DD230730A3 - Means for automatically determining prospective individual-specific glucose regulation parameters - Google Patents

Means for automatically determining prospective individual-specific glucose regulation parameters Download PDF

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DD230730A3
DD230730A3 DD25909984A DD25909984A DD230730A3 DD 230730 A3 DD230730 A3 DD 230730A3 DD 25909984 A DD25909984 A DD 25909984A DD 25909984 A DD25909984 A DD 25909984A DD 230730 A3 DD230730 A3 DD 230730A3
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insulin
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DD25909984A
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Eckard Salzsieder
Uwe Fischer
Guenther Albrecht
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Zentralinstitut Fuer Diabetes
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    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61MDEVICES FOR INTRODUCING MEDIA INTO, OR ONTO, THE BODY; DEVICES FOR TRANSDUCING BODY MEDIA OR FOR TAKING MEDIA FROM THE BODY; DEVICES FOR PRODUCING OR ENDING SLEEP OR STUPOR
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    • A61M5/14Infusion devices, e.g. infusing by gravity; Blood infusion; Accessories therefor
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    • A61M5/172Means for controlling media flow to the body or for metering media to the body, e.g. drip meters, counters ; Monitoring media flow to the body electrical or electronic
    • A61M5/1723Means for controlling media flow to the body or for metering media to the body, e.g. drip meters, counters ; Monitoring media flow to the body electrical or electronic using feedback of body parameters, e.g. blood-sugar, pressure

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur automatischen Bestimmung von Parametern zur Regulation der Blutglukosekonzentration bei der Insulintherapie bei Diabetikern mittels nicht feedback-regulierten kontinuierlichen Insulinverabfolgungssystemen oder kuenstlicher Beta-Zelle. The invention relates to a device for the automatic determination of parameters for the regulation of blood glucose concentration in insulin therapy in diabetics by means not feedback-regulated continuous Insulinverabfolgungssystemen or artificial beta cell. Mit geringem Software- und Hardwareaufwand sollen mittels Mikrorechnersystem die individualspezifischen Glukoseregulationsparameter prospektiv bestimmt werden, damit langfristig der Insulinbedarf des Diabetikers zeit- und situationsgerecht abgedeckt werden kann. With little software and hardware effort, the individual-specific glucose regulation parameters are to be determined prospectively using microcomputer system so long time, insulin requirements of a diabetic and may be appropriate to the situation covered. Dies wird dadurch erreicht, dass waehrend einer Testphase die Blutzuckerkonzentrationswerte gemessen und im erfindungsgemaessen Mikrorechnersystem gespeichert werden, dass waehrend der Testphase der kontinuierlichen Insulininfusion nach Erreichen und Aufrechterhalten der initialen Normoglykaemie zusaetzlich eine impulsartige Insulininjektion und simultan dazu eine impulsartige Glukoseinjektion beim Diabetiker erfolgt. This is achieved, are that during a test phase measured blood glucose concentration values ​​and stored in the inventive microcomputer system that during carried out the test phase of the continuous insulin infusion after reaching and maintaining the initial normoglycemia addition, a pulse-like insulin injection and simultaneously a pulse-like glucose injection in diabetics. Nach Beendigung der Testphase werden mittels des Mikrorechnersystems die individuellen Stoffwechselparameter durch Approximation des gemessenen Glukosekonzentrationsverlaufs, vorzugsweise mittels nichtlinearer Regressionsanalyse, ermittelt und danach die individualspezifischen Glukoseregulationsparameter unter verschiedenen simultierten Belastungsbedingungen des Diabetikers berechnet. After completion of the test period by means of the microcomputer system, the individual metabolic parameters by approximating the measured glucose concentration gradient, preferably using non-linear regression analysis, is determined and then calculates the individual-specific glucose regulation parameters under different load conditions of the diabetic simultierten. Abschliessend erfolgt die prospektive Vorausberechnung des Glukosekonzentrationsverhaltens des Patienten unter den verschiedensten physiologischen Situationen gemaess einem Simulationsprogramm. Finally, the prospective prediction of the patient's glucose concentration behavior under different physiological situations is done in accordance with a simulation program.

Description

Titel der Erfindung Title of the invention

Einrichtung zur prospektiven automatischen Bestimmung individualspezifischer Glukoseregulationsparameter Means for automatically determining prospective individual-specific glucose regulation parameters

Anwendungsgebiet der Erfindung Field of the Invention

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur objektiven auto-'matischen Bestimmung von Parametern zur Regulation der Blutglukosekonzentration für die Insulintherapie bei Diabetikern mittels nicht feedback-regulierten kontinuierlichen Insulinverabfolgungssyst.emen (open-loop-system) oder mittels künstlicher Beta-Zelle, die durch die körpereigene Zuckerkonzentration, insbesondere die des Blutzuckers, reguliert ?;ird (closed-loopsystem). The invention relates to a device for an objective auto-'matischen determination of parameters for the regulation of blood glucose concentration for the insulin therapy in diabetics by means not feedback-regulated continuous Insulinverabfolgungssyst.emen (open-loop system) or by means of an artificial beta cell, the body's through the sugar concentration, in particular the blood sugar regulated;? ird (closed-loop system).

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen Characteristic of the known technical solutions

Der Diabetes mellitus ist eine komplexe permanente Stoffeechselerkrankung mit dem Leitsymptom zum Teil lebensbedrohlich erhöhter Glukosekonzentrationen im Blutkreislauf der Patienten. Diabetes mellitus is a complex with the cardinal symptom Stoffeechselerkrankung permanent part life threatening elevated glucose concentrations in the bloodstream of patients. Alle Formen der Erkrankung sind von einem mehr oder weniger stark ausgeprägten Mangel an dem Stoffwechselhormon Insulin begleitet. All forms of the disease are accompanied by a more or less pronounced lack of the hormone insulin metabolism. Es,ist bekannt, daß durch ein- bis mehrmalige tägliche Injekjionen von körperfremden Insulin der Glukosekonzentrationserhöhung entgegengewirkt werden kann und somit den Patienten über Jahre die Lebens- und Arbeitsfähigkeit erhalten bleibt. It is known that can be countered by one to several times a day Injekjionen of exogenous insulin the glucose concentration increase, thus maintaining the patient for years living and working ability. . ,

Zwar läßt sich mit dieser Behandlungsform nur bedingt eine zeitgerechte Zuordnung zwischen dem Insulinangebot und dem sich ständig ändernden Insulinbedarf des Organismus für den Glukosestoffwechsel erzielen, wodurch es immer zu mehr oder weniger ausgeprägten krankhaften Schwankungen der Glukosekonzentration kommt, woraus über Jahre hinweg irreversible Sekundärschäden an verschiedenen Organen und Geweben resultieren, die letztlich sowohl die Lebensqualität als auch die Lebenserwartung des Diabetikers gegenüber dem übrigen Bevölkerungsdurchschnitt drastisch vermindern. While timely association between the insulin supply and the ever-changing insulin needs of the organism for glucose metabolism can be with this form of treatment only partially achieved, making it always comes to more or less pronounced pathological fluctuations of glucose concentration, from which over the years irreversible secondary damage to various organs result and tissues, which ultimately reduce both the quality of life and the life expectancy of a diabetic compared to the rest of the population mean dramatically.

Es gilt jedoch als gesicherte Erkenntnis, daß sowohl die Zeitspannen bis zum Auftreten der Sekundärschadeη als auch deren Schweregrad günstig beeinflußt werden können, wenn die Insulintherapie mit dem Ziel einer besseren Glukosekonzentration individuell an das Stoffwechselverhalten jedes Diabetikers angepaßt wird. However, it is considered certain knowledge that both the periods of time until the occurrence of Sekundärschadeη and their severity can be favorably influenced if the insulin therapy with the goal of improving the glucose concentration is individually adapted to the metabolic behavior of each diabetic. Dazu werden gegenwärtig die Diabetiker, speziell diejenigen, für die ein ausgeprägter Insulinmangel in Einheit mit einem äußerst labilen Glukosekonzentrationsverhalten charakteristisch ist, während eines mehrwöchigen stationären Klinikaufenthaltes beobachtet und aus den Beobachtungsergebnissen retrospektiv an Hand empirischer Erfahrungswerte Behandlungsregime abgeleitet, deren Y/irksamkeit durch mehrmalige ITachbeobachtungen in Abständen von einigen Monaten bis zu wenigen Jahren während erneuter Klinikaufenthalte geprüft und gegebenenfalls neu festgelegt werden. For this purpose, presently are diabetics, particularly those for which a pronounced lack of insulin in unit with an extremely labile glucose concentration behavior is characteristic observed during a several-week inpatient hospitalization and derived from the observation results retrospectively with reference to empirical values ​​regimen, the Y / FFECTIVENESS by repeated ITachbeobachtungen in distances up to a few years audited by several months while re-hospitalization and possibly redefined. Diese retrospektive Form der Individualisierung der Insulinbehandlung erstreckt sich somit über Zeiträume von Jahren und ist zudem ausschließlich durch empirische und subjektive Entscheidungen geprägt, wodurch diese Strategie gegenwärtig weder verallgemeinerbar noch automatisierbar ist. This retrospective form of individualization of the insulin treatment thus extends over periods of years and is also exclusively dominated by empirical and subjective decisions, making this strategy is currently automated neither generalized yet.

Um zu einer schnelleren individuellen Anpassung der Insulinbehandlung auf der Grundlage- vergleichbarer BeobachtungsSituationen zu gelangen, sind Verfahren bekannt geworden, bei denen die täglichen individuellen Insulinbedarfsprofile der Patienten unter imitierten häuslichen oder beruflichen Bedingungen mittels To get to faster individual adjustment of insulin treatment on the Grundlage- comparable observation situations, methods have become known in which the daily individual insulin requirement profiles of the patients imitated domestic or professional conditions using

einer- künstlichen Beta-Zelle in Form einer bettseitigen Makroapparatur ermittelt werden und diese so gefundenen Insulindosierungsprofile auf die Injektionstherapie transponiert werden. on the one artificial beta cell in the form of a macro bedside apparatus are determined and this insulin dose profile so found are transposed to injection therapy. Die ermittelten Dosierungsprofile sind jedoch sowohl von der Struktur der verwendeten Regelalgorithmen im System der kühst-. however, the dosage profiles determined both by the structure of the control algorithms used in the system of kühst-. liehen Beta-Zelle als auch von der Wahl der in diesen Regelalgorithmen verwendeten Parameterwerte abhängig, wodurch für einen Patienten verschiedene Insulindosierungsprofile resultieren können. borrowed beta cell to be dependent on the choice of the parameter values ​​used in these control algorithms, which can result in various insulin dose profile for a patient. Darüber hinaus existiert gegenwärtig noch.keine allgemein verbindliche Transpositionsvorschrift, dh die Transposition erfolgt rein empirisch auf der Basis von Erfahrungswerten und muß daher häufig in Abhängigkeit von dem erzielten Behandlungsergebnis korrigiert werden, wobei die durch die Anwendung der künstlichen Beta-Zelle gewonnene Zeiteinsparung bei der Dosierungsprofilermittlung teilweise wieder verloren geht. currently Moreover, there noch.keine generally binding transposition rule, ie the transposition is purely empirically on the basis of empirical values ​​and therefore must often be corrected in response to the obtained result of treatment, the time savings obtained by the application of the artificial beta cell in the dose profile determination is partially lost again. Es sind weiterhin durch US-PS 4146029, DE-OS 2758467, EP-PS 083319 ua trag- oder implantierbare Insulinpumpsysteme bekannt, die vorprogrammiert oder von Hand steuerbar Insulin sowohl in das Unterhautgewebe, in die Körperhohlräume als auch in das Blutgefaßsystem abgeben können. There are further characterized by US Patent No. 4146029, known DE-OS 2758467, European Patent No. 083,319, among others supporting or implantable insulin pump systems that can be controlled post pre-programmed or manually insulin both in the subcutaneous tissue in the body cavities and in the Blutgefaßsystem. Zwar erlauben diese Insulinpumpsysteme eine gegenüber der Injektionstherapie bessere zeit- und situationsgerechte Anpassung der Insulinverabfolgung an den sich ständig verändernden Insulinbedarf, wodurch die Schwankungen in der Blutglukosekonzentration vermindert werden können. Although these insulin pump systems allow versus injection therapy better time and situation-specific adaptation of the Insulinverabfolgung to the constantly changing insulin requirements, whereby the variations can be reduced in the blood glucose concentration.

Jedoch ist auch bei dieser Therapieform der Behandlungserfolg davon abhängig, wie gut es gelingt, die vorprogrammierten oder von Hand veränderbaren Insulinverabfolgungsprofile individuell für den jeweiligen Patienten vorauszusagen. However, the success of treatment it is also dependent on this form of therapy, how successfully predict the pre-programmed or manually changeable Insulinverabfolgungsprofile individually for each patient. Demzufolge gelten auch für die Therapie mittels Insulinpumpen hinsichtlich der Individualisierung der Insulindosierungsprofile dieselben Bedingungen und dieselben gegenwärtig unbefriedigend gelösten Probleme bei der individuellen Anpassung wie bei der og Injektionstherapie Consequently, also apply to the treatment using insulin pumps in terms of individualization of the insulin dosage profile, the same conditions and the same moment unsatisfactory solved problems in customizing as in the above injection therapy

Der Forderung nach einer Art der Insulinverabfolgung, die über längere Zeiträume hinweg die Insulindosis quasi-kontinuierlich dem aktuellen Bedarf des Diabetikers zuordnet, wird die künst- The demand for a kind of Insulinverabfolgung, the quasi-continuously assigns extended periods of time the insulin dose to the current demand of the diabetic, the artificial is

liehe Beta-Zelle nahezu gerecht, dh ein rückgekoppeltes .Regelungssystem, welches mittels einer Meßwertverarbeitungseinheit eine Anordnung zum Verabfolgen von Insulin auf der Grundlage einer fortlaufenden Messung der Glukosekonzentration steuert. Liehe beta cell almost meet, that is, a feedback .Regelungssystem which controls by means of a measured-value processing arrangement for a prescribe of insulin on the basis of a continuous measurement of glucose concentration. Für die bekannten Systeme einer künstlichen Beta-Zelle, wie For the known systems an artificial beta cell, as

z. z. B. nach PR-PS 2298832, DD-WP 141617 ua, die in Kurzzeitanwendung über Stunden bis Tage die Glukosekonzentration nahezu normalisieren, werden die Parameter der Steueralgorithmen entweder rein intuitiv festgelegt oder aus dem individuellen Uormalverhalten, falls dieses vor der Diabeteserkrankung bekannt ist, hergeleitet. B. by PR-PS 2298832, DD-WP 141 617, among other things, the nearly normal in short-term use for hours or days, the glucose concentration, the parameters of the control algorithms are either intuitively determined or derived from the individual Uormalverhalten, if it is known before the diabetes , Diese Parameterwerte berücksichtigen entweder nicht" die individuelle Stoffwechselsituation des zu behandelnden Diabetikers oder sind nicht individuell vorhersagbar. Daraus ergeben sich bei der Anwendung solcher künstlichen Be ta-Zellen mitunter doch noch unphysiologisch hohe Insulindosierungen und aus diesen resultieren krankhaft erhöhte Insulinspiegel in den Körperflüssigkeiten, die die Herausbildung der Spätkomplikation beeinflussen. . . Weiterhin ist für die Individualisierung der Algorithmusparame- ^ 3 ? der künstlichen Beta-Zelle durch Bellomo, G.; Brunetti, P. et al. in. "Optimal feedback glycaemia regulation in diabeties", Med. & Biol. Eng. & Comput., Mai 1982, S. 329 - 335, ein adaptive s Verfahren gemäß einer trial-and-error-Methode bekannt geworden. Dieses gleichfalls der retrospektiven Individualisierung zuzuordnende Verfahren erfordert, wie auch die bekannten adaptiven Methoden nach Bull. math. Biol. 1982, S. 793 - 808 und ME-DIIO 1 O 80, eds. AB .Lindberg and S. consider these parameter values ​​either "individual metabolic situation of the treated diabetic or are not individually predictable. This results from the implementation of such artificial Be ta cells sometimes still unphysiological high insulin doses and from these results pathologically elevated insulin levels in the body fluids, the affect formation of the late complication... Furthermore, for the individualization of Algorithmusparame- ^ 3? artificial beta cell by Bellomo, G .; Brunetti, P. et al. in. "Optimal feedback glycaemia regulation in diabeties", Med. & . Biol Eng Comput & May, 1982, pp 329 -... 335, an adaptive s method according to a trial-and-error method known this also attributable to the retrospective individualization process requires, as well as the known adaptive methods for Bull .. math Biol 1982, pp 793 -. 808 and ME-DIIO 1 O 80, eds AB .Lindberg and p. Kaihara, S. 96 - 100, sowohl einen hohen rechentechnischen Aufwand als auch einen großen Zeitbedarf von Tagen bis Wochen bis zum Erreichen der individueilen Parameter. Kaihara, P. 96 - 100 both high computational effort and a large time requirement from days to weeks to reach the individueilen parameters.

Alle bekannten Einrichtungen der Insulintherapie weisen somit insgesamt den Nachteil auf, daß sich sowohl die Insulindosierungsprofile bei der offenen Steuerung als auch die Algorithmusparameter einer künstlichen Beta-Zelle bei der geschlossenen Regelung nicht vorhersagen lassen, sondern jeweils erst nach Anwendung der einzelnen Verfahren retrospektiv an die individuelle StoffWechselsituation jedes Diabetikers angepaßt werden. All known facilities of insulin therapy thus have a total of the disadvantage that can not be both the insulin dose profiles at the open control and the algorithm parameters of an artificial beta cell at the closed control predict but each retrospectively individual only after application of each technique to the metabolic situation of each diabetic patient to be adjusted.

- 5 Ziel der Erfindung - - 5 object of the invention -

Das Ziel der Erfindung ist die automatische Bestimmung der individualspezifischen Glukoseregulationsparameter mit geringem Software- und Hardwareaufwand, die langfristig den Insulinbedarf bei der Insulintherapie bei Diabetikern zeit- und situationsgerecht exakt berücksichtigt. The object of the invention is the automatic determination of individual-specific glucose regulation parameters with low cost software and hardware that takes into account the long-term need for insulin in insulin therapy in diabetics time and appropriate to the situation accurately.

Darlegung des Wesens der Erfindung Principle of the invention

Die Aufgabe d.er Erfindung besteht deshalb darin, eine Einrichtung für die automatisierte und somit objektive Ermittlung der individualspezifischen Glukoseregulationsparameter su entwickeln, die prospektiv für die optimale Anwendung der verschiedenen Insulintherapieformen des an Diabetes mellitus erkrankten Patienten eingesetzt werden können The object d.er invention is to develop a device for automated and thus objective determination of individual-specific glucose regulation parameters below, which can be used prospectively for the optimal use of the various forms of insulin therapy of patients suffering from diabetes mellitus patients

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß zur prospektiven automatischen Bestimmung individualspezifischer Glukoseregulationsparameter für insbesondere langfristig zeit- und situationsgerechte Insulinbedarfsabdeckung mittels verschiedener automatischer Insulinapplikationsmethoden, bei denen Glukosekonzentrationsmeßwerte einem Mikrorechnersystem zegeführt sind und dessen Eingang in bekannter V/eise aus dem Modul für Meßwerterfassung und -aufbereitung mit nachgeschalteter Optimierungsanordnung besteht, an dem Ausgang des Regressionsmoduls ein Modellparameterberechnungsmodul angekoppelt ist, daß an dem zweiten Eingang des Regressionsmoduls und des Moduls für die Modellparameterberechnung ein Modellsystemmodul angeschlossen ist, daß der erste Ausgang des Moduls für die Modellparameterberechnung mit dem ersten Eingang eines Moduls für die Berechnung der Algorithmusparameter und der zweite Eingang des Moduls für die Berechnung der Algorithmusparameter mit dem erst According to the invention this object is achieved in that for prospective automatic determination of individual-specific glucose regulation parameters, in particular for long-term time and situation-related insulin requirement cover by means of various automatic insulin application methods in which Glukosekonzentrationsmeßwerte are zegeführt a microcomputer system and its input in a known V / else from the module for data acquisition and processing exists with subsequent optimization arrangement, at the output of the regression module, a model parameter calculation module is coupled, that a model system module is connected to the second input of the regression module, and the module for the model parameter calculation, that the first output of the module for the model parameter calculation to the first input of a module for the calculation of the algorithm parameters, and the second input of the module for the calculation of the algorithm parameters with the first en Ausgang eines Komparatormoduls, dessen erster Eingang an den zweiten Ausgang des Moduls für die Modellparameterberechnung gelegt ist, verknüpft sind, daß an den zweiten Ausgang des Komparatormoduls der erste Eingang eines Simulatormoduls, dessen zweiter Eingang wie auch der zweite Eingang des Komparatormoduls jeweils an einen Ausgang s output of a comparator module, whose first input is connected to the second output of the module for the model parameter calculation are linked in that at the second output of the comparator module to the first input of a simulator module, the second input as well as the second input of the comparator module in each case to an output

eines Referenzbereichsmoduls geschaltet sind, angeschlossen ist und daß der erste Ausgang eines Testsignalgenerators, dessen zweiter und dritter Ausgang über Steuerleitungen mit einem externen Glukose- und Insulinpumpsystem verbunden sind, mit dem dritten Eingang des Simulatormoduls verknüpft ist. a reference range module are connected, is connected and that the first output of a test signal generator, the second and third output via control lines are connected to an external glucose and insulin pumping system is linked to the third input of the simulator module.

Dadurch wird erreicht, daß nach einer mehrstündigen Testphase die mittels des Sensors im Körper, speziell im-Blutkreislauf, des Diabetikers gemessenen Blutglukosekonzentrationswerte in dem erfindungsgemäßen on-line angeschlossenen Mikrorechnersystem mit einem integrierten mathematischen Algorithmus eines physiologischen Glukoseregelungssystem gespeichert werden. This ensures that the measured by the sensor in the body, specifically in the blood circulation, diabetic blood glucose concentration values ​​are stored in the novel on-line connected to microcomputer system with an integrated mathematical algorithm of a physiological glucose regulating system according to a several-hour test period. Dieses Mikrorechnersystem steuert das komplexe Glukose- und Insulinpumpsystem derart, daß zuerst,nach initialer Normalisierung der Blutglukosekonzentration eine kontinuierliche Insulininfusion zur Kompensation der endogenen Glukosebereitstellung und nach Aufrechterhaltung der initialen Uormoglykämie, vorzugsweise nach ca. 2/5 der Testphase, zusätzlich eine impulsartige Insulininjektion und simultan dazu eine impulsartige Glukoseinjektion beim Diabetiker bewirkt werden. This microcomputer system controls the complex glucose and insulin pumping system such that first, after initial normalization of blood glucose concentration, a continuous infusion of insulin to compensate for endogenous glucose supply and to maintain the initial Uormoglykämie, preferably after about 2/5 of the test phase, and a pulse-like insulin injection and simultaneously to a pulse-like glucose injection caused in diabetics. Zur anschließenden Auswertephase, der Testergebnisse mit dem on-line gekoppelten Mikrorechnersystem werden die individuellen Stoffwechselparameter des diabetischen Patienten durch Approximation des gemessenen Glukosekonzentrationsverlaufes, vorzugsweise mittels einer nichtlinearen Regressionsanalyse, ermittelt. For subsequent evaluation phase of the test results with the on-line coupled microcomputer system, the individual metabolism parameters of the diabetic patients by approximation of the measured glucose concentration curve, preferably, determined using a nonlinear regression analysis. Danach werden die individual-spezif ischen ..Glukosere.gulationsparameter auf der Basis des zuvor ermittelten individuellen Glukosestoffwechselverhaltens unter Berücksichtigung eines Gütekriteriums zur Minimierung der Abweichung von normaler und krankhafter Glukosekonzentrations unter verschiedenen simultierten Belastungsbedingungen des Diabetikers vom Mikrorechnersystem berechnet. Thereafter, the individual-specif regard ..Glukosere.gulationsparameter be calculated on the basis of the previously determined individual glucose metabolism behavior taking into account a quality criterion for minimizing the deviation from normal and pathological glucose concentration under different load conditions of the diabetic simultierten by the microcomputer system. Abschließend erfolgt Finally done

35^die Vorausberechnung des Glukosekonzentrationsverhaltens des Diabetikers unter den verschiedensten physiologischen Situationen gemäß eines Simulationsprogramms. 35 ^ the prediction of the glucose concentration behavior of diabetics under different physiological situations according to a simulation program. Der folgerichtige automatische Ablauf des gesamten Berechnungszyklus einschließlich der Testablaufsteuerungen wird von einem übergeordneten Programm im Rechnersystem kontrolliert. The logical sequence of the entire automatic calculation cycle including test sequencers is controlled by a higher-level program in the computer system.

Ausführungsbeispiel embodiment

Die Erfindung soll nachstehend an Hand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert werden, wobei angenommen wird, daß die Algorithmusparameter einer künstlichen Beta-Zelle individualspezifisch und prospektiv ermittelt werden sollen. The invention will be explained in more detail below with reference to an embodiment wherein it is assumed that the algorithm parameters of the artificial beta cell is to be specific and individual determined prospectively. Dabei zeigt Fig. 1 die erfindungsgemäße Einrichtung zur automatisierten Bestimmung der individualspezifischen Glukoseregulationsparameter Here, FIG. 1 shows the device according to the invention for automated determination of the individual-specific glucose regulation parameters

Die erfindungsgemäße Einrichtung gemäß Pig. The inventive device according to Pig. 1 zur automatisierten prospektiven Ermittlung der individualspezifischen Algorithmusparameter der künstlichen Beta-Zelle 4 sieht vor, daß von der Meßeinrichtung 2, die vorzugsweise vom Diabetiker 1 getragen werden kann oder diesem implantiert ist, kontinuierlich oder aufeinanderfolgend Glukosemeßwerte dem Mikrorechnersystem 5 zugeführt und in diesem während der Dauer einer definierten Testfolge, die vom Mikrorechnersystem 5 durch den Testsignalgenerator 5.8 für das Insulin-Glukose-Pumpsystem 3 zur gleichseitigen Verabfolgung von Glukose und Insulin erzeugt wird, gespeichert werden. 1 for automated prospective determination of the individual-specific algorithm parameters of the artificial beta cell 4 provides that supplied by the measuring device 2, which preferably can be carried by the diabetic 1 or this is implanted, continuously or sequentially Glukosemeßwerte the microcomputer system 5 and in that during the period a defined test sequence, which is generated by the microcomputer system 5 through the test signal generator 5.8 for the insulin-glucose pumping system 3 to the equilateral administration of glucose and insulin, are stored.

Nach Ablauf der Testfolge, die aus der konstanten Insulininfusion besteht, der simultan die Glukose- und die Insulininjektion überlagert werden, wird der vom Mikrorechnersystem 5 im Modul für Meßwerterfassung und -aufbereitung 5.1 gespeicherte Glukosekonzentrationsverlauf im Regressionsmodul 5.2 regressiv approximiert, wobei die dazu erforderliche nichtlineare Regressionsgleichung vom Modellsystemmodul 5·3 geliefert wird. After the test sequence, which consists of constant insulin infusion of glucose and insulin injection are superimposed simultaneously, is approximated of the microcomputer system 5 in the module for data acquisition and processing 5.1 stored glucose concentration profile in the regression module 5.2 regressive, wherein the required to non-linear regression equation is provided by the model system module 5 x 3rd Gemäß den analytischen Modellgleichungen, die die Beziehung zwischen den Regressionskoeffizienten der Kurvenapproximation und den Parametern des diabetischen Glukosestoffwechsels liefern, werden dann im Modul für die Modellparameterberechnung 5.4 die individuellen Glukosestoffwechselparameter des Diabetikers 1 ermittelt. According to the analytical model equations which provide the relationship between the regression coefficient of the curve approximation and the parameters of the diabetic glucose metabolism, the individual glucose metabolism parameters of the diabetic 1 are then determined in the module for the model parameter calculation 5.4. Im nachfolgenden Koniparatormodul 5.5 erfolgt die Zuordnung der Algorithmusparameter der künstlichen Beta-Zelle 4 zu den zuvor ermittelten individuellen Glukosestoffwechselparametern des Diabetikers 1, wobei als Gütekriterium vom Referenzbereichsmodul 5.6 die Referenzwerte bzw. -kurven von Formal- In the following Koniparatormodul 5.5 the assignment of the algorithm parameters of the artificial beta cell 4 to the previously determined individual glucose metabolism parameters of the diabetic 1, whereby as a quality criterion by the reference range module 5.6, the reference values ​​or curves of formaldehyde

personen unter einer definierten Belastungsbedingung zur Verfugung gestellt werden. people are made available under a defined load condition.

Das Ergebnis der Anpassung der Algorithmusparaineter an die individuellen Stoffwechselparameter des Diabetikers 1 wird mittels des Simulatormoduls 5.7 ermittelt, wobei hierzu vom Testsignalgenerator 5.8 verschiedene Testsituationen oder physiologische Bedingungen vorgegeben werden und das Simulatorergebnis mit bekannten Referenzwerten und -kurven von Uormalpersonen verglichen wird. The result of the adjustment of the Algorithmusparaineter to the individual metabolism parameters of the diabetic 1 is determined by means of the simulator module 5.7, for which purpose different test conditions or physiological conditions are specified by the test signal generator 5.8 and the simulator result with known reference values ​​and curves is compared by Uormalpersonen. Im Modul für die Berechnung der Algorithmusparameter 5.9 erfolgt schließlich die Bestimmung der für die jeweiligen Algorithmen der künstlichen Beta-Zelle 4 erforderlicher Älgorithmenparameter In the module for the calculation of the algorithm parameters 5.9 Determination of the algorithms for each of the artificial beta cell 4 required Älgorithmenparameter finally takes place

Sind diese Algorithmusparameter, die die individuellen GlukosestoffWechselsituation des Diabetikers 1 prospektiv berücksichtigen, von dem Mikrorechnersystem 5 ermittelt, können sie in die bereits technisch-realisierte Apparatur der künstlichen Beta-Zelle 4 einbezogen und bei dem zuvor mittels der erfindungsgemäßen Einrichtung individuell charakterisierten Diabetiker 1 angewendet werden. If these algorithm parameters that take into account the individual glucose metabolic status of the diabetic 1 prospectively determined by the microcomputer system 5, they can be included in the already technically unrealized apparatus of artificial beta cell 4 and the previously individually characterized using the inventive device diabetics 1 applied ,

Claims (1)

  1. - 9 Erfindungaanspruch - 9 Erfindungaanspruch
    1. Einrichtung zur prospektiven automatischen Bestimmung individualspezifischer Glukoseregulationsparameter für die insbesondere langfristige zeit- und situationsgerechte Insulinbedarfsabdeckung mittels verschiedener automatisierter Insulinapplikationsmethoden, bei denen Glukosekonzentrationsmeßwerte einem .Mikrorechnersystem zugeführt sind, dessen Eingang aus dem Modul für die Meßwerterfassung und -aufbereitung mit nachgeschalteten Optimierungsanordnung besteht, dadurch gekennzeichnet, daß an den Ausgang eines Regressionsmoduls (5.2) ein Modul für die Modellparameterberechnung (5*4) gekoppelt ist, daß an die zweiten Eingänge des Regressionsmoduls und des 1 Moduls für die Modellparameterberechnung ein Modellsysteminodul (5.3) angeschlossen ist, daß der erste Ausgang des Moduls für die Modellparameterberechnung mit dem ersten Eingang eines Moduls für die Berechnung der Algorithmusparameter (5.9) und der zweite Eingang des Moduls für die Berechnung der Algorithmusparameter 1. Device for prospective automatic determination of individual-specific glucose regulation parameters for the particular long-term time and situation-related insulin requirement cover by various automated insulin application methods in which Glukosekonzentrationsmeßwerte are supplied to a .Mikrorechnersystem, the input of the module for signal acquisition and processing is composed with downstream optimization arrangement, characterized that to the output of a regression module (5.2), a module for the model parameter calculation (5 * 4) is coupled to the second inputs of the regression module and the 1 module for the model parameter calculation Modellsysteminodul (5.3) is connected, that the first output of the module for the model parameter calculation to the first input of a module for the calculation of the algorithm parameters (5.9) and the second input of the module for the calculation of the algorithm parameters mit dem ersten Ausgang eines Komparatormoduls (5.5), dessen erster Eingang an dem zweiten Ausgang, des Moduls für die Modellparameterberechnung gelegt ist, verknüpft, daß an dem zweiten Ausgang des Komparatormoduls der erste Eingang eines Simulatonnoduls (5.7), dessen zweiter Eingang wie auch der zweite Eingang des Komparatormoduls jeweils an einem Ausgang eines Referenzbereichsmoduls (5.6) geschaltet sind, angeschlossen ist und daß der erste.Ausgang eines Testsignalgenerators (5.8), dessen zweiter und dritter Ausgang mit einem externen Pumpsystem (3) zur kontinuierlichen und impulsartigen Insulininfusion und impulsartigen Glukoseinfusion verbunden sind, mit dem dritten Eingang des Simulatormoduls verknüpft ist. Linked to the first output of a comparator module (5.5), the first input to the second output of the module for the model parameter calculation is set such that at the second output of the comparator module to the first input of a Simulatonnoduls (5.7), the second input as well as the second input of the comparator module in each case at an output of a reference range module (5.6) are connected, is connected and that the erste.Ausgang a test signal generator (5.8), the second and third output with an external pumping system (3) for the continuous and pulse-like insulin infusion and pulse-like glucose infusion are connected, is linked to the third input of the simulator module.
    Hierzu 1 Siiii For this one siiii
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