"Eu sou um ciborgue agora!" - O australiano Liam Zibidi, jovem programador, engenheiro e escritor de blockchain/Fullstack, declara com orgulho, ao se apresentar nas páginas de seu . No início de agosto, ele concluiu seu projeto DIY para criar um dispositivo vestível, que ele descaradamente apelidou de “pâncreas artificial”. Em vez disso, estamos a falar de uma bomba de insulina autorregulada, e o nosso ciborgue não escolheu o caminho mais fácil em alguns aspectos da sua criação. Leia mais sobre o conceito do dispositivo e as tecnologias de código aberto nas quais ele se baseia posteriormente neste artigo.
ilustrações, com exceção do diagrama do dispositivo, são retiradas de
Diabetes para manequins
Liam tem diabetes tipo 1.
Se estiver correto, então a palavra “diabetes” significa um grupo de doenças com aumento da diurese - produção de urina, mas a proporção de pacientes com diabetes mellitus (DM) é maior, e o nome abreviado criou secretamente raízes para DM. Na Idade Média, a maioria dos pacientes com diabetes notava a presença de açúcar na urina. Muito tempo se passou antes da descoberta do hormônio insulina (que também se tornaria a primeira proteína completamente sequenciada da história) e de seu papel na patogênese do diabetes.
A insulina é o hormônio mais importante que regula o metabolismo de muitas substâncias, mas seu principal efeito é no metabolismo dos carboidratos, incluindo o “principal” açúcar - a glicose. Para o metabolismo da glicose nas células, a insulina é, grosso modo, uma molécula sinalizadora. Existem moléculas receptoras de insulina especiais na superfície das células. “Postada” sobre eles, a insulina dá um sinal para lançar uma cascata de reações bioquímicas: a célula começa a transportar ativamente a glicose para dentro através de sua membrana e a processá-la internamente.
O processo de produção de insulina pode ser comparado ao trabalho de voluntários humanos que vieram combater uma inundação. O nível de insulina depende da quantidade de glicose: quanto mais houver, mais o nível geral de insulina aumenta em resposta. Repito: o que importa é o nível nos tecidos, e não o número de moléculas, que é diretamente proporcional à glicose, porque a própria insulina não se liga à glicose e não é gasta no seu metabolismo, assim como os voluntários não bebem o entrada de água, mas construir barragens de uma certa altura. E é preciso manter esse certo nível de insulina na superfície das células, assim como a altura das barragens temporárias nas áreas alagadas.
É claro que se não houver insulina suficiente, o metabolismo da glicose é perturbado, ela não passa para as células, acumulando-se nos fluidos biológicos. Esta é a patogênese do diabetes. Anteriormente, havia uma terminologia confusa “diabetes dependente/independente de insulina”, mas é mais correto classificá-la da seguinte forma: o diabetes tipo 1 é uma falta física de insulina (a razão para isso é, na maioria das vezes, a morte das células pancreáticas); A diabetes tipo 2 é uma diminuição da resposta do organismo ao nível da sua própria insulina (todas as razões não são totalmente compreendidas e são variadas). 1º tipo – há poucos voluntários e não têm tempo para construir barragens; Tipo 2 - barragens de altura normal, mas cheias de buracos ou construídas transversalmente.
Problema de ajuste manual
Ambos os tipos, como fica claro, levam ao aumento dos níveis de glicose fora das células - no sangue, na urina, o que tem um efeito negativo em todo o corpo. Temos que viver contando и em uma seringa e placa, respectivamente. Mas nem sempre é possível regular manualmente o que o próprio corpo estava fazendo. Uma pessoa deve dormir e, enquanto dorme, os níveis de insulina continuam a cair; uma pessoa pode, devido às circunstâncias cotidianas, não comer na hora certa - e então seu nível de açúcar cairá sob a influência de um nível de insulina mantido artificialmente. Em essência, a vida se encontra em um túnel de limites de nível de glicose, além do qual ocorre o coma.
Parte da solução para esse problema foram dispositivos modernos que substituíram as seringas - bombas de insulina. Este é um dispositivo que utiliza uma agulha hipodérmica inserida continuamente para dosar insulina automaticamente. Mas a entrega conveniente por si só não garante uma terapia de reposição de insulina correta sem dados sobre o nível atual de glicose. Essa é mais uma dor de cabeça para médicos e biotecnologistas: testes rápidos e previsão correta da dinâmica dos níveis de insulina e glicose. Tecnicamente, isso começou a ser implementado na forma de monitoramento contínuo de glicose - sistemas CGM. Trata-se de uma variedade de dispositivos que leem continuamente dados de um sensor constantemente inserido sob a pele. Este método é menos traumático e mais atraente para os usuários do que o clássico. , mas o último é mais preciso e recomendado para uso se o nível de açúcar ainda estiver muito “caído” ou de alguma forma mudar rapidamente com o tempo.
O elo intermediário neste sistema é uma pessoa – geralmente o próprio paciente. Ele ajusta o fornecimento de insulina dependendo das leituras do glicosímetro e da tendência esperada – se ele comeu doces ou está se preparando para pular o almoço. Mas no contexto da eletrônica de precisão, uma pessoa se torna um elo fraco - e se durante o sono ela sofrer hipoglicemia grave e perder a consciência? Ou ele se comportará de alguma outra forma inadequada, esquecerá/perderá/configurará o dispositivo incorretamente, especialmente se ainda for uma criança? Nesses casos, muitas pessoas pensaram em criar sistemas de feedback - de modo que o dispositivo de entrada de insulina fosse orientado para a saída dos sensores de glicose.
Feedback e código aberto
No entanto, surge imediatamente um problema - existem muitas bombas e glicosímetros no mercado. Além disso, todos esses dispositivos são executivos e precisam de um processador e software comuns que os controlem.
Artigos já foram publicados no Habré [, ] sobre o tema da combinação de dois dispositivos em um sistema. Além de acrescentar um terceiro caso, contarei um pouco sobre projetos globais que combinam esforços de entusiastas que desejam montar sistemas semelhantes por conta própria.
O projeto OpenAPS (Open Artificial Pancreas System) foi fundado por Dana Lewis de Seattle. No final de 2014, ela, também diabética tipo 1, decidiu fazer uma experiência semelhante. Depois de tentar e descrever seu dispositivo em detalhes, ela finalmente descobriu , que descreve detalhadamente como combinar seu próprio medidor e bomba CGM, em diversas variações de diferentes fabricantes, com os dispositivos intermediários necessários, opções de software no Github, com muita documentação de uma comunidade crescente de usuários. O aspecto mais importante que o OpenAPS enfatiza é “nós o ajudaremos com instruções detalhadas, mas você deve fazer tudo sozinho”. O facto é que tais actividades estão a um passo de sanções graves por parte da FDA (a Administração Americana de Alimentos e Medicamentos, cuja jurisdição inclui todos os medicamentos e produtos médicos). E se ela não puder proibi-lo de quebrar dispositivos certificados e combiná-los em sistemas caseiros para usá-los em você mesmo, então qualquer tentativa de ajudá-lo a fabricar ou vender será severamente punida. A segunda, mas não menos importante, ideia do OpenAPS é a segurança de um sistema caseiro. Documentação no formulário e algoritmos claros e detalhados visam especificamente ajudar o paciente e não prejudicar a si mesmo.
Janela da conta Nightscout
Outro projeto , permite aos usuários fazer upload de dados de seus dispositivos CGM para armazenamento em nuvem em tempo real por meio de um smartphone, relógio inteligente e outros dispositivos, bem como visualizar e processar os dados recebidos. O projeto visa fazer o uso mais informativo e conveniente dos dados e também contém guias detalhados, por exemplo, glicosímetros com smartphones com um ou outro sistema operacional e o software e transmissores intermediários necessários.
A visualização de dados é importante para determinar flutuações diárias de glicose em seu estilo de vida e possível correção de comportamento e ingestão alimentar, para transmitir dados em um formato gráfico conveniente para um smartphone ou relógio inteligente, para prever tendências nos níveis de glicose em um futuro próximo, e em Além disso, esses dados podem ser lidos e processados pelo software OpenAPS. É exatamente isso que Liam usa em seu projeto. Nos artigos do KDPV - seus dados pessoais do serviço em nuvem, onde o “garfo” roxo à direita são os níveis de glicose previstos pelo OpenAPS.
Projeto de Liam
Você pode ler sobre o projeto em detalhes na entrada correspondente em seu blog, tentarei recontá-lo de forma mais esquemática e clara.
O Hard inclui os seguintes dispositivos: a bomba de insulina Medtronic que Liam tinha originalmente; CGM (glicômetro) FreeStyle Libre com sensor NFC; conectado a ele está o transmissor MiaoMiao, que transmite dados do sensor NFC da pele para o smartphone via Bluetooth; Microcomputador Intel Edison como processador para controlar todo o sistema usando Open APS; Explorer HAT é um transmissor de rádio para conectar este último a um smartphone e a uma bomba.
O círculo está fechado.
Todo o hardware custou a Liam 515 euros, excluindo a bomba que ele tinha anteriormente. Ele encomendou todas as suas coisas da Amazon, incluindo o Edison descontinuado. Além disso, os sensores subcutâneos para CGM Libre são um consumível caro - 70 euros por peça, que dura 14 dias.
Software: primeiro a distribuição Jubilinux Linux para Edison e depois a instalação do OpenAPS, que o autor do aparelho, segundo ele, sofreu. Em seguida foi configurar a transferência de dados do CGM para um smartphone e para a nuvem, para a qual teve que licenciar uma versão pessoal da aplicação xDrip (150 euros) e configurar o Nightscout - teve que ser “casado” com o OpenAPS através de plugins especiais . Também houve problemas com a operação de todo o dispositivo, mas a comunidade Nightscout ajudou Liam a encontrar bugs com sucesso.
Claro, pode parecer que o autor complicou demais o projeto. O há muito descontinuado Intel Edison foi escolhido por Liam como "mais eficiente em termos de energia do que o Raspberry Pi". O Apple OS também adicionou dificuldades com licença de software e custos comparáveis a um smartphone Android. No entanto, sua experiência é útil e se somará a muitos projetos semelhantes de dispositivos caseiros, projetados para melhorar significativamente a qualidade de vida de muitas pessoas por relativamente pouco dinheiro. Pessoas que estão cada vez mais acostumadas a confiar em suas próprias forças e habilidades.
Liam argumenta que o diabetes tipo 1 o deixou sem liberdade, e o dispositivo que ele criou é uma forma de recuperar o conforto psicológico do controle sobre seu próprio corpo. E além de recuperar o seu estilo de vida normal, a criação de um sistema de bomba de insulina de circuito fechado foi uma experiência poderosa de auto-expressão para ele. “É melhor manter seu metabolismo sob controle com o código JS do que acabar no hospital”, escreve ele.
Fonte: habr.com