"Zdaj sem kiborg!" - Avstralec Liam Zibidi, mladi programer, blockchain/Fullstack inženir in pisec, ponosno izjavlja, ko se predstavlja na straneh svojega . V začetku avgusta je zaključil svoj projekt DIY za ustvarjanje nosljive naprave, ki jo je brez sramu poimenoval "umetna trebušna slinavka". Nasprotno, govorimo o samoregulacijski inzulinski črpalki in naš kiborg v nekaterih vidikih svojega ustvarjanja ni ubral lahke poti. Več o konceptu naprave in odprtokodnih tehnologijah, na katere je temeljila, preberite kasneje v članku.
ilustracije z izjemo diagrama naprave so vzete iz
Sladkorna bolezen za telebane
Liam ima sladkorno bolezen tipa 1.
Če drži, potem beseda "sladkorna bolezen" pomeni skupino bolezni s povečano diurezo - izločanjem urina, vendar je delež bolnikov s sladkorno boleznijo (DM) večji in se je za DM na skrivaj uveljavilo kratko ime. Že v srednjem veku je večina bolnikov s sladkorno boleznijo opazila prisotnost sladkorja v urinu. Precej časa je minilo do odkritja hormona inzulina (ki naj bi postal tudi prvi popolnoma sekvenciran protein v zgodovini) in njegove vloge v patogenezi sladkorne bolezni.
Insulin je najpomembnejši hormon, ki uravnava presnovo številnih snovi, vendar je njegov glavni učinek na presnovo ogljikovih hidratov, vključno z "glavnim" sladkorjem - glukozo. Za presnovo glukoze v celicah je inzulin, grobo rečeno, signalna molekula. Na površini celic so posebne molekule insulinskih receptorjev. Inzulin, ki "sedi" na njih, daje signal za sprožitev kaskade biokemičnih reakcij: celica začne aktivno prenašati glukozo skozi svojo membrano in jo predelovati znotraj.
Proces proizvodnje inzulina lahko primerjamo z delom človeških prostovoljcev, ki so se prišli borit proti poplavi. Raven inzulina je odvisna od količine glukoze: več kot je, bolj se skupna raven inzulina kot odziv dvigne. Ponavljam: pomembna je raven v tkivih in ne število molekul, ki je premo sorazmerno z glukozo, saj se insulin sam na glukozo ne veže in se ne porabi za njeno presnovo, tako kot prostovoljci ne pijejo dotekajoče vode, temveč zgraditi jezove določene višine. In potrebno je vzdrževati to določeno raven insulina na površini celic, pa tudi višino začasnih jezov na poplavljenih območjih.
Jasno je, da če ni dovolj insulina, je metabolizem glukoze moten, ne prehaja v celice in se kopiči v bioloških tekočinah. To je patogeneza sladkorne bolezni. Prej je obstajala nejasna terminologija "od insulina odvisna / neodvisna sladkorna bolezen", vendar je pravilneje, da jo razvrstimo na naslednji način: sladkorna bolezen tipa 1 je fizično pomanjkanje insulina (razlog za to je najpogosteje smrt celic trebušne slinavke); Sladkorna bolezen tipa 2 je zmanjšan odziv telesa na raven lastnega insulina (vsi razlogi niso popolnoma razumljeni in so različni). 1. vrsta - prostovoljcev je malo in nimajo časa za gradnjo jezov; Tip 2 - jezovi normalne višine, vendar polni lukenj ali zgrajeni prečno.
Težava z ročnim prilagajanjem
Obe vrsti, kot postane jasno, vodita do povečane ravni glukoze zunaj celic – v krvi, urinu, kar negativno vpliva na celotno telo. S štetjem moramo živeti и v brizgi in ploščici. Vendar ne morete vedno ročno regulirati, kaj je telo samo počelo. Človek mora spati in med spanjem raven insulina še naprej pada; oseba lahko zaradi vsakdanjih okoliščin ne jede pravočasno - in takrat se bo raven sladkorja znižala pod vplivom umetno vzdrževane ravni insulina. V bistvu se življenje znajde v tunelu meja ravni glukoze, onkraj katerega je koma.
Del rešitve tega problema so bile sodobne naprave, ki so nadomestile brizge – inzulinske črpalke. To je naprava, ki uporablja nenehno vstavljeno hipodermično iglo za samodejno doziranje insulina. Toda samo priročno dajanje ne zagotavlja pravilnega nadomestnega insulinskega zdravljenja brez podatkov o trenutni ravni glukoze. To je še en glavobol za zdravnike in biotehnologe: hitri testi in pravilna napoved dinamike ravni insulina in glukoze. Tehnično se je to začelo izvajati v obliki kontinuiranega spremljanja glukoze – CGM sistemov. Gre za različne naprave, ki neprekinjeno berejo podatke s senzorja, stalno vstavljenega pod kožo. Ta metoda je manj travmatična in bolj privlačna za uporabnike kot klasična. , vendar je slednja bolj natančna in priporočljiva za uporabo, če je raven sladkorja še zelo “padla” ali se skozi čas nekako hitro spreminja.
Vmesni člen v tem sistemu je oseba – običajno pacient sam. Prilagodi dobavo insulina glede na odčitke glukometra in pričakovani trend – ali je jedel sladkarije ali se pripravlja, da bo izpustil kosilo. Toda v ozadju natančne elektronike človek postane šibka povezava - kaj če med spanjem doživi hudo hipoglikemijo in izgubi zavest? Ali pa se bo obnašal kako drugače neprimerno, pozabil/zgrešil/nepravilno nastavil napravo, sploh če je še otrok? V takih primerih je veliko ljudi razmišljalo o ustvarjanju povratnih sistemov - tako da je naprava za vnos insulina usmerjena proti izhodu senzorjev glukoze.
Povratne informacije in odprta koda
Vendar se takoj pojavi problem – na trgu je veliko črpalk in glukometrov. Poleg tega so vse to izvršne naprave in potrebujejo skupen procesor in programsko opremo, ki jih nadzoruje.
Članki so bili že objavljeni na Habré [, ] na temo združevanja dveh naprav v en sistem. Poleg dodajanja tretjega primera vam bom povedal nekaj o globalnih projektih, ki združujejo prizadevanja navdušencev, ki želijo sami sestaviti podobne sisteme.
Projekt OpenAPS (Open Artificial Pancreas System) je ustanovila Dana Lewis iz Seattla. Konec leta 2014 se je za podoben poskus odločila tudi ona, ki je tudi sladkorna bolnica tipa 1. Potem ko je poskusila in nato podrobno opisala svojo napravo, je na koncu odkrila , ki podrobno opisuje, kako združiti lasten merilnik CGM in črpalko, v različnih variantah različnih proizvajalcev, s potrebnimi vmesnimi napravami, programskimi možnostmi na Githubu, z veliko dokumentacije rastoče skupnosti uporabnikov. Najpomembnejši vidik, ki ga OpenAPS poudarja, je "pomagali vam bomo s podrobnimi navodili, vendar morate vse narediti sami." Dejstvo je, da so tovrstne dejavnosti le korak stran od resnih sankcij s strani FDA (ameriške agencije za hrano in zdravila, katere pristojnost so vsa zdravila in medicinski izdelki). In če vam ne more prepovedati, da bi razbili certificirane naprave in jih združili v domače sisteme, da bi jih uporabili na sebi, potem bo vsak poskus, da bi vam jih pomagal narediti ali prodati, strogo kaznovan. Druga, a nič manj pomembna ideja OpenAPS je varnost domačega sistema. Dokumentacija v obliki in jasni, podrobni algoritmi so usmerjeni posebej v pomoč bolniku in ne škodujejo sebi.
Okno računa Nightscout
Še en projekt , uporabnikom omogoča nalaganje podatkov iz njihovih naprav CGM v shrambo v oblaku v realnem času prek pametnega telefona, pametne ure in drugih naprav ter ogled in obdelavo prejetih podatkov. Projekt je namenjen čim bolj informativni in priročni uporabi podatkov, vsebuje pa tudi podrobna navodila, npr. glukometri s pametnimi telefoni z enim ali drugim OS ter potrebno programsko opremo in vmesnimi oddajniki.
Vizualizacija podatkov je pomembna za ugotavljanje dnevnih nihanj glukoze v vašem življenjskem slogu in morebitno korekcijo vedenja in uživanja hrane, za prenos podatkov v priročni grafični obliki na pametni telefon ali pametno uro, za napovedovanje trendov ravni glukoze v bližnji prihodnosti ter Poleg tega lahko te podatke bere in obdeluje programska oprema OpenAPS. Točno to Liam uporablja v svojem projektu. Na člankih KDPV - njegovi osebni podatki iz storitve v oblaku, kjer so vijolične "vilice" na desni predvidene ravni glukoze, ki jih predvideva OpenAPS.
Liamov projekt
O projektu si lahko podrobno preberete v ustreznem vnosu na njegovem blogu, poskušal ga bom ponoviti bolj shematično in jasno.
Hard vključuje naslednje naprave: insulinsko črpalko Medtronic, ki jo je prvotno imel Liam; CGM (glukometer) FreeStyle Libre s senzorjem NFC; z njim je povezan oddajnik MiaoMiao, ki prenaša podatke s kožnega senzorja NFC na pametni telefon prek Bluetootha; Mikroračunalnik Intel Edison kot procesor za krmiljenje celotnega sistema z uporabo Open APS; Explorer HAT je radijski oddajnik za povezavo slednjega s pametnim telefonom in črpalko.
Krog je sklenjen.
Celotna strojna oprema je stala Liama 515 €, brez črpalke, ki jo je prej imel. Vse svoje stvari je naročil pri Amazonu, vključno z ukinjenim Edisonom. Tudi podkožni senzorji za CGM Libre so drag potrošni material - 70 eur za kos, kar zdrži 14 dni.
Programska oprema: najprej distribucija Jubilinux Linux za Edison in nato namestitev OpenAPS nanjo, s čimer je avtor naprave po njegovih besedah trpel. Sledila je nastavitev prenosa podatkov iz CGM v pametni telefon in v oblak, za kar je moral licencirati osebno gradnjo aplikacije xDrip (150 evrov) in nastavitev Nightscout - to je bilo treba prek posebnih vtičnikov “poročiti” z OpenAPS. . Težave so bile tudi pri delovanju celotne naprave, vendar je skupnost Nightscout Liamu uspešno pomagala pri iskanju hroščev.
Seveda se lahko zdi, da je avtor preveč zakompliciral projekt. Liam je izbral Intel Edison, ki je bil že dolgo ukinjen kot "energetsko učinkovitejši od Raspberry Pi." Apple OS je dodal tudi težave z licenco programske opreme in stroški, primerljivimi s pametnim telefonom Android. Vendar pa so njegove izkušnje uporabne in bodo pripomogle k številnim podobnim projektom doma narejenih naprav, ki naj bi marsikomu za razmeroma malo denarja bistveno izboljšale kakovost življenja. Ljudje, ki so vse bolj navajeni zanašati se na lastne moči in sposobnosti.
Liam trdi, da ga je sladkorna bolezen tipa 1 osvobodila, naprava, ki jo je ustvaril, pa je način, kako ponovno pridobiti psihološko udobje nadzora nad lastnim telesom. In poleg ponovne vzpostavitve običajnega življenjskega sloga je bilo ustvarjanje sistema inzulinske črpalke z zaprto zanko zanj močna izkušnja samoizražanja. »Bolje je obdržati svoj metabolizem pod nadzorom s kodo JS, kot pa končati v bolnišnici,« piše.
Vir: www.habr.com