"Aku seorang cyborg sekarang!" - Liam Zibidi dari Australia, seorang programmer muda, insinyur dan penulis blockchain/Fullstack, dengan bangga menyatakan, saat dia menampilkan dirinya di halaman bukunya . Pada awal Agustus, ia menyelesaikan proyek DIY-nya untuk membuat perangkat yang dapat dikenakan, yang tanpa malu-malu ia juluki sebagai “pankreas buatan”. Sebaliknya, kita berbicara tentang pompa insulin yang dapat mengatur dirinya sendiri, dan cyborg kita tidak mengambil jalan keluar yang mudah dalam beberapa aspek ciptaannya. Baca selengkapnya tentang konsep perangkat dan teknologi sumber terbuka yang diandalkannya nanti di artikel.
ilustrasi diambil, kecuali diagram perangkat
Diabetes untuk boneka
Liam menderita diabetes tipe 1.
Jika benar, maka kata “diabetes” berarti sekelompok penyakit dengan peningkatan diuresis – keluaran urin, namun proporsi penderita diabetes melitus (DM) lebih besar, dan nama pendek tersebut diam-diam mengakar pada DM. Pada Abad Pertengahan, sebagian besar pasien diabetes mencatat adanya gula dalam urin mereka. Cukup lama berlalu sebelum ditemukannya hormon insulin (yang juga menjadi protein terurut lengkap pertama dalam sejarah) dan perannya dalam patogenesis diabetes.
Insulin adalah hormon terpenting yang mengatur metabolisme banyak zat, namun efek utamanya adalah pada metabolisme karbohidrat, termasuk gula “utama” - glukosa. Untuk metabolisme glukosa dalam sel, insulin secara kasar merupakan molekul pemberi sinyal. Ada molekul reseptor insulin khusus pada permukaan sel. “Duduk” di atasnya, insulin memberi sinyal untuk meluncurkan serangkaian reaksi biokimia: sel mulai secara aktif mengangkut glukosa ke dalam melalui membrannya dan memprosesnya secara internal.
Proses produksi insulin dapat diibaratkan seperti kerja para sukarelawan yang datang untuk melawan banjir. Kadar insulin bergantung pada jumlah glukosa: semakin banyak glukosa, semakin besar pula peningkatan kadar insulin sebagai responsnya. Saya ulangi: yang penting adalah kadar dalam jaringan, dan bukan jumlah molekul, yang berbanding lurus dengan glukosa, karena insulin itu sendiri tidak mengikat glukosa dan tidak digunakan untuk metabolisme, seperti halnya sukarelawan tidak meminumnya. air masuk, tetapi membangun bendungan dengan ketinggian tertentu. Dan penting untuk mempertahankan tingkat insulin tertentu pada permukaan sel, serta ketinggian bendungan sementara di daerah banjir.
Jelas bahwa jika insulin tidak mencukupi, maka metabolisme glukosa terganggu, glukosa tidak masuk ke dalam sel, dan terakumulasi dalam cairan biologis. Inilah patogenesis diabetes. Sebelumnya, terdapat terminologi yang membingungkan “diabetes yang bergantung pada insulin/tidak bergantung pada insulin”, namun lebih tepat untuk mengklasifikasikannya sebagai berikut: diabetes tipe 1 adalah kekurangan insulin secara fisik (penyebabnya paling sering adalah kematian sel pankreas); Diabetes tipe 2 adalah penurunan respons tubuh terhadap tingkat insulinnya sendiri (semua alasannya tidak sepenuhnya dipahami dan bervariasi). tipe pertama - hanya ada sedikit sukarelawan dan mereka tidak punya waktu untuk membangun bendungan; Tipe 1 - bendungan dengan ketinggian normal, tetapi penuh lubang atau dibuat melintang.
Masalah penyesuaian manual
Kedua jenis tersebut, ternyata, menyebabkan peningkatan kadar glukosa di luar sel - dalam darah, urin, yang memiliki efek negatif pada seluruh tubuh. Kita harus hidup dengan menghitung и masing-masing dalam semprit dan piring. Namun Anda tidak selalu bisa mengatur secara manual apa yang dilakukan tubuh itu sendiri. Seseorang harus tidur, dan saat tidur, kadar insulin terus turun; seseorang mungkin, karena keadaan sehari-hari, tidak makan tepat waktu - dan kemudian kadar gulanya akan turun di bawah pengaruh tingkat insulin yang dipertahankan secara artifisial. Intinya, kehidupan menemukan dirinya berada dalam terowongan batas kadar glukosa, di luarnya terdapat koma.
Bagian dari solusi untuk masalah ini adalah perangkat modern yang menggantikan jarum suntik - pompa insulin. Ini adalah perangkat yang menggunakan jarum suntik yang dimasukkan terus menerus untuk memberi dosis insulin secara otomatis. Namun kemudahan persalinan saja tidak menjamin terapi penggantian insulin yang tepat tanpa data mengenai kadar glukosa saat ini. Ini adalah masalah lain bagi dokter dan ahli bioteknologi: tes cepat dan prediksi yang tepat tentang dinamika kadar insulin dan glukosa. Secara teknis, hal ini mulai diterapkan dalam bentuk pemantauan glukosa berkelanjutan - sistem CGM. Ini adalah berbagai perangkat yang terus-menerus membaca data dari sensor yang terus-menerus dimasukkan ke bawah kulit. Metode ini tidak terlalu menimbulkan trauma dan lebih menarik bagi pengguna dibandingkan metode klasik. , tetapi cara terakhir lebih akurat dan direkomendasikan untuk digunakan jika kadar gula masih sangat “turun” atau berubah dengan cepat seiring waktu.
Tautan perantara dalam sistem ini adalah seseorang - biasanya pasien itu sendiri. Ini menyesuaikan pasokan insulin tergantung pada pembacaan glukometer dan tren yang diharapkan - apakah dia sudah makan yang manis-manis atau bersiap untuk melewatkan makan siang. Namun dengan latar belakang elektronik presisi, seseorang menjadi titik lemah - bagaimana jika saat tidur ia menderita hipoglikemia parah dan kehilangan kesadaran? Atau akankah dia berperilaku tidak pantas lainnya, lupa/ketinggalan/salah memasang perangkat, terutama jika dia masih anak-anak? Dalam kasus seperti itu, banyak orang berpikir untuk membuat sistem umpan balik - sehingga perangkat masukan insulin berorientasi pada keluaran dari sensor glukosa.
Umpan balik dan sumber terbuka
Namun, masalah segera muncul - ada banyak pompa dan glukometer yang beredar di pasaran. Selain itu, ini semua adalah perangkat eksekutif, dan memerlukan prosesor dan perangkat lunak umum yang mengendalikannya.
Artikel telah diterbitkan di Habré [, ] tentang topik menggabungkan dua perangkat menjadi satu sistem. Selain menambahkan kasus ketiga, saya akan memberi tahu Anda sedikit tentang proyek global yang menggabungkan upaya para penggemar yang ingin merakit sistem serupa sendiri.
Proyek OpenAPS (Open Artificial Pancreas System) didirikan oleh Dana Lewis dari Seattle. Pada akhir tahun 2014, dia, yang juga penderita diabetes tipe 1, memutuskan untuk melakukan eksperimen serupa. Setelah mencoba dan menjelaskan perangkatnya secara detail, dia akhirnya menemukannya , yang menjelaskan secara rinci cara menggabungkan meteran dan pompa CGM Anda sendiri, dalam berbagai variasi dari produsen berbeda, dengan perangkat perantara yang diperlukan, opsi perangkat lunak di Github, dengan banyak dokumentasi dari komunitas pengguna yang terus berkembang. Aspek terpenting yang ditekankan OpenAPS adalah “kami akan membantu Anda dengan instruksi terperinci, tetapi Anda harus melakukan semuanya sendiri.” Faktanya, kegiatan tersebut tinggal selangkah lagi dari sanksi serius dari FDA (Badan Pengawasan Obat dan Makanan Amerika, yang yurisdiksinya mencakup semua obat-obatan dan produk medis). Dan jika dia tidak dapat melarang Anda merusak perangkat bersertifikat dan menggabungkannya ke dalam sistem buatan sendiri untuk digunakan sendiri, maka segala upaya untuk membantu Anda membuat atau menjualnya akan dihukum berat. Ide OpenAPS yang kedua namun tidak kalah pentingnya adalah keamanan sistem buatannya. Dokumentasi dalam formulir dan algoritma yang jelas dan terperinci ditujukan khusus untuk membantu pasien dan tidak merugikan dirinya sendiri.
Jendela akun Nightscout
Proyek lain , memungkinkan pengguna mengunggah data dari perangkat CGM mereka ke penyimpanan cloud secara real time melalui ponsel cerdas, jam tangan pintar, dan perangkat lainnya, serta melihat dan memproses data yang diterima. Proyek ini bertujuan untuk memanfaatkan data seinformatif dan senyaman mungkin, dan juga berisi panduan terperinci, misalnya, glukometer dengan ponsel cerdas dengan OS tertentu dan perangkat lunak yang diperlukan serta pemancar perantara.
Visualisasi data penting untuk menentukan fluktuasi harian glukosa dalam gaya hidup Anda dan kemungkinan koreksi perilaku dan asupan makanan, untuk mengirimkan data dalam bentuk grafik yang mudah digunakan ke ponsel cerdas atau jam tangan pintar, untuk memprediksi tren kadar glukosa dalam waktu dekat, dan dalam Selain itu, data ini dapat dibaca dan diproses oleh software OpenAPS. Inilah yang digunakan Liam dalam proyeknya. Pada artikel KDPV - data pribadinya dari layanan cloud, di mana "garpu" ungu di sebelah kanan adalah prediksi kadar glukosa yang diprediksi oleh OpenAPS.
Proyek Liam
Anda dapat membaca tentang proyek ini secara detail di entri yang sesuai di blognya, saya hanya akan mencoba menceritakannya kembali dengan lebih skematis dan jelas.
Hard mencakup perangkat berikut: pompa insulin Medtronic yang awalnya dimiliki Liam; CGM (glukometer) FreeStyle Libre dengan sensor NFC; terhubung dengannya adalah pemancar MiaoMiao, yang mentransmisikan data dari sensor NFC kulit ke ponsel cerdas melalui Bluetooth; Komputer mikro Intel Edison sebagai prosesor untuk mengendalikan seluruh sistem menggunakan Open APS; Explorer HAT adalah pemancar radio untuk menghubungkan yang terakhir dengan smartphone dan pompa.
Lingkaran selesai.
Seluruh perangkat keras berharga Liam €515, tidak termasuk pompa yang dia miliki sebelumnya. Dia memesan semua barangnya dari Amazon, termasuk Edison yang dihentikan produksinya. Selain itu, sensor subkutan untuk CGM Libre adalah bahan habis pakai yang mahal - 70 euro per buah, yang tahan selama 14 hari.
Perangkat lunak: pertama, distribusi Jubilinux Linux untuk Edison dan kemudian menginstal OpenAPS di dalamnya, yang menurutnya dialami oleh pembuat perangkat tersebut. Berikutnya adalah menyiapkan transfer data dari CGM ke ponsel cerdas dan ke cloud, di mana ia harus melisensikan aplikasi xDrip versi pribadi (150 euro) dan menyiapkan Nightscout - aplikasi tersebut harus "dikawinkan" dengan OpenAPS melalui plugin khusus . Ada juga masalah dengan pengoperasian seluruh perangkat, namun komunitas Nightscout berhasil membantu Liam menemukan bug.
Tentu saja, tampaknya penulis terlalu memperumit proyek tersebut. Intel Edison yang sudah lama dihentikan dipilih oleh Liam sebagai "lebih hemat energi dibandingkan Raspberry Pi". Apple OS juga menambah kesulitan dengan lisensi perangkat lunak dan biaya yang sebanding dengan smartphone Android. Namun, pengalamannya berguna dan akan menambah banyak proyek perangkat buatan rumah serupa, yang dirancang untuk secara signifikan meningkatkan kualitas hidup banyak orang dengan biaya yang relatif sedikit. Masyarakat yang semakin terbiasa mengandalkan kekuatan dan keterampilannya sendiri.
Liam berpendapat bahwa diabetes tipe 1 telah membuatnya tidak bebas, dan perangkat yang ia ciptakan adalah cara untuk mendapatkan kembali kenyamanan psikologis dalam mengendalikan tubuhnya sendiri. Dan selain mendapatkan kembali gaya hidup normalnya, menciptakan sistem pompa insulin loop tertutup merupakan pengalaman ekspresi diri yang kuat baginya. “Lebih baik menjaga metabolisme Anda tetap terkendali dengan kode JS daripada harus dirawat di rumah sakit,” tulisnya.
Sumber: www.habr.com