“我現在是一個機器人了！” - 澳洲利亞姆·齊比迪 (Liam Zibidi)，一位年輕的程式設計師、區塊鏈/全端工程師和作家，在他的頁面上展示自己時，自豪地宣稱 。 八月初，他完成了自己的 DIY 項目，打造了一款可穿戴設備，他毫不掩飾地將其稱為「人造胰臟」。 相反，我們談論的是自我調節的胰島素泵，而我們的機器人在他的創造的某些方面並沒有採取簡單的方法。 在本文後面閱讀有關該設備的概念及其所依賴的開源技術的更多資訊。
除設備圖外的插圖均取自
糖尿病假人
利亞姆患有第 1 型糖尿病。
如果正確的話，那麼「糖尿病」這個詞的意思是一組利尿——尿液排泄增加的疾病，但糖尿病（DM）患者的比例更大，DM這個簡稱已經悄悄紮根了。 早在中世紀，大多數糖尿病患者就注意到尿液中含有糖。 經過相當長的一段時間才發現荷爾蒙胰島素（這也成為史上第一個完全定序的蛋白質）及其在糖尿病發病機制中的作用。
胰島素是調節多種物質代謝最重要的激素，但其主要作用是碳水化合物的代謝，其中包括「主要」糖—葡萄糖。 對於細胞內葡萄糖的代謝，粗略地說，胰島素是一種訊號分子。 細胞表面有特殊的胰島素受體分子。 胰島素「坐在」它們上，發出信號啟動一系列生化反應：細胞開始主動透過細胞膜向內運輸葡萄糖並在內部進行處理。
生產胰島素的過程可以比喻為人類誌願者抗洪的工作。 胰島素水平取決於葡萄糖的量：葡萄糖越多，整體胰島素水平相應升高越多。 我再說一次：重要的是組織中的水平，而不是分子的數量，分子的數量與葡萄糖成正比，因為胰島素本身不與葡萄糖結合，也不會消耗在其新陳代謝上，就像志願者不喝酒一樣水，但建造一定高度的水壩。 並且有必要維持細胞表面一定的胰島素水平，以及洪水地區臨時水壩的高度。
很明顯，如果沒有足夠的胰島素，那麼葡萄糖的代謝就會受到干擾；它不會進入細胞，並在生物體液中積聚。 這就是糖尿病的發病機轉。 以前，「胰島素依賴型/非依賴型糖尿病」這個術語很令人困惑，但更正確的分類是：1型糖尿病是身體上缺乏胰島素（其原因通常是胰腺細胞死亡）； 2 型糖尿病是身體對其自身胰島素水平的反應降低（所有原因尚未完全了解且多種多樣）。 第一類－志工少，沒有時間建壩； 1 型 - 正常高度的水壩，但要麼佈滿洞，要麼建有橫跨水壩。
手動調節問題
很明顯，這兩種類型都會導致細胞外——血液、尿液中的葡萄糖水平升高，這對整個身體產生負面影響。 我們必須靠計數來生活 и 分別在註射器和板中。 但你不能總是手動調節身體本身在做什麼。 人必須睡覺，在睡覺時，胰島素水平不斷下降； 由於日常情況，一個人可能無法按時進食，然後他的血糖水平會在人為維持胰島素水平的影響下下降。 從本質上講，生命發現自己處於葡萄糖水平極限的隧道中，超過該極限就會陷入昏迷。
這個問題的部分解決方案是取代注射器的現代設備—胰島素幫浦。 這是一種使用連續插入的皮下注射針頭來自動注射胰島素的裝置。 但如果沒有目前血糖值的數據，僅憑方便的給藥並不能保證正確的胰島素替代治療。 這是令醫生和生物技術人員頭痛的另一個問題：快速測試並正確預測胰島素和血糖水平的動態。 從技術上講，這開始以連續血糖監測（CGM 系統）的形式實施。 這些設備會不斷插入皮下的感測器讀取資料。 這種方法比經典方法創傷更小，對使用者更有吸引力。 ，但後者更準確，如果血糖水平仍然非常“下降”或隨著時間的推移以某種方式快速變化，則建議使用後者。
這個系統的中間環節是人－通常是病人本人。 它根據血糖儀讀數和預期趨勢（他是否吃了甜食或準備不吃午餐）來調整胰島素供應。 但在精密電子的背景下，人們成為了弱點－如果在睡眠期間出現嚴重低血糖並失去知覺怎麼辦？ 或者他是否會有其他不當行為，忘記/錯過/錯誤地設置設備，特別是如果他還是個孩子？ 在這種情況下，許多人考慮創建反饋系統 - 以便胰島素輸入設備面向葡萄糖感測器的輸出。
回饋和開源
然而，問題立即出現——市場上有許多泵浦和血糖儀。 此外，這些都是執行設備，它們需要一個通用的處理器和軟體來控制它們。
文章已發表在 Habré [, ] 關於將兩個設備組合成一個系統的主題。 除了添加第三個案例之外，我還將告訴您一些關於全球項目的信息，這些項目結合了想要自己組裝類似系統的愛好者的努力。
OpenAPS（開放式人工胰臟系統）計畫由來自西雅圖的 Dana Lewis 創立。 2014年底，同為第1型糖尿病患者的她決定進行類似的實驗。 在嘗試並詳細描述她的設備後，她最終發現 ，其中詳細描述瞭如何將您自己的 CGM 儀表和泵（來自不同製造商的各種變體）與必要的中間設備、Github 上的軟體選項以及來自不斷增長的用戶社區的大量文件結合起來。 OpenAPS強調的最重要的一點是「我們將幫助您提供詳細的說明，但您必須自己完成所有事情」。 事實上，此類活動距離FDA（美國食品藥物管理局，其管轄範圍包括所有藥品和醫療產品）的嚴厲制裁只有一步之遙。 如果她不能禁止你破壞經過認證的設備並將其組合到自製系統中以便在自己身上使用，那麼任何幫助你製造或銷售它的嘗試都將受到嚴厲懲罰。 OpenAPS 的第二個但同樣重要的想法是自製系統的安全性。 表格中的文檔 清晰、詳細的演算法專門用於幫助患者而不是傷害自己。
Nightscout 帳號視窗
另一個項目 ，允許用戶透過智慧型手機、智慧手錶等設備將CGM設備中的數據即時上傳到雲端存儲，並查看和處理接收到的數據。 該專案旨在最豐富、最方便地使用數據，並且還包含詳細的指南，例如， 帶有智慧型手機的血糖儀，具有一種或另一種作業系統以及必要的軟體和中間發射器。
數據視覺化對於確定生活方式中血糖的日常波動以及可能的行為和食物攝入量校正、以方便的圖形形式將數據傳輸到智慧型手機或智慧手錶、預測近期血糖水平的趨勢以及此外，這些數據可以通過OpenAPS軟體讀取與處理。 這正是利亞姆在他的專案中所使用的。 在 KDPV 文章中 - 來自雲端服務的他的個人數據，其中右側的紫色「叉子」是 OpenAPS 預測的預測血糖水平。
利亞姆的項目
您可以在他的部落格上的相應條目中詳細閱讀該項目，我將嘗試更示意性和清晰地複述它。
Hard 包括以下設備： Liam 原來擁有的 Medtronic 胰島素幫浦； CGM（血糖儀）FreeStyle Libre，搭配 NFC 感測器； 連接到它的是MiaoMiao發射器，它透過藍牙將數據從皮膚NFC感測器傳輸到智慧型手機； Intel Edison微電腦作為處理器使用Open APS控制整個系統； Explorer HAT 是一種無線電發射器，用於將後者與智慧型手機和泵浦連接。
圓圈已關閉。
整個硬體花費 Liam 515 歐元，不包括他以前擁有的泵浦。 他從亞馬遜訂購了所有東西，包括停產的愛迪生。 此外，CGM Libre 的皮下感測器是一種昂貴的消耗品，每件 70 歐元，可持續使用 14 天。
軟體：首先，Edison 的 Jubilinux Linux 發行版，然後在其上安裝 OpenAPS，據該設備的作者稱，這是他所遇到的問題。 接下來是設定從 CGM 到智慧型手機和雲端的資料傳輸，為此他必須獲得 xDrip 應用程式的個人建置許可（150 歐元）並設定 Nightscout - 它必須透過特殊插件與 OpenAPS「聯姻」 。 整個設備的運作也出現了問題，但 Nightscout 社群成功幫助 Liam 找到了 bug。
當然，作者似乎把這個專案過於複雜化了。 Liam 認為已停產已久的 Intel Edison「比 Raspberry Pi 更節能」。 蘋果作業系統也增加了軟體授權方面的困難，而且成本與安卓智慧型手機相當。 然而，他的經驗是有用的，並將增加許多類似的自製設備項目，這些項目旨在以相對較少的資金顯著提高許多人的生活品質。 人們越來越習慣依靠自己的優勢和技能。
利亞姆認為，1 型糖尿病讓他失去了自由，而他創造的設備是一種重新獲得控制自己身體的心理舒適感的方法。 除了恢復正常的生活方式之外，創建閉環胰島素幫浦系統對他來說也是一次強大的自我表達體驗。 「用 JS 代碼控制你的新陳代謝比最終進醫院要好，」他寫道。
來源： www.habr.com