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Insulinpumpe
Roussi AlexievMarc Berendes
Bild: Meditronic GmbH
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22.01.2006 Seminar Der künstliche Mensch: Insulinpumpe
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Agenda
• Einführung & Grundlagen• Blutzuckermessgeräte & -sensoren• Insulinpumpen• Closed Loop Systeme• Biomedizinische Ansätze
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Biologische Grundlagen
1. Nahrungsaufnahme - Kohlenhydrate2. Umwandlung in Glukose3. Transport durch Blutbahn zu den Zellen4. Hormon Insulin öffnet Zellmembran5. Glukose kann in Zelle gelangen
• Normalwert für Glukose im Blut beträgt bei gesunden Menschen ca. 80 mg/dl
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Das Hormon Insulin• Wird in den Langerhans'schen Inselzellen der
Bauchspeicheldrüse (Pankreas) produziert.• Inselzellen ca. 5% des ganzen Organs• Inselzellen bestehen aus verschiedenen Zelltypen, die
Hormone produzieren
• ß-Zellen produzieren Insulin• ca. 60% der Inselzellen sind ß-Zellen,
ca. 20% produzieren Glukagon, den„Gegenspieler“ zum Insulin
Bild: http://www.medizinfo.de
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Diabetes• Bei Typ 1 Diabetikern sind ß-Zellen
nicht aktiv (500.000 in Deutschland)• Produktion setzt im Kindes- oder
Jugendalter aus – „Jugenddiabetes“
• Intensivierte Konventionelle Therapie
• Korrekturfaktor zur Berechnung der benötigten Insulindosis
• Bestimmung des Glukosegehaltes im Blut
Bild: Diabetes Health
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Blutzuckermessgeräte• Entwicklung ähnlich dem Mobilfunkmarkt• Benötigen Blutprobe (z.B. Fingerkuppe)• Elektrochemischer Messprozess
• Derzeit kleinstes Messgerät• 3μl Blutprobe• Ergebnis in durchschnittlich 6 Sec.• Speicher• Serielle Schnittstelle
Bild: Abbott Diabetes Care
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Sensoren• Kontinuierliche, blutfreie Messung des
Blutzuckerspiegels
• verschiedene Ansätze
• Aktuell nur zur nachträglichen Beurteilung der Blutzuckerwerte über 3 Tage
• Messung im Fettgewebe• ca. 7 Minuten zeitversetzt
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Carbon Nanotubes• Aktueller Forschungsansatz:
Carbon NanotubesProf. Michael Starno, University of Illinois
• Kleine chemisch angereicherte Karbon Röhrchen• Unter die Haut implementiert• Leuchten bei Beleuchtung mit near infrared Licht• Licht in dieser Wellenlänge leuchtet durch die Haut und
wird nur von wenigen Molekülen absorbiert
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Carbon Nanotubes
Bild: Strano Research GroupUnivesity of Illinois at Urbana-Champaign
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Was ist eine Insulinpumpe?• Ersetzt die Injektionen mit der Spritze oder
dem Pen
• Wird außen am Körper, z.B. am Gürtel getragen
• Gibt kontinuierlich Insulin an den Körper ab
• Per Knopfdruck nach den Mahlzeiten zusätzlich einsetzbar
• Nach dem Vorbild der Bauchspeicheldrüse
Bild: http://www.paradisi.de/
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Insulinpumpen gestern
• Erster Prototyp 1963
• Weltweit: ca. 200 Millionen Diabeteskranke, Tendenz steigend
• Davon ca. 300 000 Pumpenträger
Bild: Medscape®
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Insulinpumpen heute
• Infusionsset
• Kanüle unter der Haut
• Mehrzeiliges Display
• Fernbedienung
• Programmierschnittstelle zum PC
Bild: Meditronic GmbH
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Insulinpumpe vs. Spritze
• Automatische Einreichung von Insulin zur Deckung des nahrungsunabhängigen Tagesbedarfs
• Individuelle Intervalle werden einprogrammiert
• Manueller Eingriff nur noch nach Mahlzeiten erforderlich
Bild: Meditronic GmbH
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Anwendung heutePatient misst Blutzuckerniveau mit Blutzuckermessgerät
Blutzuckergehalt wird in die Insulinpumpe eingegeben
Insulinpumpe berechnet optimale Dosis
Patient bestätigt die berechnete Dosis oder gibt manuell abweichende Dosis ein
Insulin wird eingereicht
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Anwendung morgen?Die Insulinpumpe hat einen
eingebauten Blutzuckermesssensor
Der Blutzuckergehalt wird vollautomatisch gemessen, die
optimale Dosis Insulin berechnet und eingereicht
Manueller Eingriff nur noch zur Reinigung, Batterie- und
Ampullenwechsel etc. erforderlich Bild: Insulet Corp.
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Closed Loop Systeme• 3 Einzelteile (Sensor, Computer, Pumpe), die die ß-
Zellen ersetzen sollen
• Seit kurzem erstmals Tests am Menschen mit: Sensor, Handheld Computer, Insulinpumpe
• Hürden, die noch zu überwinden sind, um ein abgeschlossenes System zu entwickeln:
Funktionsfähige SensorenZuverlässige Algorithmen
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Zellimplantate
Bild: Artificial Organs 1/2004
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Fazit
• Bisher wenige marktreife, „weltverbessernde“ Ansätze
• Biomedizin vs. Closed Loop Systeme, was kommt zuerst?
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Quellen• Wikipedia• International Society for Artificial Organs• Japanese Society for Artificial Organs• Roche Diagnostics GmbH• Insulet Corp.• Meditronic GmbH• diabetes-world.net• medicinenet.com• Google• http://www.scs.uiuc.edu/stranogroup/index.html• http://www.nsf.gov/discoveries/disc_summ.jsp?cntn_id=103060&org=NSF• http://www.diabeteshealth.com• http://www.islet.org/• http://www.freestyle-mini.de/• http://www.medizinfo.de