保持闭环胰岛素管理系统的最大剂量限制技术方案

本发明专利技术提供了一种用于糖尿病管理的系统和方法。所述系统包括输注泵、葡萄糖传感器以及控制器，所述控制器被编程为基于至少一个存储变量来控制胰岛素递送。所述控制器基于默认基础胰岛素递送速率、临时基础胰岛素递送速率、延长推注速率、或它们的组合来计算最大胰岛素递送速率。

Maintain the maximum dose limit of closed-loop insulin management system

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】保持闭环胰岛素管理系统的最大剂量限制
本专利技术整体涉及糖尿病管理系统领域，并且更具体地讲，涉及建立胰岛素递送系统的胰岛素递送速率限制。
技术介绍
糖尿病是一种慢性代谢疾病，该慢性代谢疾病起因于胰腺无法产生足够量的激素胰岛素，从而导致人体代谢葡萄糖的能力降低。这种失效会导致高血糖症，或血浆中存在过量的葡萄糖。单单持续性高血糖症或结合低胰岛素血症的持续性高血糖症与多种严重症状和危及生命的长期并发症相关联。因为还不可能恢复内源胰岛素的产生，所以需要提供恒定的血糖控制的持久治疗，以便始终将血糖水平保持在正常范围内。通过定期向患者的身体提供外部胰岛素来实现这种血糖控制，从而降低升高的血糖水平。通过开发药物递送装置已经实现了糖尿病治疗的重大改善，这些药物递送装置缓解了患者在每日多次施用注射期间对注射器或药物笔的需求。这些药物递送装置允许以与自然发生的生理过程具有更多相似性的方式来递送药物，并且可被控制以遵循单独修改的规程的标准来给予患者更好的血糖控制。这些药物递送装置可被构造为可植入式装置。另选地，递送装置可为具有输注器的外部装置，该输注器经由经皮插入导管、插管或透皮药物传输(诸如通过贴片)来对患者进行皮下输注。可将外部药物递送装置安装在衣服上，并且更优选地隐藏在衣服下面或里面，或安装在身体上，并且通常经由内置到装置中或在单独的远程装置上的用户界面来控制该外部药物递送装置。需要血糖监测或间质葡萄糖监测以利用这些装置实现可接受的血糖控制。例如，通过药物递送装置递送合适量的胰岛素需要患者频繁地确定其血糖水平。可将水平值输入到递送装置或泵中或控制器上，之后可针对默认的或当前正在使用的胰岛素递送特征(即剂量和定时)来计算合适的修改，该修改是用于相应地调节药物递送装置操作的。另选地或结合间歇式血糖测定，连续葡萄糖监测(“CGM”)可与药物递送装置一起使用。CGM允许对正输注到糖尿病患者的胰岛素进行闭环控制。为了允许闭环控制，由控制器使用一种或多种算法来提供对递送到使用者的药物的自主调节。例如，可利用对观察到的葡萄糖水平具有反应性的比例-积分-微分算法(“PID”)，这些算法可基于人体内的葡萄糖和胰岛素之间的代谢相互作用的数学模型的规则来被调整。另选地，可使用模型预测控制算法(“MPC”)。MPC是有利的，因为MPC在确定MPC的输出时主动地考虑控制变化的近期效应(有时受到约束)，而PID通常仅涉及过去的输出来确定未来变化。可在MPC控制器中实施约束，使得在有限的“空间”内(例如，在规定的递送限制内)的解决方案得到保证，并且防止系统超过已达到的限制。已知的MPC在以下文献中有所描述：美国专利No.7,060,059；美国专利申请No.2011/0313680、No.2011/0257627和No.2014/0180240；国际公布WO2012/051344，Percival等人，“Closed-LoopControlandAdvisoryModeEvaluationofanArtificialPancreaticBetaCell:UseofProportional-Integral-DerivativeEquivalentModel-BasedControllers”，J.DiabetesSci.Technol.，第2卷，第2期，2008年7月；PaolaSoru等人，“MPCBasedArtificialPancreas；StrategiesforIndividualizationandMealCompensation”，AnnualReviewsinControl36，第118页-128页(2012年)；Cobelli等人，“ArtificialPancreas:Past,Present,Future”，Diabetes，第60卷，2011年11月；Magni等人，“Run-to-RunTuningofModelPredictiveControlforType1DiabetesSubjects:InSilicoTrial”，J.DiabetesSci.Techn.，第3卷，第5期，2009年9月；Lee等人，“AClosed-LoopArtificialPancreasUsingModelPredictiveControlandaSlidingMealSizeEstimator”，J.DiabetesSci.Techn.，第3卷，第5期，2009年9月；Lee等人，“AClosed-LoopArtificialPancreasbasedonMPC:HumanFriendlyIdentificationandAutomaticMealDisturbanceRejection”，Proceedingsofthe17thWorldCongress，国际自动控制联合会，韩国首尔，2008年7月6日-11日；Magni等人，“ModelPredictiveControlofType1Diabetes:AninSilicoTrial”，J.DiabetesSci.Techn.，第1卷，第6期，2007年11月；Wang等人，“AutomaticBolusandAdaptiveBasalAlgorithmfortheArtificialPancreaticβ-Cell”，DiabetesTechn.Ther.，第12卷，第11期，2010年；Percival等人，“Closed-LoopControlofanArtificialPancreaticβ-CellUsingMulti-ParametricModelPredictiveControl”，DiabetesRes.，2008年；Kovatchev等人，“ControltoRangeforDiabetes:FunctionalityandModularArchitecture”，J.DiabetesSci.Techn.，第3卷，第5期，2009年9月；以及Atlas等人，“MD-LogicArtificialPancreasSystem”，DiabetesCare，第33卷，第5期，2010年5月。本申请中引用的所有文章或文献据此以引用方式并入本申请中，如同在本文中充分阐述的一样。通常，MPC约束是仅基于基础递送速率来任意选择或确定的恒定最大值。然而，此类静态约束未能考虑临时基础速率和延长推注或组合推注的延长部分的影响。如果该约束导致积极控制，那么将导致胰岛素过量摄入和低血糖，而过于保守的约束则可能导致无效的控制。因此，需要对胰岛素递送输出的智能约束。附图说明图1示出了糖尿病管理系统的实施方案。图2示出了用于图1的系统中的药物递送装置的部件。图3示出了图1的糖尿病管理系统以示意图形式的实施方案。图4是示出用于确定最大胰岛素递送速率的方法的实施方案的流程图。图5A至图5F示出了使用本专利技术的方法来计算最大胰岛素递送速率的示例性场景。具体实施方式本专利技术的发现是一种允许控制器确定糖尿病管理系统(例如，人工胰本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于确定闭环胰岛素管理系统的最大胰岛素递送速率的方法，包括：/n(a)提供具有控制器的药物递送装置；/n(b)通过以下由所述控制器计算最大胰岛素递送速率(MR)：/n(i)确定是否正在向使用者递送临时基础胰岛素递送；以及/n(ii)确定总基础递送速率(TBR)是否小于默认基础递送速率(DBR)；/n(c)当所述总基础递送速率小于所述默认基础递送速率时，由所述控制器将所述最大胰岛素递送速率(MR)计算并设定为所述总基础递送速率的一定百分比或者MR＝x％TBR；以及/n(d)根据所述计算出的最大胰岛素递送速率由所述药物递送装置递送胰岛素。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20170331 US 15/4751881.一种用于确定闭环胰岛素管理系统的最大胰岛素递送速率的方法，包括：
(a)提供具有控制器的药物递送装置；
(b)通过以下由所述控制器计算最大胰岛素递送速率(MR)：
(i)确定是否正在向使用者递送临时基础胰岛素递送；以及
(ii)确定总基础递送速率(TBR)是否小于默认基础递送速率(DBR)；
(c)当所述总基础递送速率小于所述默认基础递送速率时，由所述控制器将所述最大胰岛素递送速率(MR)计算并设定为所述总基础递送速率的一定百分比或者MR＝x％TBR；以及
(d)根据所述计算出的最大胰岛素递送速率由所述药物递送装置递送胰岛素。


2.根据权利要求1所述的方法，还包括：
(e)确定是否正在以延长推注递送速率向使用者递送延长胰岛素推注量；
(f)由所述控制器将所述最大胰岛素递送速率(MR)计算并设定为所述总基础递送速率的一定百分比加上所述延长推注递送速率或者MR＝x％(TBR)+EBR；以及
(g)根据所述计算出的最大胰岛素递送速率由所述药物递送装置递送胰岛素。


3.根据权利要求1所述的方法，其中通过模型预测控制算法来执行所述最大递送速率的计算。


4.根据权利要求3所述的方法，其中x％为常数。


5.根据权利要求1所述的方法，其中所述最大胰岛素递送速率为所述基础速率的300％。


6.一种用于确定闭环胰岛素管理系统的最大胰岛素递送速率的方法，包括：
(a)提供具有控制器的药物递送装置；
(b)通过以下由所述控制器计算最大胰岛素递送速率(MR)：
(i)确定默认基础胰岛素递送速率(DBR)；以及
(ii)将所述最大胰岛素递送速率(MR)计算为所述默认基础递送速率(DBR)的一定百分比或者MR＝(x％DBR)；以及
(c)根据所述计算出的最大胰岛素递送速率由所述药物递送装置递送胰岛素。


7.根据权利要求6所述的方法，还包括：
由所述控制器确定何时以延长推注递送速率(EBR)向使用者递送延长胰岛素推注递送；以及
当正在向所述使用者递送所述延长胰岛素推注时，由所述控制...

【专利技术属性】
技术研发人员：D菲南，P韦列什切丁，
申请(专利权)人：生命扫描知识产权控股有限责任公司，
类型：发明
国别省市：美国;US