JPH0817814B2 - 人工膵臓装置 - Google Patents
人工膵臓装置Info
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- JPH0817814B2 JPH0817814B2 JP63220403A JP22040388A JPH0817814B2 JP H0817814 B2 JPH0817814 B2 JP H0817814B2 JP 63220403 A JP63220403 A JP 63220403A JP 22040388 A JP22040388 A JP 22040388A JP H0817814 B2 JPH0817814 B2 JP H0817814B2
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- blood glucose
- glucose level
- infusion
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、一定のインスリン注入プログラムに基づ
くインスリン注入装置並びに一定のグルコース注入プロ
グラムに基づくグルコース注入装置を備えた人工膵臓の
改良に係り、特に所定のグルコース注入プログラムを作
成する演算式の補正項を、経時的な血糖値の変化に即応
して自動的に変換し、血糖値を所定値に維持制御する人
工膵臓装置に関する。
くインスリン注入装置並びに一定のグルコース注入プロ
グラムに基づくグルコース注入装置を備えた人工膵臓の
改良に係り、特に所定のグルコース注入プログラムを作
成する演算式の補正項を、経時的な血糖値の変化に即応
して自動的に変換し、血糖値を所定値に維持制御する人
工膵臓装置に関する。
従来、糖尿病患者等のインスリン分泌機能障害を有す
る患者に対し、人工的にインスリンあるいはグルコース
を一定プログラムに基づいて注入する装置として、本出
願人は、「人工膵臓におけるインスリン注入量の制御装
置」（特公昭58−44382号公報）、「改良人工膵臓装
置」（特公昭63−1059号公報）および「人工膵臓装置」
（特公昭63−1060号公報）をそれぞれ開発し、特許出願
を行った。
る患者に対し、人工的にインスリンあるいはグルコース
を一定プログラムに基づいて注入する装置として、本出
願人は、「人工膵臓におけるインスリン注入量の制御装
置」（特公昭58−44382号公報）、「改良人工膵臓装
置」（特公昭63−1059号公報）および「人工膵臓装置」
（特公昭63−1060号公報）をそれぞれ開発し、特許出願
を行った。
しかるに、グルコース注入量を算出する演算回路は、
前記「改良人工膵臓装置」において示されたように、１
分間当りのグルコース注入量を次式 GIR（ｔ）＝Cp｛BGp−BG（ｔ−τ）｝ ＋Cd｛−ΔBG（ｔ−τ）｝ 式中、各記号は次の意味を有する。
前記「改良人工膵臓装置」において示されたように、１
分間当りのグルコース注入量を次式 GIR（ｔ）＝Cp｛BGp−BG（ｔ−τ）｝ ＋Cd｛−ΔBG（ｔ−τ）｝ 式中、各記号は次の意味を有する。
GIR（ｔ）：時刻ｔにおける１分間kg体重当りのグルコ
ース注入量（mg/min/kg） Cp:係数（100ml/min/kg） Cd:係数（100ml/kg） BGp:コントロール目標血糖値（mg/100ml） BG（ｔ−τ）：時刻ｔよりτ分前における血糖値（mg/1
00ml） ΔBG（ｔ−τ）：時刻ｔよりτ分前の血糖値の変化率
（mg/100ml/min） τ：時間遅れ（min） に基づいて演算を行うよう構成されている。
ース注入量（mg/min/kg） Cp:係数（100ml/min/kg） Cd:係数（100ml/kg） BGp:コントロール目標血糖値（mg/100ml） BG（ｔ−τ）：時刻ｔよりτ分前における血糖値（mg/1
00ml） ΔBG（ｔ−τ）：時刻ｔよりτ分前の血糖値の変化率
（mg/100ml/min） τ：時間遅れ（min） に基づいて演算を行うよう構成されている。
前記グルコース注入量の演算式においては、血糖値と
コントロール目標値との差に対応する注入量（血糖値の
比例動作）と、血糖の変化率に対応する注入量（血糖値
の微分動作）との加算和から１分間当りのグルコース全
注入量を求めている。
コントロール目標値との差に対応する注入量（血糖値の
比例動作）と、血糖の変化率に対応する注入量（血糖値
の微分動作）との加算和から１分間当りのグルコース全
注入量を求めている。
近年、デフロンゾ（DeFronzo）等が「グルコースクラ
ンプ法：インスリン分泌と抵抗性の測定方法」（Glucos
e clamp technique:a method for quantifying insulin
secretion and resistance,Am J Physiol 237:E214〜2
23,1979年）として提唱したグルコースクランプ法がし
ばしば用いられている。このグルコースクランプ法に
は、次の２通りの方法が示されている。まず、第１は、
高血糖クランプ法（Hyperglycemic clamp）と呼ばれる
方法で、グルコースに対する膵ランゲルハンス島β細胞
感受性の測定を目的としている。この方法は、最初に被
験者に対して14分間所定量のグルコースプライミングを
行い、血糖値を基礎レベルから＋125mg/100mlまで上昇
させ、その後約２時間の間グルコース注入量を測定する
ことにより、血糖値を一定値に維持させる。通常、維持
させる血糖値は約200〜220mg/100mlである。従って、こ
の方法は、一定の血糖値の下で、内的グルコース産生が
完全に抑制されているため、グルコース注入量がグルコ
ース代謝量と一致するという原理であり、そのグルコー
ス代謝量は糖利用を定量的に反映する指標となり、さら
に血漿インスリン濃度を測定することにより、グルコー
ス負荷に対する膵ランゲルハンス島β細胞感受性を評価
できる。
ンプ法：インスリン分泌と抵抗性の測定方法」（Glucos
e clamp technique:a method for quantifying insulin
secretion and resistance,Am J Physiol 237:E214〜2
23,1979年）として提唱したグルコースクランプ法がし
ばしば用いられている。このグルコースクランプ法に
は、次の２通りの方法が示されている。まず、第１は、
高血糖クランプ法（Hyperglycemic clamp）と呼ばれる
方法で、グルコースに対する膵ランゲルハンス島β細胞
感受性の測定を目的としている。この方法は、最初に被
験者に対して14分間所定量のグルコースプライミングを
行い、血糖値を基礎レベルから＋125mg/100mlまで上昇
させ、その後約２時間の間グルコース注入量を測定する
ことにより、血糖値を一定値に維持させる。通常、維持
させる血糖値は約200〜220mg/100mlである。従って、こ
の方法は、一定の血糖値の下で、内的グルコース産生が
完全に抑制されているため、グルコース注入量がグルコ
ース代謝量と一致するという原理であり、そのグルコー
ス代謝量は糖利用を定量的に反映する指標となり、さら
に血漿インスリン濃度を測定することにより、グルコー
ス負荷に対する膵ランゲルハンス島β細胞感受性を評価
できる。
第２は、正常血糖クランプ法（Euglycemic insulin c
lamp）と呼ばれる方法で、外来性インスリンに対する組
織感受性の測定を目的としている。この方法は、最初に
被験者に対してインスリンプライミングを行い、約10分
後から所定のインスリン注入量を維持する。約２時間の
間、血糖値を基礎レベルに保つため、インスリンプライ
ミング後からグルコース注入を開始し、そのグルコース
注入量を制御する。通常、維持される血糖値は約80〜90
mg/100mlである。従って、この方法は、一定の血糖値の
下では、グルコース注入量がグルコース代謝量と一致す
るという原理であり、そのグルコース代謝量から外来性
インスリンに対する組織感受性を評価できる。
lamp）と呼ばれる方法で、外来性インスリンに対する組
織感受性の測定を目的としている。この方法は、最初に
被験者に対してインスリンプライミングを行い、約10分
後から所定のインスリン注入量を維持する。約２時間の
間、血糖値を基礎レベルに保つため、インスリンプライ
ミング後からグルコース注入を開始し、そのグルコース
注入量を制御する。通常、維持される血糖値は約80〜90
mg/100mlである。従って、この方法は、一定の血糖値の
下では、グルコース注入量がグルコース代謝量と一致す
るという原理であり、そのグルコース代謝量から外来性
インスリンに対する組織感受性を評価できる。
しかるに、前述したグルコースクランプ法において
は、その原理上、血糖値の変動を極力小さくして所定の
値に保つため、グルコース注入量を制御することが非常
に重要な問題となる。
は、その原理上、血糖値の変動を極力小さくして所定の
値に保つため、グルコース注入量を制御することが非常
に重要な問題となる。
デフロンゾ等によるグルコースクランプの手技手法
は、５分毎に被験者の血液を注射器を使用して採血し、
その血液を用いて血糖値の測定を行い、得られた測定血
糖値に基づきグルコース注入ポンプの注入設定ダイヤル
を調節して、グルコース注入量を加減している。従っ
て、原理上一定に保つべき血糖値の変動が大きく、さら
にこれら一連の作業は、１人の操作者では到底なし得る
ことはできないため非常に煩雑となる難点がある。
は、５分毎に被験者の血液を注射器を使用して採血し、
その血液を用いて血糖値の測定を行い、得られた測定血
糖値に基づきグルコース注入ポンプの注入設定ダイヤル
を調節して、グルコース注入量を加減している。従っ
て、原理上一定に保つべき血糖値の変動が大きく、さら
にこれら一連の作業は、１人の操作者では到底なし得る
ことはできないため非常に煩雑となる難点がある。
そこで、前述したグルコース注入量の演算式を有する
演算回路を備えた人工膵臓装置を、所定の血糖値に維持
するためにグルコース注入量を制御すべく前記グルコー
スクランプ法に適応させた場合、グルコース注入量の演
算式は血糖値の比例動作と微分動作の加算和から成り立
っているため、すなわちPD制御によるため、血糖値が僅
かに変動した場合にはグルコース注入量を補正制御する
作用を生じないという欠点があった。
演算回路を備えた人工膵臓装置を、所定の血糖値に維持
するためにグルコース注入量を制御すべく前記グルコー
スクランプ法に適応させた場合、グルコース注入量の演
算式は血糖値の比例動作と微分動作の加算和から成り立
っているため、すなわちPD制御によるため、血糖値が僅
かに変動した場合にはグルコース注入量を補正制御する
作用を生じないという欠点があった。
従って、本発明の目的は、従来のグルコース注入量を
算出する演算式を有する演算回路を備えた人工膵臓装置
において、グルコースの注入量と代謝量を一致させた時
の代謝量を求める場合、被験者の変動する人体の血糖値
調整機能に対し、両者を完全にバランスさせることがで
きると共に、簡便かつ正確な代謝量を求めることができ
る人工膵臓装置を提供することにある。
算出する演算式を有する演算回路を備えた人工膵臓装置
において、グルコースの注入量と代謝量を一致させた時
の代謝量を求める場合、被験者の変動する人体の血糖値
調整機能に対し、両者を完全にバランスさせることがで
きると共に、簡便かつ正確な代謝量を求めることができ
る人工膵臓装置を提供することにある。
本発明に係る人工膵臓装置は、血糖値を連続測定する
グルコースセンサと、測定血糖値に応じてインスリン注
入量およびグルコース注入量を算出する演算回路と、イ
ンスリン注入装置およびグルコース注入装置と、前記演
算回路で算出された演算値に基づいてインスリン注入装
置およびグルコース注入装置を制御するコントローラと
からなる人工膵臓装置において、 グルコース注入量を算出する演算回路は、単位時間当
りのグルコース注入量を次式（１）、 GIR（ｔ）＝GA｛GD−BG（ｔ）｝−GB・ΔBG（ｔ）＋GC
（１） 但し、 式中、各記号は次の意味を有する。
グルコースセンサと、測定血糖値に応じてインスリン注
入量およびグルコース注入量を算出する演算回路と、イ
ンスリン注入装置およびグルコース注入装置と、前記演
算回路で算出された演算値に基づいてインスリン注入装
置およびグルコース注入装置を制御するコントローラと
からなる人工膵臓装置において、 グルコース注入量を算出する演算回路は、単位時間当
りのグルコース注入量を次式（１）、 GIR（ｔ）＝GA｛GD−BG（ｔ）｝−GB・ΔBG（ｔ）＋GC
（１） 但し、 式中、各記号は次の意味を有する。
GIR（ｔ）：単位時間、単位体重当りのグルコース注入
量（mg/min/kg） BG（ｔ）：単位時間における血糖値（mg/100ml） ΔBG（ｔ）：単位時間における血糖値の変化率（mg/100
ml/min） GA:比例動作係数（100ml/min/kg） GB:微分動作係数（100ml/kg） GC:補正項（mg/min/kg） GC1:時刻ｔより一定時間前の補正項値（mg/min/kg） GD:グルコース制御目標血糖値（mg/100ml） a,b:補正の程度を定める係数（無次元） に基づいて演算を行うように構成したことを特徴とす
る。
量（mg/min/kg） BG（ｔ）：単位時間における血糖値（mg/100ml） ΔBG（ｔ）：単位時間における血糖値の変化率（mg/100
ml/min） GA:比例動作係数（100ml/min/kg） GB:微分動作係数（100ml/kg） GC:補正項（mg/min/kg） GC1:時刻ｔより一定時間前の補正項値（mg/min/kg） GD:グルコース制御目標血糖値（mg/100ml） a,b:補正の程度を定める係数（無次元） に基づいて演算を行うように構成したことを特徴とす
る。
本発明に係る人工膵臓装置によれば、演算回路は、測
定血糖値とグルコース制御目標血糖値との差に対応する
グルコース注入量と、血糖値の変化率に対応するグルコ
ース量と、単位時間前（例えば１分前）の補正項値（GC
値）と現時刻での測定血糖値の変化率に基づいて求めた
値との差からなる補正項におけるグルコース注入量とか
らなる、３項の加算和から、単位時間当り（例えば１分
間当り）のグルコース全注入量を求めることができる。
定血糖値とグルコース制御目標血糖値との差に対応する
グルコース注入量と、血糖値の変化率に対応するグルコ
ース量と、単位時間前（例えば１分前）の補正項値（GC
値）と現時刻での測定血糖値の変化率に基づいて求めた
値との差からなる補正項におけるグルコース注入量とか
らなる、３項の加算和から、単位時間当り（例えば１分
間当り）のグルコース全注入量を求めることができる。
これにより、僅かな血糖値の変動に対しても、補正項
が即応してグルコース注入量を自動的に変換し、血糖値
を一定に維持制御することができる。なお、グルコース
注入量の演算式中の各パラメータの変更により、種々の
補正演算が可能となり、グルコースクランプ法における
血糖値を一定に維持制御することに対して、十分な機能
を発揮させることができる。
が即応してグルコース注入量を自動的に変換し、血糖値
を一定に維持制御することができる。なお、グルコース
注入量の演算式中の各パラメータの変更により、種々の
補正演算が可能となり、グルコースクランプ法における
血糖値を一定に維持制御することに対して、十分な機能
を発揮させることができる。
次に、本発明に係る人工膵臓装置の実施例につき、添
付図面を参照しながら以下詳細に説明する。
付図面を参照しながら以下詳細に説明する。
第１図は、本発明の人工膵臓装置の基本構成を示す系
統図である。すなわち、第１図において、被験者10に対
し、グルコースセンサ12で測定された血糖値信号は、コ
ントローラ14に転送されるよう構成されている。次い
で、コントローラ14の出力は、インスリン注入量、グル
コース注入量を血糖値に基づいて算出するプログラムが
組込まれた演算回路16を作動して、被験者10内に注入す
べきグルコース注入量を算出して、その算出結果を再び
コントローラ14に転送するよう構成される。そこで、コ
ントローラ14は、被験者10にグルコースを注入するため
のグルコース注入ポンプ18を駆動制御することにより、
グルコース貯槽20から適正量のグルコースを被験者10へ
注入するよう構成される。
統図である。すなわち、第１図において、被験者10に対
し、グルコースセンサ12で測定された血糖値信号は、コ
ントローラ14に転送されるよう構成されている。次い
で、コントローラ14の出力は、インスリン注入量、グル
コース注入量を血糖値に基づいて算出するプログラムが
組込まれた演算回路16を作動して、被験者10内に注入す
べきグルコース注入量を算出して、その算出結果を再び
コントローラ14に転送するよう構成される。そこで、コ
ントローラ14は、被験者10にグルコースを注入するため
のグルコース注入ポンプ18を駆動制御することにより、
グルコース貯槽20から適正量のグルコースを被験者10へ
注入するよう構成される。
しかるに、本発明においては、グルコースセンサ12で
測定された血糖値に基づいて、グルコース注入量は、演
算回路16において次式により算出される。
測定された血糖値に基づいて、グルコース注入量は、演
算回路16において次式により算出される。
GIR（ｔ）＝GA｛GD−BG（ｔ）｝−GB・ΔBG（ｔ）＋GC
…（１） 但し、 式中、各記号は次の意味を有する。
…（１） 但し、 式中、各記号は次の意味を有する。
GIR（ｔ）：単位時間、単位体重当りのグルコース注入
量（mg/min/kg） BG（ｔ）：単位時間における血糖値（mg/100ml） ΔBG（ｔ）：単位時間における血糖値の変化率（mg/100
ml/min） GA:比例動作係数（100ml/min/kg） GB:微分動作係数（100ml/kg） GC:補正項（mg/min/kg） GC1:時刻ｔより一定時間前の補正項値（mg/min/kg） GD:グルコース制御目標血糖値（mg/100ml） a,b:補正の程度を定める係数（無次元） このようにして、本発明においては、従来のPD制御に
よるグルコース注入量の演算式GIR（ｔ）において、定
数項GCを設けてこれを加算することにより、PD制御の場
合に被験者の人体の変調、すなわち目標の血糖値を維持
するためのインスリン注入量が経時的に変化すること、
によって生じる定常の偏差（オフセット量）を小さくす
ることができるものであります。
量（mg/min/kg） BG（ｔ）：単位時間における血糖値（mg/100ml） ΔBG（ｔ）：単位時間における血糖値の変化率（mg/100
ml/min） GA:比例動作係数（100ml/min/kg） GB:微分動作係数（100ml/kg） GC:補正項（mg/min/kg） GC1:時刻ｔより一定時間前の補正項値（mg/min/kg） GD:グルコース制御目標血糖値（mg/100ml） a,b:補正の程度を定める係数（無次元） このようにして、本発明においては、従来のPD制御に
よるグルコース注入量の演算式GIR（ｔ）において、定
数項GCを設けてこれを加算することにより、PD制御の場
合に被験者の人体の変調、すなわち目標の血糖値を維持
するためのインスリン注入量が経時的に変化すること、
によって生じる定常の偏差（オフセット量）を小さくす
ることができるものであります。
しかるに、本発明に係る人工膵臓装置においては、被
験者のグルコース代謝量が経時的に変化するため、すな
わちオフセット量が経時的に変化するため、前記定数項
GCの最適値を次々に更新していく必要がある。
験者のグルコース代謝量が経時的に変化するため、すな
わちオフセット量が経時的に変化するため、前記定数項
GCの最適値を次々に更新していく必要がある。
そこで、本発明においては、被験者の血糖値レベルを
一定にすることによって、その被験者のグルコース代謝
量を測定しようとするものである。この場合、変動する
対象に対して、これを目標値に早く合せるためには、係
数で調整することになるが、早く合せようとすると、ハ
ンチング（オーバーシュート）が大きくなり、一定血糖
値レベル下でのグルコース代謝量の測定では、測定値の
信頼性に問題を生じる。この問題を解決するために、本
発明においては、前記定数項GCを設けて、この定数項GC
自体を過去の測定値から修正するように構成したもので
ある。
一定にすることによって、その被験者のグルコース代謝
量を測定しようとするものである。この場合、変動する
対象に対して、これを目標値に早く合せるためには、係
数で調整することになるが、早く合せようとすると、ハ
ンチング（オーバーシュート）が大きくなり、一定血糖
値レベル下でのグルコース代謝量の測定では、測定値の
信頼性に問題を生じる。この問題を解決するために、本
発明においては、前記定数項GCを設けて、この定数項GC
自体を過去の測定値から修正するように構成したもので
ある。
そこで、この定数項GCを求めるためには、例えば１分
前の補正項値GC1が必要であり、この補正項値GC1を求め
るためには、さらに１分前の補正項値GC2が必要という
溯りが必要であり、どこかで初期値を設定する必要があ
る。そこで、例えば従来の平均値を初期値GC5として設
定し、血糖値の変化率ΔBG（ｔ）は０を初期値として設
定し、１分毎に血糖値BG（ｔ）や血糖値の変化率ΔBG
（ｔ）の測定値で、それぞれ４回の設定替えを行って、
定数項GCを求める。なお、初期値については、前記の場
合に限定されることなく、例えば予想値や、前回測定値
の最終値等を使用することができる。
前の補正項値GC1が必要であり、この補正項値GC1を求め
るためには、さらに１分前の補正項値GC2が必要という
溯りが必要であり、どこかで初期値を設定する必要があ
る。そこで、例えば従来の平均値を初期値GC5として設
定し、血糖値の変化率ΔBG（ｔ）は０を初期値として設
定し、１分毎に血糖値BG（ｔ）や血糖値の変化率ΔBG
（ｔ）の測定値で、それぞれ４回の設定替えを行って、
定数項GCを求める。なお、初期値については、前記の場
合に限定されることなく、例えば予想値や、前回測定値
の最終値等を使用することができる。
このようにして、定数項GCを１分毎に自動変更するこ
とにより、数分後には被験者の血糖値レベルを一定にす
るための最適なグルコース注入量になるような定数項GC
の値を変更（修正）する学習機能を有するフィードバッ
クシステムが構築される。
とにより、数分後には被験者の血糖値レベルを一定にす
るための最適なグルコース注入量になるような定数項GC
の値を変更（修正）する学習機能を有するフィードバッ
クシステムが構築される。
なお、定数ａ、ｂは、ハンチングと目標値への収斂速
度とのバランスから、被験者が定めるものであり、（ａ
＝10、ｂ＝12）〜（ａ＝２、ｂ＝128）の範囲で決定す
る。また、PD制御式の比例動作係数GAや微分動作係数GB
は、通常のPD制御の考え方で決定する。
度とのバランスから、被験者が定めるものであり、（ａ
＝10、ｂ＝12）〜（ａ＝２、ｂ＝128）の範囲で決定す
る。また、PD制御式の比例動作係数GAや微分動作係数GB
は、通常のPD制御の考え方で決定する。
なお、第１図に示す実施例においては、本出願人が先
に提案した「人工膵臓におけるインスリン注入量の制御
装置」（特公昭58−44382号公報）および「人工膵臓装
置」（特公昭63−1060号公報）におけるインスリン注入
量を算出する演算式を演算回路16に適用し、コントロー
ラ14を介してインスリン注入ポンプ22を制御し、インス
リン貯槽24から適正量のインスリンを被験者10へ注入す
るよう構成することができる。また、本出願人が先に提
案した「改良人工膵臓装置」（特公昭63−1059号公報）
におけるグルコース注入量を算出する演算式を適用し
て、グルコース注入量の制御も行うことができる。
に提案した「人工膵臓におけるインスリン注入量の制御
装置」（特公昭58−44382号公報）および「人工膵臓装
置」（特公昭63−1060号公報）におけるインスリン注入
量を算出する演算式を演算回路16に適用し、コントロー
ラ14を介してインスリン注入ポンプ22を制御し、インス
リン貯槽24から適正量のインスリンを被験者10へ注入す
るよう構成することができる。また、本出願人が先に提
案した「改良人工膵臓装置」（特公昭63−1059号公報）
におけるグルコース注入量を算出する演算式を適用し
て、グルコース注入量の制御も行うことができる。
前述した演算式（１）に基づき、例えば測定血糖値BG
が80mg/100mlから１分間に1mg/100mlの割合で低下した
場合における、グルコース注入量GIRの１分毎の演算結
果につき、各パラメータの設定例に応じてグラフ上に示
せば第２図の通りである。第２図から明らかなように、
極めて僅かな血糖値の変動に対して、グルコース注入量
が即応して変化していることが諒解されよう。
が80mg/100mlから１分間に1mg/100mlの割合で低下した
場合における、グルコース注入量GIRの１分毎の演算結
果につき、各パラメータの設定例に応じてグラフ上に示
せば第２図の通りである。第２図から明らかなように、
極めて僅かな血糖値の変動に対して、グルコース注入量
が即応して変化していることが諒解されよう。
以上、本発明の好適な実施例について説明したが、本
発明は前述した実施例に限定されることなく、本発明の
精神を逸脱しない範囲内において種々の設計変更をなし
得ることは勿論である。
発明は前述した実施例に限定されることなく、本発明の
精神を逸脱しない範囲内において種々の設計変更をなし
得ることは勿論である。
前述した実施例から明らかなように、グルコースの注
入量と代謝量を一致させた特の代謝量を求める場合、被
験者の変動する人体の血糖値調整機能に対し、従来のPD
制御では、両者を完全にバランスさせることができず、
人手も掛りかつ正確な代謝量も得られなかったのに対
し、本発明によれば、定数項GCを設けてこの定数項GCろ
自動調整することにより、被験者の人体の変調に追従さ
せ、被験者の監視を不要とすると同時に、前記定数項GC
のより正確な測定値を得ることができる。
入量と代謝量を一致させた特の代謝量を求める場合、被
験者の変動する人体の血糖値調整機能に対し、従来のPD
制御では、両者を完全にバランスさせることができず、
人手も掛りかつ正確な代謝量も得られなかったのに対
し、本発明によれば、定数項GCを設けてこの定数項GCろ
自動調整することにより、被験者の人体の変調に追従さ
せ、被験者の監視を不要とすると同時に、前記定数項GC
のより正確な測定値を得ることができる。
通常、この測定は、２〜３時間掛けて行われるが、初
期値を設定し、その間に血糖値の測定を連続的に行い、
一定時間（例えば１分であるが、この時間はもっと短く
ても、あるいは長くても良い）毎に測定値をサンプリン
グして、定数項GCを測定期間中において逐次置き換えて
行くことにより、人体に変調があっても、PD制御のみで
は追従できないところを追従させることができ、正確な
代謝量を得ることができる。
期値を設定し、その間に血糖値の測定を連続的に行い、
一定時間（例えば１分であるが、この時間はもっと短く
ても、あるいは長くても良い）毎に測定値をサンプリン
グして、定数項GCを測定期間中において逐次置き換えて
行くことにより、人体に変調があっても、PD制御のみで
は追従できないところを追従させることができ、正確な
代謝量を得ることができる。
従って、本発明によれば、特に糖尿病患者に対してグ
ルコースクランプ法を実施する場合に有効であり、測定
血糖値を所定の値に自動的に維持することを容易に達成
し、この種人工膵臓装置を運動制御するための作業労力
の軽減効果は極めて大きい。
ルコースクランプ法を実施する場合に有効であり、測定
血糖値を所定の値に自動的に維持することを容易に達成
し、この種人工膵臓装置を運動制御するための作業労力
の軽減効果は極めて大きい。
第１図は本発明に係る人工膵臓装置の一実施例を示す系
統図、第２図は本発明装置においてグルコース注入量の
演算式に基づく測定血糖値の変動に対するグルコース注
入量の応答特性線図である。 10……被験者 12……グルコースセンサ 14……コントローラ 16……演算回路 18……グルコース注入ポンプ 20……グルコース貯槽 22……インスリン注入ポンプ 24……インスリン貯槽
統図、第２図は本発明装置においてグルコース注入量の
演算式に基づく測定血糖値の変動に対するグルコース注
入量の応答特性線図である。 10……被験者 12……グルコースセンサ 14……コントローラ 16……演算回路 18……グルコース注入ポンプ 20……グルコース貯槽 22……インスリン注入ポンプ 24……インスリン貯槽
フロントページの続き (72)発明者 鈴木 辰生 東京都渋谷区恵比寿３丁目43番２号 日機 装株式会社内 (56)参考文献 特開 昭52−135599（ＪＰ，Ａ) 特開 昭55−21905（ＪＰ，Ａ) 特開 昭56−28765（ＪＰ，Ａ) 特開 昭58−175566（ＪＰ，Ａ)
Claims (1)
- 【請求項１】血糖値を連続測定するグルコースセンサ
と、測定血糖値に応じてインスリン注入量およびグルコ
ース注入量を算出する演算回路と、インスリン注入装置
およびグルコース注入装置と、前記演算回路で算出され
た演算値に基づいてインスリン注入装置およびグルコー
ス注入装置を制御するコントローラとからなる人工膵臓
装置において、 グルコース注入量を算出する演算回路は、単位時間当り
のグルコース注入量を次式（１）、 GIR（ｔ）＝GA｛GD−BG（ｔ）｝−GB・ΔBG（ｔ）＋GC
（１） 但し、 式中、各記号は次の意味を有する。 GIR（ｔ）：単位時間、単位体重当りのグルコース注入
量（mg/min/kg） BG（ｔ）：単位時間における血糖値（mg/100ml） ΔBG（ｔ）：単位時間における血糖値の変化率（mg/100
ml/min） GA:比例動作係数（100ml/min/kg） GB:微分動作係数（100ml/kg） GC:補正項（mg/min/kg） GC1:時刻ｔより一定時間前の補正項値（mg/min/kg） GD:グルコース制御目標血糖値（mg/100ml） a,b:補正の程度を定める係数（無次元） に基づいて演算を行うように構成したことを特徴とする
人工膵臓装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63220403A JPH0817814B2 (ja) | 1988-09-05 | 1988-09-05 | 人工膵臓装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63220403A JPH0817814B2 (ja) | 1988-09-05 | 1988-09-05 | 人工膵臓装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0268070A JPH0268070A (ja) | 1990-03-07 |
| JPH0817814B2 true JPH0817814B2 (ja) | 1996-02-28 |
Family
ID=16750569
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63220403A Expired - Lifetime JPH0817814B2 (ja) | 1988-09-05 | 1988-09-05 | 人工膵臓装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0817814B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| ES2362420T3 (es) * | 2002-03-29 | 2011-07-05 | Thomas T. Aoki | Insulina para uso en un régimen de dosificación. |
| DE102007018741A1 (de) * | 2007-04-20 | 2008-10-23 | Fresenius Medical Care Deutschland Gmbh | Anordnung aus medizinischen Behandlungseinheiten und Peripheriegeräten sowie Peripheriegerät und Behandlungseinheit zur Verwendung in einer derartigen Anordnung |
Family Cites Families (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4055175A (en) * | 1976-05-07 | 1977-10-25 | Miles Laboratories, Inc. | Blood glucose control apparatus |
| JPS5521905A (en) * | 1978-08-02 | 1980-02-16 | Nikkiso Co Ltd | Improvement of artificial pancreas |
| JPS5628765A (en) * | 1979-08-17 | 1981-03-20 | Nikkiso Co Ltd | Artificial pancreas |
| JPS58175566A (ja) * | 1982-04-08 | 1983-10-14 | 日機装株式会社 | プログラム可能な液体注入装置のプログラム作成装置 |
-
1988
- 1988-09-05 JP JP63220403A patent/JPH0817814B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0268070A (ja) | 1990-03-07 |
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