DE102005003639A1

DE102005003639A1 - Lebensfähigkeitserhaltungssystem

Info

Publication number: DE102005003639A1
Application number: DE102005003639A
Authority: DE
Inventors: Horst Ahlers
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2004-08-16
Filing date: 2005-01-24
Publication date: 2006-03-02

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Lebensfähigkeitserhaltungssystem vorrangig für Diabetiker. Es besteht aus einem System zur Messung und zur Insulin- bzw. Arzneimittelgabe, welches nur nichtinvasive Anordnungen einsetzt. Mit ihm wird ein Regelkreissystem aufgebaut, das einen mehrdimensionalen nichtinvasiv gewonnenen Beurteilungsvektor nutzt, um ein Optimum bzw. einen Optimalbereich für Lebensfähigkeitserhaltungsparameter einzuregeln. Durch Stimuli kann dieses Lebensfähigkeitserhaltungssystem in Bezug auf die Stabilität des zu regelnden menschlichen Systems wie auch weiterer Krankheiten, Klassifizierungen oder Abweichungen getestet werden.

Description

Die Erfindung wird in der Medizin und Medizintechnik angewendet.
Bekannt sind Lebensfähigkeitserhaltungssysteme wie beispielsweise implantierte Herzschrittmacher mit durch Meßtechnik gesteuerten Funktionen als Regelkreis oder implantierbare Diabetessensoren (Glucosesensoren) und Insulinpumpen [Pressemitteilung der Firma Medtronic GmbH vom 19.05.2004; Forschung und Praxis 390/04, S. 12].

Aufgabe der Erfindung ist, vorrangig für den Diabetiker, die Ersetzung blutiger Probennahme, die Berechnung der notwendigen Insulindosis, die Einstellung und das Spritzen oder die orale Einnahme von Diabetesarzneimitteln sowie die blutige Kontrolle eines Glucosekonzentrationsbereiches oder ähnliche die Haut verletzende Prozeduren zur Aufrechterhaltung eines lebensfähigkeitserhaltenden Zustandes durch nichtinvasive Maßnahmen herbeizuführen.

Die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß eine elektronische Regelkreisanordnung aufgebaut ist, in welcher die Regelgröße aus einem nichtinvasiv gemessenen Beurteilungsvektor gewonnen wird, die sowohl die Insulin-Glucose-Konzentration des Blutes in einem von der Medizin vorgegebenen Bereich, Optimum bzw. Optimalbereich hält, indem die Insulinzufuhr durch Steuerung der oralen Einnahme von Insulin oder durch mit Insulin beladener Penetration von beispielsweise Nanoteilchen durch die Haut optional auch mittels beschleunigender elektrischer, akustischer oder sonstiger Felder oder durch Steuerung der Zuführung einer anderen eine ähnliche Wirkung erzielende Arznei erreicht ist als auch ein oder mehrere weitere Lebensfähigkeitserhaltungsparameter in zulässige Bereiche zu bringen und anzuzeigen in der Lage ist.

In der Diabetologie ist es üblich, die Krankheit des Diabetes auf die Glucosekonzentration des Blutes als zentrale Steuergröße abzustellen. Das ist eine unter den Bedingungen des lebenden Organismus schwer zu messende Größe, die nur etwa ein Promille der Blutbestandteile ausmacht. Dennoch wurden jahrzehntelang enorme Kapazitäten und finanzielle Mittel in diese Bemühungen gesteckt, die allesamt ohne durchschlagenden Erfolg geblieben sind [Diabetes-Journal 2/2000].

Es wurde gefunden, daß dieses Ziel als Ersatz im Hinblick auf die umfassend verstandene Lebensfähigkeitserhaltung des Diabetikers zu verstehen ist und vielmehr eine Gesamtheit von Lebensfähigkeitsparametern (Blutglucosekonzentration, Insulin, Präinsulin, Blutdruck, Puls und andere) einzuhalten und damit auch zu messen ist, wenn eine Regelkreisanordnung gesucht ist, die dieses elektronisch überwacht und in medizinisch vorgeschriebenen Bereichen der Lebensfähigkeitserhaltung hält.

Beispiel soll das Stabilitätskriterium des Allgower-Koeffizienten sein, der aus dem systolischen Blutdruck geteilt durch den Puls gebildet wird. Ist dieser kleiner als 1, so bricht der Körper in einem Kollaps zusammen, d.h. für die Lebensfähigkeitserhaltung des Diabetikers ist nicht nur die Einhaltung eines Blutglucosekonzentrationsbereiches lebenserhaltend bzw. komavermeidend, sondern auch die Einhaltung der Größe des Allgower-Koeffizienten.

Es ist deshalb für die Regelung in einem mehrdimensionalen optimalen Lebensfähigkeitserhaltungsbereich notwendig, mehr als nur die Blutglucosekonzentration der Regelung zugrunde zu legen. Dann aber ist es erfindgungsgemäß vorteilhaft, eine Schar von Lebensfähigkeitserhaltungsparametern als Beurteilungsvektor mit Vektorkomponenten (Merkmalen) zu bestimmen und diese Bestimmung nichtinvasiv auf der Haut vorzunehmen, da auf der Haut eine Abbildung innerer Vorgänge des Körpers stattfindet oder diese durch zusätzliche Stimuli oder allein schon infolge der Arznei- bzw. Insulingabe des Regelkreises erhalten werden können.

So ist zur Erläuterung der Erfindung ein Stimulus zur Durchführung des Glucosetoleranztestes von 75 g oral einzunehmender Glucoselösung und die Messung seiner Reaktion auf die Blutglucosekonzentration (1) eines Diabetikers und von Hautpotentialen (2-8) in 1, die als nichtinvasiv ermittelte Vektorkomponenten (Merkmale) des Beurteilungsvektors als Funktion der Zeit ermittelt werden, gezeigt. Jede einzelne oder eine beliebige Kombination dieser Meßkanalspannungen, die den Beurteilungsvektor bilden und als Spannungen einer sogenannten elektronischen Zunge auf der Hauit durch Andrücken gewonnen sind, sagt dabei etwas über die vorhandene Blutglucosekonzentration, aber auch über andere Lebensfähigkeitserhaltungsparameter aus. Deshalb kann die Schar der Meßkanalspannungen (Vektorkomponenten, Merkmale) (2-8) auch als Grundlage einer mehrdimensionalen Regelkreisanordnung verwendet werden. Dabei entspricht die oral einzunehmende Glucoselösung von 75 g einer Standardvorschrift. Für die erfindungsgemäße Lösung kann von dieser Menge, vor allen Dingen nach unten, abgewichen werden.

In 2 ist die Blutglucosereaktion (9) bei einem Gesunden sowie die Reaktion der nichtinvasiv gewonnenen Meßkanalspannungen (Vektorkomponenten, Merkmale) des Beurteilungsvektors (10-16) über der Zeit gezeigt. Es kann damit sowohl die Zuordnung innerhalb des Glucosetoleranztests zu einer der beiden Klassen im Sinne einer Objekterkennung als auch die Reaktion des Beurteilungsvektors mit den Vektorkomponenten (Merkmalen) (2-8 und 10-16), die nichtinvasiv gewonnen wurden, erfolgen. Darüberhinaus sind in den Kennlinien (2-8 und 10-16) weitere Informationen über den Zustand bzw. die Lebensfähigkeitserhaltungsparameter des Körpers vorhanden. Diese können für die Regelkreisschaltung als Regelgrößen und die Überwachung der Einhaltung der Lebensfähigkeitserhaltungsparameter in einem medizinisch festgelegten Optimalbereich dienen. Ihre nichtinvasive Messung erfolgt nach den im Buch [H. Ahlers (Hrsg.): Früherkennung des Diabetes. JENASENSORIC e.V., Jena, 2004] dargestellten Methoden.

In 3 ist ein solcher Beurteilungsvektor zu unterschiedlichen Zeiten t₀, t₁, t₂, ... t_n gezeigt, dessen Vektorkomponenten aus den Meßkanalspannungen der Meßkanäle (2-8) nach 1 gewonnen und symbolisch dargestellt sind. Neben den in 1 und 2 gezeigten Kennlinien, die als elektrochemisches Hautmilieu (ECM) bezeichnet und ermittelt wurden, sind auch das optochemische Hautmilieu (OCM) und das gaschemische Hautmilieu (GCM) für die in dieser Patentschrift beschriebenen nichtinvasiven Messungen einsetzbar [H. Ahlers (Hrsg.): Früherkennung des Diabetes. JENASENSORIC e.V., Jena, 2004]. Die aktorische Komponente in der Regelkreisschaltung ist durch die Insulin- und/oder Arzneimittelgabe gegeben. Dabei ist es im Sinne einer autonomen Regelung günstig, dieses abrufbar aus einem steuerbaren Depot vorzunehmen, welches auf oder in der Nähe der Haut angebracht ist. Aber auch eine offline-Anordnung ist denkbar und nutzbar, wenn beispielsweise eine orale Insulingabe [Forschung und Praxis 390/04, S.12] erfolgen soll.

Außerdem enthält der Regelkreis noch eine menschliche Zwischenkomponente. Diese kann modifiziert werden nach der beispielhaften Anordnung in 4. Auf den Arm (17) wird die Meßanordnung (18) zur nichtinvasiven Messung der in den 1 und 2 gezeigten Vektorkomponenten (2-8) oder (10-16) gelegt und in der Regelkreisanordnung (19) mit der Sollwertvorgabe (20), hier analog, verarbeitet. Die Regelkreisanordnung (19) kann auch digital und mittels Computer ausgebildet sein. Sie steuert ein Insulin- und/oder Arzneimitteldepot (21), das die Penetration (22) durch die Haut in die Blutbahn vornimmt oder optional über eine orale Inhalation (23). Die Penetration (22) kann durch elektrische Felder (Iontophorese) oder andere erhöhende oder steuernde Maßnahmen modifiziert werden. Weiterhin kann ein Stimulus (24) zur Klärung zusätzlicher Regel- und/oder Krankheits- und/oder Abweichungen vom Lebensfähigkeitserhaltungsoptimalbereich oder anderer Gesundheitsparameter auf die inneren Körperregelkreise gegeben werden. Er kann über die Sinnesorgane auf den Sympathikus und/oder über das Stoffwechselsystem wirken. Aus der Körperreaktion, die durch den nichtinvasiv gewonnenen Beurteilungsvektor festgestellt wird, wird abgeleitet, welche Maßnahme beim Diabetiker in Bezug auf die Insulin- und/oder Arzneimittelgabe oder auch beim Gesunden bei Abweichungen vom Lebensfähigkeitserhaltungsbereich im Regelkreis zu ergreifen ist bzw. automatisch vom Regelkreis ergriffen wird. Als Stimuli können sowohl optische, mechanische, akustische und/oder elektrische Maßnahmen als auch Arzneimittel wie Aspirin oder andere dienen.

Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung ist in 5 gezeigt. Auf den Arm (17) wird ein Insulindepot mit an Nanopartikeln gebundenem Insulin als insulingetränktes Band (25) gelegt. Diese Nanopartikel können beispielsweise die im Produkt „sebamed^® Mikro 100" der Firma Sebapharma GmbH & Co.KG [www.sebamed.de] enthaltenen oder handelsübliche der Firma micromod Partikeltechnolgie GmbH [www.micromod.de] sein. Das Band (25) wird durch ein Goldnetz (26) kontaktiert und abgedeckt. Auf die andere Seite des Arms wird ein Band mit Pilokarpin (27) gelegt, das durch ein Platinnetz (28) kontaktiert und abgedeckt wird. Legt man nun alternierend zwischen die beiden Metallnetze (26) und (28) gegenläufig gepolte Spannungen, so kann bei der Kapillare (29) interstitionelle Hautflüssigkeit die mit Glucoseoxidase und einem Farbstoff ausgekleidete Kapilare hochsteigen und durch eine optoelektronische Anordnung (30) auf einen Blutzuckerkonzentrationsgehalt als optochemisches Hautmilieu (OHM) gemessen werden. Das Umdrehen der Spannung bewirkt, daß das Insulin aus dem Depot (25) unter Einfluß des elektrischen Feldes durch die Haut penetriert und die Blutglucosekonzentration und deren Anzeigewert bei (29) und (30) verändert. Damit wird der Regelkreis (31) beschickt. Er korrigiert den durch den Diabetes vorhandenen krankhaft veränderten Regelkreis (32) des Diabetikers. Der zusätzliche Aufbau des Regelkreises (33), dessen Regeldaten aus Blutdruck und Puls gewonnen werden, führt zu einem Stabilitäts-gewinn. Er kann auch als Führungsregelkreis für den Regelkreis (31) verwendet werden oder die in den Regelkreisen (32) und (33) einlaufenden Parameter können als Beurteilungsvektor für den Lebensfähigkeitserhalungszustand gelten. Weiterhin kann die Anordnung (27), (28), (29) und (30) auch aus unterschiedlichen Elektroden bestehen und das elektrochemische Hautmilieu (ECM) ermitteln und zur Regelung einsetzen.

Claims

Lebensfähigkeitserhaltungssystem vorrangig für Diabetiker dadurch gekennzeichnet, daß ein abrufbares Insulin- und/oder Arzneidepot und eine nichtinvasiv messende Multisensoranordnung vorrangig aus Elektroden verschiedener Materialien zur Bildung eines Beurteilungsvektors auf der Haut aufgebracht und mit einer Regelkreisschaltung so verknüpft sind, daßLebensfähigkeitserhaltungsparameter in einem medizinisch festgelegten Optimalbereich zu liegen kommen.
Lebensfähigkeitserhaltungssystem vorrangig für Diabetiker nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß die Lebensfähigkeitserhaltungsparameter die Blutglucosekonzentration und/oder der Allgower-Koeffizient sind.
Lebensfähigkeitserhaltungssystem vorrangig für Diabetiker nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß bei Annäherung oder Überschreiten des Optimalbereiches Warnsignale oder -systeme aktiviert sind.
Lebensfähigkeitserhaltungssystem vorrangig für Diabetiker nach bisherigen Ansprüchen dadurch gekennzeichnet, daß die Multisensoranordnung nichtinvasiv optochemische (OHM) und/oder gaschemische (GHM) und/oder elektrochemische (EHM) Hautmilieuparameter mißt.
Lebensfähigkeitserhaltungssystem vorrangig für Diabetiker nach bisherigen Ansprüchen dadurch gekennzeichnet, daß die Penetration von Insulin und/oder Arzneimitteln und/oder Blutglucose durch die Haut von der Regelkreisschaltung über Hilfsfelder wie elektrisches Feld, akustisches feld usw. gesteuert abgerufen ist.
Lebensfähigkeitserhaltungssystem vorrangig für Diabetiker nach bisherigen Ansprüchen dadurch gekennzeichnet, daß die Insulin- und/oder Arzneimittelgabe oral erfolgt.
Lebensfähigkeitserhaltungssystem vorrangig für Diabetiker nach bisherigen Ansprüchen dadurch gekennzeichnet, daß durch einen Stiumulus auf die inneren Körperregelkreise Krankheits- oder Gesundheitszustände festgestellt sind.
Lebensfähigkeitserhaltungssystem vorrangig für Diabetiker nach Anspruch 7 dadurch gekennzeichnet, daß der Glucosetoleranztest mit 75 g oral einzunehmender Glucoselösung oder geringerer Glucosemenge als Stimulus für die nichtinvasive Messung des Beurteilungsvektors durchgeführt ist.
Lebensfähigkeitserhaltungssystem vorrangig für Diabetiker nach Ansprüchen 7 und 8 dadurch gekennzeichnet, daß der Glucosetoleranztest mit anderen Stimuli durchgeführt ist.
Lebensfähigkeitserhaltungssystem vorrangig für Diabetiker nach Anspruch 9 dadurch gekennzeichnet, daß die Stimuli optische, mechanische, akustische und elektrische Maßnahmen und/oder chemische Maßnahmen wie Arzneimittelgabe sind.
Lebensfähigkeitserhaltungssystem vorrangig für Diabetiker nach Ansprüchen 7 bis 10 dadurch gekennzeichnet, daß weitere Stimuli zur Feststellung von Krankheiten bzw. Abweichungen vom Lebensfähigkeitserhaltungsoptimalbereich herangezogen sind.
Lebensfähigkeitserhaltungssystem vorrangig für Diabetiker nach bisherigen Ansprüchen dadurch gekennzeichnet, daß der Lebensfähigkeitserhaltungsoptimalbereich mehrdimensional durch medizinisch vorgegebene Stabilitätskriterien beschrieben und/oder begrenzt ist.
Lebensfähigkeitserhaltungssystem vorrangig für Diabetiker nach bisherigen Ansprüchen dadurch gekennzeichnet, daß die durch den Regelkreis ausgelösten Insulin- und/oder Arzneimittelgaben als Stimuli für die Bestimmung der Blutglucosekonzentration und/oder des Beurteilungsvektors dienen.