"Jeg er en cyborg nå!" - Australske Liam Zibidi, en ung programmerer, blockchain/Fullstack-ingeniør og skribent, erklærer stolt mens han presenterer seg selv på sidene til sin . I begynnelsen av august fullførte han DIY-prosjektet sitt for å lage en bærbar enhet, som han uforskammet kalte en «kunstig bukspyttkjertel». Snarere snakker vi om en selvregulerende insulinpumpe, og cyborgen vår tok ikke den enkle veien ut i noen aspekter av skapelsen hans. Les mer om konseptet til enheten og åpen kildekode-teknologiene den var avhengig av senere i artikkelen.
illustrasjoner med unntak av enhetsdiagrammet er hentet fra
Diabetes for dummies
Liam har diabetes type 1.
Hvis det er riktig, betyr ordet "diabetes" en gruppe sykdommer med økt diurese - urinproduksjon, men andelen pasienter med diabetes mellitus (DM) er større, og det korte navnet har i all hemmelighet slått rot for DM. Tilbake i middelalderen bemerket de fleste pasienter med diabetes tilstedeværelsen av sukker i urinen. Det gikk ganske lang tid før oppdagelsen av hormonet insulin (som også skulle bli det første fullstendig sekvenserte proteinet i historien) og dets rolle i patogenesen av diabetes.
Insulin er det viktigste hormonet som regulerer metabolismen av mange stoffer, men dens viktigste effekt er på metabolismen av karbohydrater, inkludert "hovedsukkeret" - glukose. For metabolismen av glukose i cellene er insulin grovt sett et signalmolekyl. Det er spesielle insulinreseptormolekyler på overflaten av cellene. "Sitter" på dem gir insulin et signal om å starte en kaskade av biokjemiske reaksjoner: cellen begynner aktivt å transportere glukose innover gjennom membranen og behandle den internt.
Prosessen med å produsere insulin kan sammenlignes med arbeidet til menneskelige frivillige som kom for å bekjempe en flom. Nivået av insulin avhenger av mengden glukose: jo mer det er, jo mer stiger det totale insulinnivået som respons. Jeg gjentar: det er nivået i vev som er viktig, og ikke antallet molekyler, som er direkte proporsjonalt med glukose, fordi insulin i seg selv ikke binder seg til glukose og ikke brukes på metabolismen, akkurat som frivillige ikke drikker innkommende vann, men bygge demninger av en viss høyde. Og det er nødvendig å opprettholde dette visse nivået av insulin på overflaten av cellene, så vel som høyden på midlertidige demninger i oversvømmede områder.
Det er klart at hvis det ikke er nok insulin, blir metabolismen av glukose forstyrret; den går ikke inn i cellene og samler seg i biologiske væsker. Dette er patogenesen til diabetes. Tidligere var det forvirrende terminologi "insulinavhengig/uavhengig diabetes", men det er mer riktig å klassifisere det som følger: diabetes type 1 er en fysisk mangel på insulin (årsaken til dette er oftest død av bukspyttkjertelceller); Type 2 diabetes er en reduksjon i kroppens respons på nivået av sitt eget insulin (alle årsakene er ikke fullt ut forstått og er varierte). 1. type - det er få frivillige og de har ikke tid til å bygge demninger; Type 2 - demninger med normal høyde, men enten fulle av hull eller bygget på tvers.
Manuell justering problem
Begge typer, som det blir klart, fører til økte nivåer av glukose utenfor cellene - i blodet, urinen, noe som har en negativ effekt på hele kroppen. Vi må leve av å telle и i henholdsvis en sprøyte og tallerken. Men du kan ikke alltid manuelt regulere hva kroppen selv gjorde. En person må sove, og mens han sover fortsetter insulinnivået å falle; en person kan på grunn av hverdagslige omstendigheter ikke spise i tide - og da vil sukkernivået hans synke under påvirkning av et kunstig opprettholdt nivå av insulin. I hovedsak befinner livet seg i en tunnel med grenser for glukosenivå, utover hvilke det er koma.
En del av løsningen på dette problemet var moderne enheter som erstattet sprøyter - insulinpumper. Dette er en enhet som bruker en kontinuerlig innsatt kanyle for automatisk å dosere insulin. Men praktisk tilførsel alene garanterer ikke korrekt insulinerstatningsterapi uten data om gjeldende glukosenivå. Dette er en annen hodepine for leger og bioteknologer: raske tester og korrekt prediksjon av dynamikken til insulin og glukosenivåer. Teknisk sett begynte dette å bli implementert i form av kontinuerlig glukoseovervåking – CGM-systemer. Dette er en rekke enheter som kontinuerlig leser data fra en sensor som hele tiden er satt inn under huden. Denne metoden er mindre traumatisk og mer attraktiv for brukere enn den klassiske. , men sistnevnte er mer nøyaktig og anbefales for bruk hvis sukkernivået fortsatt er veldig "nedsatt" eller på en eller annen måte endres raskt over tid.
Mellomleddet i dette systemet er en person – vanligvis pasienten selv. Den justerer insulintilførselen avhengig av glukometeravlesningene og forventet trend - om han har spist søtsaker eller forbereder seg på å hoppe over lunsj. Men på bakgrunn av presisjonselektronikk blir en person et svakt ledd - hva om han under søvn lider av alvorlig hypoglykemi og mister bevisstheten? Eller vil han oppføre seg på en annen upassende måte, glemme/misse/sette opp enheten feil, spesielt hvis han fortsatt er et barn? I slike tilfeller har mange tenkt på å lage tilbakemeldingssystemer – slik at insulininnmatingsenheten er orientert mot utgangen fra glukosesensorer.
Tilbakemelding og åpen kildekode
Imidlertid oppstår det umiddelbart et problem - det er mange pumper og glukometer på markedet. I tillegg er disse alle executive-enheter, og de trenger en felles prosessor og programvare som styrer dem.
Artikler har allerede blitt publisert på Habré [, ] om emnet å kombinere to enheter til ett system. I tillegg til å legge til en tredje sak, vil jeg fortelle litt om globale prosjekter som kombinerer innsatsen til entusiaster som ønsker å sette sammen lignende systemer på egenhånd.
OpenAPS-prosjektet (Open Artificial Pancreas System) ble grunnlagt av Dana Lewis fra Seattle. På slutten av 2014 bestemte hun, også en type 1-diabetiker, seg for å gjennomføre et lignende eksperiment. Etter å ha prøvd og deretter beskrevet enheten hennes i detalj, oppdaget hun det til slutt , som beskriver i detalj hvordan du kombinerer din egen CGM-måler og pumpe, i ulike varianter fra forskjellige produsenter, med nødvendige mellomenheter, programvarealternativer på Github, med mye dokumentasjon fra et voksende brukerfellesskap. Det viktigste aspektet som OpenAPS legger vekt på er "vi hjelper deg med detaljerte instruksjoner, men du må gjøre alt selv." Faktum er at slike aktiviteter er ett skritt unna alvorlige sanksjoner fra FDA (den amerikanske Food and Drug Administration, hvis jurisdiksjon omfatter alle medisiner og medisinske produkter). Og hvis hun ikke kan forby deg å bryte sertifiserte enheter og kombinere dem i hjemmelagde systemer for å bruke dem på deg selv, vil ethvert forsøk på å hjelpe deg med å lage eller selge det bli straffet hardt. Den andre, men ikke mindre viktige ideen til OpenAPS er sikkerheten til et hjemmelaget system. Dokumentasjon i skjemaet og klare, detaljerte algoritmer er rettet spesielt mot å hjelpe pasienten og ikke skade seg selv.
Nightscout kontovindu
Et annet prosjekt , lar brukere laste opp data fra sine CGM-enheter til skylagring i sanntid gjennom en smarttelefon, smartklokke og andre enheter, samt se og behandle de mottatte dataene. Prosjektet har som mål å gjøre den mest informative og praktiske bruken av data, og inneholder også detaljerte veiledninger, f.eks. glukometer med smarttelefoner med et eller annet OS og nødvendig programvare og mellomsendere.
Datavisualisering er viktig for å bestemme daglige svingninger i glukose i livsstilen din og mulig korrigering av atferd og matinntak, for å overføre data i en praktisk grafisk form til en smarttelefon eller smartklokke, for å forutsi trender i glukosenivåer i nær fremtid, og i I tillegg kan disse dataene leses og behandles av OpenAPS-programvaren. Det er nettopp dette Liam bruker i prosjektet sitt. På KDPV-artikler - hans personlige data fra skytjenesten, der den lilla "gaffelen" til høyre er de forutsagte glukosenivåene spådd av OpenAPS.
Liams prosjekt
Du kan lese om prosjektet i detalj i den tilsvarende oppføringen på bloggen hans, jeg vil bare prøve å gjenfortelle det mer skjematisk og tydelig.
Hard-en inkluderer følgende enheter: Medtronic-insulinpumpen som Liam opprinnelig hadde; CGM (glukometer) FreeStyle Libre med NFC-sensor; koblet til den er MiaoMiao-senderen, som overfører data fra hudens NFC-sensor til smarttelefonen via Bluetooth; Intel Edison mikrodatamaskin som en prosessor for å kontrollere hele systemet ved hjelp av Open APS; Explorer HAT er en radiosender for å koble sistnevnte med en smarttelefon og en pumpe.
Sirkelen er fullført.
Hele maskinvaren kostet Liam €515, unntatt pumpen han hadde tidligere. Han bestilte alle tingene sine fra Amazon, inkludert utgåtte Edison. Dessuten er subkutane sensorer for CGM Libre et dyrt forbruksmateriale - 70 euro per stykke, som varer i 14 dager.
Programvare: for det første Jubilinux Linux-distribusjonen for Edison og deretter installering av OpenAPS på den, som forfatteren av enheten, ifølge ham, led med. Det neste var å sette opp dataoverføring fra CGM til en smarttelefon og til skyen, som han måtte lisensiere en personlig build av xDrip-applikasjonen (150 euro) for og sette opp Nightscout - den måtte "giftes" med OpenAPS gjennom spesielle plugins . Det var også problemer med driften av hele enheten, men Nightscout-fellesskapet hjalp Liam med å finne feil.
Det kan selvsagt virke som forfatteren har overkomplisert prosjektet. Den lenge utgåtte Intel Edison ble valgt av Liam som "mer energieffektiv enn Raspberry Pi." Apple OS la også til problemer med en programvarelisens og kostnader som kan sammenlignes med en Android-smarttelefon. Imidlertid er hans erfaring nyttig og vil legge opp til mange lignende prosjekter av hjemmelagde enheter, som er designet for å forbedre livskvaliteten til mange mennesker betydelig for relativt lite penger. Mennesker som i økende grad er vant til å stole på sine egne styrker og ferdigheter.
Liam argumenterer for at diabetes type 1 har gjort ham ufri, og enheten han laget er en måte å gjenvinne den psykologiske komforten av kontroll over sin egen kropp. Og i tillegg til å gjenvinne sin normale livsstil, var det å lage et insulinpumpesystem med lukket sløyfe en kraftig opplevelse av selvuttrykk for ham. "Det er bedre å holde stoffskiftet under kontroll med JS-kode enn å havne på sykehuset," skriver han.
Kilde: www.habr.com