„Most már kiborg vagyok!” – büszkén nyilatkozik az ausztrál Liam Zibidi, fiatal programozó, blockchain/Fullstack mérnök és író, ahogyan önmagát bemutatja saját . Augusztus elején befejezte DIY projektjét egy viselhető eszköz létrehozására, amelyet hamis szerénység nélkül „mesterséges hasnyálmirigyként” emlegetett. Szó szerint egy önszabályozó inzulinpumpáról van szó, és a mi kiborgunk bizonyos szempontból nem kereste a könnyű utakat a találmánya megalkotásában. A készülék koncepciójáról és az open source technológiákról, amelyekre támaszkodott — a cikk további részében.
Az illusztrációk, a készülék ábráját leszámítva, a
Cukorbetegség kezdőknek
Liam 1-es típusú cukorbeteg.
Ha helyesen — a „cukorbetegség” szó egy csoport betegséget jelent, amelyek fokozott vizeletelválasztással járnak, de a cukorbetegség (CD) aránya magasabb, és a rövid elnevezés de facto elfogadottá vált a CD-re. Még a középkorban a cukorbetegségben szenvedők vizeletében cukrot találtak. Jó időbe telt, amíg felfedezték az inzulin hormont (amely az első teljesen szekvenált fehérje lett a történelemben) és annak szerepét a CD patogenezisében.
Az inzulin a legfontosabb hormon, amely számos anyag metabolizmusát szabályozza, de legnagyobb hatása a szénhidrátok, köztük a legfontosabb cukorra, a glükózra van. A glükóz metabolizmusához az inzulin a sejtekben, durván szólva, jelzőmolekula. A sejtek felületén speciális inzulinreceptor molekulák találhatók. Az inzulin „rátapadva” ezekre jelet ad a biokémiai reakciók láncának elindítására: a sejt elkezdi aktívan szállítani a glükózt a membránján keresztül és feldolgozni azt belül.
Az inzulintermelés folyamatát hasonlíthatjuk a vízbefulladás ellen küzdő önkéntesek munkájához. Az inzulin szintje a glükóz mennyiségétől függ: minél több van belőle, annál magasabbra emelkedik az inzulinszint is. Ismétlem: az a fontos, hogy a szövetekben milyen szinten van, nem pedig a glükózzal arányos molekulák száma, hiszen az inzulin nem kötődik közvetlenül a glükózhoz, és nem használódik el annak anyagcseréjére, ahogyan az önkéntesek sem isznak a beáramló vízből, hanem gátakat építenek meghatározott magasságban. Fenntartani szükséges ezt a meghatározott inzulinszintet a sejtek felületén, ahogyan a vízszintet is a víz alá került területeken.
Nyilvánvaló, hogy ha csökken az inzulin mennyisége, akkor a glükóz anyagcseréje zavart szenved, nem jut be a sejtekbe, felhalmozódik a biológiai folyadékokban. Ez a cukorbetegség patogenezise. Korábban zavaros terminológia létezett az „inzulinfüggő/nem inzulinfüggő cukorbetegség” megjelölésére, de helyesebb így osztályozni: az 1-es típusú cukorbetegség az inzulin fizikai hiányát jelenti (ennek leggyakoribb oka a hasnyálmirigy sejtjeinek pusztulása); a 2-es típusú cukorbetegség pedig a szervezet reakciójának csökkenését a saját inzulin szintjére (minden okát nem tárták fel teljesen, változatosak). Az 1-es típus — kevés önkéntes van, és nem tudják időben megépíteni a gátakat; a 2-es típus — a gátak normális magasságúak, de vagy lyukasak, vagy keresztben építették őket.
A kézi szabályozás problémája
Mindkét típus, ahogyan az világossá válik, a glükóz szintjének megemelkedéséhez vezet a sejtek kívül — a vérben, vizeletben, ami negatív hatással van az egész szervezetre. Élnünk kell, számolva és a fecskendőben és a tányéron. De nem lehet állandóan kézi szabályozással kezelni azt, amit a szervezet önállóan végzett. Az embernek aludnia kell, és alvás közben az inzulinszint folyamatosan csökken; az ember a mindennapi körülmények miatt nem tud időben enni — és akkor a cukra is leesik az mesterségesen fenntartott inzulinszint hatására. Lényegében az élet a glükóz szintjének határvonalain belül zajlik, felette és alatta pedig — kóma.
Részben megoldást jelentett erre a problémára a modern eszközök megjelenése, amelyek kiváltották a fecskendőket – az inzulinpumpák. Ez egy olyan készülék, amely folyamatosan beadott szubkután tűt használ az inzulin automatikus adagolására. De a kényelmes adagolás önmagában nem garantálja a megfelelő inzulinpótló terápiát anélkül, hogy ne lenne információ a jelenlegi glükózszintről. Ez – még egy fejfájás az orvosok és biotechnológusok számára: a gyors tesztelés és a helyes előrejelzés az inzulin- és glükózszintek dinamikájáról. Technikailag ez úgy valósul meg, mint folyamatos glükózmonitorozási rendszerek – CGM. Ezek különböző eszközök, amelyek folyamatosan olvassák a bőr alá beültetett érzékelők adatait. Ez a módszer kevésbé traumatikus és vonzóbb a felhasználók számára, mint a klasszikus , de az utóbbi pontosabb, és javasolt használni, ha a vércukor szintje drámaian csökkent, vagy valamilyen gyors változáson megy keresztül az idő során.
A rendszer középső láncszeme az ember – általában a páciens maga. Ő végzi az inzulin adagolásának szabályozását a glükométer mutatói és a várt trend szerint – hogy evett-e valami édességet, vagy éppen lemond az ebédről. De a pontos elektronika mellett az ember gyenge láncszé válik – mi van, ha alvás közben súlyos hipoglikémia lép fel, és elveszíti az eszméletét? Vagy ha más módon viselkedik nem adekvát módon, elfelejti/propagálja/nem állítja be helyesen a készüléket, különösen, ha még gyermek? Az ilyen esetekre sokan elkezdtek gondolkodni olyan visszajelzéssel rendelkező rendszerek létrehozásán – hogy az inzulinadagoló berendezés az érzékelőktől érkező adatokra alapozza működését.
Visszajelzés és nyílt forráskód
De azonnal felmerül egy probléma – a piacon sok pumpa és glükométer található. Ezen felül, ezek mind végrehajtó eszközök, amelyekhez közös processzorra és szoftverre van szükség, amely irányítja őket.
A Habr-on már megjelent cikkek [, ] a két készülék egy rendszerbe integrálásának témájáról. Ezen kívül, a harmadik eset hozzáadásán felül, kicsit mesélek a globális projektekről, amelyek összefogják azoknak az önkénteseknek az erőfeszítéseit, akik hasonló rendszerek önálló összeszerelésére vágynak.
Az OpenAPS projekt (Open Artificial Pancreas System, nyílt mesterséges hasnyálmirigy) Dana Lewis si Seattle-ből indult. 2014 végén ő, mint 1-es típusú cukorbeteg, úgy döntött, hogy egy ilyen kísérletbe fog. Miután kipróbálta, és részletesen leírta az eszközét, végül felfedezte , ahol részletesen ismertetjük, hogyan lehet saját CGM-glükométerét és pumpáját különböző gyártóktól, a szükséges közbenső eszközökkel, szoftvervariációkkal a Githubon, valamint a növekvő felhasználói közösség által biztosított rengeteg dokumentációval összeilleszteni. Az OpenAPS legfontosabb hangsúlyozott aspektusa az, hogy "segítünk részletes utasításokkal, de mindent magadnak kell megcsinálni." A helyzet az, hogy az ilyen tevékenységek a szigorú FDA-szankciók (amerikai Élelmiszer- és Gyógyszerügyi Hatóság) szélén állnak, amelynek joghatósága alatt minden gyógyszer és orvostechnikai eszköz áll. És bár nem tudja megtiltani, hogy tönkretegye a tanúsított berendezéseket és házilagos rendszereket építsen belőlük, hogy magának használja, bármilyen próbálkozás, hogy segítsen ezt megtenni vagy eladni, szigorúan büntetendő. Az OpenAPS második, de nem kevésbé fontos gondolata a házilagos rendszer biztonsága. A dokumentáció és világos, részletes algoritmusokból áll, amelyek arra összpontosítanak, hogy a beteg segítsen, ne ártson magának.
Nightscout fiókablak
Másik projekt, , lehetővé teszi a felhasználók számára, hogy valós időben töltsék fel CGM-eszközeik adatait felhőalapú tárolóba okostelefonokon, okosórákon és más eszközökön keresztül, valamint megtekintsék és feldolgozzák az adatokat. A projekt célja, hogy a lehető leginformatívabb és legkényelmesebb módon használja fel az adatokat, és részletes útmutatókat is tartalmaz, például glükométerek okostelefonokkal különböző operációs rendszerekkel és szükséges szoftverekkel, valamint közbenső adásvevőkkel.
Az adatok vizualizációja fontos a napi glükózváltozások meghatározásához az életmódod és a viselkedésed, valamint az étkezési szokásaid esetleges korrekciójához, az adatok kényelmes grafikus megjelenítéséhez okostelefonon vagy okosórán, a glükózszint trendjeinek előrejelzéséhez a közeljövőben, ráadásul ezek az adatok beolvashatók és feldolgozhatók az OpenAPS szoftverrel. Ezt használja Liam a projektjében. A KDPV cikkek - a személyes adatai egy felhőszolgáltatásból, ahol a jobb oldalon látható lila „villa” az előre jelzett glükózszintek, amelyeket az OpenAPS jósolt.
Liam projektje
A projektről részletesebben olvashatsz a blogjának megfelelő bejegyzésében, én csak próbálom összefoglalni azt képszerűen és szemléletesen.
A hardver a következő eszközöket tartalmazza: Medtronic inzulinpumpa, amely Liamnek eredetileg volt; FreeStyle Libre CGM (glükométer) NFC-érzékelővel; ehhez - egy MiaoMiao transmitter, amely adatokat küld a bőr NFC-érzékelőről okostelefonra Bluetooth-on; Intel Edison mikroszámítógép, mint az egész rendszer vezérlője az Open APS segítségével; Explorer HAT - rádiótranszmitter, amely összeköti az utóbbit a telefonnal és a pumpával.
A kör bezárult.
Az összes hardverelem összesen 515 euróba került Liamnek, a pumpát kivéve, amely neki korábban megvolt. Minden dolgot az Amazonról rendelt, beleértve a gyártásból kivont Edisont is. Emellett a CGM Libre alá helyezett érzékelők nem olcsó fogyóeszközök - 70 euró egy darab, ami 14 napig használható.
Szoftver: először is a Jubilinux Linux disztribúció Edison számára, majd az OpenAPS telepítése, ami a készülék készítője szerint nem volt könnyű feladat. Ezután a CGM adatainak okostelefonra és a felhőbe történő átvitelének beállítása, amihez kellett licencelnie egy személyre szabott xDrip alkalmazást (150 euró) és a Nightscout beállítása - ezt speciális pluginok segítségével kellett „összehozni” az OpenAPS-szal. Ezen kívül problémák merültek fel az eszköz működésével, de a Nightscout közösség sikeresen segített Liamek a hibák keresésében.
Természetesen úgy tűnhet, hogy a szerző túlbonyolította a projektet. A már régóta gyártásból kivont Intel Edison-t választotta Liam, mert "energiahatékonyabb, mint a Raspberry Pi". Az Apple operációs rendszere is nehézségeket okozott a szoftverlicenc és a költségek miatt, amelyek hasonlóak egy Android okostelefonhoz. Azonban tapasztalata hasznos és hozzájárul számos hasonló, házilag készített eszköz projektjéhez, amelyek viszonylag kis költségek mellett jelentősen javítják sok ember életminőségét. Olyan emberek, akik egyre inkább hozzászoknak, hogy bíznak saját képességeikben és tudásukban.
Liam arról beszél, hogy az 1. típusú SD nem tette szabaddá, és az általa készített eszköz a módja annak, hogy visszanyerje a pszichológiai kényelmét, a saját teste feletti kontrollt. A normális életvitel visszaállításán kívül a visszajelzéssel rendelkező inzulinpumpa rendszer létrehozása hatalmas önkifejezési élményt jelentett számára. "Jobb, ha a metabolizmusomat JS kódon keresztül tartom ellenőrzés alatt, mint hogy kórházba kerüljek" - írja ő.
Forrás: habr.com
