„Teraz som kyborg!“ hrdlo hlási Austrálčan Liam Zabidi, mladý programátor, blockchain/Fullstack inžinier a spisovateľ, ako sa sám predstavuje na stránkach svojho . Na začiatku augusta dokončil svoj DIY projekt na vytvorenie nositeľného zariadenia, ktoré bez falošnej skromnosti nazval „umelou pankreasou“. Ide skôr o samoregulačnú inzulínovú pumpu, a náš kyborg v niektorých aspektoch svojho diela nehľadal jednoduché cesty. Viac o koncepcii zariadenia a open source technológiach, na ktorých sa opieral — ďalej v článku.
ilustrácie okrem schémy zariadenia sú prevzaté z
Cukrovka pre začiatočníkov
Liam má cukrovku typu 1.
Správne — slovo „diabetes“ znamená skupinu ochorení s vyšším močovým vývodom — vylučovaním moču, ale podiel pacientov s cukrovkou (CD) je väčší, a krátky názov sa neoficiálne ujal pre CD. Ešte v stredoveku mali mnohí pacienti s CD v moči cukor. Uplynulo dosť veľa času, kým bol objavený hormón inzulín (ktorý sa mal tiež stať prvým úplne sekvenovaným proteínom v histórii) a jeho úloha v patogenéze CD.
Inzulín je najdôležitejší hormón, ktorý reguluje metabolizmus mnohých látok, no hlavný vplyv má na metabolizmus sacharidov, vrátane „hlavného“ cukru — glukózy. Pre metabolizmus glukózy v bunkách je inzulín, zjednodušene povedané, signálnou molekulou. Na povrchu buniek sa nachádzajú špeciálne receptory pre inzulín. „Pripojením“ sa na ne inzulín dáva signál na spustenie kaskády biochemických reakcií: bunka začne aktívne transportovať glukózu dovnútra cez svoju membránu a spracovávať ju vo vnútri.
Proces tvorby inzulínu je možné prirovnať k práce dobrovoľníkov, ktorí prišli bojovať proti povodniam. Úroveň inzulínu závisí od množstva glukózy: čím viac jej je — tým viac sa zvýši celková úroveň inzulínu. Opakujem: dôležitá je práve úroveň v tkanivách, nie množstvo molekúl, priamo úmerné glukóze, pretože inzulín sa sám nespojuje s glukózou a nie je spotrebovaný na jej metabolizmus, rovnako ako dobrovoľníci nepijú nabaľujúcu sa vodu, ale budujú hrádze určitej výšky. A je potrebné udržiavať túto určitú úroveň inzulínu na povrchu buniek, rovnako ako výšku dočasných hrádzí na zaplavených miestach.
Je jasné, že ak začína inzulínu byť nedostatok, metabolizmus glukózy je narušený, nepreniká do buniek a hromadí sa v biologických tekutinách. Toto je patogenéza DM. Predtým existovala zložitá terminológia „inzulín-dependentný/nezávislý DM“, ale presnejšie je to klasifikovať takto: DM 1. typu — to je fyzický nedostatok inzulínu (príčinou je najčastejšie smrť buniek pankreasu); DM 2. typu — to je znížená reakcia organizmu na úroveň vlastného inzulínu (všetky príčiny zatiaľ nie sú úplne objasnené a sú rôznorodé). 1. typ — dobrovoľníkov je málo a nestihajú stavať hrádze; 2. typ — hrádze sú normálne výšky, ale buď sú deravé, alebo postavené naprieč.
Problém ručného regulovania
Obidva typy, ako sa ukazuje, vedú k zvýšenej úrovni glukózy mimo buniek — v krvi, moči, čo má negatívny vplyv na celý organizmus. Musíme žiť, počítajúc a v injekčnej striekačke a na tanieri. Ale veď nemožno stále ručne regulovať to, čo robil sám organizmus. Človek musí spať, a počas spánku úroveň inzulínu naďalej klesá; človek môže kvôli domácim okolnostiam nejesť načas — a potom mu pod vplyvom umelo udržiavanej úrovne inzulínu klesne cukor. V podstate sa život ocitá v tuneli hraníc úrovne glukózy, nad a pod ktorými je — koma.
Čiastočným riešením tohto problému sa stali moderné zariadenia, ktoré nahradili striekačky — inzulínové pumpy. Toto zariadenie využíva nepretržitú podkožnú ihlu na automatizované dávkovanie inzulínu. Avšak samotné pohodlné dávkovanie nezaručuje správnu substitučnú inzulínovú terapiu bez údajov o aktuálnej hladine glukózy. To je ďalšia bolesť hlavy lekárov a biotechnológov: rýchlotesty a správne predpovedanie dynamiky hladín inzulínu a glukózy. Technicky sa to realizuje formou systémov nepretržitého monitorovania glukózy — CGM. Tieto sú rôzne zariadenia, ktoré nepretržite snímajú údaje z podkožného senzora. Tento spôsob je menej traumatický a atraktívnejší pre používateľov ako klasický. , avšak posledný je presnejší a odporúča sa na použitie, ak sa hladina cukru predsa len výrazne "poklesla" alebo ak sa rýchlo mení v čase.
Medzineurónmi tejto sústavy je človek — zvyčajne sám pacient. Ten reguluje dávkovanie inzulínu podľa údajov glukometra a očakávaného trendu — či už mal niečo sladké alebo sa chystá vynechať obed. Avšak v súvislosti s presnou elektronikou sa človek stáva slabým článkom — čo ak počas spánku dôjde k silnej hypoglykémii a pacient stratí vedomie? Alebo sa inak nevhodne správa, zabudne / vynechá / nesprávne nastaví zariadenie, najmä ak je ešte dieťaťom? Na takéto prípady mnohí ľudia rozmýšľali o vytvorení systémov s okamžitou spätnou väzbou — aby zariadenie na vstup inzulínu reagovalo na údaje zo senzorov glukózy.
Spätná väzba a open source
Avšak hneď sa objavuje problém — na trhu je veľa pump a glukometrov. Okrem toho ide o vykonávacie zariadenia, ktoré potrebujú spoločný procesor a softvér, ktorý nimi riadi.
Na Habrze už boli zverejnené články [, ] na tému zlúčenia dvoch prístrojov do jedného systému. Okrem pridania tretieho prípadu, poviem trošku o globálnych projektoch, ktoré spojujú úsilie nadšencov, ktorí chcú takéto systémy zostaviť sami.
Projekt OpenAPS (Open Artificial Pancreas System, voľná umelá pankreasová sústava), založený Danou Lewisovou zo Seattlu. Na konci roka 2014 sa rozhodla podniknúť takýto experiment ako diabetička 1. typu. Skúšajúc a následne podrobne popisujúc svoje zariadenie, nakoniec otvorila , kde sa podrobne vysvetľuje, ako si sami prepojiť svoj CGM-glukomer a pumpu, v rôznych variáciách od rôznych výrobcov, s potrebnými medzi zariadeniami, softvérovými možnosťami na Github, a s množstvom dokumentácie od rastúcej komunity používateľov. Najdôležitejší aspekt, na ktorý sa OpenAPS sústreďuje, je "poskytneme vám podrobné pokyny, ale všetko musíte urobiť sami". Je to preto, že takáto činnosť je na hranici vážnych sankcií zo strany FDA (americkej Food and Drug Administration, ktorá reguluje všetky lieky a zdravotnícke pomôcky). A aj keď vám nemôže zakázať rozoberať certifikované prístroje a kombinovať ich do domácich systémov na vlastné použitie, akákoľvek snaha pomôcť vám to urobiť alebo predávať, bude prísne potrestaná. Druhá, ale nemenej dôležitá myšlienka OpenAPS — bezpečnosť domácich systémov. Dokumentácia vo forme a jasných, podrobných algoritmov je zameraná na to, aby pacientovi pomohla, a nie mu ublížila.
okno účtu Nightscout
Iný projekt, , umožňuje používateľom nahrávať dáta zo svojich CGM zariadení do cloudového úložiska v reálnom čase cez smartfón, inteligentné hodinky a iné zariadenia, ako aj prezerať a spracovávať získané údaje. Projekt sa zameriava na čo najinformatívnejšie a najpohodlnejšie využívanie dát, a obsahuje aj podrobné návody, napríklad glukomerov so smartfónmi s rôznymi OS a potrebným softvérom a medzi prenosovými zariadeniami.
Vizualizácia údajov je dôležitá na určenie denných výkyvov glukózy vo vašom životnom štýle a na možnú korekciu správania a stravovacích návykov, na prenášanie údajov v pohodlnom grafickom formáte na smartfón alebo inteligentné hodinky, na predpovedanie trendov úrovne glukózy v blízkej dobe a navyše, tieto údaje môžu byť načítané a spracované softvérom OpenAPS. To, čo Liam používa vo svojej práci. Na KDPV článku — jeho osobné údaje z cloudovej služby, kde fialová „vidlica“ napravo je predpovedaná úroveň glukózy predpovedaná OpenAPS.
Liamov projekt
O projekte si môžete podrobne prečítať v príslušnej zápise jeho blogu, ja sa pokúsim jeho obsah prerozprávať viac schématicky a prehľadne.
Hardvér zahŕňa nasledujúce zariadenia: inzulínová pumpa Medtronic, ktorú mal Liam pôvodne; CGM (glukomerný prístroj) FreeStyle Libre s NFC senzorom; k nemu — vysielač MiaoMiao, ktorý prenáša údaje z kožného NFC senzora na smartfón cez Bluetooth; mikropočítač Intel Edison, ako procesor na riadenie celého systému pomocou Open APS; Explorer HAT — rádiový vysielač na prepojenie posledného so smartfónom a pumpou.
Kruh sa uzavrel.
Celá hardvérová časť stála Liama 515 eur, okrem pumpy, ktorú mal predtým. Všetky veci objednával na Amazone, vrátane odstránenej Edison. Podkožné senzory pre CGM Libre sú tiež nákladnou spotrebou — 70 eur za kus, ktorý vydrží 14 dní.
Softvér: po prvé, distribúcia Linuxu Jubilinux pre Edison a následná inštalácia OpenAPS, s ktorou sa autor zariadenia, podľa jeho slov, dosť trápil. Ďalej — nastavenie prenosu údajov z CGM na smartfón a do cloudu, na čo musel licencovať osobnú verziu aplikácie xDrip (150 eur) a nastaviť Nightscout — musel ho cez špeciálne pluginy „zblížiť“ s OpenAPS. Takisto sa objavili problémy s fungovaním celého zariadenia, ale komunita Nightscout úspešne pomohla Liamovi pri hľadaní chýb.
Samozrejme, môže sa zdať, že autor zložil projekt. Už dávno vyradený Intel Edison bol vybraný Liamom ako „energeticky efektívnejší než Raspberry Pi“. Apple OS tiež pridalo ťažkosti s licenciou na softvér a nákladmi, ktoré sa dajú porovnať s Android smartfónmi. Avšak jeho skúsenosti sú užitočné a prispejú k mnohým podobným projektom DIY zariadení, ktoré majú za úlohu za relatívne malé peniaze výrazne zlepšiť kvalitu života mnohých ľudí. Ľudí, ktorí si čoraz viac zvykajú spoliehať sa na svoje schopnosti a zručnosti.
Liam uvažuje o tom, že SD 1. typu ho urobil neslobodným, a vytvorené zariadenie je spôsob, ako si získať psychologický komfort kontroly nad vlastným telom. A okrem návratu k normálnemu spôsobu života, vytvorenie systému inzulínovej pumpy s spätnou väzbou sa pre neho stalo silným zážitkom sebavyjadrenia. „Lepšie mať svoj metabolizmus pod kontrolou kódom na JS, než skončiť v nemocnici“ — píše.
Zdroj: habr.com
