او نتواند شما را از شکستن دستگاه های تایید شده و ترکیب آنها در سیستم های خانگی به منظور استفاده از آنها بر روی خود منع کند، در این صورت هرگونه تلاش برای کمک به شما در ساخت یا فروش آن به شدت مجازات خواهد شد. ایده دوم، اما نه کمتر مهم OpenAPS، امنیت یک سیستم خانگی است. مستندات در فرمچند صد مقاله و الگوریتم های واضح و دقیق به طور خاص برای کمک به بیمار و آسیب نرساندن به خود است.

پنجره حساب Nightscout
یک پروژه دیگر شبگردی، به کاربران این امکان را می دهد که داده ها را از دستگاه های CGM خود در فضای ذخیره سازی ابری به صورت بلادرنگ از طریق تلفن هوشمند، ساعت هوشمند و سایر دستگاه ها آپلود کنند و همچنین داده های دریافتی را مشاهده و پردازش کنند. این پروژه با هدف استفاده آموزنده ترین و راحت از داده ها انجام می شود و همچنین حاوی راهنماهای دقیق است، به عنوان مثال، تنظیمات آماده گلوکومتر با گوشی های هوشمند با یک سیستم عامل و نرم افزار لازم و فرستنده های میانی.
تجسم داده ها برای تعیین نوسانات روزانه گلوکز در سبک زندگی شما و اصلاح احتمالی رفتار و مصرف غذا، برای انتقال داده ها به شکل گرافیکی مناسب به یک گوشی هوشمند یا ساعت هوشمند، برای پیش بینی روند سطوح گلوکز در آینده نزدیک و در علاوه بر این، این داده ها توسط نرم افزار OpenAPS قابل خواندن و پردازش هستند. این دقیقا همان چیزی است که لیام در پروژه خود از آن استفاده می کند. در مقالات KDPV - داده‌های شخصی او از سرویس ابری، جایی که "چنگال" بنفش در سمت راست سطوح گلوکز پیش‌بینی‌شده توسط OpenAPS است.

پروژه لیام

شما می توانید جزئیات پروژه را در ورودی مربوطه در وبلاگ او بخوانید، من فقط سعی می کنم آن را به صورت شماتیک و واضح تر بازگو کنم.
هارد شامل دستگاه های زیر است: پمپ انسولین Medtronic که لیام در ابتدا داشت. CGM (گلوکومتر) FreeStyle Libre با سنسور NFC. فرستنده MiaoMiao به آن متصل است که داده ها را از حسگر NFC پوست به تلفن هوشمند از طریق بلوتوث منتقل می کند. میکرو کامپیوتر اینتل ادیسون به عنوان یک پردازنده برای کنترل کل سیستم با استفاده از Open APS. Explorer HAT یک فرستنده رادیویی برای اتصال دومی با تلفن هوشمند و یک پمپ است.
دایره کامل شد

کل سخت افزار برای لیام 515 یورو هزینه داشت، بدون در نظر گرفتن پمپی که قبلا داشت. او همه چیزهای خود را از آمازون سفارش داد، از جمله ادیسون متوقف شده. همچنین، سنسورهای زیر جلدی برای CGM Libre یک ماده مصرفی گران قیمت هستند - 70 یورو برای هر قطعه، که به مدت 14 روز دوام می آورد.

نرم افزار: ابتدا توزیع لینوکس Jubilinux برای ادیسون و سپس نصب OpenAPS بر روی آن که نویسنده دستگاه به گفته خودش دچار آن شده است. مرحله بعدی راه اندازی انتقال داده از CGM به تلفن هوشمند و ابر بود، که برای آن باید مجوز ساخت شخصی برنامه xDrip (150 یورو) و راه اندازی Nightscout را می گرفت - باید از طریق پلاگین های ویژه با OpenAPS "ازدواج" می شد. . همچنین مشکلاتی در عملکرد کل دستگاه وجود داشت، اما انجمن Nightscout با موفقیت به لیام در یافتن اشکالات کمک کرد.

البته ممکن است به نظر برسد که نویسنده پروژه را بیش از حد پیچیده کرده است. اینتل ادیسون که مدت‌ها تولیدش متوقف شده بود توسط لیام به عنوان «کارآمدتر انرژی نسبت به رزبری پای» انتخاب شد. سیستم عامل اپل همچنین مشکلاتی را با مجوز نرم افزار و هزینه های قابل مقایسه با گوشی های هوشمند اندرویدی اضافه کرد. با این حال، تجربه او مفید است و به بسیاری از پروژه های مشابه دستگاه های خانگی اضافه می شود، که برای بهبود قابل توجه کیفیت زندگی بسیاری از افراد با پول نسبتاً کمی طراحی شده اند. افرادی که به طور فزاینده ای به تکیه بر توانایی ها و مهارت های خود عادت کرده اند.
لیام استدلال می کند که دیابت نوع 1 او را آزاد نکرده است و دستگاهی که او ایجاد کرده راهی برای بازیابی آرامش روانی کنترل بر بدن خود است. و علاوه بر بازیابی سبک زندگی عادی خود، ایجاد یک سیستم پمپ انسولین حلقه بسته یک تجربه قدرتمند از ابراز وجود برای او بود. او می نویسد: بهتر است متابولیسم خود را با کد JS تحت کنترل نگه دارید تا اینکه در بیمارستان بمانید.

منبع: www.habr.com