DE19844252A1 - Modulare Vorrichtung zur computergesteuerten Insulin- und Glukoseinfusion - Google Patents
Modulare Vorrichtung zur computergesteuerten Insulin- und GlukoseinfusionInfo
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Abstract
Bekannte Lösungen zur Glukoseregulation bestehen aus einem eigenständigen Gerät, das für den jeweils vorgesehenen Anwendungsbereich konzipiert und gebaut wurde, hohe Investitions- und Betriebskosten verursacht und das die Aktualität zu sich weiterentwickelnden Meß- und Analyseverfahren und moderner Gerätetechnik verliert und damit neue teure Investitionen nach sich zieht. DOLLAR A Mit einer modular aufgebauten Geräteeinheit kann ein solches Gerät für verschiedene Einsatzfälle vorbereitet werden. Bei dem rasch voranschreitenden technologischen Fortschritt kann man sich sowohl für die Einbindung neuer Peripheriekomponenten als auch zur Implementation neuer Softwaremodule beliebig entscheiden. Sollte ein eingesetztes Peripheriegerät ausfallen, kann ein neues Gerät angeschlossen werden. Durch den Einsatz eines Personalcomputers mit entsprechendem Display wird es möglich, dem Bedienpersonal mehr Informationen und Unterstützung für die Entscheidungsfindung zu liefern und es gleichzeitig zu entlasten bzw. für andere Aufgaben zur Verfügung zu stellen.
Description
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung entsprechend dem Oberbegriff des Hauptanspruchs, mit
der eine Regulation der Glukosekonzentration beim Menschen zu wissenschaftlichen und
klinischen Fragestellungen vorgenommen werden kann und deren Ausstattungs- und
Leistungsprofil der jeweiligen Aufgabenstellung und denn erreichten wissenschaftlichen
Erkenntnisstand angepaßt werden kann.
Einrichtungen und Verfahren zur Glukoseregulation sind seit längerem bekannt.
Derartige Apparaturen und Geräte bestehen im wesentlichen aus den Komponenten
Infusionspumpe für Insulin, Infusionspumpe für Glukose, Messeinrichtung zur Ermittlung des
Blutglukosespiegels und Rechnereinheit zur Umsetzung der Verfahren zur Glukoseregulation.
Solche Geräte gibt es für den Einsatz als gesteuerte Infusionsgeräte für die Gabe von Insulin
(US PN 4526569, US PN 4055175, DE PN 36 00 888) oder als kombinierte Infusionsgeräte zur
Gabe von Insulin und Glukose (US PN 4464170, US PN 4526568).
Bei diesen Geräten muß man erkennen, daß sie für einen konkreten Einsatzfall entwickelt und
gebaut worden sind und dadurch in ihrer Konfiguration und in der Verfahrensauswahl
festgelegt sind. Es ist nicht einfach möglich, den Steuer- und. Regelalgorithmus zu verändern,
weil damit in den internen Programmspeicher eingegriffen werden muß. Die angeschlossenen
Peripheriekomponenten für die Injektionen und Blutzuckermessungen sind nicht veränderbar.
Damit ist die Geräteeinheit nur so wissenschaftlich und technologisch aktuell, wie es zum
Zeitpunkt der Konzipierung und Entwicklung des Gerätes möglich war. Ein weiteres Merkmal
vorhandener Apparaturen besteht darin, daß im Falle eines Ausfalls einer Komponente das
gesamte Gerät für den Einsatzfall nicht mehr zur Verfügung steht. In der Regel sind diese
Geräte nicht mit umfangreichen Anzeige-, Diagnose- und Bedienerführungseigenschaften
ausgestattet, so daß eine umfangreiche Schulung und Einarbeitungszeit für das Bedienpersonal
notwendig werden. Schließlich ergeben sich aus dem Betrieb umfangreiche Datenmengen, die
in annehmbarer Zeit aufbereitet werden müssen und zur Weiterverarbeitung und
Dokumentation in unterschiedlichen Datenformaten zur Verfügung gestellt werden müssen.
Erfindungsgemäß werden die genannten Probleme durch eine modulare Vorrichtung gemäß
dem Kennzeichen des Hauptanspruchs gelöst.
Im Vergleich zu bekannten Lösungen erlaubt der Entwicklungsstand der PC-Technologie und
deren Betriebssysteme die Verwendung eines heute handelsüblichen Industrie-PC in
Kombination mit geeigneter Peripherie zur Realisierung einer Geräteeinheit, die auf den
jeweiligen Anwendungsfall zur Insulin- und Glukoseregulation schnell, komfortabel und
kostengünstig angepaßt werden kann. Hauptmerkmal ist der Aufbau von leicht und sicher
bedienbaren Geräten, deren anfallende Daten systemübergreifend verarbeitet und analysiert
werden können. Durch die Erstellung adaptiver Software für die Regelstrategien können die
Ergebnisse der wissenschaftlichen Untersuchungen dem jeweiligen Kenntnisstand entsprechend
in der Geräteeinheit umgesetzt verwirklicht werden. Es lassen sich auf den Anwendungsfall und
auf bestimmte Anforderungen hin angepaßte Steuer- und Regelstrategien anwenden. Das
betreuende Versuchspersonal wird dialoggestützt während der Messungen geführt und durch
Entscheidungsunterstützung für andere Aufgaben entlastet. Die Peripheriekomponenten zur
Blutglukosebestimmung und Steuerung der Injektionen werden über die allgemein üblichen
Hardwareschnittstellen des Industrie-PC gesteuert. Der bidirektionale Datenaustausch mit
diesen Komponenten sichert die zuverlässige Funktion und liefert zusätzliche Informationen für
die Benutzerführung. Durch Softwareanpassung wird gewährleistet, daß der Anwender in der
Wahl der Peripheriekomponenten nicht eingeschränkt wird. So wird es auch möglich,
unvorhergesehene Störungen von Peripheriegeräten schnell zu kompensieren. Damit steht ein
effizientes Analysegerät zur Untersuchung und Lösung von Aufgaben der Regulation der
Glukosekonzentration beim Menschen bei wissenschaftlichen und klinischen Fragestellungen
zur Verfügung.
In einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung befindet sich die Steuer- und
Verfahrensablaufsoftware in einem handelsüblichen Industrie-PC. Die notwendigen
Peripheriegeräte werden durch die Software eigenständig eingebunden. Das Meßgerät zur
Blutzuckermessung und die Injektionspumpen werden über serielle Schnittstellen des Industrie-
PC in ihrer Funktion gesteuert und gleichzeitig werden Daten über ihren Betiebszustand an den
PC geliefert. Diese Daten werden durch die Steuersoftware analysiert und die ermittelten
Informationen werden dem Bedienpersonal auf dem Monitor des PC signalisiert. Das gesamte
Programmsystem erlaubt die Einbindung neuer Softwaremodule, um neue wissenschaftliche
Methoden zur Glukoseregulation anwenden zu können und um neue Peripheriegeräte
anschließen zu können, ohne daß eine gesamte neue Geräteeinheit erworben werden muß.
Diese Ausführungsform ist für den Einsatz in der experimentellen Anwendung zur präzisen
Regulation des Insulin- und Blutzuckerspiegels auf voreinstellbarem Niveau zu
wissenschaftlichen Untersuchungen (euglykämischer und hypoglykämischer Clamp) und nach
Etablierung des Systems in wissenschaftlichen Anwendungen vorgesehen. Ein weiterer
Einsatzbereich ist die klinische Anwendung zur Beantwortung spezieller diagnostischer
Fragestellungen (Untersuchungen zur Hypoglykämiewarnehmung, Insulinbedarf bei schwer
einstellbaren Diabetikern) und zur Therapie in Notfallsituationen bei Diabetikern (diabetisches
Koma).
Die erfindungsgemäße Lösung wird nachstehend an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert.
In der zugehörigen Zeichnung zeigt
Fig. 1 eine Schematische Darstellung der Komponenten zur Insulin- und Glukoseinfusion in
einer modularen Geräteeinheit.
In Fig. 1 ist die modulare Geräteeinheit (1) zur geregelten Insulin- und Glukoseinfusion,
bestehend aus einem Personalcomputer (2) mit üblichem Betriebssystem (6) und darauf
laufender Anwendersoftware (7) sowie dem Peripheriegerät zur Bestimmung des
Blutglukosewertes (5) und den Peripheriegeräten zur Injektion von Insulin (4) und Glukose (3)
dargestellt. Die Anwendersoftware (7) enthält die einzelnen Module, die die
Verfahrensregelung und Steuerung mit den Peripheriegeräten über die standardmäßig
installierten Hardwareschnittstellen (9) des Computers verbindet. Der PC (2) und die
Komponenten zur Injektion von Insulin (4) und Glukose (3) stellen eigenständige Geräte dar,
die über Interfacekabel (10) miteinander verbunden werden. Über ein Display (8), in der Regel
ein Computermonitor, werden Daten und Informationen sichtbar, und das Bedienpersonal wird
im Verfahrensablauf geführt. Die Geräte zur Injektion von Insulin (4) und Glukose (3) und
Glukosewertbestimmung stellen über ihre Schnittstellen (11) die Verbindung zum jeweiligen
Untersuchungsobjekt her.
Dieses Ausführungsbeispiel wird angewendet zur präzisen Einstellung des Blutzuckerspiegels
auf voreinstellbarem Niveau zu wissenschaftlichen Untersuchungen im euglykämischen Clamp.
Dabei wird durch die Verfahrenssoftware (7) aus den Bedienereingaben ermittelt, welche
Insulinmenge über den Versuchszeitraum gegeben werden muß und steuert dann die
notwendige variable Glukosezufuhr, um den gewünschten Wert zu erreichen und einzuhalten.
Bei diesem Ausführungsbeispiel erfolgt die Blutzuckerwertbestimmung in einem vorher
festgelegten äquidistanten Zeitintervall.
An den Personalcomputer werden bezüglich der Geschwindigkeit keine großen Forderungen
gestellt, da es sich hier um langsame Prozesse mit relativ großen Zeitkonstanten handelt.
Die Daten werden auf dem Rechner gespeichert und es können Berichte ausgedruckt werden.
Wird beabsichtigt, ein anderes Meßgerät für die Blutzuckerbestimmung einzusetzen, dann wird
über eine Sofwarekonfiguration eine Modulanpassung vorgenommen und das neue Gerät in den
Verfahrensablauf implementiert.
Durch weitere Miniaturisierung der Mikrorechentechnik und Gerätetechnik und die
Kombination mit moderner Sensorik zur Glukosebestimmung kann an einen portablen Einsatz
gedacht und innovative Anwendungsfelder erschlossen werden.
Claims (7)
1. Modulare Vorrichtung zur computergesteuerten Insulin- und Glukoseinfusion, dadurch
gekennzeichnet, daß die Geräteeinheit gebildet wird aus einem handelsüblichen Industrie-
Personalcomputer mit einem auf dem ebenso handelsüblichen Betriebssystem ablaufenden
Anwenderprogramm und frei austauschbaren und steuerbaren Peripheriekomponenten zur
Blutglukosebestimmung und zur kontinuierlichen Gabe von Insulin und Glukose.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das auf dem Betriebssystem
ablaufende Anwenderprogramm in Softwaremodule unterteilt ist, die die Aufgaben übernehmen
zur Analyse und zur selbständigen Einbindung sowie zur Steuerung und Überwachung der
Peripheriekomponenten.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das auf dem
Betriebssystem ablaufende Anwenderprogramm in erweiterbare Softwaremodule unterteilt ist,
die die Verfahrenssteuerung und Regelung zur Insulin- und Glukoseinjektion realisieren und
die nach den neuesten wissenschaftlichen Erkenntnissen und Erfahrungen erneuert und
erweitert werden können.
4. Vorrichtung nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Peripheriegeräte
sowohl in ihren Aktionen durch die Anwendersoftware nach validierten Regeln gesteuert
werden als auch Daten und Informationen bidirektional austauschen, durch das
Anwenderprogramm analysiert werden und dem Bedienpersonal aufbereitet zur
Entscheidungsfindung angezeigt werden.
5. Vorrichtung nach Anspruch 1, 2, 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die anfallenden
Daten auf den internen Speichermedien oder Wechselspeichermedien des Personalcomputers so
abgelegt werden, daß sie auf für eine Verarbeitung mit anderen Auswerteprogrammen zur
Verfügung stehen.
6. Vorrichtung nach Anspruch 1, 2, 3, 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die anfallenden
und gespeicherten Daten über ein Netzwerk online verarbeitet werden können.
7. Vorrichtung nach Anspruch 1, 2, 3, 4, 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß über ein
Netzwerk Überwachungs-, Steuerungs- und Diagnosefunktionen durchgeführt werden können.
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ID=7882383
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DE19844252A Withdrawn DE19844252A1 (de) | 1998-09-26 | 1998-09-26 | Modulare Vorrichtung zur computergesteuerten Insulin- und Glukoseinfusion |
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