"Jag är en cyborg nu!" - Australiern Liam Zibidi, en ung programmerare, blockchain/Fullstack-ingenjör och författare, förklarar stolt, när han presenterar sig själv på sidorna av sin . I början av augusti avslutade han sitt gör-det-själv-projekt för att skapa en bärbar enhet, som han ogenerat kallade en "konstgjord bukspottkörtel". Snarare talar vi om en självreglerande insulinpump, och vår cyborg tog inte den enkla vägen ut i vissa aspekter av sin skapelse. Läs mer om konceptet för enheten och de öppen källkodsteknologier den förlitade sig på längre fram i artikeln.
illustrationer med undantag för enhetsdiagrammet är hämtade från
Diabetes för dummies
Liam har typ 1-diabetes.
Om det är korrekt betyder ordet "diabetes" en grupp sjukdomar med ökad diures - urinproduktion, men andelen patienter med diabetes mellitus (DM) är större, och det korta namnet har i hemlighet slagit rot för DM. Tillbaka på medeltiden noterade de flesta patienter med diabetes närvaron av socker i urinen. Det gick ganska lång tid innan upptäckten av hormonet insulin (som också skulle bli det första fullständigt sekvenserade proteinet i historien) och dess roll i patogenesen av diabetes.
Insulin är det viktigaste hormonet som reglerar metabolismen av många ämnen, men dess huvudsakliga effekt är på metabolismen av kolhydrater, inklusive det "huvudsakliga" sockret - glukos. För omsättningen av glukos i cellerna är insulin, grovt sett, en signalmolekyl. Det finns speciella insulinreceptormolekyler på ytan av celler. "Sittande" på dem ger insulin en signal om att starta en kaskad av biokemiska reaktioner: cellen börjar aktivt transportera glukos inåt genom sitt membran och bearbeta det internt.
Processen att producera insulin kan liknas vid arbetet av mänskliga frivilliga som kom för att bekämpa en översvämning. Nivån av insulin beror på mängden glukos: ju mer det finns, desto mer stiger den totala insulinnivån som svar. Jag upprepar: det är nivån i vävnaderna som är viktig, och inte antalet molekyler, som är direkt proportionell mot glukos, eftersom insulin i sig inte binder till glukos och inte spenderas på dess ämnesomsättning, precis som frivilliga inte dricker inkommande vatten, men bygga dammar av en viss höjd. Och det är nödvändigt att upprätthålla denna vissa nivå av insulin på ytan av cellerna, såväl som höjden av tillfälliga dammar i översvämmade områden.
Det är tydligt att om det inte finns tillräckligt med insulin, störs metabolismen av glukos, den passerar inte in i cellerna och ackumuleras i biologiska vätskor. Detta är patogenesen av diabetes. Tidigare fanns det en förvirrande terminologi "insulinberoende/oberoende diabetes", men det är mer korrekt att klassificera det enligt följande: typ 1-diabetes är en fysisk brist på insulin (orsaken till detta är oftast döden av pankreasceller); Typ 2-diabetes är en minskning av kroppens reaktion på nivån av sitt eget insulin (alla orsaker är inte helt klarlagda och varierande). 1:a typen - det finns få frivilliga och de har inte tid att bygga dammar; Typ 2 - dammar av normal höjd, men antingen fulla av hål eller byggda tvärs över.
Problem med manuell justering
Båda typerna leder som det blir tydligt till ökade nivåer av glukos utanför cellerna - i blodet, urinen, vilket har en negativ effekt på hela kroppen. Vi måste leva på att räkna и i en spruta respektive platta. Men du kan inte alltid manuellt reglera vad kroppen själv gjorde. En person måste sova, och under sömnen fortsätter insulinnivåerna att sjunka; en person kan, på grund av vardagliga omständigheter, inte äta i tid - och då kommer hans sockernivå att sjunka under påverkan av en artificiellt upprätthållen nivå av insulin. I huvudsak befinner sig livet i en tunnel av glukosnivågränser, bortom vilka det finns koma.
En del av lösningen på detta problem var moderna enheter som ersatte sprutor - insulinpumpar. Detta är en enhet som använder en kontinuerligt införd injektionsnål för att automatiskt dosera insulin. Men enbart bekväm tillförsel garanterar inte korrekt insulinersättningsterapi utan data om den aktuella glukosnivån. Detta är ytterligare en huvudvärk för läkare och bioteknologer: snabba tester och korrekt förutsägelse av dynamiken i insulin- och glukosnivåer. Tekniskt sett började detta implementeras i form av kontinuerlig glukosövervakning – CGM-system. Dessa är en mängd olika enheter som kontinuerligt läser data från en sensor som ständigt förs in under huden. Denna metod är mindre traumatisk och mer attraktiv för användare än den klassiska. , men det senare är mer exakt och rekommenderas för användning om sockernivån fortfarande är mycket "sjunkit" eller på något sätt ändras snabbt över tiden.
Mellanlänken i detta system är en person – oftast patienten själv. Den anpassar insulintillförseln beroende på glukosmätarna och den förväntade trenden - om han har ätit godis eller förbereder sig för att hoppa över lunchen. Men mot bakgrund av precisionselektronik blir en person en svag länk - vad händer om han under sömnen lider av allvarlig hypoglykemi och förlorar medvetandet? Eller kommer han att bete sig på något annat olämpligt sätt, glömma/missa/ställa in enheten fel, speciellt om han fortfarande är ett barn? I sådana fall har många människor funderat på att skapa återkopplingssystem - så att insulininmatningsenheten är orienterad mot utsignalen från glukossensorer.
Feedback och öppen källkod
Ett problem uppstår dock omedelbart - det finns många pumpar och glukometrar på marknaden. Dessutom är dessa alla verkställande enheter, och de behöver en gemensam processor och programvara som styr dem.
Artiklar har redan publicerats på Habré [, ] på ämnet att kombinera två enheter till ett system. Förutom att lägga till ett tredje fall kommer jag att berätta lite om globala projekt som kombinerar insatserna från entusiaster som vill montera liknande system på egen hand.
OpenAPS-projektet (Open Artificial Pancreas System) grundades av Dana Lewis från Seattle. I slutet av 2014 bestämde hon sig för att göra ett liknande experiment. Efter att ha försökt och sedan beskrivit sin enhet i detalj upptäckte hon så småningom , som i detalj beskriver hur du kombinerar din egen CGM-mätare och pump, i olika varianter från olika tillverkare, med nödvändiga mellanenheter, mjukvarualternativ på Github, med mycket dokumentation från en växande gemenskap av användare. Den viktigaste aspekten som OpenAPS betonar är "vi hjälper dig med detaljerade instruktioner, men du måste göra allt själv." Faktum är att sådana aktiviteter är ett steg bort från allvarliga sanktioner från FDA (den amerikanska livsmedels- och läkemedelsmyndigheten, vars jurisdiktion omfattar alla läkemedel och medicinska produkter). Och om hon inte kan förbjuda dig att bryta sönder certifierade enheter och kombinera dem till hemmagjorda system för att använda dem på dig själv, då kommer alla försök att hjälpa dig att tillverka eller sälja det att straffas hårt. Den andra, men inte mindre viktiga idén med OpenAPS är säkerheten för ett hemgjort system. Dokumentation i formuläret och tydliga, detaljerade algoritmer syftar specifikt till att hjälpa patienten och inte skada sig själv.
Nightscout kontofönster
Ett annat projekt , tillåter användare att ladda upp data från sina CGM-enheter till molnlagring i realtid genom en smartphone, smart klocka och andra enheter, samt se och bearbeta mottagna data. Projektet syftar till att göra den mest informativa och bekväma användningen av data och innehåller även detaljerade guider, t.ex. glukometrar med smartphones med ett eller annat operativsystem och nödvändig programvara och mellanliggande sändare.
Datavisualisering är viktig för att bestämma dagliga fluktuationer i glukos i din livsstil och eventuell korrigering av beteende och födointag, för att överföra data i en bekväm grafisk form till en smartphone eller smart klocka, för att förutsäga trender i glukosnivåer inom en snar framtid, och i Dessutom kan dessa data läsas och bearbetas av OpenAPS-programvaran. Det är precis vad Liam använder i sitt projekt. På KDPV-artiklar - hans personliga data från molntjänsten, där den lila "gaffeln" till höger är de förutsagda glukosnivåerna som förutspås av OpenAPS.
Liams projekt
Du kan läsa om projektet i detalj i motsvarande inlägg på hans blogg, jag ska bara försöka återberätta det mer schematiskt och tydligt.
The Hard innehåller följande enheter: Medtronic insulinpump som Liam ursprungligen hade; CGM (glukometer) FreeStyle Libre med NFC-sensor; ansluten till den är MiaoMiao-sändaren, som överför data från hudens NFC-sensor till smarttelefonen via Bluetooth; Intel Edison mikrodator som en processor för att styra hela systemet med Open APS; Explorer HAT är en radiosändare för att koppla ihop den senare med en smartphone och en pump.
Cirkeln är sluten.
Hela hårdvaran kostade Liam 515 €, exklusive pumpen han tidigare hade. Han beställde alla sina saker från Amazon, inklusive den utgående Edison. Dessutom är subkutana sensorer för CGM Libre en dyr förbrukningsvara - 70 euro per styck, som varar i 14 dagar.
Programvara: för det första Jubilinux Linux-distributionen för Edison och sedan installera OpenAPS på den, som författaren till enheten, enligt honom, led av. Nästa var att ställa in dataöverföring från CGM till en smartphone och till molnet, för vilken han var tvungen att licensiera en personlig version av xDrip-applikationen (150 euro) och ställa in Nightscout - den måste vara "gift" med OpenAPS genom speciella plugins . Det fanns också problem med driften av hela enheten, men Nightscout-communityt hjälpte Liam att hitta buggar.
Visst kan det verka som att författaren har överkomplicerat projektet. Den sedan länge avvecklade Intel Edison valdes av Liam som "mer energieffektiv än Raspberry Pi." Apple OS lade också till svårigheter med en mjukvarulicens och kostnader jämförbara med en Android-smarttelefon. Men hans erfarenhet är användbar och kommer att lägga till många liknande projekt av hemgjorda enheter, som är utformade för att avsevärt förbättra livskvaliteten för många människor för relativt lite pengar. Människor som är alltmer vana vid att förlita sig på sina egna styrkor och färdigheter.
Liam hävdar att typ 1-diabetes har gjort honom ofri, och enheten han skapade är ett sätt att återfå den psykologiska komforten av kontrollen över sin egen kropp. Och förutom att återfå sin normala livsstil var det en kraftfull upplevelse av självuttryck för honom att skapa ett insulinpumpsystem med sluten slinga. "Det är bättre att hålla din ämnesomsättning under kontroll med JS-kod än att hamna på sjukhuset", skriver han.
Källa: will.com