"Sunt un cyborg acum!" - declară cu mândrie australianul Liam Zibidi, un tânăr programator, inginer blockchain/Fullstack și scriitor, în timp ce se prezintă pe paginile sale . La începutul lunii august, și-a finalizat proiectul de bricolaj pentru a crea un dispozitiv purtabil, pe care l-a numit fără rușine „pancreas artificial”. Mai degrabă, vorbim despre o pompă de insulină cu autoreglare, iar cyborgul nostru nu a luat calea ușoară în unele aspecte ale creației sale. Citiți mai multe despre conceptul dispozitivului și tehnologiile open source pe care s-a bazat mai târziu în articol.
ilustrațiile cu excepția diagramei dispozitivului sunt preluate din
Diabet pentru manechin
Liam are diabet de tip 1.
Dacă este corect, atunci cuvântul „diabet” înseamnă un grup de boli cu diureză crescută - producție de urină, dar proporția pacienților cu diabet zaharat (DM) este mai mare, iar numele scurt a prins rădăcini în secret pentru DM. În Evul Mediu, majoritatea pacienților cu diabet au observat prezența zahărului în urină. A trecut destul de mult timp până la descoperirea hormonului insulină (care urma să devină și prima proteină complet secvențială din istorie) și rolul său în patogeneza diabetului.
Insulina este cel mai important hormon care reglează metabolismul multor substanțe, dar efectul său principal este asupra metabolismului carbohidraților, inclusiv zahărul „principal” - glucoza. Pentru metabolismul glucozei în celule, insulina este, aproximativ, o moleculă de semnalizare. Există molecule speciale de receptor de insulină pe suprafața celulelor. „Așezată” pe ele, insulina dă un semnal pentru a lansa o cascadă de reacții biochimice: celula începe să transporte activ glucoza în interior prin membrana sa și să o proceseze intern.
Procesul de producere a insulinei poate fi asemănat cu munca voluntarilor umani care au venit să lupte împotriva inundațiilor. Nivelul de insulină depinde de cantitatea de glucoză: cu cât este mai multă, cu atât nivelul general de insulină crește ca răspuns. Repet: este important nivelul din țesuturi, și nu numărul de molecule, care este direct proporțional cu glucoza, deoarece insulina în sine nu se leagă de glucoză și nu este cheltuită pentru metabolismul acesteia, așa cum voluntarii nu beau. apă care intră, dar construiți baraje de o anumită înălțime. Și este necesar să se mențină acest anumit nivel de insulină pe suprafața celulelor, precum și înălțimea barajelor temporare în zonele inundate.
Este clar că, dacă nu există suficientă insulină, atunci metabolismul glucozei este perturbat; aceasta nu trece în celule, acumulându-se în fluidele biologice. Aceasta este patogeneza diabetului. Anterior, exista o terminologie confuză „diabet insulino-dependent/independent”, dar este mai corect să o clasificăm astfel: diabetul de tip 1 este o lipsă fizică de insulină (motivul pentru aceasta este cel mai adesea moartea celulelor pancreatice); Diabetul de tip 2 este o scădere a răspunsului organismului la nivelul propriei insuline (toate motivele nu sunt pe deplin înțelese și sunt variate). Tipul 1 - voluntari sunt putini si nu au timp sa construiasca baraje; Tipul 2 - baraje de înălțime normală, dar fie pline de găuri, fie construite transversal.
Problemă de reglare manuală
Ambele tipuri, după cum devine clar, duc la creșterea nivelului de glucoză în afara celulelor - în sânge, urină, ceea ce are un efect negativ asupra întregului organism. Trebuie să trăim numărând и într-o seringă și, respectiv, o farfurie. Dar nu puteți regla întotdeauna manual ceea ce făcea corpul însuși. O persoană trebuie să doarmă, iar în timp ce doarme, nivelul de insulină continuă să scadă; o persoană poate, din cauza circumstanțelor de zi cu zi, să nu mănânce la timp - și atunci nivelul său de zahăr va scădea sub influența unui nivel de insulină menținut artificial. În esență, viața se află într-un tunel de limite ale nivelului de glucoză, dincolo de care există comă.
O parte a soluției la această problemă au fost dispozitivele moderne care înlocuiau seringile - pompele de insulină. Acesta este un dispozitiv care folosește un ac hipodermic introdus continuu pentru a doza automat insulina. Dar numai livrarea convenabilă nu garantează terapia de substituție cu insulină corectă fără date despre nivelul actual de glucoză. Aceasta este o altă durere de cap pentru medici și biotehnologi: teste rapide și predicție corectă a dinamicii nivelurilor de insulină și glucoză. Din punct de vedere tehnic, aceasta a început să fie implementată sub formă de monitorizare continuă a glucozei - sisteme CGM. Acestea sunt o varietate de dispozitive care citesc continuu date de la un senzor inserat constant sub piele. Această metodă este mai puțin traumatizantă și mai atractivă pentru utilizatori decât cea clasică. , dar acesta din urmă este mai precis și recomandat pentru utilizare dacă nivelul zahărului este încă foarte „scăzut” sau se schimbă cumva rapid în timp.
Veriga intermediară în acest sistem este o persoană - de obicei pacientul însuși. Reglează aportul de insulină în funcție de citirile glucometrului și de tendința așteptată - dacă a mâncat dulciuri sau se pregătește să sară peste prânz. Dar pe fundalul electronicii de precizie, o persoană devine o verigă slabă - ce se întâmplă dacă în timpul somnului suferă hipoglicemie severă și își pierde cunoștința? Sau se va comporta într-un alt mod nepotrivit, va uita/s-a ratat/se va configura incorect dispozitivul, mai ales dacă este încă un copil? În astfel de cazuri, mulți oameni s-au gândit să creeze sisteme de feedback - astfel încât dispozitivul de intrare a insulinei să fie orientat către ieșirea de la senzorii de glucoză.
Feedback și sursă deschisă
Cu toate acestea, apare imediat o problemă - există multe pompe și glucometre pe piață. În plus, acestea sunt toate dispozitive executive și au nevoie de un procesor comun și un software care să le controleze.
Articole au fost deja publicate pe Habré [, ] pe tema combinării a două dispozitive într-un singur sistem. Pe lângă adăugarea unui al treilea caz, vă voi povesti puțin despre proiecte globale care îmbină eforturile entuziaștilor care doresc să monteze singuri sisteme similare.
Proiectul OpenAPS (Open Artificial Pancreas System) a fost fondat de Dana Lewis din Seattle. La sfârșitul anului 2014, ea, și ea diabetică de tip 1, a decis să întreprindă un experiment similar. După ce a încercat și apoi și-a descris dispozitivul în detaliu, ea a descoperit în cele din urmă , care descrie în detaliu cum să combinați propriul contor CGM și pompă, în diverse variante de la diferiți producători, cu dispozitivele intermediare necesare, opțiuni software pe Github, cu multă documentație de la o comunitate de utilizatori în creștere. Cel mai important aspect pe care OpenAPS îl subliniază este „vă vom ajuta cu instrucțiuni detaliate, dar trebuie să faceți totul singur”. Cert este că astfel de activități sunt la un pas de sancțiunile grave din partea FDA (Administrația Americană pentru Alimente și Medicamente, a cărei jurisdicție include toate medicamentele și produsele medicale). Și dacă ea nu vă poate interzice să spargeți dispozitive certificate și să le combinați în sisteme de casă pentru a le folosi pe dvs., atunci orice încercare de a vă ajuta să le faceți sau să le vindeți va fi aspru pedepsită. A doua idee, dar nu mai puțin importantă, a OpenAPS este securitatea unui sistem de casă. Documentatie in formular iar algoritmii clari și detaliați sunt menționați în mod special să ajute pacientul și să nu se facă rău.
Fereastra contului Nightscout
Un alt proiect , permite utilizatorilor să încarce date de pe dispozitivele lor CGM în stocarea în cloud în timp real printr-un smartphone, un ceas inteligent și alte dispozitive, precum și să vizualizeze și să proceseze datele primite. Proiectul are ca scop utilizarea cât mai informativă și convenabilă a datelor și conține, de asemenea, ghiduri detaliate, de exemplu, glucometre cu smartphone-uri cu unul sau altul OS și software-ul necesar și transmițătoare intermediare.
Vizualizarea datelor este importantă pentru determinarea fluctuațiilor zilnice ale glucozei în stilul dvs. de viață și posibila corectare a comportamentului și a aportului alimentar, pentru transmiterea datelor într-o formă grafică convenabilă către un smartphone sau ceas inteligent, pentru prezicerea tendințelor nivelurilor de glucoză în viitorul apropiat și în În plus, aceste date pot fi citite și procesate de software-ul OpenAPS. Este exact ceea ce Liam folosește în proiectul său. Pe articolele KDPV - datele sale personale de la serviciul cloud, unde „furculița” violetă din dreapta reprezintă nivelurile de glucoză prezise de OpenAPS.
Proiectul lui Liam
Puteți citi despre proiect în detaliu în intrarea corespunzătoare de pe blogul său, voi încerca doar să-l povestesc mai schematic și mai clar.
Hard include următoarele dispozitive: pompa de insulină Medtronic pe care Liam o avea inițial; CGM (glucometru) FreeStyle Libre cu senzor NFC; conectat la acesta este transmițătorul MiaoMiao, care transmite date de la senzorul NFC al pielii către smartphone prin Bluetooth; Microcomputer Intel Edison ca procesor pentru a controla întregul sistem folosind Open APS; Explorer HAT este un transmițător radio pentru conectarea acestuia din urmă cu un smartphone și o pompă.
Cercul este complet.
Întregul hardware l-a costat pe Liam 515 EUR, excluzând pompa pe care o avea anterior. Și-a comandat toate lucrurile de la Amazon, inclusiv Edison întrerupt. De asemenea, senzorii subcutanați pentru CGM Libre sunt un consumabil scump - 70 de euro pe bucată, care durează 14 zile.
Software: în primul rând, distribuția Jubilinux Linux pentru Edison și apoi instalarea OpenAPS pe ea, de care autorul dispozitivului, potrivit lui, a suferit. Urmează configurarea transferului de date de la CGM pe un smartphone și către cloud, pentru care trebuia să licențieze o versiune personală a aplicației xDrip (150 de euro) și configurarea Nightscout - trebuia să fie „căsătorită” cu OpenAPS prin plugin-uri speciale. . Au existat și probleme cu funcționarea întregului dispozitiv, dar comunitatea Nightscout l-a ajutat cu succes pe Liam să găsească bug-uri.
Desigur, poate părea că autorul a complicat prea mult proiectul. Intel Edison, întrerupt de mult timp, a fost ales de Liam drept „mai eficient din punct de vedere energetic decât Raspberry Pi”. Apple OS a adăugat, de asemenea, dificultăți cu o licență de software și costuri comparabile cu un smartphone Android. Cu toate acestea, experiența sa este utilă și se va adăuga la multe proiecte similare de dispozitive de casă, care sunt concepute pentru a îmbunătăți semnificativ calitatea vieții multor oameni pentru bani relativ puțini. Oameni care sunt din ce în ce mai obișnuiți să se bazeze pe propriile forțe și aptitudini.
Liam susține că diabetul de tip 1 l-a făcut să nu fie liber, iar dispozitivul pe care l-a creat este o modalitate de a recâștiga confortul psihologic al controlului asupra propriului corp. Și pe lângă recăpătarea stilului său de viață normal, crearea unui sistem de pompă de insulină cu buclă închisă a fost o experiență puternică de auto-exprimare pentru el. „Este mai bine să-ți ții metabolismul sub control cu codul JS decât să ajungi în spital”, scrie el.
Sursa: www.habr.com