一种用于糖尿病控制系统的结构、方法和计算机程序产品提供但不限于下列内容：适配于个体生理特性以及适配于每个人的行为简档的开环或闭环控制。此适配的示例性方面是生物系统（患者或主体）观测和模块化控制。因此，建立的是模块化系统的基础体系结构和主要组件，其可以包括患者的行为和代谢状态的算法观测器，以及负责基础率、胰岛素推注和低血糖预防的交互控制模块。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术的一些实施例的一些方面属于涉及管理糖尿病主体的治疗的医疗方法、系统和计算机程序产品领域，更特别涉及血糖(glycemic)分析和控制的医疗方法、系统和计算机程序产品领域。
技术介绍
患有糖尿病的人面临终生优化问题保持严格的血糖控制而又不增加他们低血糖的风险。与此问题相关的工程挑战是，设计使用自动化胰岛素释放来实现对血糖波动的最优闭环控制的算法。由于对连续外部葡萄糖调节的早期研究(例如BioStator， )，已经出现了两个主要方法使用经典的比例-积分-微分(proportional-htegral-derivative, PID)算法，和基于人体代谢模型的现代方法。第一个研究使用皮下胰岛素释放和采用连续葡萄糖监测(continuous glucose monitoring, CGM)的 PID 控制。 近来，模型预测控制(model predictive control, MPC)由于其许多临床和工程优点而受到了相当多的关注。专利技术_既述MPC典型地是基于人体代谢系统模型的。幸运的是，对葡萄糖-胰岛素交互作用的建模是数学对医学的最高级应用。从Claudio Cobelli博士作为共同作者带领此项目 的意大利团队建立的现在经典的葡萄糖动力学最小模型(Minimal Model of Glucose Kinetics, MMGK)开始，已经开发出了多个精细的模型。这些模型可以被归为三大类(i)测量不可由直接实验室试验得到的参数的模型，所述参数诸如评估计胰岛素敏感度的MMGK;(ii)进行模拟的模型，其使得能够在硅片上(in silico)实现临床前试验；和 (iii)进行控制的模型，其被用来准许算法，诸如MPC。本专利技术的实施例的一方面朝着将通过结构模块化方法构建控制组件，来大大促进的报告开环控制或自动化闭环控制，提供了进展。具体地，本专利技术的实施例的一方面提供了负责基础率、餐前和校正胰岛素推注以及低血糖预防的控制模块的系统。这些模块将由提供关于患者的葡萄糖状态的信息的生物系统观测器来通知。闭环控制开发的一种模块化方法会具有多个优点，其包括但不限于-在并行或连续的研究中对模块的增量测试； -系统特征的增量FDA认可和工业部署；-用户灵活性一每个系统观测器或控制模块可以单独地使用，或者在一集成控制系统内使用，这取决于患者或医生的选择。一实施例的一个方面提供了一种外部开环或闭环控制，其应当具有负责防止低血糖、餐后胰岛素校正推注、基础率控制和餐前推注施用的单独的交互组件。这些控制模块从生物系统观测器接收信息，所述生物系统观测器负责跟踪在任何时间点的葡萄糖波动和活性胰岛素数量。此双重控制-观测器体系结构是通过把闭环控制系统的计算元素 (element)自然分离为观测该人的算法和激发控制的算法来规定的。在此体系结构中的中心作用由该系统协调器一负责控制该模块化系统的集成和交互作用的算法模块，来完成。关于所提议的观测器和控制模块中的每一个的可行性，以及针对自动化闭环控制使用CGM技术和皮下胰岛素释放的可行性，可以参考下列文献-CGM的使用和准确度；CGM数据的算法处理； -在硅片上临床前试验； -葡萄糖变化观测器和风险分析； -胰岛素观测器，皮下胰岛素输送,敏感度和作用「0, 2，7，12，47，54]； -控制樽块1 低血糖的预测和预防「4, 26，35，53，56，61]; -控制樽块2、3和4 校ιΗ推沣和闭环控制「8, 11，27，44，45，51]。本专利技术的实施例定义了一种模块化体系结构，其能够容纳能够被组配成糖尿病的开环报告模式控制系统或自动化闭环控制系统的多个系统观测器和控制模块。在本专利技术的实施例的一个方面，用于糖尿病控制系统的结构、方法和计算机程序产品提供但不限于下列功能适配于个体生理特性以及适配于每个人的行为简档的糖尿病的开环或闭环控制。此适配的示例性方面为生物系统(患者)观测和模块化控制。因此，本专利技术的实施例的一个方面建立了模块化系统的基本体系结构和主要组件，其包括患者的行为和代谢状态的算法观测器，以及负责基础率、胰岛素推注和低血糖预防的交互控制模块。 此体系结构中的示例性作用由该系统协调器完成一诸如可以负责控制该模块化系统的集成和交互作用的算法模块。本专利技术的实施例的一个方面提供了用于糖尿病控制系统的结构、方法和计算机程序产品，其提供但不限于下列功能适配于个体生理特性以及适配于每个人的行为简档的糖尿病的开环或闭环控制。此适配的示例性方面是生物系统(患者)观测和模块化控制。因此，本专利技术的实施例的一个方面建立了用于模块化系统的基本体系结构和主要组件，其可以包括患者的行为和代谢状态的算法观测器，以及负责基础率、胰岛素推注和低血糖预防的交互控制模块。本专利技术的实施例的一个方面提供了一种用于糖尿病控制系统的结构。该结构可以包括用于处理和存储数据的模块；模块之间的线管(conduit)；和在某些模块未插入到该结构内的情况下所产生的信号。本专利技术的实施例的一个方面提供了一种计算机程序产品，其包括计算机可用介质，其具有用于在用于糖尿病控制系统的计算机系统中使得能够实现至少一个处理器的计算机程序逻辑。该计算机程序逻辑可以被配置成包括用于处理和存储数据的模块；模块之间的线管；和在某些模块未插入到该系统内的情况下所产生的信号。本专利技术的实施例的一个方面提供了一种用于使得能够实现糖尿病控制系统的方法。该方法可以包括提供用于处理和存储数据的模块；提供模块之间的线管等等；和在某些模块未插入到该系统内的情况下产生信号。根据随后的说明书、附图和权利要求书，这些和其他目的，连同本文所描述的本专利技术实施例的各个方面的优点和特征一起将更加显而易见。附图说明被结合并且形成本说明书的一部分的附示了本专利技术的若干方面和实施例，并且与本文说明一起用于解释本专利技术的原理。这些附图仅出于图示本专利技术的选择实施例的目的而被提供的，而不应被解释为限制本专利技术。图1示意性提供了用于糖尿病控制的模块化体系结构的示例性实施例。图2示意性提供了通过低血糖预防监控的示例性去耦的基础和推注控制。图3示意性提供了用于糖尿病控制的总体体系结构的第一示例性实施例。图4示意性提供了用于糖尿病控制的总体体系结构的详细实施例。图5示意性提供了用于糖尿病控制的总体体系结构的示例性实施例。具体实施例方式定义为了本专利技术的实施例的目的-开环报告模式控制被定义为一种使用CGM数据和来自胰岛素泵的信息来向患有糖尿病的患者提供关于治疗调整的实时劝告的系统；-闭环控制系统被定义为一种使用来自CGM设备的数据和来自胰岛素泵的信息，来通过该胰岛素泵自动控制胰岛素释放的系统。mmmm^mnimmmmmm^mmM如图1中所示，一种模块化开环或闭环控制系统包括患者的代谢状态、日常简档 (profile)和行为的观测器，其向中央系统协调器提供信息，该中央系统协调器进而指导控制模块阵列的作用和交互。具体地系统协调器将协调输入信号至控制樽块的分布(路由)，并目.更重要的是将不同的糖尿病管理区段分配到不同的控制器，这是通过将约束该输入到这些控制器来实现的(见下面论述中的示例)。最后，如果所述观测器是非活动的，则该系统协调器将确保把外部输入直接馈送到控制器。ΜΜ 将接收关于代谢测量(诸如连续葡萄糖或胰岛素)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】...
【专利技术属性】
技术研发人员：BP科瓦特彻夫，SD佩特克，MD布里顿，
申请(专利权)人：弗吉尼亚大学专利基金会，
类型：发明
国别省市：
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