DD141617A1 - METHOD FOR THE AUTOMATIC REGULATION OF BLOOD SUGAR HOMOEOSTASE IN INSULINED DIABETICS - Google Patents

METHOD FOR THE AUTOMATIC REGULATION OF BLOOD SUGAR HOMOEOSTASE IN INSULINED DIABETICS Download PDF

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Hans Bombor
Hans-Juergen Jaekel
Rainer Laegel
Guenter Berthold
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Hans Bombor
Jaekel Hans Juergen
Rainer Laegel
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Abstract

Erfindungsgemäß werden mit einem analogen oder digitalem Rechner die Meßwerte Plasmaglukose über die Funktionseinheiten statische Nichtlinearität, Extrapolierung und Mittelwertbildung über eine Mischstelle einem PID-Regelalgorithmus zugeführt und dort verarbeitet. Das Ausgangssignal wird über ein Anpassungsglied einer Dosiereinrichtung aufgegeben. Dadurch kann der durch Belastung schwankende, bzw. durch den einzelnen Patienten bedingte Insulinbedärf weitgehendst automatisch, zeitgerecht und adäquat zugeführt werden.According to the invention with an analog or digital computer the measured values plasma glucose over the functional units static Nonlinearity, extrapolation and averaging over one Mixed point supplied to a PID control algorithm and processed there. The output signal is via an adjustment element of a Dosing device abandoned. This can be done by stress fluctuating, or caused by the individual patient Insulin requirements are largely automatic, timely and adequate be supplied.

Description

Titel der ErfindungTitle of the invention

Verfahren zur automatischen Regelung der Blutzuckerhomöostase bei insulinpflichtigen DiabetikernMethod for automatic regulation of blood sugar homeostasis in insulin-dependent diabetics

Anwendungsgebiet der ErfindungField of application of the invention

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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur automatischen Regelung der Blutzuckerhomöostase bei Patienten mit insulinabhängigem Diabetes mellitus. Durch die automatische, zeitgerechte und adäquate Insulindosierung wird die Plasmaglukose in physiologischen Grenzen gehalten und die durch den relativen oder absoluten Insulinmangel bedingten Stoffwechselabweichungen bei Diabetikern normalisiert.The invention relates to a method for the automatic control of blood sugar homeostasis in patients with insulin-dependent diabetes mellitus. Automated, timely and adequate insulin dosing keeps plasma glucose within physiological limits and normalizes the metabolic abnormalities due to relative or absolute insulin deficiency in diabetics.

Charakteristik der bekannten technischen LösungenCharacteristic of the known technical solutions

Es ist bekannt, daß unter physiologischen Bedingungen zwischen dem Meßwert Plasmaglukose (PG) und dem Insulinspiegel im Organismus eine hohe Korrelation besteht, Bekannt sind auch meßwertabhängige Steuer- und Rechengeräte zur Konstanthaltung der Plasmaglukose, die eine Dosierung von Insulin in die Blutbahn vornehmen. Die mathematische Beziehung der Insulinmenge zur Plasmaglukose wurde auf verschiedene Arten mit linearen und nichtlinearen Gleichungen dargestellt. Bekannt sindIt is known that under physiological conditions there is a high correlation between the measured plasma glucose (PG) and the insulin levels in the organism. Also known are measurement-dependent control and computing devices for keeping plasma glucose constant, which meter insulin into the bloodstream. The mathematical relationship of the amount of insulin to plasma glucose has been presented in various ways with linear and nonlinear equations. Are known

211 879211 879

weiterhin Erfindungen von Albisser und Clemens OS 2601893 und OS 2720482, die nichtlineare Regler zum Inhalt haben. Diese Regler haben nichtlineare P- bzw. PD-ähnliche Übertragungsverhalten. Andere lineare Regelungen für die Konstanthaltung der Plasmaglukose beinhalten ebenfalls ein PD-Verhalten.Further inventions of Albisser and Clemens OS 2601893 and OS 2720482, which have non-linear controllers to the content. These controllers have non-linear P- or PD-like transmission characteristics. Other linear schemes for keeping plasma glucose constant also involve PD behavior.

Die bekannten nichtlinearen Regelalgorithmen mit hyperbolischen Tangens- bzw. biquadratischen Punktionen führen bei hohen Plasmaglukosewerten zu Überdosierungen des Insulins, die den bekannten therapeutischen Verfahren der Komatherapie nicht entsprechen. Entgegen der Darstellung in den vorgenannten Erfindungsbeschreibungen werden bei klinischen Beobachtungen, mit dem nach diesen Prinzipien arbeitenden Geräten, zum Vermeiden von Hypoglykämien beim Halten der basalen Plasmaglukosespiegel, Glukoseinfusionen notwendig. Diese Mängel sind durch den P- bzw. PD-Regelalgorithmus zu erklären.The known nonlinear control algorithms with hyperbolic tangent or biquadratic punctures result in high plasma glucose levels in insulin overdoses, which do not correspond to the known therapeutic methods of the Komatherapie. Contrary to what is shown in the above descriptions of the invention, in clinical observations, with the devices operating according to these principles, to prevent hypoglycaemia in maintaining basal plasma glucose levels, glucose infusions become necessary. These deficiencies can be explained by the P or PD control algorithm.

Trotz der hohen Flexibilität der Automaten ist eine Normalisierung der Stoffwechselsituation über längere Zeiträume ohne zusätzliche Korrekturen nicht möglich. Dadurch sind sie nur in der Klinik unter Aufsicht verwendbar. Änderungen der Beziehung Plasmaglukose und Insulinbedarf (z.B, im Streß, bei Infekten, in der Schwangerschaft, bei Muskelarbeit u.a.) werden nur unvollständig korrigiert.Despite the high flexibility of the machines, a normalization of the metabolic situation over longer periods without additional corrections is not possible. As a result, they are only usable in the clinic under supervision. Changes in the relationship plasma glucose and insulin requirements (for example, in stress, in infections, in pregnancy, in muscle work, etc.) are corrected only incompletely.

Lineare Beziehungen gelten nur in einem sehr kleinem Bereich, der schon bei normal auftretenden Störungen, z.B. bei der Nahrungsaufnahme, nicht eingehalten wird.Linear relationships apply only in a very small range, which is already present in normally occurring disturbances, e.g. when eating, is not respected.

Ziel der ErfindungObject of the invention

Ziel der Erfindung ist es, mit einer automatischen, zeitgerechten und adäquaten Insulindosierung die Plasmaglukose unter Ruhe- und Belastungsbedingungen bei Patienten mit Diabetes mellitus in physiologischen Grenzen zu halten und damit eine Normalisierung des gestörten Stoffwechsels zu erreichen, die die Grundlage der Behandlung zur Vermeidung von Spätkomplikationen ist»The aim of the invention is to keep the plasma glucose under physiological conditions under rest and stress conditions in patients with diabetes mellitus with an automatic, timely and adequate insulin dosage and thus to achieve a normalization of disturbed metabolism, which is the basis of treatment to avoid late complications is "

Mit Hilfe der Mikroelektronik ist ein solches Gerät gegebenfalls tragbar bzw. implantierbar und außerkli-. nisch anwendbar zu gestalten.With the help of microelectronics, such a device is optionally portable or implantable and out-of-order. nisch applicable.

Darlegung des Wesens der ErfindungExplanation of the essence of the invention

- Die technische Aufgabe, die durch die Erfindung gelöst wird.- The technical problem which is solved by the invention.

Es ist die Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zur automatischen Regelung der Blutzuckerhomöostase bei Patienten mit insulinabhängigem Diabetes mellitus zu entwickeln, das mit einem solchen Algorithmus beschrieben ist, der sich vollautomatisch an den jeweiligen Zustand des Patienten anpaßt.It is the object of the invention to develop a method for the automatic regulation of blood sugar homeostasis in patients with insulin-dependent diabetes mellitus, which is described with such an algorithm, which adapts fully automatically to the respective condition of the patient.

- Merkmale der ErfindungFeatures of the invention

Die Aufgabe der Erfindung wird dadurch gelöst, daß im Gegensatz zu den bekannten technischen Lösungen, einer statischen Uichtlinearität eine dynamische PID-Struktur nachgeschaltet wird und die Regelstruktur mit dem integralen Anteil (I-Anteil) den Insulinbedarf bei den verschiedensten Belastungen im Organis-The object of the invention is achieved in that, in contrast to the known technical solutions, a static Uichtlinearität a dynamic PID structure is connected downstream and the control structure with the integral portion (I-share) the insulin need for a variety of loads in the organism

mus korrigiert. Die Kombination des I-Anteils mit den bekannten, nichtlinearen PD-Strukturen, aber im linearen Zusammenhang, ermöglicht es, durch bekannte Optimierungsverfahren, die Parameter Proportionalbereich ^t » Nachstellzeit Tn und Vorhaltzeit Τγ für die Mehrzahl der Patienten, mit unterschiedlichster physischer Belastung, einzustellen. Erfindungsgemäß ergeben sich folgende Verfahrensschritte.corrected. The combination of the I component with the known, nonlinear PD structures, but in a linear relationship, makes it possible, by means of known optimization methods, to use the parameters proportional band ^ t »reset time T n and derivative time Τ γ for the majority of patients with different physical loads to adjust. According to the invention, the following method steps result.

Aus dem menschlichen Organismus wird durch ein Analysensystem Blut entnommen und die Plasmaglukose bestimmt. Der Meßwert wird über die Funktionseinheiten, statische Uichtlinearität und Extrapolierung mit Mittelwertbildung, einem PID-Regler zugeführt. Die Reihenfolge der Funktionseinheiten ist dabei beliebig. Das Ausgangssignal des PID-Reglers wird vorzugsweise über ein Anpassungsglied einer Dosiereinrichtung zugeleitet, die aus einem Depot Insulin in die Dosierstelle am menschlichen Organismus fördert.Blood is taken from the human organism by an analysis system and plasma glucose is determined. The measured value is fed via the functional units, static U-linearity and extrapolation with averaging, to a PID controller. The order of the functional units is arbitrary. The output signal of the PID controller is preferably fed via an adjustment member of a metering device, which promotes insulin from a depot into the metering point on the human organism.

Die statische Uichtlinearität hat vorzugsweise ein bilogarithmisch.es Verhalten mit unterdrücktem Nullpunkt. Durch den steilen Kurvenverlauf im Normalbereich des Meßwertes Plasmaglukose wird die Weiterverarbeitung auf den später nachgeschalteten, linearen PID-Regler funktionsgerecht so verändert, daß im Zusammenhang mit den anderen Funktionseinheiten eine Überdosierung von Insulin und somit Hypoglykämie vermieden wird.The static density linearity preferably has a bilogarithmic zero-suppressed behavior. Due to the steep curve in the normal range of the measured plasma glucose, further processing to the later downstream, linear PID controller is functionally modified so that in connection with the other functional units an overdose of insulin and thus hypoglycemia is avoided.

Mit der Funktionseinheit Extrapolierung und Mittelwertbildung erhält der PID-Regler Informationen, die den Zeitverzug des Analysensystems aufholen und zur schärferen bzw. effektiveren Einstellung der Reglerparameter führen. Das Ausgangssignal des Reglers, das sich vorzugsweise additiv aus PD- und I-Anteilen zusammensetzt, wird über ein Anpassungsglied zur Ansteuerung der Insu-With the extrapolation and averaging function unit, the PID controller receives information that makes up for the time lag of the analyzer system and leads to sharper or more effective setting of the controller parameters. The output signal of the controller, which is preferably composed of an additive of PD and I components, is transmitted via an adaptation element for triggering the insulin

- 5:- 211 87- 5 : - 211 87

lin-Dosiereinrichtung zugeführt. Vorteilhaftes Merkmal gegenüber bekannten Verfahren und Vorrichtungen ist u. a. der integrale Anteil des PID-Reglers, der bei verschiedenen physischen Belastungen der Patienten den Insulinbedarf nachführt. Der dynamisch, linear arbeitende Regler ist so ausgeführt, daß seine Parameter (Proportionalbereich χ , Nächstellzeit T und Vorhaltzeit T) vorzugsweise durch gesteuerte bzw. geregelte Adaption verändert werden. Damit wird.dem . ."ie*.veili"ern Patienten eine optimale Insulindosieriin.g, die die Parametere.instellung am PID-Regler durch die Sxtrapolierung gewährleistet, zeitgerecht und adäquat, unter Ruhe- und Belastungsbedingungen in den physiologischen Grenzen, gegenüber den anderen Verfahren und Vorrichtungen gegeben.supplied lin metering. Advantageous feature over known methods and devices is u. a. the integral part of the PID regulator, which tracks insulin requirements at different physical loads on patients. The dynamic, linearly operating controller is designed so that its parameters (proportional range χ, overtime T and derivative time T) are preferably changed by controlled or controlled adaptation. Thus, the. "Patients should be given an optimal insulin dosage, which ensures the parameter setting on the PID controller by the extrapolation, in a timely and adequate manner, under physiological limits under resting and loading conditions, over the other procedures and devices ,

Ausführungsbeispieleembodiments

Die Erfindung soll nachstehend an Ausführungsbeispielen und Blockschaltbildern erläutert werden.The invention will be explained below with reference to exemplary embodiments and block diagrams.

Fig. 1 zeigt allgemein den Regelkreis mit den Verfahrensschritten.Fig. 1 generally shows the control loop with the method steps.

Pig. 2 stellt die ausführlichen Verfahrensschritte in einer vorzugsweisen Hintereinanderschaltung für einen analogen PID-Regler und einer z. B. frequenzabhängigen gesteuerten Insulin-Dosiereinrichtung dar.Pig. FIG. 2 illustrates the detailed method steps in a preferred series connection for an analog PID controller and a z. B. frequency-dependent controlled insulin dosing.

Pig. 3 zeigt den Regelkreis für ein vorzugsweises digitales PID-Regelverfahren mit adaptiver Änderung der Parameter am Regler und der statischen Uichtlinearität.Pig. Fig. 3 shows the control loop for a preferred digital PID control method with adaptive change of the parameters on the controller and the static density linearity.

Pig. 4 zeigt einige Kurvenverläufe der statischen Uichtlinearität des Meßwertes Plasmaglukose.Pig. 4 shows some curves of the static Uichtlinearität the measured value plasma glucose.

Beispiel 1 . .Example 1 . ,

Das vom Analysensystem 2 kommende analoge Meßsignal Plasmaglukose (PG) wird ans dem Blutstrom des mensch- . liehen Organismus 1 bestimmt und über eine statische Nichtlinearität 3 für den PID-Regler 6 aufbereitet. Dabei wird vorzugsweise die bilogarithmische Punktion 22The analog measurement signal plasma glucose (PG) coming from the analyzer system 2 is connected to the bloodstream of the human. lent organism 1 and processed via a static nonlinearity 3 for the PID controller 6. In this case, preferably the bilogrammarithmic puncture 22

χ = a In [b In (PG - PGA)] PG - PG1 > 1χ = a In [b In (PG - PG A )] PG - PG 1 > 1

angewendet. Mit χ ist der für den PID-Regler 6 linearisierte Meßwert, mit PG die gemessene Plasmaglukose und mit PG. ist der Anfangswert für die Linearisierung der Plasmaglukose bezeichnet* Die Paktoren a und b ändern die Porm und den Bereich der eingesetzten ITichtlinearität 3. Vorzugsweise v/erden diskontinuierliche Meßwerte verarbeitet, die elektronisch über einen Verstärker, mit einer in der Rückführung geschalteten Nichtlinearität, geführt werden und die beschriebene Gleichung realisieren. Die nichtlinearen Meßwerte werden dann durch eine Punktionseinheit zur Extrapolierung und Mittelwertbildung 4 einem Halteglied 5 erster Ordnung.zugeführt. Die Punktionseinheit Extrapolierung und Mittelwertbildung 4 besteht vorzugsweise aus sechs Speicherplätzen, die ihren Speicherinhalt bei Eingabe eines ' neuen Meßwertes χ weiterschieben und mit einer Summenbildung über einen Operationsverstärker den Meßwert χ für den nächsten halben Takt vorausberechnet. Die Gleichung dazu lautet vorzugsweise:applied. With χ is the linearized for the PID controller 6 measurement, with PG the measured plasma glucose and with PG. The initial value for the linearization of the plasma glucose is designated. The factors a and b change the shape and the range of the applied non-linearity 3. It is preferable to process discontinuous measurement values which are electronically passed through an amplifier with a non-linearity connected in the feedback and realize the described equation. The nonlinear measured values are then fed through a puncturing unit for extrapolation and averaging 4 to a first-order holding element 5. The puncture unit extrapolation and averaging 4 preferably consists of six memory locations, which further push their memory contents upon input of a 'new measured value χ and precalculated with a summation via an operational amplifier the measured value χ for the next half cycle. The equation is preferably:

χ 5 - 13 1 1χ 5 - 13 1 1

X = — X/ % — —— X/-. \ + — X/„\ + ·* *-X = - X /% - - X / -. \ + - X / "\ + · * * -

16 (a) 16 (b) 4 (c) 416 (a) 16 (b) 4 (c) 4

1 17 16 (e) 161 17 16 (e) 16

wobei χ zum Zeitpunkt (f) der letzte, χ zum Zeitpunkt (e) der vorletzte, usw. befindliche Meßwert ist. Das nachgeschaltete Halteglied 5 hat die Aufgabe, die diskreten Meßwerte dem analog arbeitenden PID-Regler 6 geglättet zuzuführen, wobei am Eingang des PID-Reglers eine Mischstelle 7 für das Vergleichssignal w, das dem Hormalwert der Plasmaglukose entspricht, angeordnet ist.. Es wird hier eine Differenz mit dem am Ausgang des Haltegliedes anstehendem Meßwert χ gebildet. Der Meß-where χ at the time (f) is the last, χ at the time (e) is the penultimate, etc., measured value. The downstream holding member 5 has the task of smoothly supplying the discrete measured values to the analog PID controller 6, wherein a mixing point 7 for the comparison signal w, which corresponds to the hormonal value of the plasma glucose, is arranged at the input of the PID controller a difference is formed with the pending at the output of the holding member measured value χ. The measuring

χ** . xX ( 1 - β χ ** . x X (1 - β

t ist eine Zeitkonstante, die sich nach dem Zyklus der diskontinuierlichen Meßwerte richtet und mit der Vorhaltzeit T des PID-Reglers 6 abgestimmt ist. Die Differenz zwischen dem vorgegebenen Sollwert w und dem Meßwert χ wird als xw bezeichnet.t is a time constant that depends on the cycle of the discontinuous measured values and is matched with the derivative time T of the PID controller 6. The difference between the predetermined desired value w and the measured value χ is referred to as x w .

xw= χ - wx w = χ - w

Das Differenzsignal x^ wird dem linear arbeitenden PID-Regler 6 zugeführt. Dieser arbeitet vorzugsweise nach der StrukturgleichungThe difference signal x ^ is fed to the linearly operating PID controller 6. This works preferably according to the structural equation

und setzt sich aus dem Differenzierglied 8, dem Proportionalglied 10 und dem Integrationsglied 9 zusammen. Die Parameter χ , T und Tn werden nach bekannten Optimierungsverfahren .für stetig lineare Regler ermittelt und für den jeweiligen Patienten eingestellteand is composed of the differentiator 8, the proportional member 10 and the integrator 9. The parameters χ, T and T n are determined according to known optimization methods for continuous linear controllers and set for the respective patient

-β- 211 879211 879

Das Ausgangssignal y des PID-Reglers 6 wird über einen Hand-Automatik-Umschalter 13 "bei "Automatik"-S te llung einer vorzugsweisen e - Punktion als Anpassungsglied 14 zugeleitet. Nach, dem Hand-Automatik-Umschalter 13» der bei Stellung "Hand" das Signal y von einer Handstelleinrichtung 12, die von einer Konstantspannung gespeist wird, bekommt, ist eine Rückführschaltung - Punktionseinheit zur integralen Sättigungsverhinderung arw (anti reset windup) 11 des Integrators 9 - an die Mischstelle eingefügt. Die arw-Schaltung 11 verhindert außerdem in Zusammenhang mit der Funktionseinheit der statischen Bichtlinearität 3 das Überschwingen des Meßwertes Plasmaglukose zu.Hypoglykämien z. B. bei Störungen durch Muskelarbeit.The output signal y of the PID controller 6 is fed via a manual-automatic switch 13 "at" automatic "-S deployment of a preferred e - puncture as an adjustment member 14. Nach, the manual-automatic switch 13» the at position " If the signal y is received from a manual device 12 fed by a constant voltage, a feedback circuit - integral saturation prevention arw (anti reset windup) 11 of the integrator 9 - is inserted at the mixing point in connection with the functional unit of static linearity 3 the overshooting of the measured value plasma glucose zu.Hypoglykämien eg in case of disturbances by muscle work.

Ein Wandler 15 steuert vorzugsweise eine diskret arbeitende Dosiereinrichtung 17 für die Insulinzuführung aus einem Depot 16 in den menschlichen Organismus 1 an der Dosierstelle 18.A transducer 15 preferably controls a discretely operating metering device 17 for insulin delivery from a depot 16 into the human body 1 at the metering point 18.

Alle Punktionseinheiten sind z.B. aus Bausteinen der Mikroelektronik, die leistungsarm und klein gehalten sind, vorzugsweise in der beschriebenen Reihenfolge realisiert.All puncture units are e.g. from building blocks of microelectronics, which are kept low power and small, preferably realized in the order described.

Beispiel 2Example 2

Das aus dem menschlichem Organismus 1 entnommene Blut wird vom Analysensystem 2 auf den Meßwert Plasmaglukose bestimmt. Der Meßwert wird zur Weiterverarbeitung auf einen digitalen Mikrorechner 21, vorzugsweise als getastetes Signal eingegeben.The blood taken from the human organism 1 is determined by the analysis system 2 for the plasma glucose measurement. The measured value is input to a digital microcomputer 21 for further processing, preferably as a keyed signal.

In Ergänzung des im Beispiel 1 dargestellten Verfahrens werden mit einer Adaptionseinrichtung 20 vorzugsweise die Parameter des PID-Reglers 6 und die der statischenIn addition to the method illustrated in Example 1, the parameters of the PID controller 6 and the static ones are preferably with an adaptation device 20

- 9 - -ti 1- 9 - -ti 1

Nichtlinearität 3 derart geändert, daß ein vorgegebenes Gütekriterium bestmöglichst erfüllt wird.Nonlinearity 3 changed so that a predetermined quality criterion is met as best as possible.

Die Punktionseinheit Regelalgorithmus 19 enthält die schon beschriebenen Punktionseinheiten Extrapolierung mit Mittelwertbildung 4, den PID-Regler 6, das Anpassungsglied 14 und den V/andler 15. Ein fest vorgegebener Sollwert w wird auch hier den Iiormalwert der Plasmaglukose mit dem tatsächlichem Meßwert χ vorzugsweise an..der Mi π rh st eile 7 vergleichen« Der Ausgang y aus dem digitalen Mikrorechner 21 ist so gebildet, daß damit die Dosiereinrichtung 17 Insulin aus einem Depot 16 an einer Dosierstelle 18 in den menschlichen Organismus 1 fördert.The puncturing unit control algorithm 19 contains the above-described puncturing units extrapolation with averaging 4, the PID controller 6, the adaptation member 14 and the V / orler 15. A fixed setpoint w is here also the Iiormalwert the plasma glucose with the actual measured value χ preferably on. .the Mi π rh st rush 7 compare "the output y of the digital microcomputer 21 is formed so as to allow the metering device 17 promotes insulin from a repository 16 at a dosing point 18 in the human organism. 1

Da die Beziehung Plasmaglukose Insulin im menschlichen Organismus 1 ein nichtlineares Übertragungsverhalten hat und die eingefügte Punktionseinheit statische Uichtlinearität 3 keine absolute Linearisierung des Regelkreises bringt, werden die Parameter des PID-Reglers 6 und die der statischen Nichtlinearität 3 durch vorzugsweise geregelte Adaption 20 korrigiert.Since the relationship plasma glucose insulin in the human organism 1 has a non-linear transmission behavior and the inserted puncture unit 3 does not bring about absolute linearization of the control loop, the parameters of the PID controller 6 and of the static nonlinearity 3 are corrected by preferably controlled adaptation 20.

Claims (1)

1 I 8791 I 879 Erfindungsansprücheinvention claims Punkt 1:Point 1: Verfahren zur automatischen Regelung der Blutzuckerhomöostase bei insulinpflichtigen Diabetikern aus stetigen oder unstetigen Meßwerten, gekennzeichnet dadurch, daß mit einem analogem oder digitalem Rechner, vorzugsweise einem Mikrorechner (21) die Meßwerte Plasmaglukose über Punktionseinheiten statische liichtlinearität (3)j Extrapolierung und Mittelwertbildung (4), über eine Mischstelle (7) einem PID-Regelalgorithmus (6) zugeführt und dort verarbeitet werden, dessen Ausgangssignal eine integrale Sättigungsverhinderung (11) besitzt und über ein Anpassungsglied (H) einer Dosiereinrichtung (17) aufgegeben wird.Method for automatic regulation of blood sugar homeostasis in insulin-dependent diabetics from continuous or unsteady measured values, characterized in that the measured values plasma glucose via puncturing units static linearity (3) j extrapolation and averaging (4) with an analog or digital computer, preferably a microcomputer (21), be supplied via a mixing point (7) a PID control algorithm (6) and processed there, the output signal has an integral saturation prevention (11) and via an adjustment member (H) of a metering device (17) is abandoned. Punkt 2:Point 2: Verfahren nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß die Meßwerte Plasmaglukose vor der Weiterverarbeitung im PID-Regelalgorithmus (6) mittels analogem oder digitalem Rechner, vorzugsweise nach der GleichungMethod according to item 1, characterized in that the measured values plasma glucose prior to further processing in the PID control algorithm (6) by means of analog or digital computer, preferably according to the equation χ = a In f b In ( PG-PG^ χ = a In fb In (PG-PG ^ berechnet und als statische Nichtlinearität (3) eingefügt werden, wobeicalculated and inserted as static nonlinearity (3), where χ = nichtlinearer Meßwert der Plasmaglukose PG β Plasmaglukose
PG. s= Plasmagluko'se Anfangswert
χ = non-linear measurement of plasma glucose PG β plasma glucose
PG. s = plasma glucose initial value
a,b= Pakt or en,- die den Verlauf der statischen liichtlinearität (3) bestimmen
bedeuten.
a, b = pacts, which determine the course of the static linearity (3)
mean.
Punkt 3:Point 3: Verfahren nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß die Tot- und Verzugszeiten der Meßwerte Plasraaglukose, die durch das Analysensystem (2.) "bedingt sind, durch Extrapolieren und Mittelwertbildung (4) ausgeglichen und die 'Meßwerte vorausberechnet werden.Method according to item 1, characterized in that the dead and delay times of the measured values plasma glucose, which are conditioned by the analysis system (2), are compensated by extrapolation and averaging (4) and the measured values are calculated in advance. Punkt 4:Point 4: Verfahren nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß dem analogem Rechner, vorzugsweise mit dem .PID-Eegelaigorithmus (6), zur Verarbeitung unstetiger Signale ein Halteglied (5) vorgeschaltet ist.'Method according to item 1, characterized in that a holding member (5) is connected upstream of the analog computer, preferably with the .PID adjustment algorithm (6), for processing discontinuous signals. Punkt 5:Point 5: Verfahren nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß die Meßwerte Plasmaglukose durch einen PID-Regelalgorithmus (6), vorzugsweise nach der GleichungMethod according to item 1, characterized in that the measured values plasma glucose by a PID control algorithm (6), preferably according to the equation verarbeitet werden.are processed. Punkt 6:Point 6: Verfahren nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß eine Überwachung des I-Gliedes (9) desPID-Reglers (6) auf Integralsättigung (11) besteht und bei den vorgege benen Grenzen den Integrator stoppt.Method according to item 1, characterized in that the I-element (9) of the PID-regulator (6) is monitored for integral saturation (11) and stops at the given limits the integrator. Punkt 7:Point 7: Verfahren nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß vom Meßwert Plasmaglukose vorzugsweise eine adaptive Regeleinrichtung (20) die Parameter Proportionalbereich (sO> Nachstellzeit (T ) und Vorhaltzeit (Tv) des PID-Regelalgorithmus (6) und die der statischen ITichtlinearität (3) nach den verändernden Bedingungen im Organismus der unterschiedlichsten Patienten nach einem Gütekriterium einstellt.Method according to item 1, characterized in that from the measured value plasma glucose preferably an adaptive control device (20) the parameters proportional range (sO> reset time (T) and derivative time (T v ) of the PID control algorithm (6) and the static ITichtlinearität (3) according to the changing conditions in the organism of the most diverse patients according to a quality criterion. Hierzu ...iLi ..Seiten ZeichnungenFor this ... iLi .. pages drawings
DD21187979A 1979-03-29 1979-03-29 METHOD FOR THE AUTOMATIC REGULATION OF BLOOD SUGAR HOMOEOSTASE IN INSULINED DIABETICS DD141617A1 (en)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2557445A1 (en) * 1984-01-02 1985-07-05 Katsch G Zent Inst Diabetes METHOD AND DEVICE FOR THE AUTOMATIC PROSPECTIVE DETERMINATION OF INDIVIDUALLY SPECIFIC PARAMETERS OF GLUCOSE REGULATION

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