"Je suis un cyborg maintenant !" - L'Australien Liam Zibidi, jeune programmeur, ingénieur blockchain/Fullstack et écrivain, le déclare fièrement, alors qu'il se présente dans les pages de son . Début août, il a achevé son projet de bricolage visant à créer un appareil portable, qu’il a sans vergogne surnommé « pancréas artificiel ». Nous parlons plutôt d'une pompe à insuline autorégulée, et notre cyborg n'a pas choisi la facilité dans certains aspects de sa création. Apprenez-en davantage sur le concept de l’appareil et les technologies open source sur lesquelles il s’appuie plus loin dans l’article.
les illustrations, à l'exception du schéma de l'appareil, sont tirées de
Le diabète pour les nuls
Liam souffre de diabète de type 1.
S'il est correct, alors le mot « diabète » désigne un groupe de maladies avec une diurèse accrue - le débit urinaire, mais la proportion de patients atteints de diabète sucré (DM) est plus grande et le nom abrégé a secrètement pris racine pour DM. Au Moyen Âge, la plupart des patients diabétiques remarquaient la présence de sucre dans leur urine. Il s'est écoulé beaucoup de temps avant la découverte de l'hormone insuline (qui allait également devenir la première protéine entièrement séquencée de l'histoire) et de son rôle dans la pathogenèse du diabète.
L'insuline est l'hormone la plus importante qui régule le métabolisme de nombreuses substances, mais son effet principal concerne le métabolisme des glucides, y compris le sucre « principal » - le glucose. Pour le métabolisme du glucose dans les cellules, l’insuline est, en gros, une molécule de signalisation. Il existe des molécules spéciales réceptrices de l’insuline à la surface des cellules. « Assise » dessus, l'insuline donne le signal de lancer une cascade de réactions biochimiques : la cellule commence à transporter activement le glucose vers l'intérieur à travers sa membrane et à le traiter en interne.
Le processus de production d’insuline peut être assimilé au travail de volontaires humains venus lutter contre une inondation. Le taux d'insuline dépend de la quantité de glucose : plus il y en a, plus le taux global d'insuline augmente en réponse. Je le répète : c'est le taux dans les tissus qui est important, et non le nombre de molécules, qui est directement proportionnel au glucose, car l'insuline elle-même ne se lie pas au glucose et n'est pas dépensée pour son métabolisme, tout comme les volontaires ne boivent pas le glucose. l'eau entrante, mais construisons des barrages d'une certaine hauteur. Et il faut maintenir ce certain niveau d’insuline à la surface des cellules, ainsi que la hauteur des barrages temporaires dans les zones inondées.
Il est clair que s'il n'y a pas assez d'insuline, le métabolisme du glucose est perturbé, il ne passe pas dans les cellules et s'accumule dans les fluides biologiques. C'est la pathogenèse du diabète. Auparavant, il existait une terminologie confuse « diabète insulino-dépendant/indépendant », mais il est plus correct de le classer comme suit : le diabète de type 1 est un manque physique d'insuline (la raison en est le plus souvent la mort des cellules pancréatiques) ; Le diabète de type 2 est une diminution de la réponse de l’organisme au niveau de sa propre insuline (toutes les raisons ne sont pas entièrement comprises et sont variées). 1er type - il y a peu de volontaires et ils n'ont pas le temps de construire des barrages ; Type 2 - barrages de hauteur normale, mais soit remplis de trous, soit construits en travers.
Problème de réglage manuel
Comme il apparaît clairement, les deux types entraînent une augmentation des niveaux de glucose en dehors des cellules - dans le sang, l'urine, ce qui a un effet négatif sur l'ensemble du corps. Nous devons vivre en comptant и dans une seringue et une plaque, respectivement. Mais vous ne pouvez pas toujours réguler manuellement ce que faisait le corps lui-même. Une personne doit dormir, et pendant son sommeil, les niveaux d'insuline continuent de baisser ; une personne peut, en raison de circonstances quotidiennes, ne pas manger à temps - et son taux de sucre chutera alors sous l'influence d'un niveau d'insuline artificiellement maintenu. Essentiellement, la vie se retrouve dans un tunnel de limites de taux de glucose, au-delà duquel règne le coma.
Une partie de la solution à ce problème résidait dans les dispositifs modernes qui remplaçaient les seringues - les pompes à insuline. Il s'agit d'un appareil qui utilise une aiguille hypodermique insérée en continu pour doser automatiquement l'insuline. Mais une administration pratique ne garantit pas à elle seule une thérapie de remplacement de l'insuline correcte sans données sur le taux de glucose actuel. C'est un autre casse-tête pour les médecins et les biotechnologues : des tests rapides et une prédiction correcte de la dynamique des niveaux d'insuline et de glucose. Techniquement, cela a commencé à être mis en œuvre sous la forme de systèmes de surveillance continue du glucose – systèmes CGM. Il s’agit d’une variété d’appareils qui lisent en permanence les données d’un capteur constamment inséré sous la peau. Cette méthode est moins traumatisante et plus attractive pour les utilisateurs que la méthode classique. , mais ce dernier est plus précis et recommandé si le niveau de sucre est encore très «baissé» ou change rapidement d'une manière ou d'une autre au fil du temps.
Le maillon intermédiaire de ce système est une personne - généralement le patient lui-même. Il ajuste l'apport d'insuline en fonction des lectures du glucomètre et de la tendance attendue - s'il a mangé des sucreries ou s'il se prépare à sauter le déjeuner. Mais dans le contexte de l'électronique de précision, une personne devient un maillon faible - et si, pendant son sommeil, elle souffrait d'hypoglycémie sévère et perdait connaissance ? Ou va-t-il se comporter d'une autre manière inappropriée, oublier/manquer/configurer l'appareil de manière incorrecte, surtout s'il est encore un enfant ? Dans de tels cas, de nombreuses personnes ont pensé à créer des systèmes de rétroaction, afin que le dispositif d'entrée d'insuline soit orienté vers la sortie des capteurs de glucose.
Commentaires et open source
Cependant, un problème se pose immédiatement : il existe de nombreuses pompes et glucomètres sur le marché. De plus, ce sont tous des appareils exécutifs et ils nécessitent un processeur et un logiciel communs qui les contrôlent.
Des articles ont déjà été publiés sur Habré [, ] sur le thème de la combinaison de deux appareils en un seul système. En plus d'ajouter un troisième cas, je vais vous parler un peu de projets globaux qui combinent les efforts de passionnés souhaitant assembler eux-mêmes des systèmes similaires.
Le projet OpenAPS (Open Artificial Pancreas System) a été fondé par Dana Lewis de Seattle. Fin 2014, elle, également diabétique de type 1, décide de se lancer dans une expérience similaire. Après avoir essayé puis décrit son appareil en détail, elle a finalement découvert , qui décrit en détail comment combiner votre propre compteur et pompe CGM, dans diverses variantes de différents fabricants, avec les dispositifs intermédiaires nécessaires, des options logicielles sur Github, avec de nombreuses documentations provenant d'une communauté croissante d'utilisateurs. L’aspect le plus important souligné par OpenAPS est « nous vous aiderons avec des instructions détaillées, mais vous devez tout faire vous-même ». Le fait est que de telles activités ne sont qu’à un pas de sanctions sérieuses de la part de la FDA (la Food and Drug Administration américaine, dont la compétence s’étend à tous les médicaments et produits médicaux). Et si elle ne peut pas vous interdire de casser des appareils certifiés et de les combiner dans des systèmes faits maison afin de les utiliser sur vous-même, alors toute tentative visant à vous aider à les fabriquer ou à les vendre sera sévèrement punie. La deuxième idée, mais non moins importante, d'OpenAPS est la sécurité d'un système fait maison. Documentation sous la forme et des algorithmes clairs et détaillés visent spécifiquement à aider le patient et non à se faire du mal.
Fenêtre du compte Nightscout
Un autre projet , permet aux utilisateurs de télécharger des données de leurs appareils CGM vers le stockage cloud en temps réel via un smartphone, une montre intelligente et d'autres appareils, ainsi que de visualiser et de traiter les données reçues. Le projet vise à utiliser les données de la manière la plus informative et la plus pratique, et contient également des guides détaillés, par exemple, glucomètres avec smartphones avec l'un ou l'autre système d'exploitation et les logiciels et émetteurs intermédiaires nécessaires.
La visualisation des données est importante pour déterminer les fluctuations quotidiennes de la glycémie dans votre mode de vie et la correction éventuelle du comportement et de la consommation alimentaire, pour transmettre les données sous une forme graphique pratique à un smartphone ou une montre intelligente, pour prédire les tendances des glycémies dans un avenir proche, et dans De plus, ces données peuvent être lues et traitées par le logiciel OpenAPS. C'est exactement ce que Liam utilise dans son projet. Sur les articles de KDPV - ses données personnelles provenant du service cloud, où la « fourchette » violette à droite représente les niveaux de glucose prédits par OpenAPS.
Le projet de Liam
Vous pouvez en savoir plus sur le projet en détail dans l'entrée correspondante sur son blog, je vais juste essayer de le raconter de manière plus schématique et plus claire.
Le Hard comprend les appareils suivants : la pompe à insuline Medtronic que Liam possédait à l'origine ; CGM (glucomètre) FreeStyle Libre avec capteur NFC ; l'émetteur MiaoMiao y est connecté, qui transmet les données du capteur cutané NFC au smartphone via Bluetooth ; Micro-ordinateur Intel Edison en tant que processeur pour contrôler l'ensemble du système à l'aide d'Open APS ; Explorer HAT est un émetteur radio permettant de connecter ce dernier à un smartphone et à une pompe.
Le cercle est fermé.
L'ensemble du matériel a coûté à Liam 515 €, sans compter la pompe qu'il possédait auparavant. Il a commandé toutes ses affaires sur Amazon, y compris l'Edison, abandonné. De plus, les capteurs sous-cutanés pour CGM Libre sont un consommable coûteux - 70 euros pièce, qui dure 14 jours.
Logiciel : d'abord, la distribution Jubilinux Linux pour Edison, puis l'installation d'OpenAPS dessus, dont l'auteur de l'appareil, selon lui, a souffert. Ensuite, il a mis en place le transfert de données de CGM vers un smartphone et vers le cloud, pour lequel il a dû obtenir une licence pour une version personnelle de l'application xDrip (150 euros) et a mis en place Nightscout - il a dû être « marié » avec OpenAPS via des plugins spéciaux. . Il y a eu également des problèmes avec le fonctionnement de l'ensemble de l'appareil, mais la communauté Nightscout a réussi à aider Liam à trouver des bugs.
Bien entendu, il peut sembler que l’auteur ait trop compliqué le projet. L'Intel Edison, abandonné depuis longtemps, a été choisi par Liam comme étant « plus économe en énergie que le Raspberry Pi ». Apple OS a également ajouté des difficultés avec une licence logicielle et des coûts comparables à ceux d'un smartphone Android. Cependant, son expérience est utile et s'ajoutera à de nombreux projets similaires d'appareils faits maison, conçus pour améliorer considérablement la qualité de vie de nombreuses personnes pour relativement peu d'argent. Des personnes de plus en plus habituées à compter sur leurs propres forces et compétences.
Liam affirme que le diabète de type 1 l'a rendu libre et que le dispositif qu'il a créé est un moyen de retrouver le confort psychologique du contrôle de son propre corps. Et en plus de retrouver son mode de vie normal, la création d’un système de pompe à insuline en boucle fermée a été pour lui une puissante expérience d’expression de soi. "Il vaut mieux garder son métabolisme sous contrôle avec le code JS plutôt que de finir à l'hôpital", écrit-il.
Source: habr.com