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JPH0817814B2 - Artificial pancreas device - Google Patents
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JPH0817814B2 - Artificial pancreas device - Google Patents

Artificial pancreas device

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Publication number
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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Japan
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glucose
blood glucose
glucose level
infusion
amount
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JP63220403A
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吉昭 青木
靖 御木
良彦 泉地
辰生 鈴木
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Nikkiso Co Ltd
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Nikkiso Co Ltd
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Publication date
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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。
Description: TECHNICAL FIELD The present invention relates to an insulin infusion device based on a fixed insulin infusion program and an artificial pancreas provided with a glucose infusion device based on a fixed glucose infusion program, and more particularly to The present invention relates to an artificial pancreas device that automatically converts a correction term of an arithmetic expression for creating a predetermined glucose infusion program in response to a change in blood glucose level over time and maintains and controls the blood glucose level at a predetermined value.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

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。
Conventionally, as a device for artificially injecting insulin or glucose based on a certain program into a patient with insulin secretion dysfunction such as a diabetic patient, the present applicant has proposed “a device for controlling an insulin infusion amount in an artificial pancreas” ( Japanese Patent Publication No. 58-44382), "Improved artificial pancreas device" (Japanese Patent Publication No. 63-1059) and "Artificial pancreas device"
(Japanese Patent Publication No. 63-1060) and developed patent applications.

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。
However, the calculation circuit for calculating the glucose infusion amount is
As shown in the above “improved artificial pancreas device”, 1
The glucose infusion amount per minute is expressed by the following formula GIR (t) = Cp {BGp−BG (t−τ)} + Cd {−ΔBG (t−τ)} where each symbol has the following meaning.

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。
GIR (t): Glucose infusion amount per 1 kg body weight at time t (mg / min / kg) Cp: Coefficient (100 ml / min / kg) Cd: Coefficient (100 ml / kg) BGp: Control target blood sugar level (mg) / 100ml) BG (t-τ): Blood glucose level τ minutes before time t (mg / 1
00 ml) ΔBG (t−τ): Change rate of blood glucose level τ minutes before time t (mg / 100 ml / min) τ: It is configured to perform calculation based on time delay (min).

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。
In the calculation formula of the glucose infusion amount, an infusion amount corresponding to the difference between the blood glucose level and the control target value (proportional action of blood glucose level) and an infusion amount corresponding to the rate of change of blood glucose (differential action of blood glucose level) The total glucose infusion amount per minute is calculated from the sum of the above.

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。
In recent years, DeFronzo et al., "Glucose clamp method: Method for measuring insulin secretion and resistance" (Glucos
e clamp technique: a method for quantifying insulin
secretion and resistance, Am J Physiol 237: E214〜2
23, 1979), the glucose clamp method is often used. The glucose clamp method has the following two methods. First of all,
A method called hyperglycemic clamp, which aims to measure the sensitivity of pancreatic Langerhans islet β cells to glucose. In this method, a subject was given a predetermined amount of glucose priming for 14 minutes to raise the blood glucose level from the basal level to +125 mg / 100 ml, and then the glucose infusion amount was measured for about 2 hours to measure the blood glucose level. Is maintained at a constant value. Normally, the blood glucose level to be maintained is about 200 to 220 mg / 100 ml. Therefore, this method is based on the principle that the glucose infusion amount is equal to the glucose metabolism amount because the internal glucose production is completely suppressed under a certain blood glucose level, and the glucose metabolism amount depends on the glucose utilization. It serves as a quantitatively reflected index, and by measuring the plasma insulin concentration, the sensitivity of pancreatic Langerhans islet β cells to glucose load can be evaluated.

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。
The second is Euglycemic insulin c
The purpose is to measure tissue sensitivity to exogenous insulin by a method called lamp). This method first performs insulin priming on a subject and maintains a predetermined insulin infusion amount after about 10 minutes. In order to keep the blood glucose level at the basal level for about 2 hours, glucose infusion is started after insulin priming and the glucose infusion amount is controlled. Normally, blood sugar levels maintained are about 80-90
It is mg / 100 ml. Therefore, this method is based on the principle that the glucose infusion amount matches the glucose metabolism amount under a constant blood glucose level, and the tissue sensitivity to exogenous insulin can be evaluated from the glucose metabolism amount.

〔発明が解決しようとする課題〕[Problems to be Solved by the Invention]

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。
However, in the above-mentioned glucose clamp method, since the fluctuation of the blood glucose level is kept as small as possible and kept at a predetermined value in principle, controlling the glucose infusion amount is a very important problem.

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。
The technique of glucose clamp by Deflonzo et al. Collects the blood of the subject every 5 minutes using a syringe,
The blood glucose level is measured using the blood, and the infusion setting dial of the glucose infusion pump is adjusted based on the obtained blood glucose level to adjust the glucose infusion amount. Therefore, there is a large variation in the blood glucose level that should be kept constant in principle, and further, a series of operations cannot be completed by one operator, which is very complicated.

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。
Therefore, when the artificial pancreas device having an arithmetic circuit having the above-mentioned formula for calculating the glucose infusion amount is adapted to the glucose clamp method to control the glucose infusion amount in order to maintain a predetermined blood glucose level, glucose infusion Since the calculation formula of the volume consists of the addition sum of the proportional action and the differential action of the blood glucose level, that is, because of the PD control, there is no effect of correcting and controlling the glucose infusion amount when the blood glucose level slightly fluctuates. There was a flaw.

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。
Therefore, an object of the present invention is to provide a conventional artificial pancreas device equipped with an arithmetic circuit having an arithmetic expression for calculating the glucose infusion amount, when the metabolism amount when the glucose infusion amount and the metabolism amount are matched is determined by the subject. It is an object of the present invention to provide an artificial pancreas device that can perfectly balance both of these fluctuating functions of the blood glucose level of the human body and that can obtain a simple and accurate metabolic rate.

〔課題を解決するための手段〕[Means for solving the problem]

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。
An artificial pancreas device according to the present invention is a glucose sensor that continuously measures a blood glucose level, an arithmetic circuit that calculates an insulin infusion amount and a glucose infusion amount according to a measured blood glucose level, an insulin infusion device and a glucose infusion device, and the above computation. In an artificial pancreas device consisting of an insulin infusion device and a controller that controls a glucose infusion device based on the operation value calculated by the circuit, the operation circuit for calculating the glucose infusion amount calculates the glucose infusion amount per unit time by the following equation ( 1), GIR (t) = GA {GD−BG (t)} − GB · ΔBG (t) + GC
(1) However, In the formula, each symbol has the following meaning.

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。
GIR (t): Glucose infusion amount per unit time and unit weight (mg / min / kg) BG (t): Blood glucose level per unit time (mg / 100ml) ΔBG (t): Change rate of blood glucose level per unit time (Mg / 100
ml / min) GA: Proportional coefficient of operation (100 ml / min / kg) GB: Differential coefficient of operation (100 ml / kg) GC: Correction term (mg / min / kg) GC 1 : Correction term value before a certain time before time t (Mg / min / kg) GD: glucose control target blood glucose level (mg / 100 ml) a, b: characterized in that the calculation is performed based on a coefficient (dimensionless) that determines the degree of correction.

〔作用〕[Action]

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。
According to the artificial pancreas device of the present invention, the arithmetic circuit, the glucose infusion amount corresponding to the difference between the measured blood glucose level and the glucose control target blood glucose level, the glucose amount corresponding to the rate of change of the blood glucose level, unit time before Correction term value (for example, 1 minute before) (GC
Value) and the amount of glucose infusion in the correction term consisting of the difference between the value obtained based on the rate of change of the blood glucose level measured at the current time, and from the sum of the three terms, per unit time (for example, per minute) The total glucose infusion of

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。
Accordingly, even if a slight change in blood glucose level occurs, the correction term immediately responds to automatically convert the glucose injection amount, and the blood glucose level can be maintained and controlled to be constant. It should be noted that various correction calculations can be performed by changing each parameter in the calculation formula of glucose infusion amount, and a sufficient function can be exhibited for maintaining and controlling the blood glucose level in the glucose clamp method at a constant level. .

〔実施例〕〔Example〕

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。
Next, an embodiment of the artificial pancreas device according to the present invention will be described in detail below with reference to the accompanying drawings.

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。
FIG. 1 is a system diagram showing the basic configuration of the artificial pancreas device of the present invention. That is, in FIG. 1, the blood glucose level signal measured by the glucose sensor 12 for the subject 10 is transferred to the controller 14. Next, the output of the controller 14 operates the arithmetic circuit 16 in which a program for calculating the insulin infusion amount and the glucose infusion amount based on the blood glucose level is operated to calculate the glucose infusion amount to be infused into the subject 10. , And is configured to transfer the calculation result to the controller 14 again. Therefore, the controller 14 drives and controls the glucose infusion pump 18 for injecting glucose into the subject 10,
The glucose reservoir 20 is configured to inject an appropriate amount of glucose into the subject 10.

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。
However, in the present invention, the glucose infusion amount is calculated by the following equation in the arithmetic circuit 16 based on the blood glucose level measured by the glucose sensor 12.

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) = GA {GD−BG (t)} − GB · ΔBG (t) + GC
(1) However, In the formula, each symbol has the following meaning.

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。
GIR (t): Glucose infusion amount per unit time and unit weight (mg / min / kg) BG (t): Blood glucose level per unit time (mg / 100ml) ΔBG (t): Change rate of blood glucose level per unit time (Mg / 100
ml / min) GA: Proportional coefficient of operation (100 ml / min / kg) GB: Differential coefficient of operation (100 ml / kg) GC: Correction term (mg / min / kg) GC 1 : Correction term value before a certain time before time t (Mg / min / kg) GD: glucose control target blood glucose level (mg / 100 ml) a, b: coefficient that determines the degree of correction (dimensionless) Thus, in the present invention, glucose injection by conventional PD control is performed. In the calculation formula GIR (t) of the amount, by providing a constant term GC and adding it, the modulation of the human body of the subject in the case of PD control, that is, the insulin infusion amount for maintaining the target blood glucose level is changed over time. Changing to
It is possible to reduce the steady-state deviation (offset amount) caused by.

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。
However, in the artificial pancreas device according to the present invention, since the glucose metabolism of the subject changes with time, that is, the offset amount changes with time, the constant term
It is necessary to update the optimum value of GC one after another.

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。
Therefore, in the present invention, the glucose metabolism level of the subject is measured by keeping the blood glucose level of the subject constant. In this case, in order to quickly adjust this to the target value for a fluctuating target, adjustment will be made with a coefficient, but if it is attempted to adjust quickly, hunting (overshoot) will increase, and if the blood glucose level is below a certain level. When measuring glucose metabolism in, the reliability of the measured value becomes a problem. In order to solve this problem, in the present invention, the constant term GC is provided and the constant term GC
It is configured to correct itself from past measurement values.

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。
Therefore, in order to obtain this constant term GC, for example, the correction term value GC 1 one minute before is required, and in order to obtain this correction term value GC 1 , the correction term value GC 2 one minute before is required. It is necessary to set the initial value somewhere. Therefore, for example, the conventional average value is set as the initial value GC 5 , the blood glucose level change rate ΔBG (t) is set as 0, and the blood glucose level BG (t) and the blood glucose level change rate are set every 1 minute. ΔBG
With the measured value of (t), change the setting four times,
Find the constant term GC. Note that the initial value is not limited to the above case, and for example, an expected value, a final value of the previous measured value, or the like can be used.

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。
In this way, by automatically changing the constant term GC every 1 minute, the constant term GC that provides an optimal glucose infusion amount for keeping the blood glucose level of the subject constant after a few minutes.
A feedback system having a learning function of changing (correcting) the value of is constructed.

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。
The constants a and b are determined by the subject from the balance between hunting and the convergence speed to the target value.
= 10, b = 12) to (a = 2, b = 128). In addition, PD control type proportional operation coefficient GA and differential operation coefficient GB
Is determined based on the usual PD control concept.

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。
In the embodiment shown in FIG. 1, the applicant previously proposed "a device for controlling the amount of insulin infused in the artificial pancreas" (Japanese Patent Publication No. 58-44382) and an "artificial pancreas device" (Japanese Patent Publication No. 63). -1060) to apply the arithmetic expression for calculating the insulin infusion amount to the arithmetic circuit 16 and control the insulin infusion pump 22 via the controller 14 to inject an appropriate amount of insulin from the insulin storage tank 24 into the subject 10. Can be configured. In addition, the “improved artificial pancreas device” previously proposed by the applicant (Japanese Patent Publication No. 63-1059)
It is also possible to control the glucose injection amount by applying the arithmetic expression for calculating the glucose injection amount in.

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。
Based on the calculation formula (1) described above, for example, the measured blood glucose level BG
Fig. 2 shows the calculation result of glucose injection GIR per minute when the value decreases from 80mg / 100ml at a rate of 1mg / 100ml per minute, if it is shown on the graph according to the setting example of each parameter. Is. As is clear from FIG.
It will be appreciated that the amount of glucose infused changes rapidly in response to extremely small changes in blood glucose level.

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。
Although the preferred embodiments of the present invention have been described above, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and it goes without saying that various design changes can be made without departing from the spirit of the present invention. .

〔発明の効果〕〔The invention's effect〕

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。
As is apparent from the above-described examples, when a specific metabolic rate in which the glucose infusion rate and the metabolic rate are matched is obtained, the conventional PD is used for the subject's fluctuating blood glucose level adjusting function.
With control, you can't completely balance the two,
According to the present invention, the constant term GC is provided and the constant term GC is automatically adjusted to follow the modulation of the human body of the subject, while the human labor and accurate metabolism were not obtained. The constant term GC
More accurate measurements of can be obtained.

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。
Usually, this measurement is performed over 2 to 3 hours, but the initial value is set, during which the blood glucose level is measured continuously,
The measured value is sampled at fixed time intervals (for example, 1 minute, but this time may be shorter or longer), and the constant term GC is sequentially replaced during the measurement period to Even if there is a modulation, it is possible to follow a place that cannot be followed only by PD control, and an accurate metabolic rate can be obtained.

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。
Therefore, according to the present invention, it is particularly effective when the glucose clamp method is carried out for a diabetic patient, and it is easy to automatically maintain the measured blood glucose level at a predetermined value. The effect of reducing the work effort for controlling the motion of the device is extremely large.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

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
FIG. 1 is a system diagram showing an embodiment of an artificial pancreas device according to the present invention, and FIG. 2 is a response characteristic diagram of glucose infusion amount with respect to fluctuations in measured blood glucose level based on an arithmetic expression of glucose infusion amount in the present invention device. Is. 10 …… Subject 12 …… Glucose sensor 14 …… Controller 16 …… Computing circuit 18 …… Glucose injection pump 20 …… Glucose storage tank 22 …… Insulin injection pump 24 …… Insulin storage tank

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)Front page continuation (72) Inventor Tatsuo Suzuki 3-43-2, Ebisu, Shibuya-ku, Tokyo Within Nikkiso Co., Ltd. (56) Reference JP-A-52-135599 (JP, A) JP-A-55-21905 (JP, A) JP-A-56-28765 (JP, A) JP-A-58-175566 (JP, A)

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【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。
1. A glucose sensor for continuously measuring a blood glucose level, an arithmetic circuit for calculating an insulin infusion amount and a glucose infusion amount according to the measured blood glucose level, an insulin infusion device and a glucose infusion device, and an arithmetic circuit for calculating the blood glucose level. In an artificial pancreas device that includes an insulin infusion device and a controller that controls a glucose infusion device based on the calculated value, the arithmetic circuit that calculates the glucose infusion amount calculates the glucose infusion amount per unit time by the following equation (1), GIR (T) = GA {GD−BG (t)} − GB · ΔBG (t) + GC
(1) However, In the formula, each symbol has the following meaning. GIR (t): Glucose infusion amount per unit time and unit weight (mg / min / kg) BG (t): Blood glucose level per unit time (mg / 100ml) ΔBG (t): Change rate of blood glucose level per unit time (Mg / 100
ml / min) GA: Proportional coefficient of operation (100 ml / min / kg) GB: Differential coefficient of operation (100 ml / kg) GC: Correction term (mg / min / kg) GC 1 : Correction term value before a certain time before time t (Mg / min / kg) GD: glucose control target blood glucose level (mg / 100 ml) a, b: artificial pancreas characterized by being configured to perform calculation based on a coefficient (dimensionless) that determines the degree of correction apparatus.
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