직접 만든 무선 자율 인슐린 펌프 제어

"나는 이제 사이보그다!" - 젊은 프로그래머이자 블록체인/풀스택 엔지니어이자 작가인 호주의 Liam Zibidi는 자신의 페이지에 자신을 소개하면서 자랑스럽게 선언합니다. 블로그. 8월 초, 그는 웨어러블 장치를 만들기 위한 DIY 프로젝트를 완료했으며, 이를 부끄럽게도 "인공 췌장"이라고 불렀습니다. 오히려 우리는 자기 조절 인슐린 펌프에 대해 이야기하고 있으며, 우리 사이보그는 그의 창조의 일부 측면에서 쉬운 길을 택하지 않았습니다. 이 기사의 뒷부분에서 장치의 개념과 이 장치가 사용하는 오픈 소스 기술에 대해 자세히 알아보세요.

장치 다이어그램을 제외한 그림은 다음에서 가져옵니다. 리암의 블로그

인형용 당뇨병

리암은 제1형 당뇨병을 앓고 있습니다.
맞다면 "당뇨병"이라는 단어는 이뇨 작용, 즉 소변 배설이 증가하는 질병 그룹을 의미하지만 당뇨병 (DM) 환자의 비율이 더 크고 DM의 약칭이 비밀리에 뿌리를 내 렸습니다. 중세 시대에는 대부분의 당뇨병 환자가 소변에 설탕이 존재하는 것을 발견했습니다. 인슐린 호르몬(역사상 최초의 완전 서열 분석 단백질이기도 함)이 발견되고 당뇨병 발병에 미치는 역할이 밝혀지기까지는 꽤 오랜 시간이 걸렸습니다.
인슐린은 많은 물질의 신진 대사를 조절하는 가장 중요한 호르몬이지만 주요 효과는 "주"당인 포도당을 포함한 탄수화물의 신진 대사에 있습니다. 세포 내 포도당 대사에서 인슐린은 대략적으로 말하면 신호 분자입니다. 세포 표면에는 특별한 인슐린 수용체 분자가 있습니다. 그 위에 앉아 있으면 인슐린은 일련의 생화학 반응을 시작하라는 신호를 보냅니다. 세포는 포도당을 막을 통해 내부로 적극적으로 운반하고 내부에서 처리하기 시작합니다.
인슐린을 생산하는 과정은 홍수에 맞서 싸우러 온 인간 자원봉사자들의 작업에 비유될 수 있습니다. 인슐린 수치는 포도당의 양에 따라 달라집니다. 포도당이 많을수록 이에 반응하여 전체 인슐린 수치가 더 높아집니다. 반복합니다: 중요한 것은 조직의 수준이지 분자의 수가 아닙니다. 이는 포도당에 정비례합니다. 왜냐하면 인슐린 자체는 포도당에 결합하지 않고 신진대사에 소비되지 않기 때문입니다. 들어오는 물이지만 특정 높이의 댐을 건설하십시오. 그리고 세포 표면의 인슐린 수준과 침수 지역의 임시 댐 높이를 유지하는 것이 필요합니다.
인슐린이 충분하지 않으면 포도당의 신진 대사가 중단되고 세포로 전달되지 않아 생물학적 체액에 축적된다는 것이 분명합니다. 이것이 당뇨병의 발병기전입니다. 이전에는 "인슐린 의존성/비의존성 당뇨병"이라는 용어가 혼란스러웠지만 다음과 같이 분류하는 것이 더 정확합니다. 제1형 당뇨병은 신체적으로 인슐린이 부족한 상태입니다(이의 원인은 대부분 췌장 세포의 사멸입니다). 제2형 당뇨병은 자체 인슐린 수치에 대한 신체 반응의 감소입니다(모든 이유는 완전히 이해되지 않았으며 다양합니다). 첫 번째 유형 - 자원봉사자가 거의 없고 댐을 건설할 시간이 없습니다. 유형 1 - 보통 높이의 댐이지만 구멍이 가득하거나 가로질러 건설되었습니다.

수동 조정 문제

두 가지 유형 모두 세포 외부, 즉 혈액, 소변에서 포도당 수치가 증가하여 몸 전체에 부정적인 영향을 미칩니다. 우리는 계산하며 살아야 해 국제 и 곡물 단위 주사기와 접시에 각각. 하지만 신체 자체가 수행하는 작업을 항상 수동으로 조절할 수는 없습니다. 사람은 잠을 자야 하며, 자는 동안에도 인슐린 수치는 계속해서 떨어집니다. 사람은 일상적인 상황으로 인해 제 시간에 식사를하지 못할 수 있습니다. 그러면 인위적으로 유지되는 인슐린 수준의 영향으로 설탕 수치가 떨어집니다. 본질적으로, 삶은 혼수 상태가 있는 포도당 수준 한계의 터널에 있습니다.
이 문제에 대한 해결책 중 하나는 주사기를 대체하는 최신 장치인 인슐린 펌프였습니다. 지속적으로 삽입되는 피하주사바늘을 이용하여 자동으로 인슐린을 투여하는 장치입니다. 그러나 편리한 전달만으로는 현재 혈당 수준에 대한 데이터 없이 올바른 인슐린 대체 요법을 보장할 수 없습니다. 이것은 의사와 생명공학자들에게 또 다른 골칫거리입니다. 즉, 인슐린과 포도당 수준의 역학에 대한 신속한 테스트와 정확한 예측입니다. 기술적으로 이는 지속적인 혈당 모니터링(CGM 시스템)의 형태로 구현되기 시작했습니다. 피부 아래에 지속적으로 삽입되는 센서로부터 데이터를 지속적으로 읽는 다양한 장치입니다. 이 방법은 기존 방법보다 충격이 적고 사용자에게 더 매력적입니다. 손가락 찌르기, 그러나 설탕 수준이 여전히 매우 "떨어져" 있거나 시간이 지남에 따라 빠르게 변하는 경우 후자가 더 정확하고 사용하는 것이 좋습니다.
이 시스템의 중간 링크는 사람, 즉 대개 환자 자신입니다. 혈당계 수치와 예상되는 추세(단것을 먹었는지 또는 점심을 거르려고 준비하는지)에 따라 인슐린 공급을 조정합니다. 그러나 정밀 전자 장치를 배경으로 사람은 약한 연결 고리가됩니다. 수면 중에 심각한 저혈당증을 겪고 의식을 잃으면 어떻게 될까요? 아니면 다른 부적절한 방식으로 행동하거나, 장치를 잊어버리거나, 놓치거나, 잘못 설정하게 될까요? 특히 아직 어린 아이인 경우에는 더욱 그렇습니다. 이러한 경우 많은 사람들은 피드백 시스템을 만들어 인슐린 입력 장치가 포도당 센서의 출력을 향하도록 하는 것에 대해 생각해 왔습니다.

피드백 및 오픈 소스

그러나 즉시 문제가 발생합니다. 시장에는 많은 펌프와 혈당 측정기가 있습니다. 또한 이들은 모두 실행 장치이므로 이를 제어하는 ​​공통 프로세서와 소프트웨어가 필요합니다.
이미 Habré에 기사가 게재되었습니다.1, 2] 두 장치를 하나의 시스템으로 결합하는 주제에 대해 설명합니다. 세 번째 사례를 추가하는 것 외에도 유사한 시스템을 스스로 조립하려는 매니아들의 노력을 결합하는 글로벌 프로젝트에 대해 조금 말씀 드리겠습니다.

OpenAPS(개방형 인공 췌장 시스템) 프로젝트는 시애틀의 Dana Lewis에 의해 설립되었습니다. 2014년 말, 역시 제1형 당뇨병 환자인 그녀는 비슷한 실험을 하기로 결정했습니다. 그녀는 자신의 장치를 시험해 본 후 자세히 설명한 후 마침내 발견했습니다. 프로젝트 웹사이트에서는 다양한 제조업체의 다양한 변형으로 구성된 CGM 미터와 펌프를 필요한 중간 장치, Github의 소프트웨어 옵션과 함께 성장하는 사용자 커뮤니티의 많은 문서와 결합하는 방법을 자세히 설명합니다. OpenAPS가 강조하는 가장 중요한 점은 “자세한 설명은 도와드리지만, 모든 것은 스스로 해야 한다”는 것입니다. 사실 그러한 활동은 FDA(모든 의약품과 의료 제품을 관할하는 미국 식품의약청)의 심각한 제재에서 한 발짝 떨어져 있는 것입니다. 그리고 인증된 장치를 부수고 직접 사용하기 위해 자체 시스템으로 결합하는 것을 그녀가 금지할 수 없다면, 이를 만들거나 판매하는 데 도움을 주려는 모든 시도는 엄중하게 처벌될 것입니다. OpenAPS의 두 번째이자 덜 중요한 아이디어는 자체 시스템의 보안입니다. 양식의 문서수백 개의 기사 명확하고 상세한 알고리즘은 특히 환자를 돕는 것이지 자신에게 해를 끼치지 않는 것을 목표로 합니다.

나이트스카우트 계정 창
또 다른 프로젝트 나이트 스카우트를 통해 사용자는 스마트폰, 스마트워치 및 기타 장치를 통해 실시간으로 CGM 장치에서 클라우드 스토리지로 데이터를 업로드하고 수신된 데이터를 보고 처리할 수 있습니다. 이 프로젝트는 데이터를 가장 유익하고 편리하게 사용하는 것을 목표로 하며 다음과 같은 자세한 가이드도 포함되어 있습니다. 기성 구성 하나 이상의 OS와 필요한 소프트웨어 및 중간 송신기를 갖춘 스마트폰이 장착된 혈당계.
데이터 시각화는 라이프 스타일의 일일 포도당 변동을 결정하고 행동 및 음식 섭취량의 가능한 수정을 결정하고, 편리한 그래픽 형식으로 스마트폰이나 스마트 시계에 데이터를 전송하고, 가까운 미래의 포도당 수준 추세를 예측하는 데 중요합니다. 또한 이 데이터는 OpenAPS 소프트웨어로 읽고 처리할 수 있습니다. 이것이 바로 Liam이 그의 프로젝트에서 사용하는 것입니다. KDPV 기사 - 클라우드 서비스의 개인 데이터. 오른쪽의 보라색 "포크"는 OpenAPS가 예측한 예측 포도당 수준입니다.

리암의 프로젝트

그의 블로그에 있는 해당 항목에서 프로젝트에 대해 자세히 읽을 수 있습니다. 저는 이를 좀 더 도식적이고 명확하게 다시 설명하려고 노력할 것입니다.
Hard에는 다음 장치가 포함됩니다: Liam이 원래 가지고 있던 Medtronic 인슐린 펌프; NFC 센서가 포함된 CGM(혈당계) FreeStyle Libre; 여기에는 Bluetooth를 통해 피부 NFC 센서의 데이터를 스마트폰으로 전송하는 MiaoMiao 송신기가 연결되어 있습니다. Open APS를 사용하여 전체 시스템을 제어하는 ​​프로세서인 Intel Edison 마이크로컴퓨터; Explorer HAT는 후자를 스마트폰 및 펌프와 연결하기 위한 무선 송신기입니다.
원이 닫힙니다.

Liam이 이전에 가지고 있던 펌프를 제외하고 전체 하드웨어 비용은 €515입니다. 그는 단종된 에디슨을 포함해 모든 물건을 아마존에서 주문했습니다. 또한 CGM Libre용 피하 센서는 개당 70유로, 14일 동안 지속되는 고가의 소모품입니다.

소프트웨어: 먼저 Edison용 Jubilinux Linux 배포판을 설치한 다음 OpenAPS를 설치했는데, 그에 따르면 장치 작성자는 이로 인해 어려움을 겪었습니다. 다음은 CGM에서 스마트폰 및 클라우드로의 데이터 전송을 설정하는 것이었습니다. 이를 위해서는 xDrip 애플리케이션의 개인 빌드(150유로)에 대한 라이선스를 받아야 하고 Nightscout를 설정해야 했습니다. 이는 특수 플러그인을 통해 OpenAPS와 "결합"되어야 했습니다. . 전체 장치의 작동에도 문제가 있었지만 Nightscout 커뮤니티는 Liam이 버그를 찾는 데 성공적으로 도움을 주었습니다.

물론 저자가 프로젝트를 지나치게 복잡하게 만든 것처럼 보일 수도 있습니다. 오랫동안 단종된 Intel Edison은 Liam이 "Raspberry Pi보다 에너지 효율성이 더 높은 제품"으로 선택했습니다. Apple OS는 또한 Android 스마트폰에 버금가는 소프트웨어 라이선스와 비용으로 인해 어려움을 겪었습니다. 그러나 그의 경험은 유용하며 상대적으로 적은 비용으로 많은 사람들의 삶의 질을 크게 향상시키기 위해 고안된 유사한 집에서 만든 장치 프로젝트에 추가될 것입니다. 자신의 강점과 기술에 의존하는 데 점점 익숙해진 사람들입니다.
Liam은 제1형 당뇨병으로 인해 자신이 자유로워지지 않았으며, 그가 만든 장치는 자신의 신체를 통제할 수 있는 심리적 편안함을 되찾는 방법이라고 주장합니다. 그리고 정상적인 생활 방식을 되찾는 것 외에도 폐쇄 루프 인슐린 펌프 시스템을 만드는 것은 그에게 자기 표현의 강력한 경험이었습니다. “병원에 입원하는 것보다 JS 코드로 신진대사를 통제하는 것이 더 낫습니다.”라고 그는 썼습니다.

출처 : habr.com