具有自动基础和手动推注胰岛素控制的糖尿病管理系统技术方案

本发明专利技术呈现了具有自动基础和手动推注胰岛素控制的糖尿病管理的系统和方法。示例性系统包括递送装置、葡萄糖传感器和控制器。递送装置递送胰岛素，并且葡萄糖传感器测量受试者的葡萄糖水平。使用模型预测控制算法和受试者的生理数据来计算基础胰岛素剂量，该生理数据包括所期望的葡萄糖水平、递送的胰岛素的量和测量的葡萄糖水平。受试者发起手动推注胰岛素剂量。基于模型预测控制算法和受试者的生理数据中的一者或两者来修改手动推注胰岛素剂量。基于修改的手动推注胰岛素剂量和计算的基础胰岛素剂量来确定总胰岛素剂量并且将其递送给受试者。

Diabetes management system with automatic basis and manual insulin injection control

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】具有自动基础和手动推注胰岛素控制的糖尿病管理系统
本专利技术整体涉及糖尿病管理系统领域，并且更具体地涉及用于胰岛素控制的系统和相关方法，其包括自动基础胰岛素控制和手动推注胰岛素控制。
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在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，从而缓解了患者在每日多次注射给药时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，并且可遵循标准的或单独修改的规程进行控制，以更好地控制患者的血糖。这些药物递送装置可被构造为可植入式装置。另选地，递送装置可以为具有输液器的外部装置，该输液器经由经皮插入导管、插管或透皮药物传输(诸如通过贴片)向患者进行皮下输注。可将外部药物递送装置安装在衣服上或者，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控制。需要血液或间质分析物监测以实现装置可接受的血糖控制。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，之后可根据默认的或当前使用的胰岛素递送规程，即剂量和定时，来计算合适的修改，该修改是用于对药物递送装置操作进行相应的调节。另选地，或连同间歇式葡萄糖测定，连续葡萄糖监测(“CGM”)可与药物递送装置一起使用，该CGM允许对被注入到糖尿病患者中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制。例如，可以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”)控制器，该控制器可基于人体内的葡萄糖和胰岛素之间的交互作用的数学模型的简单规则进行调整。另选地，可使用模型预测算法(“MPC”)控制器。MPC控制器相比于PID控制器是有优势的，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(有时会受到约束)，而PID在确定未来变化时通常仅涉及过去的输出。可以在MPC控制器中实施约束，使得在有限的“空间”(意味着在规定的递送限制范围内)中，解决方案得到保证，并且防止系统超过已达到的限制。已知MPC在以下文献中有所描述：美国专利号7,060,059；美国专利申请号2011/0313680、2011/0257627和2014/0180240；国际公布WO2012/051344；Percival等人，“Closed-LoopControlandAdvisoryModeEvaluationofanArtificialPancreaticβ-Cell:UseofProportional-Integral-DerivativeEquivalentModel-BasedControllers”，《糖尿病科学技术杂志》，第2卷，第4期，2008年7月；PaolaSoru等人，“MPCBasedArtificialPancreas；StrategiesforIndividualizationandMealCompensation”，《控制年评》，第36卷，第118-128页(2012年)；Cobelli等人，“ArtificialPancreas:Past,Present,Future”，《糖尿病》，第60卷，2011年11月；Magni等人，“Run-to-RunTuningofModelPredictiveControlforType1DiabetesSubjects:InSilicoTrial”，《糖尿病科学技术杂志》，第3卷，第5期，2009年9月；Lee等人，“AClosed-LoopArtificialPancreasUsingModelPredictiveControlandaSlidingMealSizeEstimator”，《糖尿病科学技术杂志》，第3卷，第5期，2009年9月；Lee等人，“AClosed-LoopArtificialPancreasbasedonMPC:HumanFriendlyIdentificationandAutomaticMealDisturbanceRejection”，国际自动控制联合会第十七届世界大会会议记录，韩国首尔，2008年7月6日至11日；Magni等人，“ModelPredictiveControlofType1Diabetes:AninSilicoTrial”，《糖尿病科学技术杂志》，第1卷，第6期，2007年11月；Wang等人，“AutomaticBolusandAdaptiveBasalAlgorithmfortheArtificialPancreaticβ-Cell”，《糖尿病技术》，第12卷，第11期，2010年；Percival等人，“Closed-LoopControlofanArtificialPancreaticβ-CellUsingMulti-ParametricModelPredictiveControl”，《糖尿病研究》，2008年；Kovatchev等人，“ControltoRangeforDiabetes:FunctionalityandModularArchitecture”，《糖尿病科学技术杂志》，第3卷，第5期，2009年9月；以及Atlas等人，“MD-LogicArtificialPancreasSystem”，《糖尿病护理》，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。附图说明图1示出了一种根据本公开呈现的方面的糖尿病管理系统；图2示出了一种根据本公开呈现的方面的用于使用自动基础胰岛素和手动推注胰岛素控制管理糖尿病的方法；并且图3示出了可用于本专利技术的药物递送装置的选定实施方案。具体实施方式如本文所使用，对于任何数值或范围，术语“大约”或“近似”表示允许部件或组件集合用于如本文所述的其预期用途的合适尺寸公差。另外，如本文所使用，术语“患者”、“使用者”和“受试者”是指任何人类或动物受试者，并且不旨在将这些系统或方法限制于人类使用，尽管本主题技术在人类患者中的使用代表优选的实施方案。本专利技术部分涉及将自动基础胰岛素控制与手动推注胰岛素控制组合的糖尿病管理系统。通过使用MPC算法或另一种自主调制算法的控制器的自动基础胰岛素控制可能无法考虑由受试者发起的胰岛素的手动推注剂量。手动剂量可由受试者使用推注计算器计算，该推注计算器使用胰岛素残余活性含量模型、受试者的胰岛素敏感因子、当前葡萄糖水本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种糖尿病管理系统，包括：/n递送装置，所述递送装置用于将胰岛素递送至受试者；/n葡萄糖传感器，所述葡萄糖传感器用于测量所述受试者的葡萄糖水平；和/n控制器，所述控制器被配置为从所述葡萄糖传感器接收所述受试者的葡萄糖水平，/n使用模型预测控制算法和所述受试者的生理数据自动计算基础胰岛素剂量，所述生理数据包括所期望的葡萄糖水平、所述递送的胰岛素的量以及所述受试者的所述测量的葡萄糖水平，/n接收由所述受试者发起的手动推注胰岛素剂量，/n基于所述受试者的所述生理数据修改所述手动推注胰岛素剂量，/n基于所修改的手动推注胰岛素剂量和所述计算的基础胰岛素剂量确定总胰岛素剂量，以及/n将所述总胰岛素剂量递送给所述受试者。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20170418 US 15/4897731.一种糖尿病管理系统，包括：
递送装置，所述递送装置用于将胰岛素递送至受试者；
葡萄糖传感器，所述葡萄糖传感器用于测量所述受试者的葡萄糖水平；和
控制器，所述控制器被配置为从所述葡萄糖传感器接收所述受试者的葡萄糖水平，
使用模型预测控制算法和所述受试者的生理数据自动计算基础胰岛素剂量，所述生理数据包括所期望的葡萄糖水平、所述递送的胰岛素的量以及所述受试者的所述测量的葡萄糖水平，
接收由所述受试者发起的手动推注胰岛素剂量，
基于所述受试者的所述生理数据修改所述手动推注胰岛素剂量，
基于所修改的手动推注胰岛素剂量和所述计算的基础胰岛素剂量确定总胰岛素剂量，以及
将所述总胰岛素剂量递送给所述受试者。


2.根据权利要求1所述的糖尿病管理系统，其中所述手动推注胰岛素剂量是作为所述受试者的当前葡萄糖水平与所述受试者的目标葡萄糖水平、所述受试者的葡萄糖敏感性以及所述受试者的胰岛素残余活性含量水平之间的差值的函数来计算。


3.根据权利要求1所述的糖尿病管理系统，其中所述受试者的所述生理数据包括所述受试者的葡萄糖变化速率，并且所述修改包括减少所述手动推注胰岛素剂量以考虑所述葡萄糖变化速率。


4.根据权利要求1所述的糖尿病管理系统，其中所述控制器被进一步配置为检测所述受试者的低血糖偏移以及响应于所检测到的低血糖偏移而取消所述手动推注胰岛素剂量。


5.根据权利要求1所述的糖尿病管理系统，其中所述修改包括覆盖所述手动推注胰岛素剂量。


6.根据权利要求1所述的糖尿病管理系统，其中所述糖尿病管理系统进一步包括推注计算器，并且所述控制器从所述推注计算器接收所述手动推注胰岛素剂量。


7.根据权利要求6所述的糖尿病管理系统，其中所述推注计算器计算所述手动推注胰岛素剂量，以实现作为当前葡萄糖水平和所述目标葡萄糖水平、所述受试者的葡萄糖敏感性以及所述受试者的所述胰岛素残余活性含量水平之间的差值的函数的目标葡萄糖水平。


8.一种具有自动基础和手动推注胰岛素控制的糖尿病管理系统，所述糖尿病管理系统包括：
递送装置，所述递送装置用于将胰岛素递送至受试者；
葡萄糖传感器，所述葡萄糖传感器用于测量所述受试者的葡萄糖水平；和
控制器，所述控制器被配置为从所述葡萄糖传感器接收所述受试者的葡萄糖水平，
使用模型预测控制算法和所述受试者的生理数据自动计算基础胰岛素剂量，所述生理数据包括所期望的葡萄糖水平、所述递送的胰岛素的量以及所述受试者的所述测量的葡萄糖水平，
接收由所述受试者发起的手动推注胰岛素剂量，
基于所述模型预测控制和所述受试者的所述生理数据来修改所述手动推注胰岛素剂量。


9.根据权利要求8所述的糖尿病管理系统，其中所述控制器被进一步配置为基于所述修改的手动推注胰岛素剂量和所述计算的基础胰...

【专利技术属性】
技术研发人员：D菲南，T小麦肯，
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