Kontrol pompa insulin nirkabel yang berdiri sendiri di rumah

"Aku cyborg sekarang!" - dengan bangga menyatakan Australian Liam Zibidi, seorang programmer muda, blockchain / insinyur Fullstack dan penulis, ketika ia menampilkan dirinya di halaman blog - nya . Pada awal Agustus, ia menyelesaikan proyek DIY-nya untuk membuat perangkat yang dapat dipakai, yang ia sebut "pankreas buatan" tanpa kesederhanaan palsu. Ini lebih tentang pompa insulin yang mengatur sendiri, dan cyborg kami dalam beberapa aspek penciptaannya tidak mencari cara yang mudah. Baca lebih lanjut tentang konsep perangkat dan teknologi sumber terbuka yang menjadi sandarannya - nanti dalam artikel.

ilustrasi kecuali diagram perangkat yang diambil dari blog Liam

Diabetes untuk boneka

Liam menderita diabetes tipe 1.
Jika benar, maka kata "diabetes" berarti sekelompok penyakit dengan peningkatan diuresis - keluaran urin, tetapi proporsi pasien dengan diabetes mellitus (DM) lebih besar, dan nama pendek telah berakar di belakang layar untuk diabetes. Kembali di Abad Pertengahan, mayoritas pasien dengan diabetes mencatat adanya gula dalam urin mereka. Cukup banyak waktu berlalu sebelum penemuan hormon insulin (yang juga menjadi protein urutan penuh pertama dalam sejarah) dan perannya dalam patogenesis diabetes.
Insulin adalah hormon paling penting yang mengatur metabolisme banyak zat, tetapi memiliki efek utama pada metabolisme karbohidrat, termasuk gula "utama" - glukosa. Untuk metabolisme glukosa dalam sel, secara umum insulin adalah molekul pemberi sinyal. Pada permukaan sel ada molekul reseptor insulin khusus. "Duduk" pada mereka, insulin memberikan sinyal untuk memulai kaskade reaksi biokimia: sel mulai secara aktif mengangkut glukosa ke dalam melalui membran dan memprosesnya di dalam.
Proses produksi insulin dapat disamakan dengan pekerjaan sukarelawan yang datang untuk menangani banjir. Tingkat insulin tergantung pada jumlah glukosa: semakin banyak, semakin banyak tingkat insulin meningkat dalam respons. Saya ulangi: ini adalah level dalam jaringan yang penting, dan bukan jumlah molekul yang berbanding lurus dengan glukosa, karena insulin itu sendiri tidak mengikat glukosa dan tidak digunakan untuk metabolisme, seperti halnya sukarelawan tidak minum air yang datang, tetapi membangun bendungan dengan ketinggian tertentu. Dan perlu untuk mempertahankan tingkat insulin spesifik ini pada permukaan sel, serta ketinggian bendungan sementara di daerah banjir.
Jelas bahwa jika insulin mulai dilewatkan, maka metabolisme glukosa terganggu, itu tidak masuk ke dalam sel, terakumulasi dalam cairan biologis. Ini adalah patogenesis diabetes. Dulu ada terminologi yang membingungkan "diabetes tergantung-insulin / independen," tetapi lebih tepat untuk mengklasifikasikannya sebagai berikut: diabetes tipe 1 adalah kurangnya fisik insulin (alasan untuk ini adalah paling sering kematian sel pankreas); Diabetes tipe 2 adalah penurunan respons tubuh terhadap tingkat insulinnya sendiri (semua penyebabnya tidak sepenuhnya dipahami dan bervariasi). Tipe 1 - ada beberapa sukarelawan dan mereka tidak punya waktu untuk membangun bendungan; Ketik 2 - bendungan dengan ketinggian normal, tetapi penuh dengan lubang, atau dibangun melintang.

Masalah penyesuaian manual

Kedua jenis ini, ketika menjadi jelas, menyebabkan peningkatan kadar glukosa di luar sel - dalam darah, urin, yang memiliki efek negatif pada seluruh tubuh. Kita harus hidup, menghitung unit internasional dan roti dalam jarum suntik dan piring, masing-masing. Tetapi Anda tidak dapat selalu menyesuaikan secara manual apa yang dilakukan tubuh. Seseorang harus tidur, dan dalam mimpi, kadar insulin terus turun; seseorang mungkin, karena keadaan rumah tangga, tidak makan tepat waktu - dan kemudian gula akan jatuh di bawah pengaruh kadar insulin yang dipelihara secara buatan. Faktanya, kehidupan ada dalam terowongan batas glukosa, di atas dan di bawahnya adalah koma.
Bagian dari solusi untuk masalah ini adalah perangkat modern yang menggantikan alat suntik - pompa insulin. Ini adalah perangkat yang menggunakan jarum hipodermis yang dimasukkan secara terus menerus untuk mengeluarkan insulin secara otomatis. Tetapi penyajian yang nyaman saja tidak menjamin penggantian yang tepat dari terapi insulin tanpa data pada tingkat glukosa saat ini. Ini adalah sakit kepala lain untuk dokter dan ahli bioteknologi: tes cepat dan prediksi yang tepat dari dinamika kadar insulin dan glukosa. Secara teknis, ini telah diimplementasikan sebagai pemantauan glukosa terus menerus - sistem CGM. Ini adalah berbagai perangkat yang terus-menerus membaca data dari sensor yang terus-menerus dimasukkan di bawah kulit. Metode ini kurang traumatis dan lebih menarik bagi pengguna daripada fingerprick klasik, tetapi yang terakhir lebih akurat dan direkomendasikan untuk digunakan jika kadar gula masih sangat "turun" atau entah bagaimana cepat berubah dari waktu ke waktu.
Tautan perantara dalam sistem ini adalah orang - biasanya pasien itu sendiri. Dia menyesuaikan pengiriman insulin tergantung pada pembacaan glukometer dan tren yang diharapkan - apakah dia sudah makan permen atau bersiap untuk melewatkan makan siang. Tetapi bagaimanapun juga, dengan latar belakang elektronik yang akurat, seseorang menjadi mata rantai yang lemah - bagaimana jika saat tidur ia akan menoleransi hipoglikemia berat dan kehilangan kesadaran? Atau apakah ia akan berperilaku tidak tepat, lupa / lewati / pasang perangkat secara tidak benar, terutama jika ia masih anak-anak? Dalam kasus seperti itu, banyak orang berpikir tentang menciptakan sistem dengan umpan balik - sehingga perangkat input insulin berfokus pada output dari sensor glukosa.

Umpan balik dan sumber terbuka

Namun, masalah segera muncul - ada banyak pompa dan meter di pasar. Selain itu, ini semua adalah perangkat eksekutif, dan mereka membutuhkan prosesor dan perangkat lunak umum yang mengendalikannya.
Artikel [ 1 , 2 ] dengan topik menggabungkan dua perangkat menjadi satu sistem telah dipublikasikan di Habré. Selain menambahkan kasus ketiga, saya akan berbicara sedikit tentang proyek global yang menggabungkan upaya para penggemar yang ingin membangun sistem seperti itu sendiri.

Proyek OpenAPS (Open Artificial Pankreas System, pankreas buatan gratis) didirikan oleh Dana Lewis dari Seattle. Pada akhir 2014, ia, juga penderita diabetes tipe 1, memutuskan percobaan serupa. Setelah mencoba dan kemudian menjelaskan perangkatnya secara rinci, dia akhirnya membuka situs web proyek , yang menjelaskan secara rinci cara menggabungkan meteran CGM dan pompa, dalam berbagai variasi dari produsen yang berbeda, dengan perangkat perantara yang diperlukan, opsi perangkat lunak pada Github, dengan hebat jumlah dokumentasi dari komunitas pengguna yang berkembang. Aspek terpenting yang menjadi fokus OpenAPS adalah "kami akan membantu Anda dengan instruksi terperinci, tetapi Anda harus melakukan semuanya sendiri." Faktanya adalah bahwa kegiatan seperti itu merupakan langkah menjauh dari sanksi serius dari FDA (Administrasi Makanan dan Obat-obatan Amerika, yang yurisdiksinya mencakup semua obat-obatan dan peralatan medis). Dan jika dia tidak bisa melarang Anda untuk merusak perangkat bersertifikat dan mengintegrasikannya ke dalam sistem buatan sendiri untuk menerapkannya pada diri Anda sendiri, maka segala upaya untuk membantu Anda membuat atau menjualnya akan dihukum dengan keras. Gagasan kedua, yang tak kalah pentingnya dari OpenAPS adalah keamanan sistem buatan sendiri. Dokumentasi dalam bentuk beberapa ratus artikel dan algoritma yang jelas dan terperinci lebih tepat ditujukan untuk membantu pasien membantu, daripada membahayakan diri mereka sendiri.

Jendela akun Nightscout
Proyek lain, Nightscout , memungkinkan pengguna untuk mengunggah data dari perangkat CGM mereka ke penyimpanan cloud secara real time melalui smartphone, jam tangan pintar dan perangkat lain, serta melihat dan memproses data yang diterima. Proyek ini ditujukan untuk penggunaan data yang paling informatif dan nyaman, dan juga berisi panduan terperinci, misalnya, konfigurasi glukometer yang sudah jadi dengan smartphone dengan OS tertentu dan perangkat lunak serta pemancar perantara yang diperlukan.
Visualisasi data penting untuk menentukan fluktuasi glukosa harian dalam gaya hidup Anda dan kemungkinan koreksi perilaku dan makanan, untuk mentransmisikan data dalam bentuk grafik yang nyaman ke smartphone atau jam tangan pintar, untuk memprediksi tren kadar glukosa dalam waktu dekat, dan di samping itu, data ini dapat dibaca dan diproses oleh perangkat lunak OpenAPS. Inilah yang Liam gunakan dalam proyeknya. Pada artikel KDPV - data pribadinya dari layanan cloud, di mana "colokan" ungu di sebelah kanan - ini adalah perkiraan kadar glukosa yang diprediksi oleh OpenAPS.

Proyek Liam

Anda dapat membaca tentang proyek secara rinci dalam entri blognya yang sesuai, saya hanya akan mencoba menceritakannya kembali secara lebih skematis dan jelas.
Keras mencakup perangkat berikut: Pompa insulin Medtronic, yang awalnya dimiliki Liam; CGM (meter) FreeStyle Libre dengan NFC-sensor; untuk itu - pemancar MiaoMiao, mentransmisikan data dari sensor NFC-kulit ke smartphone melalui Bluetooth; Mikrokomputer Intel Edison, sebagai prosesor untuk mengendalikan seluruh sistem menggunakan Open APS; Explorer HAT - pemancar radio untuk menghubungkan yang terakhir dengan smartphone dan pompa.
Lingkaran ditutup.



Seluruh bagian perangkat keras berharga Liam 515 euro, dengan pengecualian pompa yang dia miliki sebelumnya. Dia memerintahkan semua hal di Amazon, termasuk Edison yang dihentikan. Juga, sensor subkutan untuk CGM Libre adalah bahan habis pakai yang mahal - 70 euro masing-masing, yang cukup untuk 14 hari.

Perangkat lunak: pertama, distribusi Linux Jubilinux untuk Edison dan kemudian menginstal OpenAPS di atasnya, dengan mana penulis perangkat, katanya, menderita. Selanjutnya - mengatur transfer data dari CGM ke smartphone dan ke cloud, di mana ia harus melisensikan pembuatan pribadi aplikasi xDrip (150 euro) dan mengatur Nightscout - ia harus menikah melalui OpenAPS melalui plugin khusus. Ada juga masalah dengan pengoperasian seluruh perangkat, tetapi komunitas Nightscout berhasil membantu Liam menemukan bug.

Tentu saja, sepertinya penulis telah berlebihan proyek. Intel Edison yang sudah lama dihentikan dipilih oleh Liam sebagai "lebih hemat energi daripada Raspberry Pi." OS Apple juga menambah kesulitan dengan lisensi perangkat lunak dan biaya yang sebanding dengan smartphone Android. Namun, pengalamannya berguna dan akan pergi ke perbendaharaan banyak proyek seperti perangkat buatan, yang dirancang untuk uang yang relatif sedikit untuk secara signifikan meningkatkan kualitas hidup banyak orang. Orang-orang yang semakin terbiasa mengandalkan kekuatan dan keterampilan mereka.
Liam berpendapat bahwa diabetes tipe 1 membuatnya tidak bebas, dan perangkat yang ia ciptakan adalah cara untuk mendapatkan kembali kenyamanan psikologis mengendalikan tubuhnya sendiri. Dan selain kembali ke gaya hidup normalnya, penciptaan sistem umpan balik dari pompa insulin menjadi pengalaman yang kuat baginya dalam mengekspresikan diri. "Lebih baik menjaga metabolisme Anda di bawah kendali kode JS daripada pergi ke rumah sakit," tulisnya.