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Die
Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Überwachung der
Diabetes-Insulin-Therapie nach dem Oberbegriff des Anspruches 1.
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Die
Erfindung ist in der Medizin und insbesondere bei Vorrichtungen
und bei der Instrumentenausrüstung für die Insulinbehandlung
von Diabetikern (die Hunderte Milionen von Patienten umfassen) einsetzbar.
Der Mangel an einer passenden Vorrichtung zur Diabetesbehandlung
führt zu gefährlichen Komplikationen, wie Ischemia,
Retinopathie, zuckerkrankem Fuß usw., die lange und kostspielige,
medizinische Behandlungen erfordern. Die Gefahr von Komplikationen
konnte durch die Verwendung des möglicherweise in hohem
Grade wirkungsvollen Langzeit-Insulins und Kurzzeit-Insulins verringert werden.
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Die
traditionelle Vorrichtung zur intensiven Insulinbehandlung basiert
auf manuellen, hypodermatischen Einspritzungen von unterschiedlichen
Insulinmarken, die bis vier mal am Tag in Übereinstimmung
mit dem Rat des Klinikarztes und den erreichten Glukosewerten des
Patienten vorgenommen werden. Patienten mit pankreatischer Diabetes
sollen ihr Glukoseniveau steuern, indem sie manuell ihr eigenes
Blut bis achtmal am Tag für die Glukosegehaltsanalyse einstellen.
Eine derartige Analyse wird mit beweglichen Blutzuckermessgeräten
durchgeführt. Diese Geräte verwenden entweder
als Grundregel die elektrische Aufladung einer Blutmessmenge oder
die Farbe eines Messstreifens (s. beispielsweise die Bedienungsanleitung
des kompletten Satzes „Glucotrend® +
Softclics, das von der Firma „Roche-Diagnose” hergestellt
wird).
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Diese
Medikation erschwert in hohem Maße das Patientenleben und
darf nicht gefährliche Glycohemia-Veränderungen
infolge von niedriger Anwendungshäufigkeit Niederfrequenz
solcher Messungen hervorrufen. Diese Art der Gefahr sowie die Gefahr einer
Infektion und Verletzung beim Blutzuckermessvorgang sind die Hauptnachteile
der oben erwähnten, allgemeinen Vorrichtung zur Diabetes-Insulin-Behandlung,
die Anlass zu der vorliegenden Erfindung gegeben haben.
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Optische
und elektrochemische Glukose-Sensoren sind entwickelt worden, um
solche Nachteile zu vermeiden. Diese Sensoren sind Im Allgemeinen
zum Steuern von Glycohemia vorgesehen und erzeugen wenige Unkosten,
verglichen mit den oben erwähnten, nachteiligen Vorrichtungen.
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Der
medizinische Fortschritt bis heute auf dem Gebiet der Glycohemia,
die Messgeräte und Vorrichtungen, ist ausführlich
im Dokument [1] (von Venkata Radhakrishna Kondepati u. H.) behandelt,
s. auch Michael Heise, „Neuer Fortschritt in der
analytischen Instrumentenausrüstung zur Glycohemic-Steuerung
bei Diabetikern und kritisch kranken Patienten", Anal.
Bioanal. Chem., 2007, Vol. 388, S. 545–563.
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Unter
den beschriebenen, bekannten Vorrichtungen zur Überwachung
der größten Quantität gehört
eine nicht invasive Vorrichtung der optischen Steuerung mit einem
Hilfsmittel der optischen Strahlung, die wohl in das hypodermatische
Mittel auch nicht beschädigend in den Patienten eindringt.
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Dies
sind Mono- und Multispektral-Instrumente, die auch unterschiedliche
Strahlungsquellen benutzen. Es ist dabei experimentell gezeigt,
dass alle geprüften, optischen Vorrichtungen die notwendige
Empfindlichkeit hinsichtlich der Änderungen im Glukoseniveau
besitzen. Alle Vorrichtungen zeigen gute Resultate einige Stunden
lang, aber stufenweise erfasste Tätigkeiten einer großen
Quantität zeigen gelegentlich Faktoren, die durch physiologische
Prozesse im Organismus eines Patienten verursacht sind. Die Messergebnisse
sind behindert und führen dazu, Messungen der Glukosewerte
vorzunehmen. Beim Gebrauch der Daten der Sensoren zum Überwachen
ist es nötig, ein Kalibrieren ihrer Anzeigen vorzunehmen,
und zwar vor den häufigen Blutzuckermessungen (fünfmal
am Tag).
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Es
gibt noch eine Entwicklungstendenz die elektrochemische Beobachtung
der Glukose zu beobachten, wobei diese Beobachtung für
die Anwendung insbesondere in Apotheken und für stationäre Bedingungen
(z. B. Guardian®, Funktelegraphie,
ununterbrochene Glukose-Überwachungsanlage) beabsichtigt
ist. Das Gewicht eines dafür vorgesehenen Geräts
ist ungefähr 100 g schwer, und es kann am Gürtel
befestigt werden. Das Gerät lässt zu, dass der Arzt
die Insulindosen ändert, für den Patienten das Diagramm
der Behandlung vorwählt, eine versteckte Hypo- oder Hyperglycemia
aufdeckt, diese verbessert und darüber hinaus den Patienten
informiert und anweist.
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Die
Vorrichtung besteht aus folgenden Bauteilen: einem elektrochemischen
Sensor für die Einzelmessung, einer Messspeichereinheit,
einer Anschlussstation mit einem Computer; einer Software MMT 7310,
Version 3.0B, und einer Einrichtung für die Einführung
des Sensors unter die Haut des Patienten. Der Sensor ist mit der
Mess speichereinheit durch ein Hilfsmittel eines dünnen,
weichen Kabels verbunden. Das Messen des 24-Stunden-Nieveaumaßes
der Glukose im Blut (288 mal in einer 24-Stunden-Periode) und das
Schreiben der Messergebnisse in die Messspeichereinheit finden alle
drei Tage statt.
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In ähnlicher
Weise speichert der Patient unabhängig davon die Daten über
die Zeit der Eingabe des Insulins, über die Nahrung, über
die körperliche Belastung und über andere Werte
in die Messspeichereinheit, wobei die übliche Blutzuckeranalyse
eingeschlossen ist (nicht weniger als viermal in einer 24-Stunden-Periode).
Die Überwachung wird alle drei Tagen durchgeführt.
Der Einzelzeit-Sensor wird ausgestoßen. Die Messspeichereinheit
ist mit dem Computer verbunden, in dem die notwendige Software vorhanden
ist. Auf dem Bildschirm können die Ergebnisse der dreitäglichen Überwachung
abgelesen werden.
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Durch
eine Funkverbindung ist das Signal des Sensors in den elektronischen
Rechenblock des Programms für die Bestimmung des Niveaus
von Glycemia, für die Steuerung einer Pumpe und für
die Anzeigen über die gegenwärtige Lage übertragen. Informationen über
diese Instrumente können z. B. auf den Aufstellungsort übertragen
und dort sichtbar gemacht werden (s. www.minimedpump.ru).
Die Hauptnachteile dieser Vorrichtung zur Überwachung sind
kostspielige, verbrauchbare Einzelteile (ein Wegwert-Sensor für
einen Dreitage-Gebrauch kostet 80 $) und schließlich die
Notwendigkeit einer Blutentnahme von viermal täglich.
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Eine
derartige Instrumentenausrüstung und die Grundregeln ihrer
Wirkung sind jedoch im Wesentlichen der Prototyp der vorliegenden
Erfindung. Jedoch behält diese Prototyp-Instrumentenausrüstung
noch den Hauptnachteil aller bekannten Vorrichtungen und erfordert
nämlich eine häufige Blutentnahme, um die Leistungsfähigkeit
der gegenwärtigen, intensiven Behandlung festzustellen.
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Es
ist Aufgabe der Erfindung, eine Vorrichtung der eingangs erwähnten
Art zu schaffen, mit der die Leistungsfähigkeit der gegenwärtigen
intensiven Behandlung feststellbar ist, ohne eine häufige Blutentnahme
durchzuführen. Die gestellte Aufgabe wird durch die Merkmale
des Anspruchs 1 gelöst.
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Die
vorliegende Vorrichtung ist frei von der instabilität,
die für optische und elektrochemische Messungen typisch
ist. Die technischen Vorteile der vorliegenden Vorrichtung sind:
die Beseitigung eines Nullantriebs bei den Messungen und der Notwendigkeit
einer häufigen Blutentnahme für die Kontrollbehandlung.
Die Vorrichtung vermeidet die Notwendigkeit von häufigen
Bluttests zur Steuerung des Verlaufs der Insulin-Therapie.
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Während
der Durchführung der Diabetes-Insulin-Behandlungsteuerung,
die auf ununterbrochene, optische und/oder elektrochemische Messungen der
Eigenschaften des subkutanen Klimas oder des Vollbluts beruht, ist
das Messungsergebnis durch eine periodische Einleitung des z. B.
Kurzzeit-Insulins während der Messung und dadurch erzielt,
dass der Unterschied in den Messergebnissen dazu verwendet ist,
der nach jeder Insulingabe entsteht, um das gegenwärtige
Glukoseniveau in dem gegebenen Abstand zwischen den Messungen festzustellen.
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Die
Nachwirkungszeit des Kurzzeit-Insulins im System des Blutflusses
zum Glukoseniveau im Organismus des Patienten besteht einige Minuten [M.
I. Balabolkin, „Diabetology", M., Medizin, 2000]. Zur
Zeit der Einleitung der Medikation und vorausgesetzt, dass deren
Konzentration im Vergleich mit den natürlichen Niveaus
extrem hoch ist, ist eine kurzfristige Glukosetotalblockade am Medikationspunkt
verursacht d. h., dass der lokale Glukosegehalt praktisch auf Nullniveau
verringert ist und in der Folge stufenweise auf sein Ausgangsniveau
zurückkehrt.
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Der
Unterschied bezüglich der Messergebnisse, die während
dieses Prozesses beobachtbar sind, hängt nicht von der
angesammelten Störung, die die Ursache der Instabilität
ist, und davon ab, dass dieser Unterschied für die Ermittlung
des gegenwärtigen Glukoseniveaus verwendet ist. Die vorliegende
Vorrichtung benötigt kein kompliziertes, mathematisches
System für die Verarbeitung der Messergebnisse, da der
oben erwähnte Unterschied nur durch zwei Faktoren (Parameter)
verursacht ist, nämlich durch die Einleitung des Insulins
und seines Einflusses auf das Glukoseniveau. In diesem Fall ist
eine hohe Selektivität der Ermittlungen der Glukose sichergestellt,
da Messungen verwendet sind, die direkt durch die Einleitung der
Steuerdosen des Insulins und durch dessen Tätigkeit in
der begrenzten Periode gekennzeichnet sind.
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Die
vorliegende Vorrichtung kann die einfachsten, optischen Messgeräte
verwenden, z. B. Zerstreuungs-Messgeräte. Die Energie des
erforderlichen, optischen Heizkörpers ist in der Größenordnung
von Mikrowatt. Minuziöse Insulindosen sind notwendig und
genügend, um das Glukoseniveau durch die oben erwähnte
Vorrichtung festzustellen. In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel
der Vorrichtung gezeigt.
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Die
Zeichnung zeigt die Funktion der vorgeschlagenen Vorrichtung.
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Darin
ist:
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- 1
- der
Körper des Patienten,
- 2
- ein
Band, das am Körper 1 des Patienten zu befestigen
ist,
- 3
- eine
Vorrichtung für das Anschließen der Kanüle
des Katheters am Messpunkt des Glukose-Sensors,
- 4
- einen
Katheter,
- 5
- eine
Pumpe mit rechnendem Block und Glukosemonitor und
- 6
- ein
Signalkabel des Glukose-Sensors.
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Diese
Vorrichtung arbeitet im Wesentlichen nach einem biochemikalischen
Verfahren. Die Durchführung ist mit manueller und automatischer
Insulineinleitung möglich, die eine zusätzliche,
wichtige Eigenschaft der vorliegenden Vorrichtung ist. Sie betrifft
im Wesentlichen den Gebrauch von verschiedenen Vorrichtungen und
von Zusatzgeräten, insbesondere folgendermaßen.
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Die
Vorrichtung zur Steuerung der Diabetes-Insulin-Behandlung (Variante),
die sich von der oben beschriebenen Vorrichtung unterscheidet, läuft folgendermaßen
ab: Das Insulin ist mittels einer Insulinpumpe unterschiedlicher
Ausführung durch eine Kanüle eingeleitet, die
mit dem Haftband 2 am Körper 1 des Patienten
befestigt ist, während glukoseempfindliche Messelemente
(einschließlich nicht invasive) nahe beim Infusionspunkt
in Position gebracht sind.
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Es
ist für möglich gehalten, diese Vorrichtung aufgrund
von bereits geprüften, technischen Mitteln einzuführen,
wenn die Insulinpumpe
2 an ein intradermale Tor angeschlossen
ist, das in [2] beschrieben ist [Gerald G. Bosquet, Gerald L. Cote,
Ashok Gowda, Roger McNicecκohols, Sohi Rastegar, „Verfahren
und Apparat zur Parameterabfrage mit intradermal eingepflanztem
Hauttor”,
US-Patent
6 438 397 B1 , Datum des Patents: 20.8.2002, das ursprünglich
für die Messung des Glukoseniveaus durch optische Verfahren
beabsichtigt war]. Für diesen Fall ist festzuhalten, dass
es nötig ist, dieses intradermale Tor mit der Kanüle
der Insulinpumpe
2 und über das Signalkabel
6 ebenfalls
mit dem Glukosesensor zu verbinden.
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Zusätzlich
können technische Lösungen eingeführt
sein, die die Lebensdauer der bekannten, benutzten Geräte
erweitern und die vorgeschlagenen Vorrichtung auf andere Verbräuche
umstellen. Dabei können zusätzliche, verbrauchbare
Einzelteile eingespart werden, die für eine zunehmende
Selektivität des Glukosemessungen durch die vorgeschlagene Vorrichtung
notwendig sind, und zwar auf folgende, unten beschriebene Weise:
Die
Vorrichtung zur Steuerung der Diabetes-Insulin-Behandiung (Variante)
unterscheidet sich von der oben beschrieben Vorrichtung insofern,
als ein elektrochemischer, glukoseempfindlicher Sensor (Elektrode)
regelmäßig in das subkutane Klima durch das intradermale
Tor eingeführt ist.
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Diese
Vorrichtung läuft folgendermaßen ab. In den Abständen
zwischen den Messungen ist Insulin über die Pumpe 2 in Übereinstimmung
mit der Glukoserichtlinie gemäß der Verordnung
des Klinikarztes eingeleitet.
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Die
folgenden Werkzeuge, die Instrumente und die Publikationen sind
dabei benutzt, um die Vorrichtung zur Steuerung der Diabetes-Insulin-Behandlung
nach der Funktionszeichnung in der Figur durchführen zu
können.
- 1. Durchführung eines
städtischen Medico-Sozialdiabetesprogramms in Skt. Petersburg
durch Gelehrte [s. Vavilov, S. I., Zustand-optisches Institut [4],
Petrovsky, G. T., Slavin, M. D., Slavina, L. A., Izvarina, N. L.,
Pankevich, M. O.: „Vorrichtung und Verfahren für
nicht invasive Glukosemessungen”, US Patent 6.097.975 , Datum 2001].
Der entwickelte, nicht invasive, optische Sensor misst die gemessene
Glukosekonzentration unter der Haut des Patienten.
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Der
Sensor der Vorrichtung basiert auf der Messung des umgekehrten Zerstreuens
von Licht mit leuchtenden und empfangenden, optischen Fasern, die
am Körper des Patienten angebracht sind. Einleitende, klinische
Tests zeigten die Empfindlichkeit des Sensors, die groß genug
war, um das Glukoseniveau festzustellen.
- 2.
Die American Medtronic Company und einige andere Hersteller stellen
Qualitätsinsulinpumpen her, die wegen ihres enthaltenen
Rechenblocks als Werkzeug eine basale und Bolus-dosierende Diabetes-Insulin-Behandlung
erlauben. Sie enthalten einzigartige, der Fa. Medtronic eigene, technische
Lösungen, wie Biopuls, Doppelwelle-Bolus und Fernbedienung,
die für die Durchführung mit der vorgeschlagenen
Vorrichtung verwendet werden können. Durch die Positionierung des
aus optischen Fasern bestehenden Glukosedetektors in der Kanüle
der Insulinpumpe 5 am Körper 1 des Patienten
ist erleichtert, das beschriebene Verfahren der On-line-Steuerung
der Diabetesbehandlung entsprechend der Glukoserichtlinie durchzuführen.
- 3. Ein kurzes, medizinisches Experiment zu Studieren des Phänomens
der Glukoseniveaublockade am Einleitungspunkt ist mit einer Insulineinspritzung
an der Militarymedizinischen Akademie in St.-Petersburg durchgeführt
worden. Ein einzeln anzeigender Medtronic-Glukosemonitor [Guardian®, Ununterbrochene Glukose-Überwachungsanlage]
ist auf dem Körper des Patienten angeordnet worden. Das
Humalog-Insulin und eine TYUMEN-MEDI-Insulinspritze ist benutzt worden,
um die Einspritzung durchzuführen.
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Die
Glukose ist vorher dem Patienten für dessen Grundsicherheit
verabreicht. Im Augenblick der Insulineinleitung ist das Blutglukoseniveau,
wie mit Standardmitteln gemessen, 12,6 mmol/l [der Messwert des
Monitors war 9,5 mmol/l]. Infolge einer Störung, wenn der
Messpunkt und der Einspritzungspunkt lokalisiert sind [Maximalstörung
von 10 Millimeter] erfolgt während dieses Experiments und
mit niedriger Geschwindigkeit eine Diffusion (Zerstäubung) des
Insulins. Die Blockade, wie durch den Monitor ermittelt, stellte
sich 45 Minuten nach der Einspritzung des Insulins ein.
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Wegen
des hohen Ausgangsinsulingehalts dauerte die Blockade 30 Minuten.
Im Augenblick des Eintretens der Blockade ist das Blutglukoseniveau noch über
der Norm, aber bis zu dem Moment, in dem die Blockade vorüber
ist, verringert sich der Wert und erreicht den normalen Wert. Dieses
Experiment bestätigt völlig die Ausgangsannahmen
und die Notwendigkeit, eine Menge klinischer Tests durchzuführen
und die Einstellungen der besten Parameter für die verwendete
Instrumentenausrüstung der vorgeschlagenen Vorrichtung
festzulegen.
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Bei
der Verwendung der Vorrichtung gemäß der Erfindung
hinsichtlich der Steuerung der Diabetes-Insulin-Behandlung entsprechend
seiner Prototypkonfiguration kann die Arbeitsstabilität
der verwendeten Instrumentenausrüstung erhöht
werden, um sie einzuführen und die gesamte Steuerung zu verringern.
Dies ist wegen der Beseitigung der zahlreichen Arbeitstests und
der Normierungsverfahren für die Durchführung
der bekannten Verfahren wegen der Vorgänge, wie sie bei
periodischen Einspritzungen des bei der vorgeschlagenen Vorrichtung
benutzten Kurzzeit-Insulins notwendig sind.
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Dieses
tritt wegen der Tatsache auf, dass bei dieser Vorrichtung die periodischen
Einspritzungen des Kurzzeit-Insulins im Impulsverfahren vorgenommen
sind. Diese Insulininfusionen blockieren den Glukosezufluss zum
Messpunkt. Der resultierende Unterschied bezüglich der
Messergebnisse ist dann festgestellt und verwendet, um das Glukoseniveau auszuwerten.
Dieses Glukosgehaltsmaß ist für die Normierungkorrektur
der vorhergehenden und folgenden Glukosgehaltsmaße verwendet,
die während bestimmter Zeitabschnitte mit einer traditionellen,
optischen oder elektrochemischen Vorrichtung ohne notwendige Blutentnahme
durchführbar ist.
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Diese
Vorrichtung kann für eine frühe Diabetesabfrage
verwendet werden, um verschiedene Formen des Krankheitsverlaufs
zu studieren und für eine fristgerechte Korrektur der eingeführten
Insulinbehandlung in Übereinstimmung mit der Glukoserichtlinie
zu sorgen. Sie kann verwendet werden, um verpflanzbare und gänzlich
nicht invasive Diabetesbehandlungtechniken zu entwickeln.
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Die
Vorrichtung gemäß der Erfindung hat große,
praktische Bedeutung, seitdem. es Patienten mit täglichen
Kopfschmerzen gibt, die nun frei von endlosen Analysen und Einspritzungen
sind. Damit sind die Patienten praktisch zu einem gesunden Leben
zurückgebracht.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - US 6438397
B1 [0024]
- - US 6097975 [0027]
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Zitierte Nicht-Patentliteratur
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- - Michael Heise, „Neuer
Fortschritt in der analytischen Instrumentenausrüstung
zur Glycohemic-Steuerung bei Diabetikern und kritisch kranken Patienten”,
Anal. Bioanal. Chem., 2007, Vol. 388, S. 545–563 [0006]
- - www.minimedpump.ru [0012]
- - M. I. Balabolkin, „Diabetology”, M., Medizin, 2000 [0017]