"Сада сам киборг!" – поносно изјављује Аустралијанац Лиам Зибиди, млади програмер, блоцкцхаин/Фуллстацк инжењер и писац, како се представља на страницама свог . Почетком августа завршио је свој „уради сам“ пројекат за креирање уређаја за ношење, који је без стида назвао „вештачки панкреас“. Радије, говоримо о саморегулишућој инсулинској пумпи, а наш киборг у неким аспектима свог стварања није кренуо лаким путем. Прочитајте више о концепту уређаја и технологијама отвореног кода на које се ослањао касније у чланку.
илустрације са изузетком дијаграма уређаја преузете су из
Дијабетес за лутке
Лиам има дијабетес типа 1.
Ако је тачно, онда реч „дијабетес“ означава групу болести са повећаном диурезом – излучивањем мокраће, али је удео пацијената са дијабетес мелитусом (ДМ) већи, а кратак назив се потајно укоренио за ДМ. Још у средњем веку, већина пацијената са дијабетесом приметила је присуство шећера у урину. Прошло је доста времена пре открића хормона инсулина (који је такође требало да постане први потпуно секвенционирани протеин у историји) и његове улоге у патогенези дијабетеса.
Инсулин је најважнији хормон који регулише метаболизам многих супстанци, али његов главни ефекат је на метаболизам угљених хидрата, укључујући и "главни" шећер - глукозу. За метаболизам глукозе у ћелијама инсулин је, грубо речено, сигнални молекул. На површини ћелија постоје посебни молекули инсулинских рецептора. „Седећи“ на њима, инсулин даје сигнал за покретање каскаде биохемијских реакција: ћелија почиње да активно транспортује глукозу унутра кроз своју мембрану и обрађује је изнутра.
Процес производње инсулина може се упоредити са радом људских добровољаца који су дошли да се боре против поплаве. Ниво инсулина зависи од количине глукозе: што је више, то више расте укупан ниво инсулина као одговор. Понављам: важан је ниво у ткивима, а не број молекула који је директно пропорционалан глукози, јер се сам инсулин не везује за глукозу и не троши се на њен метаболизам, као што волонтери не пију пристигле воде, али граде бране одређене висине. И потребно је одржавати овај одређени ниво инсулина на површини ћелија, као и висину привремених брана у поплављеним подручјима.
Јасно је да ако нема довољно инсулина, онда је метаболизам глукозе поремећен, она не пролази у ћелије, акумулирајући се у биолошким течностима. Ово је патогенеза дијабетеса. Раније је постојала збуњујућа терминологија „инсулин-зависни/независни дијабетес“, али је исправније класификовати га на следећи начин: дијабетес типа 1 је физички недостатак инсулина (разлог за то је најчешће одумирање ћелија панкреаса); Дијабетес типа 2 је смањење одговора тела на ниво сопственог инсулина (сви разлози нису у потпуности схваћени и различити). 1. тип - мало је добровољаца и немају времена да граде бране; Тип 2 - бране нормалне висине, али пуне рупа или изграђене попречно.
Проблем ручног подешавања
Обе врсте, како постаје јасно, доводе до повећања нивоа глукозе ван ћелија – у крви, урину, што негативно утиче на цело тело. Морамо да живимо од бројања и у шприцу и тањиру, респективно. Али не можете увек ручно да регулишете шта је само тело радило. Особа мора да спава, а током спавања ниво инсулина наставља да пада; особа може, због свакодневних околности, да не једе на време – и тада ће му ниво шећера пасти под утицајем вештачки одржаваног нивоа инсулина. У суштини, живот се налази у тунелу граница нивоа глукозе, иза којих је кома.
Део решења овог проблема били су савремени уређаји који су заменили шприцеве - инсулинске пумпе. Ово је уређај који користи континуирано убачену хиподермичку иглу за аутоматско дозирање инсулина. Али погодна испорука сама по себи не гарантује исправну терапију замене инсулина без података о тренутном нивоу глукозе. Ово је још једна главобоља за докторе и биотехнологе: брзи тестови и тачно предвиђање динамике нивоа инсулина и глукозе. Технички, ово је почело да се спроводи у виду континуираног праћења глукозе - ЦГМ система. То су различити уређаји који непрекидно читају податке са сензора који је стално убачен под кожу. Овај метод је мање трауматичан и привлачнији за кориснике од класичног. , али ово друго је прецизније и препоручује се за употребу ако је ниво шећера и даље веома „спао“ или се некако брзо мења током времена.
Средња карика у овом систему је особа - најчешће сам пацијент. Подешава довод инсулина у зависности од очитавања глукометра и очекиваног тренда – да ли је појео слаткише или се спрема да прескочи ручак. Али на позадини прецизне електронике, особа постаје слаба карика - шта ако током сна пати од тешке хипогликемије и изгуби свест? Или ће се понашати на неки други неприкладан начин, заборавити/промашити/подесити уређај погрешно, поготово ако је још дете? У таквим случајевима, многи људи размишљају о стварању система повратних информација - тако да уређај за унос инсулина буде оријентисан на излаз из сензора глукозе.
Повратне информације и отворени извор
Међутим, одмах се јавља проблем - на тржишту постоји много пумпи и глукометара. Поред тога, то су све извршни уређаји и потребан им је заједнички процесор и софтвер који их контролише.
Чланци су већ објављени на Хабре [, ] на тему комбиновања два уређаја у један систем. Поред додавања трећег случаја, рећи ћу вам мало о глобалним пројектима који комбинују напоре ентузијаста који желе да сами саставе сличне системе.
Пројекат ОпенАПС (Опен Артифициал Панцреас Систем) основала је Дана Луис из Сијетла. Крајем 2014. и она, такође дијабетичарка типа 1, одлучила је да предузме сличан експеримент. Након што је покушала, а затим детаљно описала свој уређај, на крају је открила , који детаљно описује како да комбинујете сопствени ЦГМ мерач и пумпу, у разним варијантама различитих произвођача, са потребним међууређајима, софтверским опцијама на Гитхуб-у, са доста документације све веће заједнице корисника. Најважнији аспект који ОпенАПС наглашава је „ми ћемо вам помоћи са детаљним упутствима, али све морате сами да урадите. Чињеница је да су такве активности на корак од озбиљних санкција ФДА (Америчке управе за храну и лекове, у чијој надлежности су сви лекови и медицински производи). А ако вам она не може забранити да разбијете сертификоване уређаје и комбинујете их у домаће системе како бисте их користили на себи, онда ће сваки покушај да вам помогне да га направите или продате бити строго кажњен. Друга, али не мање важна идеја ОпенАПС-а је сигурност домаћег система. Документација у обрасцу а јасни, детаљни алгоритми имају за циљ да помогну пацијенту и да не наносе штету самом себи.
Прозор налога Нигхтсцоут
Још један пројекат , омогућава корисницима да уплоадују податке са својих ЦГМ уређаја у складиште у облаку у реалном времену преко паметног телефона, паметног сата и других уређаја, као и да прегледају и обрађују примљене податке. Пројекат је усмерен на што информативније и најпогодније коришћење података, а садржи и детаљне водиче, на пример, глукометри са паметним телефонима са једним или другим ОС и потребним софтвером и средњим предајницима.
Визуелизација података је важна за одређивање дневних флуктуација глукозе у вашем животном стилу и могуће корекције понашања и уноса хране, за преношење података у погодном графичком облику на паметни телефон или паметни сат, за предвиђање трендова нивоа глукозе у блиској будућности и у Осим тога, ови подаци се могу читати и обрадити ОпенАПС софтвером. То је управо оно што Лиам користи у свом пројекту. На КДПВ чланцима - његови лични подаци из сервиса у облаку, где је љубичаста „виљушка“ са десне стране предвиђени нивои глукозе које предвиђа ОпенАПС.
Лиамов пројекат
Детаљније о пројекту можете прочитати у одговарајућем уносу на његовом блогу, само ћу покушати да га препричам шематски и јасније.
Хард укључује следеће уређаје: Медтрониц инсулинску пумпу коју је Лиам првобитно имао; ЦГМ (глукометар) ФрееСтиле Либре са НФЦ сензором; повезан са њим је МиаоМиао предајник, који преноси податке са НФЦ сензора коже на паметни телефон преко Блуетоотх-а; Интел Едисон микрорачунар као процесор за контролу читавог система користећи Опен АПС; Екплорер ХАТ је радио предајник за повезивање овог другог са паметним телефоном и пумпом.
Круг је потпун.
Цео хардвер коштао је Лиама 515 евра, не рачунајући пумпу коју је раније имао. Наручио је све своје ствари од Амазона, укључујући и Едисона који је укинут. Такође, поткожни сензори за ЦГМ Либре су скуп потрошни материјал - 70 евра по комаду, који траје 14 дана.
Софтвер: прво, Јубилинук Линук дистрибуција за Едисона, а затим инсталирање ОпенАПС-а на њу, од чега је аутор уређаја, према његовим речима, патио. Следеће је било подешавање преноса података са ЦГМ-а на паметни телефон и у клауд, за шта је морао да лиценцира личну верзију апликације кДрип (150 евра) и подешавање Нигхтсцоут-а - морало је да буде „удружено“ са ОпенАПС-ом преко посебних додатака . Било је и проблема са радом целог уређаја, али је заједница Нигхтсцоут успешно помогла Лиаму да пронађе грешке.
Наравно, може изгледати да је аутор превише закомпликовао пројекат. Лиам је изабрао давно обустављени Интел Едисон као „енергетски ефикаснији од Распберри Пи-а“. Аппле ОС је такође додао потешкоће са софтверском лиценцом и трошковима упоредивим са Андроид паметним телефоном. Међутим, његово искуство је корисно и допринеће многим сличним пројектима кућних уређаја, који су дизајнирани да значајно побољшају квалитет живота многих људи за релативно мало новца. Људи који су све више навикли да се ослањају на сопствене снаге и вештине.
Лиам тврди да га је дијабетес типа 1 учинио неслободним, а уређај који је направио је начин да поврати психолошку удобност контроле над сопственим телом. И поред повратка свог нормалног начина живота, стварање затвореног система инсулинске пумпе за њега је било снажно искуство самоизражавања. „Боље је да држите свој метаболизам под контролом помоћу ЈС кода него да завршите у болници“, пише он.
Извор: ввв.хабр.цом