Домашна безжична автономна контрола на инсулинската пумпа

„Сега сум киборг! - Австралиецот Лиам Зибиди, млад програмер, блокчејн/фулстак инженер и писател, гордо изјавува, како што се претставува на страниците на неговата блог пост. На почетокот на август, тој го заврши својот сам проект за создавање уред за носење, кој без срам го нарече „вештачки панкреас“. Наместо тоа, зборуваме за саморегулирачка инсулинска пумпа, а нашиот киборг не го тргна полесниот пат во некои аспекти од неговото создавање. Прочитајте повеќе за концептот на уредот и технологиите со отворен код на кои се потпираше подоцна во статијата.

илустрациите со исклучок на дијаграмот на уредот се преземени од Блогот на Лиам

Дијабетес за кукли

Лиам има дијабетес тип 1.
Ако е точно, тогаш зборот „дијабетес“ значи група на болести со зголемена диуреза - урина, но процентот на пациенти со дијабетес мелитус (ДМ) е поголем, а краткото име тајно се вкоренило за ДМ. Уште во средниот век, повеќето пациенти со дијабетес забележале присуство на шеќер во урината. Помина доста долго време пред откривањето на хормонот инсулин (кој исто така требаше да стане првиот целосно секвенциониран протеин во историјата) и неговата улога во патогенезата на дијабетесот.
Инсулинот е најважниот хормон кој го регулира метаболизмот на многу супстанции, но неговиот главен ефект е врз метаболизмот на јаглени хидрати, вклучувајќи го и „главниот“ шеќер - гликозата. За метаболизмот на гликозата во клетките, инсулинот е, грубо кажано, сигнална молекула. На површината на клетките има специјални молекули на инсулински рецептори. „Седејќи“ на нив, инсулинот дава сигнал да започне каскада од биохемиски реакции: клетката почнува активно да ја транспортира гликозата навнатре низ својата мембрана и да ја обработува внатрешно.
Процесот на производство на инсулин може да се спореди со работата на човечки доброволци кои дојдоа да се борат со поплава. Нивото на инсулин зависи од количината на гликоза: колку повеќе има, толку повеќе се зголемува целокупното ниво на инсулин како одговор. Повторувам: важно е нивото во ткивата, а не бројот на молекули што е директно пропорционално на гликозата, бидејќи самиот инсулин не се врзува за гликозата и не се троши на нејзиниот метаболизам, исто како што доброволците не пијат влезната вода, но изгради брани со одредена висина. И потребно е да се одржи ова одредено ниво на инсулин на површината на клетките, како и висината на привремените брани во поплавените подрачја.
Јасно е дека ако нема доволно инсулин, тогаш метаболизмот на гликозата е нарушен, таа не поминува во клетките, акумулирајќи се во биолошки течности. Ова е патогенезата на дијабетес. Претходно, постоеше збунувачка терминологија „дијабетес зависен/независен од инсулин“, но поправилно е да се класифицира на следниов начин: дијабетес тип 1 е физички недостаток на инсулин (причината за тоа најчесто е смртта на клетките на панкреасот); Дијабетес тип 2 е намалување на одговорот на телото на нивото на сопствениот инсулин (сите причини не се целосно разбрани и се различни). 1 тип - има малку волонтери и немаат време да градат брани; Тип 2 - брани со нормална висина, но или полни со дупки или изградени преку.

Проблем со рачно прилагодување

И двата вида, како што станува јасно, доведуваат до зголемено ниво на гликоза надвор од клетките - во крвта, урината, што има негативен ефект врз целото тело. Мора да живееме со броење меѓународна и зрнести единици во шприц и чинија, соодветно. Но, не можете секогаш рачно да го регулирате она што самото тело го правело. Едно лице мора да спие, а додека спие, нивото на инсулин продолжува да паѓа; едно лице може, поради секојдневните околности, да не јаде на време - и тогаш нивото на шеќер ќе му се намали под влијание на вештачки одржуваното ниво на инсулин. Во суштина, животот се наоѓа во тунел на граници на нивото на гликоза, надвор од кои постои кома.
Дел од решението за овој проблем беа современите уреди кои ги заменија шприцевите - инсулинските пумпи. Ова е уред кој користи континуирано вметната хиподермична игла за автоматско дозирање на инсулин. Но, практичното породување само по себе не гарантира правилна заместителна терапија со инсулин без податоци за моменталното ниво на гликоза. Ова е уште една главоболка за лекарите и биотехнолозите: брзи тестови и правилно предвидување на динамиката на нивото на инсулин и гликоза. Технички, ова почна да се спроведува во форма на континуирано следење на гликозата - CGM системи. Станува збор за разновидни уреди кои континуирано читаат податоци од сензорот постојано вметнат под кожата. Овој метод е помалку трауматичен и попривлечен за корисниците од класичниот. боцкање од прст, но второто е попрецизно и се препорачува за употреба ако нивото на шеќер сè уште е многу „падно“ или некако брзо се менува со текот на времето.
Средната алка во овој систем е личност - обично самиот пациент. Го прилагодува снабдувањето со инсулин во зависност од отчитувањата на глукометарот и очекуваниот тренд - дали јадел слатки или се подготвува да го прескокне ручекот. Но, наспроти позадината на прецизната електроника, едно лице станува слаба алка - што ако за време на спиењето претрпи тешка хипогликемија и ја изгуби свеста? Или ќе се однесува на некој друг несоодветен начин, ќе заборави/пропушти/неправилно го постави уредот, особено ако е уште дете? Во такви случаи, многу луѓе размислувале за создавање системи за повратни информации - така што уредот за внесување инсулин е ориентиран кон излезот од сензорите за гликоза.

Повратни информации и отворен код

Меѓутоа, веднаш се јавува проблем - на пазарот има многу пумпи и глукометри. Покрај тоа, сите овие се извршни уреди и им треба заеднички процесор и софтвер што ги контролира.
Написите се веќе објавени на Habré [1, 2] на тема комбинирање на два уреди во еден систем. Покрај тоа што ќе додадам трет случај, ќе ви кажам малку за глобалните проекти кои ги комбинираат напорите на ентузијастите кои сакаат сами да склопат слични системи.

Проектот OpenAPS (Отворен вештачки систем на панкреас) е основан од Дејна Луис од Сиетл. На крајот на 2014 година, таа, исто така дијабетичар тип 1, реши да преземе сличен експеримент. Откако се обидела, а потоа детално го опишала својот уред, таа на крајот открила сајт проекта, кој детално опишува како да го комбинирате вашиот сопствен CGM метар и пумпа, во различни варијации од различни производители, со потребните средни уреди, софтверски опции на Github, со многу документација од растечката заедница на корисници. Најважниот аспект што го нагласува OpenAPS е „ние ќе ви помогнеме со детални инструкции, но мора да направите сè сами“. Факт е дека ваквите активности се на чекор од сериозни санкции од FDA (Американската агенција за храна и лекови, чија јурисдикција ги опфаќа сите лекови и медицински производи). И ако таа не може да ви забрани да кршите сертифицирани уреди и да ги комбинирате во домашни системи за да ги користите на себе, тогаш секој обид да ви помогне да го направите или продадете ќе биде строго казнет. Втората, но не помалку важна идеја на OpenAPS е безбедноста на домашен систем. Документација во форманеколку стотици статии и јасни, детални алгоритми се насочени конкретно да му помогнат на пациентот и да не му наштети на самиот себе.

Прозорец за сметка за ноќни извидници
Уште еден проект Ноќен извидник, им овозможува на корисниците да поставуваат податоци од нивните CGM уреди на складирање облак во реално време преку паметен телефон, паметен часовник и други уреди, како и да ги прегледуваат и обработуваат примените податоци. Проектот е насочен кон најинформативна и најудобна употреба на податоците, а содржи и детални водичи, на пример, готови конфигурации глукометри со паметни телефони со еден или друг ОС и потребниот софтвер и средни предаватели.
Визуелизацијата на податоците е важна за одредување на дневните флуктуации на гликозата во вашиот животен стил и можна корекција на однесувањето и внесот на храна, за пренос на податоци во пригодна графичка форма на паметен телефон или паметен часовник, за предвидување на трендовите на нивото на гликоза во блиска иднина и во Покрај тоа, овие податоци може да се читаат и обработуваат со софтверот OpenAPS. Токму тоа го користи Лиам во својот проект. На написите на KDPV - неговите лични податоци од услугата облак, каде што пурпурната „вилушка“ од десната страна е предвидените нивоа на гликоза предвидени од OpenAPS.

Проектот на Лиам

Можете да прочитате за проектот детално во соодветниот запис на неговиот блог, само ќе се обидам да го прераскажам пошематски и појасно.
The Hard ги вклучува следните уреди: инсулинската пумпа Medtronic што првично ја имаше Лиам; CGM (глукометар) FreeStyle Libre со NFC сензор; поврзан со него е предавателот MiaoMiao, кој пренесува податоци од NFC сензорот на кожата до паметниот телефон преку Bluetooth; Микрокомпјутер Интел Едисон како процесор за контрола на целиот систем користејќи Open APS; Explorer HAT е радио предавател за поврзување на вториот со паметен телефон и пумпа.
Кругот е затворен.

Целиот хардвер го чинеше Лијам 515 евра, без пумпата што ја имаше претходно. Тој ги нарачал сите негови работи од Амазон, вклучувајќи го и прекинатиот Едисон. Исто така, поткожните сензори за CGM Libre се скап потрошен материјал - 70 евра по парче, кој трае 14 дена.

Софтвер: прво, дистрибуцијата на Јубилинукс Линукс за Едисон и потоа инсталирање на OpenAPS на неа, со што настрада авторот на уредот, според него. Следно беше поставувањето пренос на податоци од CGM на паметен телефон и на облакот, за што мораше да лиценцира лична изработка на апликацијата xDrip (150 евра) и поставување Nightscout - мораше да се „венча“ со OpenAPS преку специјални приклучоци. . Имаше и проблеми со работата на целиот уред, но заедницата Nightscout успешно му помогна на Лиам да најде грешки.

Се разбира, може да изгледа дека авторот премногу го комплицирал проектот. Долго прекинатиот Intel Edison беше избран од Лиам како „енергетски поефикасен од Raspberry Pi“. Apple OS исто така додаде тешкотии со лиценцата за софтвер и трошоци споредливи со паметен телефон со Android. Сепак, неговото искуство е корисно и ќе додаде многу слични проекти на домашни уреди, кои се дизајнирани значително да го подобрат квалитетот на животот на многу луѓе за релативно малку пари. Луѓе кои се повеќе се навикнати да се потпираат на сопствените сили и вештини.
Лијам тврди дека дијабетесот тип 1 го направил неслободен, а уредот што го создал е начин да ја врати психолошката удобност на контролата врз сопственото тело. И покрај враќањето на неговиот нормален животен стил, создавањето систем за инсулинска пумпа со затворена јамка беше моќно искуство за самоизразување за него. „Подобро е да го држите вашиот метаболизам под контрола со JS кодот отколку да завршите во болница“, пишува тој.

Извор: www.habr.com