DE102005059444A1

DE102005059444A1 - Anordnung und Verfahren zur Ermittlung der optimalen Medikamentendosierung, insbesondere bei Diabetes

Info

Publication number: DE102005059444A1
Application number: DE200510059444
Authority: DE
Inventors: Horst Ahlers
Original assignee: Ahlers, Horst, Dr.
Current assignee: AHLERS, HORST, DR., DE; THOMAS, ANDREAS, DR., DE
Priority date: 2005-12-09
Filing date: 2005-12-09
Publication date: 2007-06-14
Also published as: WO2007076779B1; WO2007076779A2; WO2007076779A3

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Datenermittlungsanordnung und ein Verfahren zur Ermittlung optimaler Medikamentendosierungen, insbesondere Insulin bei Diabetes. Sie ist im Sinne eines Objekterkennungsverfahrens aufgebaut und ermittelt Merkmale aus Lebenssituationen eines Individuums und aus nichtinvasiv auf der Haut gemessenen elektrochemischen Spannungen. Diese sind mit der für eine bestimmte Blutglucosekonzentration optimalen Insulinmenge als angelernter Merkmalvektor in einem elektronischen Speichermedium abgelegt. Ein neuer Merkmalvektor entsteht durch eine neue Lebenssituation. Es wird mit geeigneten statistischen Suchmethoden mit den gespeicherten Merkmalvektoren verglichen und führt so zu den dort verzeichneten Werten der optimalen Insulinmenge und der dazugehörigen Blutglucosekonzentration des nächstgelegenen angelernten Merkmalvektors.

Description

Die Erfindung wird in der Medizin eingesetzt.

Bekannt ist aus den Patenten bzw. Patentanmeldungen DE 103 15 848 , DE 103 61 556 , 10 2004 020 666.0 und 10 2005 003 693.2, der Veröffentlichung H. Ahlers (Hrsg.): Früherkennung des Diabetes, JENASENSORIC e.V. Jena 2004 und den Mitteilungen auf der Homepage www.jenasensoric.de, daß auf der Haut elektrochemische Elektrodenspannungen nach der Formel von Nernst Elektrodenspannung U_i ~ In (Elektrolytkonzentrationen) generiert werden können. Entdeckt wurde, daß diese in Bezug zu Stoffwechselkrankheiten, insbesondere Diabetes, stehen können. Damit wurde die Überwachung einer Diabetestherapie und die Früherkennung von Diabetes ermöglicht.

Weiterhin ist bekannt, daß die Medikamenten- bzw. Insulindosierung hauptsächlich durch die Blutglucosekonzentration im Blut bestimmt wird. Es gibt sogar entsprechende Rechenalgorithmen, um dieses festzulegen [Ärzte-Zeitung vom 8.9.2004: Trick erleichtert Einstellung des Blutzuckers]. Ausgegangen werden muß aber immer von einer in irgendeiner Weise aus dem Blut bestimmten Blutglucosekonzentration. Das einzige nichtinvasiv messende Gerät DIASENSOR 1000 [Biocontrol Technology Inc., Pittsburgh] ist nicht praktikabel, da u.a. eine Kalibrierzeit von zwei Monaten erforderlich ist. Weitere Meßverfahren und die optimale Wahl der Insulinmenge sind ausführlich im Buch A. Thomas: Das Diabetes-Forschungs-Buch. Kirchheim-Verlag 2004 beschrieben.

Aufgabe der Erfindung ist die Ermittlung einer optimalen Medikamentendosis, z.B. Insulin, in beliebiger Verabreichungsform zur Einstellung des gewünschten optimalen Blutzuckerspiegels mit Hilfe von nichtinvasiv zu gewinnenden Informationen. Dabei kann in der Anlernzeit sowie hin und wieder zur Kontrolle durchaus eine blutige Messung der Blutglucosekonzentration zugelassen sein.

Die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß für jedes Individuum eine Anordnung gebildet wird für nichtinvasiv zu gewinnende Merkmale in dessen jeweiliger Lebenssituation in Verbindung mit Merkmalen aus den nichtinvasiv zu messenden elektrochemischen Hautpotentialen, die mit nichtinvasiv messenden physikalischen oder chemischen Sensoren erweitert sein können, und, daß daraus ein Suchvektor gebildet ist, der mit der optimalen Insulin- bzw. Medikamentendosierung für den gewünschten Blutzuckerspiegel in einer Anlernzeit im Sinne eines Objekterkennungsverfahrens gekoppelt ist.

Die Merkmale aus der jeweiligen Lebenssituation und gegebenenfalls auch nur die Merkmale aus den Hautpotentialen werden in Verbindung mit der optimalen Insulinmenge und der dazugehörigen Blutzuckerkonzentration eines jeden Individuums über die genannte Anlernzeit als angelernter Merkmalvektor elektronisch gespeichert. Diese sogenannte Anlernzeit kann in Sinne eines intelligenten adaptierenden Lernalgorithmuses auch später noch punktuell verlängert sein. Dadurch wird diese Objekterkennung der Lebensdynamik gerecht und hilft, Fehler zu vermeiden. Die Lebenssituationen können beliebig zeitlich verteilt oder systematisch herbeigeführt sein.

Eine neue Lebenssituation und die dafür vorher, während und hinterher ermittelten nichtinvasiven Merkmale aus den elektrochemischen Hautpotentialen werden ebenfalls gespeichert, gegebenenfalls auch nur letztere, insbesondere nachdem das Gesamtsystem eingelaufen ist. Danach wird mit einem Suchalgorithmus aus der Theorie der Objekterkennung berechnet, zu welchen der in der Anlernzeit gespeicherten Vektoren dieser neue Merkmalvektor am nächsten liegt. Verfahren dazu sind der Mahalanobis-Abstand, Fuzzy sets, Diskriminanzanalyse und andere [M. Otto: Neue chemometrische Methoden zur Multigasanalytik und H. Ahlers: Merkmalgewinnung für die Klassifizierung mit elektronischer Nase und elektronischer Zunge. Treffen des Arbeitskreises Multigassensorik in Verbindung mit 17. Workshop Mikrotechniken und Mikrosensoren für Umwelt, Biologie und Medizin, BAM Berlin, 25. Oktober 2005]. In dem angelernten Vektor, der diesem neuen Vektor am nächsten kommt, sind die optimale Medikamenten- bzw. Insulinmenge und die dazugehörige Blutglucosekonzentration vermerkt und abrufbar. Dabei wurden die Blutglucosekonzentration wie auch die Insulinmenge im neuen Merkmalvektor nicht bestimmt. Nachdem der Teil des Merkmalvektors, der die Lebenssituation beschreibt, und der Teil, der nichtinvasiv aus den Hautpotentialen gewonnen wird, letzterer auch allein, für den Suchvorgang verwendet werden bzw. wird, ergeben sich Blutglucosekonzentration und Insulinmenge aus dem am nächsten gelegenen angelernten Merkmalvektor, da diese Werte dort vermerkt sind.

Die Erfindung soll an einem Beispiel erläutert werden.
In 1 ist ein Diagramm dargestellt, welches im oberen Teil auf der Ordinate die invasiv bestimmte Blutglucosekonzentration in den Lebenssituationen (1) und (2) zeigt. Unter Lebenssituationen werden dabei die für den Diabetes relevanten Parameter wie weitere Erkrankungen, Blutdruck/Puls, Sporteinheit, Broteinheit, Gemütszustand (Feeling) usw. verstanden. Unter diesen Bedingungen bzw. den Lebenssituationen (1) und (2) werden die Blutglucosekonzentration und die daraus abgeleiteten Insulinmengen (3) und (4) gewonnen. Diese müssen so groß sein, daß der obere und der untere zulässige Blutglucosewert (5) und (6) eingehalten werden.
Parallel dazu werden die Merkmale (7) und (8) aus den nichtinvasiv generierten elektrochemischen Hautpotentialen im Meßkanal 1 sowie den anderen Meßkanälen nach 2 den Lebenssituationen (1) und (2) als Merkmalvektor (9) und (10) zugeordnet. Die Insulinmengen (3) und (4) im gewünschten Blutglucosekonzentrationsbereich zwischen (5) und (6) werden mit den Teilvektoren (1), (2), (9) und (10) sowie den Optimierungsvektoren (13) und (14) zu einem Gesamtvektor (11) und (12) in der in 1 angedeuteten Anlernzeit gemäß 3 zusammengefügt und gespeichert.
Eine neue Lebenssituation eines Individuums für eine bestimmte Zeit ergibt einen neuen Merkmalvektor (15), der nach 3 mit den in der Anlernzeit gespeicherten Merkmalvektoren (11) und (12) (beschränkt zur Erklärung auf zwei Vektoren, aber ansonsten in ausreichender bzw. beliebiger Anzahl) mit Objekterkennungsmethoden verglichen wird. Derjenige Merkmalvektor (11) oder (12), der dem neuen Merkmalvekor (15) beispielsweise mit dem geringsten Mahalanobis-Abstand am nächsten kommt, enthält auch die optimale Insulinmenge, z.B. (3) oder (4), und die dazugehörige Blutglucosekonzentration zwischen (5) und (6).
Die technische Anordnung zeigt 4. Dabei stellt (16) symbolisch die Gewinnung von Merkmalen aus der Lebenssituation (1), beispielsweise bei der Einnahme einer bestimmten Menge Broteinheit mit der dafür optimalen Insulinmenge (3) im Blut bei einer vorhandenen Blutglucosekonzentration zwischen (5) und (6), dar. (17) symbolisiert die Gewinnung von elektrochemischen Merkmalen mittels einer Elektrodenanordnung auf der Haut gemäß (9) oder (10). (18) ist die Ablage auf einer elektronischen Speichereinheit und (19) die Datenverarbeitung innerhalb eines mathematischen Objekterkennungsverfahrens. Die Anordnung nach 4 kann sowohl in einem Gerät integriert sein als auch z.B. mit dem Internet verknüpft werden.
Bezugszeichenliste

1 Lebenssituation 1 im Zeitintervall 1, z.B.
2 Lebenssituation 2 im Zeitintervall 2
3, 4 Zur gewünschten Blutglucosekonzentration gehörige optimale Insulinmenge
5 Oberer zulässiger Wert der Blutglucosekonzentration
6 Unterer zulässiger Wert der Blutglucosekonzentration
7, 8 Merkmale aus den auf der Haut generierten elektrochemischen Spannungen U_i, hier am Beispiel der Spannung U₁ des ersten Meßkanals
9, 10 Nichtinvasiv bestimme elektrochemische Merkmale, angeordnet in Merkmalvektoren für die Zeit der Lebenssituationen 1 und 2 als Suchvektor für die Bestimmung der optimalen Insulinmengen 3 und 4
11, 12 Gesamtvektor aus den Teilvektoren 1, 9, 13 und 2, 10, 14
13, 14 Optimierungsvektoren
15 Neuer Merkmalvektor, der bei einer neuen Lebenssituation entsteht
16 Merkmale aus der Lebenssituation
17 Elektrochemische Merkmale
18 Elektronische Speichereinheit
19 Datenverarbeitung innerhalb eines mathematischen Objekterkennungsverfahrens

Claims

Anordnung und Verfahren zur Ermittlung optimaler Medikamentendosierungen, insbesondere Insulin bei Diabetes, dadurch gekennzeichnet, daß Merkmale aus auf der Haut mittels Elektroden nichtinvasiv ermittelter elektrochemischer Spannungen und optional Merkmale aus Lebenssituationen zusammen mit der für eine bestimmte Blutglucosekonzentration optimalen Medikamenten- bzw. Insulinmenge für jedes Individuum in einer Anlernphase als angelernte Merkmalvektoren in ein elektronisches Speichermedium transferiert werden und die mit einem Suchalgorithmus aus der Objekterkennungstheorie mit neuen Merkmalvektoren auf größtmögliche Übereinstimmung verglichen sind.
Anordnung und Verfahren zur Ermittlung der optimalen Medikamentendosierung, insbesondere Insulin bei Diabetes nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Lebenssituationen beliebig über eine Zeit verteilt sind.
Anordnung und Verfahren zur Ermittlung der optimalen Medikamentendosierung, insbesondere Insulin bei Diabetes nach vorherigen Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, daß die Lebenssituationen herbeigeführt sind.
Anordnung und Verfahren zur Ermittlung der optimalen Medikamentendosierung, insbesondere Insulin bei Diabetes nach vorherigen Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, daß für den Suchalgorithmus nur die elektrochemischen Spannungen verwendet sind.
Anordnung und Verfahren zur Ermittlung der optimalen Medikamentendosierung, insbesondere Insulin bei Diabetes nach vorherigen Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, daß ein neuer Merkmalvektor nach Verifizierung von Insulinmenge und Blutglucosekonzentration in den angelernten Merkmalvektor übernommen ist.
Anordnung und Verfahren zur Ermittlung der optimalen Medikamentendosierung, insbesondere Insulin bei Diabetes nach vorherigen Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, daß die Anordnung nach 4 in ein Gerät integriert ist.
Anordnung und Verfahren zur Ermittlung der optimalen Medikamentendosierung, insbesondere Insulin bei Diabetes nach vorherigen Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, daß in die Anordnung nach 4 das Internet eingebunden ist.
Anordnung und Verfahren zur Ermittlung der optimalen Medikamentendosierung, insbesondere Insulin bei Diabetes nach vorherigen Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, daß Anordnung und Verfahren auf andere Optimierungen von Medikamentenmengen für andere Erkrankungen erweitert sind.