"Agora son un cyborg!" - O australiano Liam Zibidi, un mozo programador, enxeñeiro e escritor de blockchain/Fullstack, declara con orgullo, mentres se presenta nas páxinas do seu . A principios de agosto, completou o seu proxecto de bricolaxe para crear un dispositivo portátil, que sen vergoña denominou un "páncreas artificial". Máis ben, estamos a falar dunha bomba de insulina autorregulada, e o noso cyborg non tomou o camiño doado nalgúns aspectos da súa creación. Lea máis sobre o concepto do dispositivo e as tecnoloxías de código aberto nas que se baseou máis adiante no artigo.
as ilustracións con excepción do diagrama do dispositivo están tomadas de
Diabetes para tontos
Liam ten diabetes tipo 1.
Se é correcto, a palabra "diabetes" significa un grupo de enfermidades con aumento da diurese - produción de orina, pero a proporción de pacientes con diabetes mellitus (DM) é maior e o nome curto enraízase en segredo para a DM. Xa na Idade Media, a maioría dos pacientes con diabetes notaron a presenza de azucre na orina. Pasou bastante tempo antes do descubrimento da hormona insulina (que tamén se convertería na primeira proteína completamente secuenciada da historia) e do seu papel na patoxénese da diabetes.
A insulina é a hormona máis importante que regula o metabolismo de moitas substancias, pero o seu principal efecto está no metabolismo dos carbohidratos, incluíndo o azucre "principal" - a glicosa. Para o metabolismo da glicosa nas células, a insulina é, grosso modo, unha molécula de sinalización. Hai moléculas especiais receptoras de insulina na superficie das células. "Sentándose" neles, a insulina dá un sinal para iniciar unha fervenza de reaccións bioquímicas: a célula comeza a transportar activamente a glicosa cara a dentro a través da súa membrana e procesala internamente.
O proceso de produción de insulina pódese comparar co traballo de voluntarios humanos que viñeron para loitar contra unha inundación. O nivel de insulina depende da cantidade de glicosa: canto máis hai, máis aumenta o nivel global de insulina en resposta. Repito: o importante é o nivel nos tecidos, e non o número de moléculas, que é directamente proporcional á glicosa, porque a propia insulina non se une á glicosa e non se gasta no seu metabolismo, do mesmo xeito que os voluntarios non beben a glicosa. auga entrante, pero construír presas de certa altura. E é necesario manter este certo nivel de insulina na superficie das células, así como a altura das presas temporais nas zonas inundadas.
Está claro que se non hai suficiente insulina, entón o metabolismo da glicosa está interrompido; non pasa ás células, acumulándose nos fluídos biolóxicos. Esta é a patoxénese da diabetes. Anteriormente, existía unha terminoloxía confusa "diabetes dependente da insulina/independente", pero é máis correcto clasificala do seguinte xeito: a diabetes tipo 1 é unha falta física de insulina (o motivo é a maioría das veces a morte das células pancreáticas); A diabetes tipo 2 é unha diminución da resposta do corpo ao nivel da súa propia insulina (todas as razóns non se comprenden completamente e son variadas). 1o tipo - hai poucos voluntarios e non teñen tempo para construír presas; Tipo 2: presas de altura normal, pero cheas de buratos ou construídas transversalmente.
Problema de axuste manual
Ambos tipos, como queda claro, conducen a un aumento dos niveis de glicosa fóra das células - no sangue, orina, o que ten un efecto negativo sobre todo o corpo. Temos que vivir contando и nunha xeringa e nunha placa, respectivamente. Pero non sempre se pode regular manualmente o que o propio corpo estaba facendo. Unha persoa debe durmir, e mentres dorme, os niveis de insulina seguen baixando; unha persoa pode, debido ás circunstancias cotiás, non comer a tempo, e entón o seu nivel de azucre baixará baixo a influencia dun nivel de insulina mantido artificialmente. En esencia, a vida atópase nun túnel de límites de niveis de glicosa, máis aló do cal hai coma.
Parte da solución a este problema foron os dispositivos modernos que substituíron as xiringas: as bombas de insulina. Este é un dispositivo que usa unha agulla hipodérmica inserida continuamente para dosificar automaticamente a insulina. Pero a entrega conveniente por si só non garante unha terapia de substitución de insulina correcta sen datos sobre o nivel de glicosa actual. Esta é outra dor de cabeza para médicos e biotecnólogos: probas rápidas e predicción correcta da dinámica dos niveis de insulina e glicosa. Tecnicamente, isto comezou a implementarse en forma de monitorización continua de glicosa - sistemas CGM. Estes son unha variedade de dispositivos que len continuamente datos dun sensor constantemente inserido debaixo da pel. Este método é menos traumático e máis atractivo para os usuarios que o clásico. , pero este último é máis preciso e recomendado para o seu uso se o nivel de azucre aínda está moi "caído" ou cambia dalgunha forma rapidamente co paso do tempo.
A ligazón intermedia neste sistema é unha persoa, normalmente o propio paciente. Axusta a subministración de insulina dependendo das lecturas do glucómetro e da tendencia esperada: se comeu doces ou se está a preparar para saltar o xantar. Pero no contexto da electrónica de precisión, unha persoa convértese nun elo débil: e se durante o sono sofre hipoglucemia grave e perde o coñecemento? Ou comportarase doutro xeito inadecuado, esquecerá/perderá/configurará o dispositivo incorrectamente, especialmente se aínda é un neno? Nestes casos, moitas persoas pensaron en crear sistemas de retroalimentación, para que o dispositivo de entrada de insulina estea orientado cara á saída dos sensores de glicosa.
Comentarios e código aberto
Non obstante, inmediatamente xorde un problema: hai moitas bombas e glucómetros no mercado. Ademais, todos son dispositivos executivos e necesitan un procesador común e un software que os controle.
Xa se publicaron artigos en Habré [, ] sobre o tema da combinación de dous dispositivos nun só sistema. Ademais de engadir un terceiro caso, falareivos un pouco de proxectos globais que combinan os esforzos dos entusiastas que queren montar sistemas similares por si mesmos.
O proxecto OpenAPS (Open Artificial Pancreas System) foi fundado por Dana Lewis de Seattle. A finais de 2014, ela, tamén diabética tipo 1, decidiu realizar un experimento similar. Despois de probar e despois describir o seu dispositivo en detalle, finalmente descubriu , que describe detalladamente como combinar o teu propio medidor e bomba de CGM, en varias variacións de diferentes fabricantes, cos dispositivos intermedios necesarios, opcións de software en Github, con moita documentación dunha crecente comunidade de usuarios. O aspecto máis importante que destaca OpenAPS é "axudarémosche con instrucións detalladas, pero debes facelo todo ti mesmo". O caso é que este tipo de actividades están a un paso das sancións graves da FDA (a Administración estadounidense de alimentos e medicamentos, cuxa xurisdición inclúe todos os medicamentos e produtos médicos). E se non pode prohibirche romper dispositivos certificados e combinalos en sistemas caseiros para usalos por ti mesmo, entón calquera intento de axudarche a fabricalos ou vendelos será severamente castigado. A segunda idea, pero non menos importante, de OpenAPS é a seguridade dun sistema caseiro. Documentación en formulario e os algoritmos claros e detallados están dirixidos especificamente a axudar ao paciente e non prexudicarse.
Ventá da conta de Nightscout
Outro proxecto , permite aos usuarios cargar datos dos seus dispositivos CGM ao almacenamento na nube en tempo real a través dun teléfono intelixente, un reloxo intelixente e outros dispositivos, así como ver e procesar os datos recibidos. O proxecto está dirixido a facer o uso máis informativo e cómodo dos datos, e tamén contén guías detalladas, por exemplo, glucómetros con teléfonos intelixentes cun ou outro SO e o software necesario e os transmisores intermedios.
A visualización de datos é importante para determinar as flutuacións diarias da glicosa no seu estilo de vida e a posible corrección do comportamento e da inxestión de alimentos, para transmitir datos nunha forma gráfica conveniente a un teléfono intelixente ou reloxo intelixente, para predecir tendencias dos niveis de glicosa nun futuro próximo e Ademais, estes datos poden ser lidos e procesados polo software OpenAPS. Isto é exactamente o que usa Liam no seu proxecto. Nos artigos de KDPV: os seus datos persoais do servizo na nube, onde o "garfo" morado da dereita son os niveis de glicosa previstos por OpenAPS.
Proxecto de Liam
Podedes ler o proxecto en detalle na entrada correspondente do seu blog, só tentarei contalo de forma máis esquemática e clara.
The Hard inclúe os seguintes dispositivos: a bomba de insulina Medtronic que tiña orixinalmente Liam; CGM (glucómetro) FreeStyle Libre con sensor NFC; conectado a el está o transmisor MiaoMiao, que transmite os datos do sensor NFC da pel ao smartphone a través de Bluetooth; Microordenador Intel Edison como procesador para controlar todo o sistema mediante Open APS; Explorer HAT é un transmisor de radio para conectar este último cun teléfono intelixente e unha bomba.
O círculo está completo.
Todo o hardware custou a Liam 515 euros, sen contar a bomba que tiña anteriormente. Encargou todas as súas cousas a Amazon, incluíndo a Edison descontinuada. Ademais, os sensores subcutáneos para CGM Libre son un consumible caro: 70 euros por peza, que dura 14 días.
Software: en primeiro lugar, a distribución Jubilinux Linux para Edison e despois a instalación de OpenAPS nel, que o autor do dispositivo, segundo el, sufriu. A continuación foi configurar a transferencia de datos desde CGM a un teléfono intelixente e á nube, para o que tivo que licenciar unha compilación persoal da aplicación xDrip (150 euros) e configurar Nightscout, que tiña que ser "casado" con OpenAPS a través de complementos especiais. . Tamén houbo problemas co funcionamento de todo o dispositivo, pero a comunidade Nightscout axudou con éxito a Liam a atopar erros.
Por suposto, pode parecer que o autor complicou demasiado o proxecto. O Intel Edison, descontinuado durante moito tempo, foi elixido por Liam como "máis eficiente enerxéticamente que o Raspberry Pi". Apple OS tamén engadiu dificultades cunha licenza de software e custos comparables a un teléfono intelixente Android. Non obstante, a súa experiencia é útil e sumarase a moitos proxectos similares de dispositivos caseiros, que están deseñados para mellorar significativamente a calidade de vida de moitas persoas por relativamente pouco diñeiro. Persoas cada vez máis afeitas a confiar nas súas propias fortalezas e habilidades.
Liam argumenta que a diabetes tipo 1 deixouno libre e o dispositivo que creou é unha forma de recuperar a comodidade psicolóxica do control do seu propio corpo. E ademais de recuperar o seu estilo de vida normal, crear un sistema de bomba de insulina de circuito pechado foi unha poderosa experiencia de autoexpresión para el. "É mellor manter o teu metabolismo baixo control co código JS que acabar no hospital", escribe.
Fonte: www.habr.com