用基于卡尔曼的校准的传感器信号处理制造技术

公开了用于在对象的血液中估计分析物的量的方法、系统和计算机可读介质。在一个实例中，方法包括：通过对从在对象的组织中放置于间质的分析物传感器接收的电流进行噪声滤波来获得经噪声滤波的电流；基于所述经噪声滤波的电流来对一个或更多个血液分析物校准参数进行估计；至少部分地基于所述一个或更多个血液分析物校准参数来获得一个或更多个间质分析物校准参数的第二集合；以及基于所述经噪声滤波的电流和一个或更多个间质分析物校准参数估计在对象的血液中分析物的量。以这种方式，可容易地对放置于间质的分析物传感器进行校准，以报告准确的血液分析物值。以报告准确的血液分析物值。以报告准确的血液分析物值。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用基于卡尔曼的校准的传感器信号处理
[0001]相关申请的交叉引用
[0002]本申请要求2019年6月4日提交的美国临时申请No.62/857,242的在先提交日的优先权，其在此通过引用整体并入本文。


[0003]本文中的实施方案涉及连续分析物监测领域，并且更具体地涉及连续分析物监测系统的校准以获得一致的读数并减少背景伪象。

技术介绍

[0004]血糖水平主要由从胰腺β细胞分泌的、称为胰岛素的激素进行凋节。在1型糖尿病中，由于自身免疫过程破坏了β细胞，胰岛素分泌减少。在一些实例中，1型糖尿病可以用终生胰岛素替代治疗来治疗，该终生胰岛素替代治疗旨在将葡萄糖水平维持在严格的目标范围内以避免长期的大血管和微血管并发症。然而，至少部分地由于传统血糖仪的间歇性(每天4至7次测量)，递送正确量的胰岛素可能是具有挑战性。例如，葡萄糖水平可经常在短时间段内经历大的摆动。这样的波动可能未被检测到，导致未认识到的低血糖(低葡萄糖水平)和高血糖(高葡萄糖水平)事件。为了克服这些问题，已经开发了连续葡萄糖监测系统以以短得多的预定间隔(例如，每5分钟或更短)来测量葡萄糖水平。使用这样的连续葡萄糖监测(continuous glucose monitoring，CGM)系统可以提高人们控制葡萄糖水平的能力。在一些实例中，这样的CGM系统可以与胰岛素泵组合以用于闭环控制胰岛素递送。其中CGM系统与接收基于由CGM系统监测的葡萄糖水平的指令的胰岛素泵组合的实例可称为人工胰腺系统。
[0005]连续葡萄糖监测系统可以包括在皮下植入的葡萄糖传感器，并且其可以产生与间质葡萄糖水平成比例的电流。这样的传感器的灵敏度可在个体之间以及随着传感器佩戴时间而变化。因此，传感器校准是任何葡萄糖监测系统的重要方面。校准方法可尝试考虑以下中的一个或更多个：传感器灵敏度的个体内和个体间变异性、测量噪声以及间质与血液(或毛细血管)区室之间的差异。未被适当校准的葡萄糖传感器可能会导致报告错误的葡萄糖水平，这可能会降低管理与葡萄糖控制相关的疾病状况的能力。
附图说明
[0006]通过以下与附图和所附权利要求书结合的详细描述，将容易理解实施方案。在附图的各个图中，通过实例而非通过限制举例说明了一些实施方案。
[0007]图1描绘了根据本文中一些实施方案的示例性连续分析物监测(CAM)系统，其包括用于校准分析物传感器的分析物传感器计算设备(apparatus)。
[0008]图2是用于估计由图1的分析物传感器测量的分析物水平的方法的流程图。
[0009]图3是示出模型的框图，该模型示出了血糖浓度与分析物传感器电流测量值(measurement)之间的关系。
[0010]图4是示出由葡萄糖传感器产生的样本电流信号的图。该图示出了高频低幅(magnitude)噪声和低频高幅噪声。
[0011]图5描述了根据图2的方法使用的序贯卡尔曼滤波(sequential Kalman filter)的一个实例。
[0012]图6是示出在传感器佩戴时间的第1天、第4天和第7天时，样例患者中的估计的血糖、参考葡萄糖测量值和传感器电流的一组图，估计的血糖经由图2的方法获得。
[0013]图7是示出在传感器寿命的不同天数时的20个传感器数据集的平均绝对相对差(Mean Absolute Relative Difference，MARD)的图。
[0014]图8是示出在多种延迟情况下参考葡萄糖水平随时间移动时的平均和中值MARD的图。
[0015]图9是示出在不同临床天数时的血液分析物校准参数{和}的概率分布的一组图。
具体实施方式
[0016]在以下详细描述中，对形成其一部分的附图进行参照，并且在所述附图中通过举例说明示出了可以实践的一些实施方案。应当理解，可以利用另一些实施方案，并且可以在不脱离范围的情况下进行结构或逻辑改变。因此，以下详细描述不应被理解为限制性意义的，并且范围由所附权利要求及其等同方案限定。
[0017]可以以可阐明本公开内容的方式将多种操作依次描述为多个分立操作；然而，描述的顺序不应被解释为暗示这些操作是顺序依赖性的。
[0018]描述可以使用基于视角的描述例如上/下、后/前和顶/底。这样的描述仅用于帮助讨论，而不是旨在限制本公开内容的范围。
[0019]可以使用术语“耦接(couple)”和“连接”以及它们的派生词。这些术语并非旨在为彼此的同义词。更确切地说，在各方面中，“连接”可以用于指示两个或更多个元件彼此直接物理接触或电接触。“耦接”可以意指两个或更多个元件直接物理接触或电接触。然而，“耦接”还可意指两个或更多个元件彼此不直接接触，但是仍然彼此协作或相互作用。
[0020]为了描述的目的，形式为“A/B”或形式为“A和/或B”的短语意指(A)、(B)或(A和B)。为了描述的目的，形式为“A、B和C中的至少一个”的短语意指(A)、(B)、(C)、(A和B)、(A和C)、(B和C)或(A、B和C)。为了描述的目的，形式为“(A)B”的短语意指(B)或(AB)，即A是任选要素。
[0021]描述可以使用术语一个或多个“实施方案”，其各自可指代相同或不同实施方案中的一个或更多个。此外，关于一些实施方案所使用的术语“包含(comprising)”、“包括(including)”，“具有”等是同义词，并且一般意为“开放”术语(例如，术语“包括”应被解释为“包括但不限于”，术语“具有”应被解释为“至少具有”，术语“包括”应被解释为“包括但不限于”等)。
[0022]关于本文中任何复数和/或单数术语的使用，本领域技术人员可以视上下文和/或应用的情况将复数转变为单数和/或将单数转变为复数。为了清楚起见，在本文中可以明确地阐述多种单数/复数置换。
[0023]连续葡萄糖监测技术用于糖尿病的管理已有一段时间。作为一个实例，葡萄糖监
测装置可以利用酶方法来测量葡萄糖浓度并提供样本信息。在一些应用中，连续葡萄糖传感器可以包含闭环胰岛素递送系统的组件，并因此对于连续的患者使用应当是选择性的、迅速的、可预测的和可接受的。
[0024]已经报道了许多校准方法，但是每种方法都有多种缺点，并且因此有进一步开发的空间。例如，一些分析物传感器校准方法假定校准时间之间的恒定的电流-分析物关系，而事实并非如此。与另一些校准方法相关的另一些缺点包括但不限于装置特定的功能的使用以及基于离线历史群体水平数据而非患者特定的先前数据的先验的使用。
[0025]在本文中本专利技术人已认识到上述问题，并且已开发了至少部分地解决它们的方法。在一个实例中，在对象的血液中估计分析物的量的方法包括：从放置在对象的间质液(interstitial fluid)中的分析物传感器接收反映分析物的间质水平的电流。该方法还包括对电流进行噪声滤波以提供经噪声滤波的电流。至少部分地基于经噪声滤波的电流来对一个或更多个血液分析物校准参数的第一集合进行估计。至少部分地基于所述一个或更本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.在对象的血液中估计分析物的量的方法，其包括：从放置在所述对象的间质液中的分析物传感器接收反映所述分析物的间质水平的电流；对所述电流进行噪声滤波以提供经噪声滤波的电流；至少部分地基于所述经噪声滤波的电流来对一个或更多个血液分析物校准参数的第一集合进行估计；至少部分地基于所述一个或更多个血液分析物校准参数的第一集合来获得一个或更多个间质分析物校准参数的第二集合；以及基于所述一个或更多个间质分析物校准参数的第二集合和经噪声滤波的电流对所述对象的血液中所述分析物的量进行估计。2.根据权利要求1所述的方法，其中对电流值进行噪声滤波还包括滤除低频高幅噪声分量和高频低幅分量二者，其中对所述低频高幅噪声分量进行启发式滤波，并且其中经由卡尔曼滤波对所述高频低幅分量进行滤波。3.根据权利要求1所述的方法，其中对所述一个或更多个血液分析物校准参数的第一集合进行估计还包括：假定所述分析物传感器插入所述血液而不是所述间质液中，经由序贯卡尔曼滤波对所述经噪声滤波的电流进行去卷积，以获得假设分析物传感器电流；以及使用卡尔曼滤波基于所述假设分析物传感器电流来对一个或更多个血糖校准参数的第一集合进行估计，所述卡尔曼滤波使用所述假设分析物传感器电流作为测量变量。4.根据权利要求3所述的方法，其还包括获得毛细血管血液分析物测量值；并且其中对所述一个或更多个血液分析物校准参数的第一集合进行估计是基于所述毛细血管血糖测量值进行的。5.根据权利要求3所述的方法，其还包括：确定初始血液分析物校准参数状态估计值和血液分析物校准参数协方差，以用于所述序贯卡尔曼滤波的初始化。6.根据权利要求5所述的方法，其中所述初始血液分析物校准参数状态估计值和血液分析物校准参数协方差使用非线性卡尔曼滤波来确定。7.根据权利要求6所述的方法，其中所述非线性卡尔曼滤波是容积卡尔曼滤波。8.根据权利要求5所述的方法，其还包括基于一个或更多个训练数据集来确定所述初始血液分析物校准参数状态估计值和血液分析物校准参数协方差。9.根据权利要求5所述的方法，其还包括任意地确定所述初始血液分析物校准参数状态估计值和血液分析物校准参数协方差。10.根据权利要求5所述的方法，其还包括基于一个或更多个先前分析物传感器校准事件来确定所述初始血液分析物校准参数状态估计值和血液分析物校准参数协方差。11.根据权利要求1所述的方法，其中所述分析物传感器是葡萄糖传感器，并且所述分析物是葡萄糖。12.根据权利要求11所述的方法，其还包括：向胰岛素递送系统发送一个或更多个指令以用于控制胰岛素泵的操作，所述胰岛素泵进而向所述对象递送适当量的胰岛素，所述一个或更多个指令基于所述对象的血液中分析物的估计量。
13.根据权利要求11所述的方法，其还包括在与所述葡萄糖传感器相关联的显示屏上显示所述对象的血液中葡萄糖的估计量，以供所述对象查看。14.用于在对象中估计分析物的量的系统，其包含：分析物传感器；以及移动计算装置，所述移动计算装置包含将指令存储在非暂态存储器中的处理器，所述指令在被执行时使所述处理器进行以下：从所述分析物传感器接收反映所述对象中分析物的间质水平的电流；对所述电流进行噪声滤波以获得经噪声滤波的电流；基于所述经噪声滤波的电流对一个或更多个血液分析物校准参数进行估计；基于所述一个或更多个血液分析物校准参数获得一个或更多个间质分析物校准参数；以及基于所述一个或更多个间质分析物校准参数和经噪声滤波的电流对所述对象的血液中所述分析物的量进行估计。15.根据权利要求14所述的系统，其中所述处理器将另一些指令存储在非暂态存储器中，所述另一些指令在被执行时使所述处理器进行以下：通过启发式地滤除所述电流的低频高幅噪声分量并且通过对所述电流的高频低幅噪声分量进行基于卡尔曼的滤波来获得所述经噪声滤波的电流。16.根据权利要求14所述的系统，其中所述处理器将另一些指令存储在非暂态存储器中，所述另一些指令在被执行时使所述处理器进行以下：经由序贯卡尔曼滤波对所述经噪声滤波的电流去卷积以获得预测的血液分析物传感器电流；以及经由卡尔曼滤波基于所述预测的血液分析物传感器电流来对一个或更多个血糖校准参数进行估计，所述卡尔曼滤波使用预测的分析物传感器电流作为测量变量。17.根据权利要求16所述的系统，其中所述处理器将另一些指令存储在非暂态存储器中，所述另一些指令在被执行时使所述处理器进行以下：基于毛细血管血糖测量值来对所述一个或更多个血糖校准参数进行估计。18.根据权利要求16所述的系统，其中所述处理器将另一些指令存储在非暂态存储器中，所述另一些指令在被执行时使所述处理器进行以下：确定初始血液分析物校准参数状态估计值和初始血液分析物校准参数协方差；以及基于所述初始血液分析物校准参数状态估计值和初始血液分析物校准参数协方差来初始化所述序贯卡尔曼滤波。19.根据权利要求18所述的系统，其中所述处理器将另一些指令存储在非暂态存储器中，所述另一些指令在被执行时使所述处理器进行以下：经由非线性卡尔曼滤波来确定所述初始血液分析物校准参数状态估计值和初始血液分析物校准参数协方差。20.根据权利要求19所述的系统，其中所述非线性卡尔曼...

【专利技术属性】
技术研发人员：阿比诺伊，
申请(专利权)人：威孚姆技术公司，
类型：发明
国别省市：