“我现在是一个机器人了！” - 澳大利亚利亚姆·齐比迪 (Liam Zibidi)，一位年轻的程序员、区块链/全栈工程师和作家，在他的页面上展示自己时，自豪地宣称 。 八月初，他完成了自己的 DIY 项目，打造了一款可穿戴设备，他毫不掩饰地将其称为“人造胰腺”。 相反，我们谈论的是自我调节的胰岛素泵，而我们的机器人在他的创造的某些方面并没有采取简单的方法。 在本文后面阅读有关该设备的概念及其所依赖的开源技术的更多信息。
除设备图外的插图均取自
糖尿病假人
利亚姆患有 1 型糖尿病。
如果正确的话，那么“糖尿病”一词指的是一组利尿——尿量增加的疾病，但糖尿病（DM）患者的比例更大，DM这个简称也悄悄扎根了。 早在中世纪，大多数糖尿病患者就注意到尿液中含有糖。 经过相当长的一段时间，胰岛素激素（这也成为历史上第一个完全测序的蛋白质）及其在糖尿病发病机制中的作用被发现。
胰岛素是调节多种物质代谢的最重要激素，但其主要作用是碳水化合物的代谢，其中包括“主要”糖——葡萄糖。 对于细胞内葡萄糖的代谢，粗略地说，胰岛素是一种信号分子。 细胞表面有特殊的胰岛素受体分子。 胰岛素“坐在”它们上，发出信号启动一系列生化反应：细胞开始主动通过细胞膜向内运输葡萄糖并在内部进行处理。
生产胰岛素的过程可以比作人类志愿者抗洪的工作。 胰岛素水平取决于葡萄糖的量：葡萄糖越多，总体胰岛素水平相应升高得越多。 我重复一遍：重要的是组织中的水平，而不是分子的数量，分子的数量与葡萄糖成正比，因为胰岛素本身不与葡萄糖结合，也不会用于其新陈代谢，就像志愿者不喝胰岛素一样进水，但要修建一定高度的水坝。 并且有必要维持细胞表面一定的胰岛素水平，以及洪水地区临时水坝的高度。
很明显，如果没有足够的胰岛素，那么葡萄糖的代谢就会受到干扰；它不会进入细胞，并在生物体液中积聚。 这就是糖尿病的发病机制。 以前，“胰岛素依赖型/非依赖型糖尿病”这个术语很令人困惑，但更正确的分类是：1型糖尿病是身体上缺乏胰岛素（其原因通常是胰腺细胞死亡）； 2 型糖尿病是身体对其自身胰岛素水平的反应降低（所有原因尚未完全了解且多种多样）。 第一类——志愿者少，没有时间建坝； 1 型 - 正常高度的水坝，但要么布满洞，要么建有横跨水坝。
手动调节问题
很明显，这两种类型都会导致细胞外——血液、尿液中的葡萄糖水平升高，这对整个身体产生负面影响。 我们必须靠计数来生活 и 分别在注射器和板中。 但你不能总是手动调节身体本身在做什么。 人必须睡觉，而在睡觉时，胰岛素水平不断下降； 由于日常情况，一个人可能无法按时进食，然后他的血糖水平会在人为维持胰岛素水平的影响下下降。 从本质上讲，生命发现自己处于葡萄糖水平极限的隧道中，超过该极限就会陷入昏迷。
这个问题的部分解决方案是取代注射器的现代设备——胰岛素泵。 这是一种使用连续插入的皮下注射针来自动注射胰岛素的装置。 但如果没有当前血糖水平的数据，仅凭方便的给药并不能保证正确的胰岛素替代治疗。 这是令医生和生物技术人员头疼的另一个问题：快速测试并正确预测胰岛素和血糖水平的动态。 从技术上讲，这开始以连续血糖监测（CGM 系统）的形式实施。 这些设备不断从不断插入皮下的传感器读取数据。 这种方法比经典方法创伤更小，对用户更有吸引力。 ，但后者更准确，如果血糖水平仍然非常“下降”或随着时间的推移以某种方式快速变化，则建议使用后者。
这个系统的中间环节是人——通常是患者本人。 它根据血糖仪读数和预期趋势（他是否吃了甜食或准备不吃午餐）来调整胰岛素供应。 但在精密电子的背景下，人成为了薄弱环节——如果在睡眠期间出现严重低血糖并失去知觉怎么办？ 或者他是否会有其他不当行为，忘记/错过/错误地设置设备，特别是如果他还是个孩子？ 在这种情况下，许多人考虑创建反馈系统 - 以便胰岛素输入设备面向葡萄糖传感器的输出。
反馈和开源
然而，问题立即出现——市场上有许多泵和血糖仪。 此外，这些都是执行设备，它们需要一个通用的处理器和软件来控制它们。
文章已发表在 Habré [, ] 关于将两个设备组合成一个系统的主题。 除了添加第三个案例之外，我还将告诉您一些关于全球项目的信息，这些项目结合了想要自己组装类似系统的爱好者的努力。
OpenAPS（开放式人工胰腺系统）项目由来自西雅图的 Dana Lewis 创立。 2014年底，同为1型糖尿病患者的她决定进行类似的实验。 在尝试并详细描述她的设备后，她最终发现 ，其中详细描述了如何将您自己的 CGM 仪表和泵（来自不同制造商的各种变体）与必要的中间设备、Github 上的软件选项以及来自不断增长的用户社区的大量文档结合起来。 OpenAPS强调的最重要的一点是“我们将帮助您提供详细的说明，但您必须自己完成所有事情”。 事实上，此类活动距离FDA（美国食品和药物管理局，其管辖范围包括所有药品和医疗产品）的严厉制裁只有一步之遥。 如果她不能禁止你破坏经过认证的设备并将其组合到自制系统中以便在自己身上使用，那么任何帮助你制造或销售它的尝试都将受到严厉惩罚。 OpenAPS 的第二个但同样重要的想法是自制系统的安全性。 表格中的文档 清晰、详细的算法专门旨在帮助患者而不是伤害自己。
Nightscout 帐户窗口
另一个项目 ，允许用户通过智能手机、智能手表等设备将CGM设备中的数据实时上传到云存储，并查看和处理接收到的数据。 该项目旨在最丰富、最方便地使用数据，并且还包含详细的指南，例如， 带有智能手机的血糖仪，具有一种或另一种操作系统以及必要的软件和中间发射器。
数据可视化对于确定生活方式中血糖的日常波动以及可能的行为和食物摄入量校正、以方便的图形形式将数据传输到智能手机或智能手表、预测近期血糖水平的趋势以及此外，这些数据可以通过OpenAPS软件读取和处理。 这正是利亚姆在他的项目中使用的。 在 KDPV 文章中 - 来自云服务的他的个人数据，其中右侧的紫色“叉子”是 OpenAPS 预测的预测血糖水平。
利亚姆的项目
您可以在他的博客上的相应条目中详细阅读该项目，我将尝试更示意性和清晰地复述它。
Hard 包括以下设备： Liam 原来拥有的 Medtronic 胰岛素泵； CGM（血糖仪）FreeStyle Libre，带 NFC 传感器； 连接到它的是MiaoMiao发射器，它通过蓝牙将数据从皮肤NFC传感器传输到智能手机； Intel Edison微机作为处理器使用Open APS控制整个系统； Explorer HAT 是一种无线电发射器，用于将后者与智能手机和泵连接。
圆圈已关闭。
整个硬件花费 Liam 515 欧元，不包括他以前拥有的泵。 他从亚马逊订购了所有东西，包括停产的爱迪生。 此外，CGM Libre 的皮下传感器是一种昂贵的消耗品，每件 70 欧元，可持续使用 14 天。
软件：首先，Edison 的 Jubilinux Linux 发行版，然后在其上安装 OpenAPS，据该设备的作者称，这是他所遇到的问题。 接下来是设置从 CGM 到智能手机和云端的数据传输，为此他必须获得 xDrip 应用程序的个人构建许可（150 欧元）并设置 Nightscout - 它必须通过特殊插件与 OpenAPS“联姻” 。 整个设备的运行也出现了问题，但 Nightscout 社区成功帮助 Liam 找到了 bug。
当然，作者似乎把这个项目过于复杂化了。 Liam 认为已停产已久的 Intel Edison“比 Raspberry Pi 更节能”。 苹果操作系统还增加了软件许可方面的困难，并且成本与安卓智能手机相当。 然而，他的经验是有用的，并且将增加许多类似的自制设备项目，这些项目旨在以相对较少的资金显着提高许多人的生活质量。 人们越来越习惯于依靠自己的优势和技能。
利亚姆认为，1 型糖尿病让他失去了自由，而他创造的设备是一种重新获得控制自己身体的心理舒适感的方法。 除了恢复正常的生活方式之外，创建闭环胰岛素泵系统对他来说也是一次强大的自我表达体验。 “用 JS 代码控制你的新陈代谢比最终进医院要好，”他写道。
来源： habr.com