"Sada sam kiborg!" - ponosno izjavljuje Australac Liam Zibidi, mladi programer, blockchain/Fullstack inženjer i pisac, predstavljajući se na stranicama svog . Početkom kolovoza dovršio je svoj DIY projekt za izradu nosivog uređaja, koji je bez srama nazvao "umjetna gušterača". Riječ je zapravo o samoregulirajućoj inzulinskoj pumpi, a naš kiborg u nekim aspektima svoje kreacije nije išao lakšim putem. Više o konceptu uređaja i tehnologijama otvorenog koda na koje se oslanja pročitajte kasnije u članku.
ilustracije uz iznimku dijagrama uređaja preuzete su iz
Dijabetes za lutke
Liam ima dijabetes tipa 1.
Ako je točna, onda riječ "dijabetes" označava skupinu bolesti s pojačanom diurezom - lučenjem urina, ali je udio oboljelih od dijabetes melitusa (DM) veći, a taj se skraćeni naziv potajno udomaćio za DM. Još u srednjem vijeku većina pacijenata s dijabetesom primijetila je prisutnost šećera u urinu. Prošlo je dosta vremena do otkrića hormona inzulina (koji je trebao postati i prvi potpuno sekvencirani protein u povijesti) i njegove uloge u patogenezi dijabetesa.
Inzulin je najvažniji hormon koji regulira metabolizam mnogih tvari, ali njegov glavni učinak je na metabolizam ugljikohidrata, uključujući i "glavni" šećer - glukozu. Za metabolizam glukoze u stanicama inzulin je, grubo rečeno, signalna molekula. Na površini stanica postoje posebne molekule receptora inzulina. "Sjedeći" na njima, inzulin daje signal za pokretanje kaskade biokemijskih reakcija: stanica počinje aktivno transportirati glukozu kroz svoju membranu i obrađivati je iznutra.
Proces proizvodnje inzulina može se usporediti s radom ljudskih dobrovoljaca koji su se došli boriti s poplavom. Razina inzulina ovisi o količini glukoze: što je više, to više raste ukupna razina inzulina kao odgovor. Ponavljam: bitna je razina u tkivima, a ne broj molekula, koji je izravno proporcionalan glukozi, jer sam inzulin se ne veže na glukozu i ne troši se na njezin metabolizam, kao što ni dobrovoljci ne piju dolazne vode, ali graditi brane određene visine. I potrebno je održavati tu određenu razinu inzulina na površini stanica, kao i visinu privremenih brana u poplavljenim područjima.
Jasno je da ako nema dovoljno inzulina, metabolizam glukoze je poremećen, ona ne prolazi u stanice, nakupljajući se u biološkim tekućinama. Ovo je patogeneza dijabetesa. Ranije je postojala zbunjujuća terminologija "dijabetes ovisan/neovisan o inzulinu", ali je ispravnije klasificirati ga na sljedeći način: dijabetes tipa 1 je fizički nedostatak inzulina (razlog tome je najčešće odumiranje stanica gušterače); Dijabetes tipa 2 je smanjena reakcija tijela na razinu vlastitog inzulina (svi razlozi nisu u potpunosti shvaćeni i različiti su). 1. tip - malo je volontera i nemaju vremena za izgradnju brana; Tip 2 - brane normalne visine, ali pune rupa ili izgrađene poprijeko.
Problem s ručnim podešavanjem
Obje vrste, kako postaje jasno, dovode do povećanja razine glukoze izvan stanica - u krvi, mokraći, što ima negativan učinak na cijeli organizam. Moramo živjeti od brojanja и u štrcaljki i pločici. Ali ne možete uvijek ručno regulirati ono što je samo tijelo radilo. Osoba mora spavati, a dok spava, razina inzulina nastavlja padati; osoba može, zbog svakodnevnih okolnosti, ne jesti na vrijeme - i tada će mu razina šećera pasti pod utjecajem umjetno održavane razine inzulina. U biti, život se nalazi u tunelu granica razine glukoze, iza kojih je koma.
Dio rješenja ovog problema bili su moderni uređaji koji su zamijenili šprice – inzulinske pumpe. Ovo je uređaj koji koristi kontinuirano umetnutu potkožnu iglu za automatsko doziranje inzulina. No samo prikladna isporuka ne jamči ispravnu nadomjesnu inzulinsku terapiju bez podataka o trenutnoj razini glukoze. Ovo je još jedna glavobolja za liječnike i biotehnologe: brzi testovi i ispravno predviđanje dinamike razine inzulina i glukoze. Tehnički, to se počelo provoditi u obliku kontinuiranog praćenja glukoze – CGM sustava. To su razni uređaji koji kontinuirano čitaju podatke sa senzora stalno umetnutog ispod kože. Ova metoda je manje traumatična i korisnicima privlačnija od klasične. , ali potonji je točniji i preporučuje se za upotrebu ako je razina šećera još uvijek jako "pala" ili se nekako brzo mijenja tijekom vremena.
Srednja karika u ovom sustavu je osoba – najčešće sam pacijent. Prilagođava opskrbu inzulinom ovisno o očitanjima glukometra i očekivanom trendu – je li pojeo slatkiše ili se sprema preskočiti ručak. Ali u pozadini precizne elektronike, osoba postaje slaba karika - što ako tijekom sna doživi tešku hipoglikemiju i izgubi svijest? Ili će se ponašati na neki drugi neprimjeren način, zaboraviti/promašiti/pogrešno namjestiti uređaj, pogotovo ako je još dijete? U takvim slučajevima, mnogi su ljudi razmišljali o stvaranju sustava povratnih informacija - tako da je uređaj za unos inzulina usmjeren prema izlazu iz senzora glukoze.
Povratne informacije i otvoreni kod
No, odmah se javlja problem - na tržištu ima mnogo pumpica i glukometra. Osim toga, sve su to izvršni uređaji i trebaju zajednički procesor i softver koji njima upravlja.
Članci su već objavljeni na Habréu [, ] na temu spajanja dva uređaja u jedan sustav. Osim dodavanja trećeg slučaja, reći ću vam nešto o globalnim projektima koji udružuju napore entuzijasta koji žele sami sastaviti slične sustave.
Projekt OpenAPS (Open Artificial Pancreas System) utemeljila je Dana Lewis iz Seattlea. Krajem 2014. i ona, također dijabetičarka tipa 1, odlučila se na sličan eksperiment. Nakon što je pokušala i detaljno opisala svoj uređaj, na kraju je otkrila , koji detaljno opisuje kako kombinirati vlastiti CGM mjerač i pumpu, u raznim varijantama različitih proizvođača, s potrebnim međuuređajima, softverskim opcijama na Githubu, s mnoštvom dokumentacije rastuće zajednice korisnika. Najvažniji aspekt koji OpenAPS naglašava je “mi ćemo vam pomoći s detaljnim uputama, ali sve morate učiniti sami.” Činjenica je da su takve aktivnosti na korak od ozbiljnih sankcija FDA-e (Američka agencija za hranu i lijekove, u čijoj nadležnosti su svi lijekovi i medicinski proizvodi). A ako vam ne može zabraniti da razbijate certificirane uređaje i kombinirate ih u kućne sustave kako biste ih upotrijebili na sebi, tada će svaki pokušaj da vam se pomogne u izradi ili prodaji biti strogo kažnjen. Druga, ali ne manje važna ideja OpenAPS-a je sigurnost domaćeg sustava. Dokumentacija u obrascu i jasni, detaljni algoritmi usmjereni su upravo na pomoć pacijentu, a ne na štetu samog sebe.
Prozor računa Nightscout
Još jedan projekt , omogućuje korisnicima prijenos podataka sa svojih CGM uređaja u pohranu u oblaku u stvarnom vremenu putem pametnog telefona, pametnog sata i drugih uređaja, kao i pregled i obradu primljenih podataka. Projekt je usmjeren na što informativniju i praktičniju upotrebu podataka, a sadrži i detaljne vodiče, npr. glukometri s pametnim telefonima s jednim ili drugim OS-om i potrebnim softverom i međuodašiljačima.
Vizualizacija podataka važna je za određivanje dnevnih fluktuacija glukoze u vašem životnom stilu i moguću korekciju ponašanja i unosa hrane, za prijenos podataka u praktičnom grafičkom obliku na pametni telefon ili pametni sat, za predviđanje trendova razine glukoze u bliskoj budućnosti, te u Osim toga, ove podatke može čitati i obraditi softver OpenAPS. Upravo to Liam koristi u svom projektu. O KDPV člancima - njegovi osobni podaci iz usluge u oblaku, gdje je ljubičasta "vilica" s desne strane predviđena razina glukoze koju predviđa OpenAPS.
Liamov projekt
O projektu možete detaljno pročitati u odgovarajućem unosu na njegovom blogu, samo ću ga pokušati prepričati shematski i jasnije.
Hard uključuje sljedeće uređaje: inzulinsku pumpu Medtronic koju je Liam izvorno imao; CGM (glukometar) FreeStyle Libre s NFC senzorom; na njega je povezan odašiljač MiaoMiao, koji putem Bluetootha prenosi podatke s kožnog NFC senzora na pametni telefon; Mikroračunalo Intel Edison kao procesor za upravljanje cijelim sustavom pomoću Open APS-a; Explorer HAT je radio odašiljač za povezivanje potonjeg s pametnim telefonom i pumpom.
Krug je završen.
Cijeli hardver koštao je Liama 515 eura, ne računajući pumpu koju je prije imao. Sve je svoje stvari naručivao s Amazona, uključujući i ukinuti Edison. Također, potkožni senzori za CGM Libre su skup potrošni materijal - 70 eura po komadu, koji traje 14 dana.
Softver: najprije distribucija Jubilinux Linuxa za Edisona, a potom i instaliranje OpenAPS-a na njega, s čime je autor uređaja, prema njegovim riječima, patio. Sljedeće je bilo postavljanje prijenosa podataka s CGM-a na pametni telefon i u oblak, za što je morao licencirati osobnu verziju xDrip aplikacije (150 eura) te postavljanje Nightscout-a - trebalo ga je “spajati” s OpenAPS-om preko posebnih dodataka. . Bilo je problema i s radom cijelog uređaja, ali je Nightscout zajednica uspješno pomogla Liamu u pronalaženju grešaka.
Naravno, može se činiti da je autor previše zakomplicirao projekt. Liam je izabrao davno ukinuti Intel Edison kao "energetski učinkovitiji od Raspberry Pi-ja". Apple OS također je dodao poteškoće sa softverskom licencom i troškovima usporedivim s Android pametnim telefonom. No, njegovo iskustvo je korisno i poslužit će mnogim sličnim projektima kućnih uređaja, koji su osmišljeni da za relativno malo novca značajno poboljšaju kvalitetu života mnogih ljudi. Ljudi koji su sve više navikli oslanjati se na vlastite snage i vještine.
Liam tvrdi da ga je dijabetes tipa 1 učinio neslobodnim, a uređaj koji je stvorio način je da ponovno stekne psihološku udobnost kontrole nad vlastitim tijelom. A uz vraćanje normalnog načina života, stvaranje zatvorenog sustava inzulinske pumpe za njega je bilo snažno iskustvo samoizražavanja. “Bolje je držati svoj metabolizam pod kontrolom s JS kodom nego završiti u bolnici”, piše.
Izvor: www.habr.com