„Sad sam kiborg!“ — ponosno izjavljuje Australac Liam Zabidi, mladi programer, blockchain/Fullstack inženjer i pisac, kako se predstavlja na stranicama svog . Početkom kolovoza završio je svoj DIY projekt izrade nosivog uređaja koji je bez lažne skromnosti nazvao „umjetnom gušteračom“. Radi se uglavnom o samoregulirajućoj inzulinskoj pumpi, a naš kiborg nije birao lagane puteve u nekim aspektima svog izuma. Više o konceptu uređaja i open source tehnologijama na koje se oslanjao — slijedi u članku.
ilustracije osim sheme uređaja preuzete su iz
Dijabetes za dummies
Liam ima dijabetes tipa 1.
Ako ispravno — riječ „dijabetes“ znači skupinu bolesti s pojačanim diurezom — izlučivanjem urina, ali udio oboljelih upravo od dijabetesa (DB) je veći, i kratki naziv neformalno se ustalio za DB. Još u srednjem vijeku su većini bolesnika s DB primjećivali prisutnost šećera u urinu. Prošlo je dosta vremena do otkrića hormona inzulina (koji je također postao prvi u povijesti u potpunosti sekvencirani protein) i njegove uloge u patogenezi DB.
Inzulin je najvažniji hormon koji regulira metabolizam mnogih tvari, ali osnovni utjecaj ima na metabolizam ugljikohidrata, uključujući „glavni“ šećer — glukozu. Za metabolizam glukoze u stanicama, inzulin je, grubim rječnikom, signalska molekula. Na površini stanica postoje specijalne molekule-receptori inzulina. „Sjedajući“ na njih, inzulin šalje signal za pokretanje kaskade biokemijskih reakcija: stanica počinje aktivno transportirati glukozu unutar kroz svoju membranu i obrađivati je unutar.
Proces proizvodnje inzulina može se usporediti s radom volontera koji su došli da se bore protiv poplave. Razina inzulina ovisi o količini glukoze: što je više glukoze, to se povećava ukupna razina inzulina. Ponovit ću: važna je razina u tkivima, a ne količina molekula, koja je direktno proporcionalna glukozi, jer se inzulin sam ne veže za glukozu i ne troši se na njen metabolizam, baš kao što volonteri ne piju dolaznu vodu, nego grade nasipa određene visine. Potrebno je održavati tu određenu razinu inzulina na površini stanica, kao i visinu privremenih nasipa na poplavljenim područjima.
Jasno je da ako inzulina počne nedostajati, tada dolazi do poremećaja metabolizma glukoze, ona ne ulazi u stanice, nakupljajući se u biološkim tekućinama. To je patogeneza dijabetesa. Ranije je postojala zbunjujuća terminologija „inzulinovisni/nezavisni dijabetes“, ali ispravnije je klasificirati ovako: dijabetes tipa 1 – to je fizički nedostatak inzulina (uzrok tome najčešće je smrt stanica gušterače); dijabetes tipa 2 – to je smanjenje reakcije organizma na razinu vlastitog inzulina (svi uzroci nisu do kraja razjašnjeni i raznoliki su). Tip 1 – volontera je postalo malo i ne stižu graditi nasipa; tip 2 – nasipi su normalne visine, ali ili su probušeni, ili sagrađeni poprijeko.
Problem ručne regulacije
Oba tipa, kako postaje jasno, vode do povećane razine glukoze izvan stanica – u krvi, urinu, što negativno utječe na cijeli organizam. Moramo živjeti, računajući i u šprici i na tanjiru odgovarajuće. No ne možemo stalno ručno regulirati ono što je radio sam organizam. Čovjek mora spavati, a tijekom sna razina inzulina nastavlja opadati; čovjek može zbog svakodnevnih okolnosti ne pojesti na vrijeme – i tada će mu padati šećer pod utjecajem umjetno održavane razine inzulina. U suštini, život se pokazuje kao tunel granica razine glukoze, iznad i ispod kojih je – koma.
Djelomično rješenje ovog problema su moderna uređaji koji su zamijenili špriceve – inzulinske pumpe. Ovo je uređaj koji koristi konstantno ugrađenu potkožnu iglu za automatsko dozirano davanje inzulina. No sama pogodnost primjene ne jamči pravilnu zamjensku inzulinsku terapiju bez podataka o trenutnoj razini glukoze. Ovo je još jedna glavobolja za medicinare i biotehnologe: brzi testovi i pravilno predviđanje dinamike razina inzulina i glukoze. Tehnički, to se počelo ostvarivati u obliku sustava za kontinuirano praćenje glukoze – CGM. To su razni uređaji koji kontinuirano prikupljaju podatke od senzora postavljenog ispod kože. Ovaj način je manje traumatičan i atraktivniji za korisnike u odnosu na klasično , no potonji je precizniji i preporučuje se korištenje kada je razina šećera znatno "snižena" ili se brzo mijenja u vremenu.
Međufeza u ovom sustavu je čovjek – obično sam pacijent. On regulira unos inzulina ovisno o pokazateljima glukometra i očekivanoj tendenciji – je li pojeo nešto slatko ili planira preskočiti ručak. Ali, usred točne elektronike, čovjek postaje slaba karika – što ako tijekom sna dođe do teške hipoglikemije i izgubiti svijest? Ili će se ponašati na neki način neadekvatno, zaboraviti/preskočiti/nepravilno podesiti uređaj, posebno ako je još dijete? U takvim slučajevima mnogi su razmišljali o stvaranju sustava s povratnom informacijom – kako bi uređaj za unos inzulina bio usmjeren na podatke sa senzora glukoze.
Povratna informacija i open source
Međutim, odmah se javlja problem – na tržištu ima puno pumpi i glukometara. Osim toga, to su sve izvršni uređaji, a njima je potreban zajednički procesor i softver koji upravlja njima.
Na Habru su već objavljeni članci [, ] o temi spajanja dva uređaja u jedan sustav. Osim dodavanja treće jedinice, ispričat ću malo o globalnim projektima koji okupljaju entuzijaste koji žele sami sastaviti slične sustave.
Projekt OpenAPS (Open Artificial Pancreas System, slobodni umjetni gušterač), osnovala je Dana Lewis iz Seattlea. Krajem 2014. godine, ona, također dijabetičar tipa 1, odlučila se na sličan eksperiment. Nakon što je isprobala i zatim detaljno opisala svoje uređaje, konačno je otvorila , gdje se detaljno opisuje kako sami spojiti svoje CGM-glukometar i pumpu, u raznim varijacijama od različitih proizvođača, s potrebnim posredničkim uređajima, softverskim opcijama na Githubu, s mnogo dokumentacije od rastuće zajednice korisnika. Najvažniji aspekt na koji OpenAPS stavlja naglasak je "mi ćemo vam pomoći s detaljnim uputama, ali vi morate sve učiniti sami". Naime, takve aktivnosti su na rubu ozbiljnih sankcija od FDA (američke Agencije za hranu i lijekove, koja nadzire sve lijekove i medicinske proizvode). I ako vam ne može zabraniti da rasklopite certificirane uređaje i spojite ih u samostalne sustave za vlastitu upotrebu, svaka pokušaj pomoći vam u tome ili prodaji bit će strogo kažnjena. Druga, ali ne manje važna ideja OpenAPS-a je sigurnost domaćeg sustava. Dokumentacija u obliku i jasni, detaljni algoritmi usmjereni su upravo na to da pomognu pacijentu, a ne da mu naštete.
noćni scout račun
Drugi projekt, , omogućava korisnicima da u stvarnom vremenu prenose podatke sa svojih CGM uređaja u oblak putem pametnog telefona, pametnih satova i drugih uređaja, a također omogućava pregled i obradu prikupljenih podataka. Projekt je usmjeren na maksimalnu informativnost i jednostavnost korištenja podataka, te također sadrži detaljne vodiče, poput glukometara sa pametnim telefonima različitih operativnih sustava i potrebnog softvera i posredničkih transmiterâ.
Vizualizacija podataka važna je za određivanje dnevnih fluktuacija glukoze prema vašem načinu života i mogućoj korekciji ponašanja i prehrane, za prijenos podataka u preglednom grafičkom obliku na pametnom telefonu ili pametnim satovima, za predviđanje trendova razine glukoze u bliskoj budućnosti, a osim toga, ti podaci mogu se očitati i obraditi softverom OpenAPS. To upravo koristi Liam u svom projektu. Na KDPV članka — njegovi su osobni podaci s cloud servisa, gdje je ljubičasta „vilica” s desne strane predviđene razine glukoze koje predviđa OpenAPS.
Projekt Liama
O projektu se može detaljno pročitati u odgovarajućem zapisu njegovog bloga, ja ću samo pokušati prepričati ga više shematski i slikovito.
Hardver uključuje sljedeće uređaje: inzulinsku pumpu Medtronic, koju je Liam imao od početka; CGM (glukometr) FreeStyle Libre s NFC senzorom; uz to — MiaoMiao transduser, koji prenosi podatke s kožnog NFC senzora na pametan telefon putem Bluetootha; mikroračunalo Intel Edison, kao procesor za upravljanje cijelim sustavom pomoću Open APS; Explorer HAT — radio transduser za povezivanje posljednjeg sa pametnim telefonom i pumpom.
Krug se zatvorio.
Sav hardver Liama koštao je 515 eura, osim pumpe koju je imao ranije. Sve je naručivao na Amazonu, uključujući i povučeni Edison. Također, pod kožni senzori za CGM Libre predstavljaju skupi potrošni materijal — 70 eura po komadu, koji traje 14 dana.
Softver: prvo, distribucija Linuxa Jubilinux za Edison i zatim instalacija OpenAPS-a, s kojim se autor uređaja, prema njegovim riječima, mučio. Zatim — postavljanje prijenosa podataka s CGM-a na pametni telefon i u oblak, zbog čega je morao licencirati osobnu verziju aplikacije xDrip (150 eura) i postaviti Nightscout — njegov se morao „vjenčati” s OpenAPS-om putem posebnih dodataka. Također, pojavili su se problemi s radom cijelog uređaja, ali zajednica Nightscout uspješno je pomogla Liamu u pronalaženju grešaka.
Naravno, može se činiti da je autor prekomplicirao projekt. Davno povučeni Intel Edison bio je odabran od strane Liama kao "energetski učinkovitiji od Raspberry Pija". Apple OS također je dodao poteškoća s licencom za softver i troškovima koji su usporedivi s Android pametnim telefonom. Međutim, njegovo iskustvo je korisno i pridonijet će mnogim sličnim projektima DIY uređaja koji imaju za cilj značajno poboljšati kvalitetu života mnogih ljudi za relativno malo novca. Ljudi koji sve više počinju oslanjati se na vlastite snage i vještine.
Liam razmišlja o tome kako mu je SD 1. tip učinio neslobodnim, a njegovo stvoreno uređaj je način da ponovno stekne psihološku udobnost kontrole nad vlastitim tijelom. Osim povratka normalnom načinu života, stvaranje sustava inzulinske pumpe s povratnom sprezi postalo je za njega snažno iskustvo samoprojektiranja. "Bolje je kontrolirati svoj metabolizam s kodom na JS nego završiti u bolnici" - piše on.
Izvor: habr.com
