"Ik ben nu een cyborg!" - De Australiër Liam Zibidi, een jonge programmeur, blockchain/Fullstack-ingenieur en schrijver, verklaart trots, terwijl hij zichzelf presenteert op de pagina's van zijn . Begin augustus voltooide hij zijn doe-het-zelf-project om een draagbaar apparaat te maken, dat hij onbeschaamd een ‘kunstmatige alvleesklier’ noemde. We hebben het eerder over een zelfregulerende insulinepomp, en onze cyborg heeft in sommige aspecten van zijn creatie niet de gemakkelijke uitweg gekozen. Lees later in het artikel meer over het concept van het apparaat en de open source-technologieën waarop het vertrouwde.
illustraties met uitzondering van het apparaatschema zijn overgenomen
Diabetes voor dummies
Liam heeft diabetes type 1.
Als het waar is, betekent het woord 'diabetes' een groep ziekten met verhoogde diurese - urineproductie, maar het aandeel patiënten met diabetes mellitus (DM) is groter en de korte naam heeft in het geheim wortel geschoten voor DM. In de middeleeuwen merkten de meeste patiënten met diabetes de aanwezigheid van suiker in hun urine op. Er ging een behoorlijk lange tijd voorbij voordat het hormoon insuline werd ontdekt (dat ook het eerste volledig gesequenced eiwit in de geschiedenis zou worden) en zijn rol in de pathogenese van diabetes.
Insuline is het belangrijkste hormoon dat het metabolisme van veel stoffen reguleert, maar het belangrijkste effect ervan is op het metabolisme van koolhydraten, inclusief de "belangrijkste" suiker: glucose. Voor het metabolisme van glucose in cellen is insuline grofweg een signaalmolecuul. Er zijn speciale insulinereceptormoleculen op het oppervlak van cellen. ‘Zittend’ geeft insuline een signaal af om een cascade van biochemische reacties op gang te brengen: de cel begint glucose actief naar binnen te transporteren door zijn membraan en deze intern te verwerken.
Het proces van het produceren van insuline kan worden vergeleken met het werk van menselijke vrijwilligers die een overstroming kwamen bestrijden. Het insulineniveau hangt af van de hoeveelheid glucose: hoe meer er is, hoe meer het algehele insulineniveau als reactie daarop stijgt. Ik herhaal: het is het niveau in de weefsels dat belangrijk is, en niet het aantal moleculen, dat recht evenredig is met glucose, omdat insuline zelf niet aan glucose bindt en niet wordt besteed aan de stofwisseling ervan, net zoals vrijwilligers de inkomende glucose niet drinken. water, maar bouw dammen van een bepaalde hoogte. En het is noodzakelijk om dit bepaalde niveau van insuline op het oppervlak van de cellen te handhaven, evenals de hoogte van tijdelijke dammen in overstroomde gebieden.
Het is duidelijk dat als er niet genoeg insuline is, het metabolisme van glucose wordt verstoord; het komt niet in de cellen terecht en hoopt zich op in biologische vloeistoffen. Dit is de pathogenese van diabetes. Voorheen was er verwarrende terminologie ‘insulineafhankelijke/onafhankelijke diabetes’, maar het is juister om deze als volgt te classificeren: diabetes type 1 is een fysiek gebrek aan insuline (de reden hiervoor is meestal de dood van pancreascellen); Type 2-diabetes is een afname van de reactie van het lichaam op het niveau van zijn eigen insuline (alle redenen worden niet volledig begrepen en zijn gevarieerd). 1e type - er zijn weinig vrijwilligers en ze hebben geen tijd om dammen te bouwen; Type 2 - dammen van normale hoogte, maar vol gaten of dwars gebouwd.
Probleem met handmatige aanpassing
Beide typen leiden, zoals duidelijk wordt, tot verhoogde glucosespiegels buiten de cellen - in het bloed en de urine, wat een negatief effect heeft op het hele lichaam. Wij moeten leven door te tellen и in respectievelijk een spuit en een bord. Maar je kunt niet altijd handmatig regelen wat het lichaam zelf aan het doen was. Een mens moet slapen, en tijdens het slapen blijft het insulineniveau dalen; het kan zijn dat een persoon door alledaagse omstandigheden niet op tijd eet - en dan zal zijn suikerniveau dalen onder invloed van een kunstmatig op peil gehouden insulineniveau. In wezen bevindt het leven zich in een tunnel van glucoselimieten, waarachter coma plaatsvindt.
Een deel van de oplossing voor dit probleem waren moderne apparaten die spuiten vervingen: insulinepompen. Dit is een apparaat dat gebruik maakt van een continu ingebrachte injectienaald om automatisch insuline te doseren. Maar een gemakkelijke toediening alleen garandeert geen correcte insulinevervangingstherapie zonder gegevens over het huidige glucoseniveau. Dit is opnieuw een hoofdpijn voor artsen en biotechnologen: snelle tests en correcte voorspelling van de dynamiek van insuline- en glucosewaarden. Technisch gezien werd dit geïmplementeerd in de vorm van continue glucosemonitoring - CGM-systemen. Dit zijn verschillende apparaten die continu gegevens lezen van een sensor die voortdurend onder de huid wordt ingebracht. Deze methode is minder traumatisch en aantrekkelijker voor gebruikers dan de klassieke. , maar dit laatste is nauwkeuriger en wordt aanbevolen voor gebruik als het suikerniveau nog steeds erg “gezakt” is of op de een of andere manier snel verandert in de loop van de tijd.
De tussenliggende schakel in dit systeem is een persoon, meestal de patiënt zelf. Het past de insulinetoevoer aan afhankelijk van de glucometerwaarden en de verwachte trend – of hij nu snoep heeft gegeten of zich voorbereidt om de lunch over te slaan. Maar tegen de achtergrond van precisie-elektronica wordt een persoon een zwakke schakel - wat als hij tijdens de slaap een ernstige hypoglykemie krijgt en het bewustzijn verliest? Of zal hij zich op een andere ongepaste manier gedragen, het apparaat vergeten/missen/verkeerd instellen, vooral als hij nog een kind is? In dergelijke gevallen hebben veel mensen erover nagedacht om feedbacksystemen te creëren, zodat het insuline-invoerapparaat gericht is op de output van glucosesensoren.
Feedback en open source
Er doet zich echter meteen een probleem voor: er zijn veel pompen en glucometers op de markt. Bovendien zijn dit allemaal uitvoerende apparaten en hebben ze een gemeenschappelijke processor en software nodig die ze aanstuurt.
Er zijn al artikelen gepubliceerd op Habré [, ] over het onderwerp van het combineren van twee apparaten in één systeem. Naast het toevoegen van een derde case, zal ik je iets vertellen over mondiale projecten die de inspanningen combineren van enthousiastelingen die zelf soortgelijke systemen willen samenstellen.
Het OpenAPS-project (Open Artificial Pancreas System) is opgericht door Dana Lewis uit Seattle. Eind 2014 besloot zij, ook diabetes type 1, een soortgelijk experiment te ondernemen. Nadat ze haar apparaat had geprobeerd en vervolgens in detail had beschreven, ontdekte ze het uiteindelijk , waarin gedetailleerd wordt beschreven hoe u uw eigen CGM-meter en -pomp kunt combineren, in verschillende varianten van verschillende fabrikanten, met de benodigde tussenapparaten, softwareopties op Github, met veel documentatie van een groeiende gemeenschap van gebruikers. Het belangrijkste aspect dat OpenAPS benadrukt is “we helpen je met gedetailleerde instructies, maar je moet alles zelf doen.” Feit is dat dergelijke activiteiten slechts één stap verwijderd zijn van ernstige sancties van de FDA (de Amerikaanse Food and Drug Administration, wiens jurisdictie alle medicijnen en medische producten omvat). En als ze je niet kan verbieden gecertificeerde apparaten kapot te maken en ze te combineren tot zelfgemaakte systemen om ze voor jezelf te gebruiken, dan zal elke poging om je te helpen deze te maken of te verkopen zwaar worden bestraft. Het tweede, maar niet minder belangrijke idee van OpenAPS is de veiligheid van een zelfgemaakt systeem. Documentatie in het formulier en duidelijke, gedetailleerde algoritmen zijn specifiek gericht op het helpen van de patiënt en niet op het schaden van zichzelf.
Nightscout-accountvenster
Nog een project stelt gebruikers in staat om gegevens van hun CGM-apparaten in realtime naar cloudopslag te uploaden via een smartphone, smartwatch en andere apparaten, en de ontvangen gegevens te bekijken en te verwerken. Het project is gericht op het meest informatieve en gemakkelijke gebruik van gegevens, en bevat ook gedetailleerde handleidingen, bijvoorbeeld glucometers met smartphones met een of ander besturingssysteem en de benodigde software en tussenzenders.
Datavisualisatie is belangrijk voor het vaststellen van dagelijkse schommelingen in de glucosespiegel in uw levensstijl en het eventueel corrigeren van gedrag en voedselinname, voor het in handige grafische vorm overbrengen van gegevens naar een smartphone of smartwatch, voor het voorspellen van trends in de glucosespiegels in de nabije toekomst, en voor het Bovendien kunnen deze gegevens door OpenAPS-software worden gelezen en verwerkt. Dit is precies wat Liam gebruikt in zijn project. Op KDPV-artikelen - zijn persoonlijke gegevens van de cloudservice, waarbij de paarse “vork” aan de rechterkant de voorspelde glucosewaarden zijn die zijn voorspeld door OpenAPS.
Liams project
Je kunt in detail over het project lezen in het overeenkomstige bericht op zijn blog, ik zal proberen het schematischer en duidelijker opnieuw te vertellen.
De Hard bevat de volgende apparaten: de Medtronic-insulinepomp die Liam oorspronkelijk had; CGM (glucometer) FreeStyle Libre met NFC-sensor; daaraan verbonden is de MiaoMiao-zender, die via Bluetooth gegevens van de NFC-huidsensor naar de smartphone verzendt; Intel Edison-microcomputer als processor om het hele systeem te besturen met behulp van Open APS; Explorer HAT is een radiozender waarmee je deze kunt verbinden met een smartphone en een pomp.
De cirkel is gesloten.
De volledige hardware kostte Liam € 515, exclusief de pomp die hij eerder had. Hij bestelde al zijn spullen bij Amazon, inclusief de stopgezette Edison. Bovendien zijn onderhuidse sensoren voor CGM Libre een duur verbruiksartikel: 70 euro per stuk, wat 14 dagen meegaat.
Software: eerst de Jubilinux Linux-distributie voor Edison en daarna OpenAPS daarop installeren, waar de auteur van het apparaat volgens hem last van had. Vervolgens was het opzetten van de gegevensoverdracht van CGM naar een smartphone en naar de cloud, waarvoor hij een persoonlijke build van de xDrip-applicatie moest licentiëren (150 euro) en het opzetten van Nightscout - het moest worden “getrouwd” met OpenAPS via speciale plug-ins . Er waren ook problemen met de werking van het hele apparaat, maar de Nightscout-gemeenschap hielp Liam met succes bij het vinden van bugs.
Het lijkt er natuurlijk op dat de auteur het project te ingewikkeld heeft gemaakt. De al lang niet meer leverbaar Intel Edison werd door Liam gekozen als "energie-efficiënter dan de Raspberry Pi." Apple OS zorgde ook voor problemen met een softwarelicentie en kosten die vergelijkbaar zijn met die van een Android-smartphone. Zijn ervaring is echter nuttig en zal leiden tot veel soortgelijke projecten van zelfgemaakte apparaten, die zijn ontworpen om de levenskwaliteit van veel mensen voor relatief weinig geld aanzienlijk te verbeteren. Mensen die steeds meer gewend zijn te vertrouwen op hun eigen sterke punten en vaardigheden.
Liam stelt dat diabetes type 1 hem onvrij heeft gemaakt, en dat het apparaat dat hij heeft gemaakt een manier is om het psychologische comfort van controle over zijn eigen lichaam terug te krijgen. En naast het herwinnen van zijn normale levensstijl, was het creëren van een gesloten insulinepompsysteem voor hem een krachtige ervaring van zelfexpressie. “Het is beter om je stofwisseling onder controle te houden met JS-code dan in het ziekenhuis te belanden”, schrijft hij.
Bron: www.habr.com