DE102004004031B4

DE102004004031B4 - Abgleich von Sensoren oder Messsystemen

Info

Publication number: DE102004004031B4
Application number: DE102004004031.1A
Authority: DE
Inventors: Uwe Beyer; Michael Krieftewirth; Ulrich Haueter
Original assignee: Disetronic Licensing AG
Current assignee: Roche Diabetes Care GmbH
Priority date: 2004-01-27
Filing date: 2004-01-27
Publication date: 2019-03-28
Anticipated expiration: 2024-01-28
Also published as: DE102004004031A1; USRE47403E1; WO2005070287A1; US20070168145A1; US8880371B2

Abstract

Verfahren zum Abgleich von kontinuierlichen Sensoren oder automatischen Messsystemen im Interstitium, bei dem die Steilheit einer eine Glucosekonzentration oder eine Konzentration von glycolisiertem Hämoglobin darstellenden Messkurve sowie ein Standard-Offset (Standard-Achsenabschnitt) werksseitig vor dem Einsatz eingestellt sind und eine Anpassung des Offset während des Einsatzes in Form einer Ein-Punkt-Kalibrierung anhand einer Referenzmessung erfolgt, indem der werksseitig eingestellte Offset entsprechend der Differenz zwischen dem vom Messsystem oder Sensor unter Berücksichtigung der standardmäßigen Steilheit ermittelten Wert und dem Referenzwert korrigiert wird, wobei die Offset-Korrektur anhand des unter Berücksichtigung der voreingestellten Kalibrierparameter ermittelten Tagesmittelwertes und des durchschnittlichen Langzeit-Glucosewertes für den betreffenden Patienten, der aus dessen Werten für das glycosilierte Hämoglobin errechnet wird, im Sensor mit einem geeigneten Algorithmus erfolgt.

Description

Die Erfindung betrifft einen Abgleich, vorzugsweise einen Mehrfach-Ein-Punkt-Abgleich, des Offset bei vorzugsweise konstanter Steilheit eines Sensors, vorzugsweise eines subcutanen Sensors. Eine bevorzugte Anwendung ist die Glucosemessung mit Sensoren im Interstitium.
Aufgrund von Instabilitäten enzymatischer Sensoren wird im Allgemeinen die Steilheit des Sensors abgeglichen. Der viskosimetrische Affinitätssensor für Glucose zeichnet sich jedoch dadurch aus, dass das Signal langzeitstabil ist und die Steigung durch die Glucosekennlinie der sensitiven Flüssigkeit und die Messgeometrie bestimmt wird. Vorteilhaft ist weiterhin ein direktes Übertragen von Referenzdaten des Referenz-Streifengerätes auf einen Monitor des Messsystems.
Der Offset für einen Sensor mit fixer Steigung kann beispielsweise anhand des Mittelwertes über 24 h an den Langzeit-Wert, der aus den Werten für das glycosilierte Hämoglobin, d. h. Hb A1 oder Hb A1c, berechnet wird, automatisch ermittelt werden.
In bevorzugten Ausführungsformen werden physiologische Einflüsse auf den Abgleich eines subcutanen Messsystems, die sich aus dem durch die Referenzmessung im Kapillarblut und die Anordnung des Messsensors im subcutanen Gewebe verursachten Kompartimentfehler ergeben, berücksichtigt. Die Abweichungen zwischen den verschiedenen Kompartimenten umfassen eine Phasenverschiebung beim Glucoseanstieg im Blut gegenüber dem Gewebe sowie eine geringere Amplitude im Gewebe gegenüber dem Blut. Die Berücksichtigung dieser zeitlichen Verschiebung kann die Genauigkeit der Anpassung eines Sensorsystems stark verbessern. Sie kann entweder so erfolgen, dass man zu Zeitpunkten kalibriert, in denen es keine starke Dynamik im Glucosesignal gibt, oder man berücksichtigt den Trend, nämlich die erste Ableitung des gefilterten Glucosesignals, der genutzt wird, die geeignete Zeitverschiebung zwischen dem Kapillarblut gegenüber dem Sensorsignal zu berücksichtigen. Diese Zeitverschiebung ist phasenabhängig und wurde von Lönnroth in einem Modell beschrieben.
Bevorzugte viskosimetrische Affinitätssensoren bzw. darauf basierende Messsysteme und -verfahren sind beispielsweise aus der DE 100 10 539 A1 bekannt, die diesbezüglich in Bezug genommen wird. Beyer, U. et al., Recording of subcutaneous glucose dynamics by a viscometric affinity sensor, Diabetologia, 2001, 44.Jg., Nr. 4, S. 416-423, offenbart einen viscometrischen Glukosesensor, der eine lineare und langzeitstabile Abhängigkeit von der Glukosekonzentration ohne detektierbare Drift aufweist. US 5,791,344 A offenbart ein Glucosemesssystem, das ermittelt, ob die gemessene Konzentration und deren zeitliche Veränderung innerhalb vorbestimmter Grenzen liegen. Boyne, M. et al., Timing of Changes in Interstitial and Venous Blood Glucose Measured With a Continuous Subcutaneous Glucose Sensor, Diabetes, 2003, 52. Jg., Nr. 11, S. 2790-2794 offenbart eine lineare Abhängigkeit der interstitiellen Glucosekonzentration vom Messsignal, wobei ein Kalibrieroffset berücksichtigt wird.
Die vorliegende Erfindung wird durch den Gegenstand der Patentansprüche 1, 6 und 9 definiert, wobei die abhängigen Ansprüche auf bevorzugte Ausführungsformen gerichtet sind.
Die Erfindung wird nachfolgend an einem Ausführungsbeispiel anhand von Figuren erläutert. Es zeigen:

1 ein Messsystem,
2 eine Dialysesonde und
3 die Glucosekonzentration als Funktion der relativen Fluidität.

1 zeigt ein Messsystem mit einer Dialysesonde 2, die subcutan in Körpergewebe T eingeführt ist und kontinuierlich von einer sensitiven Flüssigkeit SL, deren Viskosität sich durch Aufnahme freier Glucose ändert durchströmt wird. Im Strömungsweg der sensitiven Flüssigkeit SL stromaufwärts von einer Dialysekammer 7 der Dialysesonde 2 ist ein hydraulischer Referenzwiderstand R_ref und stromabwärts von der Dialysekammer 7 ist ein hydraulischer Messwiderstand R_m angeordnet. Stromaufwärts von dem Referenzwiderstand R_ref ist ein Drucksensor zur Messung eines Drucks P1 und stromabwärts von dem Referenzwiderstand R_ref und noch vor der Dialysekammer 7 ist ein weiterer Drucksensor zur Messung eines Drucks P2 angeordnet. Die beiden Drücke P1 und P2 werden als Differenzdrücke zum Umgebungsdruck gemessen. Es handelt sich somit um Differenzdrucksensoren. Des Weiteren umfasst das Messsystem eine Steuerungseinrichtung 4 und einen Monitor 5, der drahtlos, beispielsweise per Infrarot oder über Funk, mit der Steuerungseinrichtung 4 verbunden ist.
2 zeigt die Dialysesonde 2 vergrößert. Eine Einlasskanüle für die sensitive Flüssigkeit ist mit dem Bezugszeichen 6 gekennzeichnet und eine Auslasskanüle mit dem Bezugszeichen 8. Zwischen der Einlasskanüle 6 und der Auslasskanüle 8 durchströmt die sensitive Flüssigkeit eine Dialysefaser oder ein Dialysefaserbündel, das die Dialysekammer 7 bildet oder mitbildet, und der Aufnahme der Glucose dient. In der Auslasskanüle 8 ist der Messwiderstand R_m angeordnet.
Für die Glucosemessung wird die sensitive Flüssigkeit SL von der Pumpe 1 über den Referenzwiderstand R_ref zu der Dialysesonde 2 gefördert, durchströmt deren Dialysekammer bzw. Dialysefaser und anschließend den Messwiderstand R_m , bevor die in der Dialysekammer 7 mit Glucose angereicherte Flüssigkeit in den Entsorgungsbehälter 3 gelangt. Die Strömung der sensitiven Flüssigkeit erfolgt kontinuierlich. Mittels der Drucksensoren werden die beiden Differenzdrücke P1 und P2 kontinuierlich gemessen und leitungsgebunden oder drahtlos der Steuerungseinrichtung 4 übermittelt. Die Steuerungseinrichtung 4 errechnet hieraus die Glucosekonzentration.
3 zeigt den Zusammenhang zwischen der sogenannten relativen Fluidität F_r und der Glucosekonzentration. Die relative Fluidität F_r wird gemäß der unter 3 angegebenen Formel aus den beiden Drücken P1 und P2 mit einer Konstanten ◊ berechnet, die ein von der sensitiven Flüssigkeit und dem Verhältnis der Widerstände abhängiger Linearisierungsparameter ist. Wegen weiterer Details zur relativen Fluidität und den Zusammenhang mit der Glucosekonzentration wird auf die DE 100 10 539 A1 verwiesen. Die Glucosekonzentration ergibt sich, wie 3 zeigt zu: $Glucosekonzentration = gain * Fr + Offset .$
Als „gain“ wird die Steigung bzw. die Steilheit bezeichnet, mit der die Glucosekonzentration in Abhängigkeit von der relativen Fluidität F_r zunimmt.

Claims

Verfahren zum Abgleich von kontinuierlichen Sensoren oder automatischen Messsystemen im Interstitium, bei dem die Steilheit einer eine Glucosekonzentration oder eine Konzentration von glycolisiertem Hämoglobin darstellenden Messkurve sowie ein Standard-Offset (Standard-Achsenabschnitt) werksseitig vor dem Einsatz eingestellt sind und eine Anpassung des Offset während des Einsatzes in Form einer Ein-Punkt-Kalibrierung anhand einer Referenzmessung erfolgt, indem der werksseitig eingestellte Offset entsprechend der Differenz zwischen dem vom Messsystem oder Sensor unter Berücksichtigung der standardmäßigen Steilheit ermittelten Wert und dem Referenzwert korrigiert wird, wobei die Offset-Korrektur anhand des unter Berücksichtigung der voreingestellten Kalibrierparameter ermittelten Tagesmittelwertes und des durchschnittlichen Langzeit-Glucosewertes für den betreffenden Patienten, der aus dessen Werten für das glycosilierte Hämoglobin errechnet wird, im Sensor mit einem geeigneten Algorithmus erfolgt.
Verfahren zum Abgleich von kontinuierlich messenden Sensoren oder automatischen Messsystemen nach Anspruch 1, bei dem die Referenzmessung zur Funktionsprüfung des Messsystems durchgeführt wird.
Verfahren zum Abgleich von kontinuierlich messenden Sensoren oder automatischen Messsystemen nach Anspruch 1, bei dem die Anpassung des Offsets anhand der mittleren Abweichung zwischen der unter Berücksichtigung der standardmäßigen Steilheit vom Messsystem oder Sensor gemessenen Messkurve und mindestens zwei Referenzwerten erfolgt.
Verfahren zum Abgleich von kontinuierlich messenden Sensoren oder automatischen Messsystemen nach mindestens einem der vorangehenden Ansprüche, bei dem sich mindestens die sensitive Zone des im Messsystem enthaltenen Sensors subcutan im Gewebe des Probanden befindet.
Verfahren zum Abgleich von kontinuierlich messenden Sensoren oder automatischen Messsystemen nach mindestens einem der vorangehenden Ansprüche, bei dem die Werte eines Referenz-Messgerätes per Funk, Infrarot oder über ein Kabel auf das Messsystem übertragen werden.
Verfahren zum Abgleich von kontinuierlich messenden Sensoren oder automatischen Messsystemen für Glucose im Interstitium, bei dem das Trendsignal des Glucosewertes, d. h. die erste mathematische Ableitung des Glucosesignals, als zusätzliche Information beim Abgleich des Messsystems oder Sensors (zum Ausgleich der physiologisch bedingten Abweichung im Glucosegehalt zwischen dem Ort der Referenzmessung und dem Ort der Sensormessung) genutzt wird, wobei das Messsystem oder der Sensor je nach dem bestehenden Trend geeignete Zeiträume für einen Abgleich anhand einer Glucose-Referenzmessung erkennt und vorschlägt.
Verfahren zum Abgleich von kontinuierlich messenden Sensoren oder automatischen Messsystemen für Glucose im Interstitium nach Anspruch 6, bei dem anhand des zum Zeitpunkt der Referenzmessung vorliegenden Trendsignals mit einem geeigneten Algorithmus der Zeitversatz des Sensorsignals zur Referenzmessung berechnet und bei der Anpassung berücksichtigt wird.
Messsystem oder Sensor, der für die Durchführung eines Abgleich-Verfahrens nach einem der vorangegangenen Ansprüche ausgebildet ist.
Messsystem für die Bestimmung eines Werts einer biochemischen Kenngröße, nämlich der Konzentration von Glucose oder glycolisiertem Hämoglobin in einer Körperflüssigkeit, das Messsystem umfassend: a) einen eine bekannte Steilheit und einen bekannten Offset aufweisenden Messsensor für eine zeitlich sequentielle oder vorzugsweise kontinuierliche in-vivo Aufnahme einer Messgröße und Ausgabe von Messsensorwerten, die Messwerte der Messgröße sind oder aus den Messwerten gebildet sind, b) einen Referenzsensor für die Aufnahme einer Messgröße und Ausgabe wenigstens eines Referenzwerts c) und eine Steuerungseinrichtung, die die Messsensorwerte und den wenigstens einen Referenzwert erhält, d) wobei die Steuerungseinrichtung für einen automatischen Selbstabgleich des Messsystems wenigstens einen der Messsensorwerte mit dem wenigstens einen Referenzwert vergleicht und entsprechend dem Ergebnis des Vergleichs den Offset des Messsensors korrigiert, wobei die Offset-Korrektur anhand des unter Berücksichtigung der voreingestellten Kalibrierparameter ermittelten Tagesmittelwertes und des durchschnittlichen Langzeit-Glucosewertes für den betreffenden Patienten, der aus dessen Werten für das glycosilierte Hämoglobin errechnet wird, im Sensor mit einem geeigneten Algorithmus erfolgt.
Messsystem nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerungseinrichtung aus dem wenigstens einen der Messsensorwerte und dem wenigstens einen Referenzwert eine Differenz bildet und den Offset entsprechend der Differenz korrigiert.
Messsystem nach einem der Ansprüche 9 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Messensor ein viskosimetrischer Affinitätssensor ist.
Messsystem nach einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Messsensor eine Dialysesonde umfasst für eine vorzugsweise subkutane Probenentnahme.
Messsystem nach einem der Ansprüche 9 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Messsensor eine Strömungswiderstandszone, vorzugsweise eine Strömungswiderstandskapillare, umfasst, und die Messgröße der Druck eines die Strömungswiderstandszone durchströmenden Fluids ist.
Messsystem nach einem der Ansprüche 9 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Referenzsensor eine Strömungswiderstandszone, vorzugsweise eine Strömungswiderstandskapillare, umfasst, und die von dem Referenzsensor aufgenommene Messgröße der Druck an einem stromaufwärtigen Einlass und einem stromabwärtigen Auslass der Strömungswiderstandszone ist.