CN102596307A - 利用名义开环特性在糖尿病中进行胰岛素输送调节(aid)的系统、方法和计算机程序产品 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了用于修正患有糖尿病的受试者的名义治疗策略的方法、系统和计算机程序产品。该方法、系统和计算机程序产品可被配置成用于提供输入，其中所述输入可以包括：用于所述受试者的开环疗法设置；关于所述受试者的血糖状态的数据；和(可选地)关于所述受试者的膳食和/或运动的数据。该方法、系统和计算机程序产品可被配置成用于提供输出，其中所述输出可以包括对所述受试者的开环疗法设置进行的以用于对所述受试者的胰岛素输送的调节(修正)。

Description

利用名义开环特性在糖尿病中进行胰岛素输送调节(AID)的系统、方法和计算机程序产品
相关申请
本申请要求2009年9月1日提交的题为“System，Method，andCompouter Program for Adjustment of Insulin Delivery in Diabetes UsingNominal Open-Loop Profiles”的美国临时申请序列号No.61/238,807的优先权；所述美国临时申请的公开内容通过引用整体并入本文。
背景技术
糖尿病中血糖(glycemic)控制的重要性：在健康状态下，血糖(BG)由包括肾脏、肝脏、胰腺和大脑的激素网络牢牢控制，从而确保稳定的空腹BG水平(～80-100mg/dl)和短暂的餐后血糖波动。糖尿病是多种病症的复合，其以缺乏的或受损的胰岛素行为作为特征，导致高血糖。为维持几乎正常的血糖水平而进行的胰岛素强化治疗和口服药物治疗会大幅降低1型糖尿病(T1DM，参见The Diabetes Control and ComplicationsTrial Research Group.The effect of intensive treatment of diabetes on thedevelopment and progression of long-term complications of insulin-dependentdiabetes mellitus.N Engl J Med 329：978-986，1993，其通过引用全部内容插入本文)和2型糖尿病(T2DM，参见UK Prospective Diabetes StudyGroup(UKPDS).Intensive blood-glucose control with sulphonylureas or insulincompared with conventional treatment and risk of complications in patients withtype 2 diabetes.Lancet 352：837-853，1998，其通过引用全部内容插入本文)的慢性并发症，但是可能造成潜在致命的严重低血糖(SH)的风险。这种SH源自不完善的胰岛素替代，这可能降低警告症状(warning symptoms)和激素防御(hormonal defenses)，参见Gold AE，Deary IJ，Frier BM.Recurrentsevere hypoglycaemia and cognitive function in type I diabetes.Diabet Med10：503-508，1993，其通过引用全部内容插入本文。结果，业已确认了，低血糖成为最佳糖尿病管理的主要障碍。[Iatrogenic hypoglycemia as a causeof hypoglycemia-associated autonomic failure in IDDM：A vicious cycle.Diabetes 41：255-260，1992，其通过引用全部内容插入本文]。
发明内容
引言
控制策略：当前已经对葡萄糖控制进行了超过30年的研究，并且提出了各种不同的解决方案，但是技术和算法仅仅最近才进行结合，以使得能够在除了医院的重症监护病房(ICU)以外的它处进行葡萄糖控制。
基于自我监视血糖(SMBG)的糖尿病管理：当前的糖尿病管理通常使用自我监视血糖(SMBG)来调节经由注射或胰岛素泵递送的胰岛素剂量。在这段时期，在不经常的(＜5/天)、不规则的时刻测量葡萄糖，并且根据这些测量结果以及估计摄入的碳水化合物的量皮下注射胰岛素。根据治疗策略，胰岛素要么连续地(基础速率)或分散地(药剂bolus)通过泵进行注射，要么仅仅通过包含快速作用和长期作用胰岛素的注射进行分散注射。在这两种情况下，所注射的胰岛素的量和测量的血浆葡萄糖之间的关系由保健医生和患者根据过去的经验和初始经验法则(1800法则和450法则)来确定。胰岛素药剂按照惯例以两个阶段来计算：首先，计算出人们为补偿摄入膳食的碳水化合物含量所需要的胰岛素的量。这通过如下进行：估计要摄入的碳水化合物的量，然后乘以每个人的胰岛素/碳水化合物比(CR)。其次，算出实际血糖(BG)浓度和个体目标水平之间的差距，并且计算为达到该目标的胰岛素的量。这通过如下进行：用(BG-目标)差异乘以个体胰岛素校正因子。因此，良好的估计每个人的碳水化合物比(CR)和校正因子对于最佳的糖尿病控制很重要。
皮下-皮下(SC-SC)路线：自从新的葡萄糖感知和胰岛素灌注技术到来，现在能够利用实时测量来观察并且影响葡萄糖/胰岛素水平：大多数仪器的取样频率小于或等于5分钟。因此，不断增加的科学、产业努力都集中在开发调节系统(例如人造胰腺)来控制糖尿病患者的胰岛素递送。尽管这些新技术确实打开了开环控制和闭环控制血浆葡萄糖的方式，但是它们也具有如下缺陷，这些缺陷包括但不限于：
●连续传感器当前可得经验延迟估计为10至20分钟。
●连续传感器的精度仍低于例如手指棒测量(SMBG)，因此当前可得传感器中没有一个被食品和药物管理局(FDA)批准用于“替代”，因而排除了它们在临床决定中的作用本身。
●胰岛素的皮下(SC)注射迫使额外的作用延迟，外源胰岛素首先被从注射位点输送到中央血管系统，之后才能沿着外源IV注射的胰岛素的路径。
大多数当前的控制努力一直集中在皮下-皮下(SC-SC)路径，因为它最可能轻易大规模市场化，而且它依赖于易得的技术。
本发明方法、系统和计算机程序产品的实施方式的一个方面提供了各种用于操作胰岛素输送调节(AID)的方法的途径。例如，一些非限制性实施例可以如下；
●AID分别从连续葡萄糖监测仪(CGM)和胰岛素泵(CSII)实时接收血糖(BG)和胰岛素灌注数据；
●AID连续估计初始高血糖或低血糖与预定范围偏差的风险，并且自动调节，或者提示患者如果适当进行胰岛素输送速率的条件；和
●AID允许并且解决由患者启动的外部胰岛素操作，例如基础速率、药剂或胰岛素泵关闭。
本发明的实施方式的一个方面提供了一种用于修正患有糖尿病的受试者的名义治疗策略的方法。该方法可以包括：提供输入，其中所述输入可以包括：用于所述受试者的开环疗法设置；关于所述受试者的血糖状态的数据；和(可选地)关于所述受试者的膳食和/或运动的数据。所述方法可以包括提供输出，其中所述输出可以包括对所述受试者的开环疗法设置进行的以用于对所述受试者的胰岛素输送的调节(修正)。
本发明的实施方式的一个方面提供了一种用于修正患有糖尿病的受试者的名义治疗策略的系统。所述系统可以包括：开环疗法模块，其中所述开环疗法模块向所述受试者提供开环疗法设置；葡萄糖监测仪，其中所述葡萄糖监测仪提供关于所述受试者的血糖状态的数据；胰岛素泵，其中所述胰岛素泵提供关于所述受试者的血糖状态的数据；可选地膳食和/或运动模块，其中所述膳食和/或运动模块提供关于所述受试者的膳食和/或运动的数据；和胰岛素输送调节(AID)模块，其中，所述AID模块调节所述受试者的开环疗法设置以用于对所述受试者的胰岛素输送。
本发明的实施方式的一个方面提供了一种计算机程序产品，所述计算机程序产品包括具有计算机程序逻辑的计算机可用介质能够使计算机系统中的至少一个处理器用于修正患有糖尿病的受试者的名义治疗策略。所述计算机程序逻辑可以由如下构成或者被配置成如下：提供输入，其中所述输入可以包括：用于所述受试者的开环疗法设置；关于所述受试者的血糖状态的数据；和(可选地)关于所述受试者的膳食和/或运动的数据。所述计算机程序逻辑可以由如下构成或者被配置成如下：提供输出，其中所述输出可以包括对所述受试者的开环疗法设置进行的以用于对所述受试者的胰岛素输送的调节(修正)。
以下说明书、附图和权利要求会使这些目的和其他目的，以及本文公开的本发明一个实施方式多个方面的优点和特征更加明白。
附图说明
本发明的上述的和其他的目的、特征和优点以及本发明自身，从对优选实施例的以下描述中、当所述描述与附图一起被阅读时，将会得到更充分的理解。
并入本说明书并形成其部分的附图阐述了本发明的若干方面和实施方式，并与此处的说明书一起解释本发明的原则。提供附图仅用于阐述本发明所选实施方式的目的，不应被解释为限制本发明。
图1示意性地说明与本发明的实施方式的一个方面的AID系统和方法有关的调节作用。
图2是本发明的实施方式的一个方面的系统或相关方法的全部或一部分的示意性框图。
图3图示表示本发明的实施方式的临床试验的设计(或运动方案)。
图4图示表明这些临床试验的第一个的结果。
图5图示表示图3和图4这些研究得到的汇总结果。
本发明详述
本发明AID方法(和相关系统和计算机程序产品)的实施方式的一个方面的示例性概念是“名义开环特性(nominal open-loop profile)”概念。名义开环特性是由患者记录或观测报告事先对每个人确定的治疗策略，其被认为对这个个体来说是常规的或典型的。如下所述，AID方法(和相关的系统和计算机程序产品)通过引入对名义治疗策略的修正(或调节)来起作用。这是与典型的闭环控制算法的根本差异，在典型的闭环控制算法中，考虑了要遵循的目标并且错过了开环名义特性信息。
具体地，名义开环特性由如下开环治疗策略的成果确定：
uo(k)＝fo(Mo(k)，Eo(k))
yo(k)＝go(Mo(k)，Eo(k))
其中，k表示当前时刻瞬间，u0(k)是名义胰岛素输送，y0(k)是名义皮下葡萄糖浓度，M0(k)是在名义开环特性的计算中被当做过去和未来(如果可得的话)膳食的矢量，E0(k)是在名义开环特性的计算中被当做过去和未来(如果可得的话)体育运动值或其他可能的干扰信息的矢量。函数fa和ga是计算法则，其可以要么依赖葡萄糖代谢的数学模型，要么反映可能同样说明历史记录的医学专家的意见。在这两种情况下，uo(k)是根据数学模型或医学专家的意见最适应可能膳食、运动和干扰信息的胰岛素输送。另一方面，y0(k)是在这个开环控制下预期的的皮下浓度，其根据数学模型或者医学专家的意见进行估计。以下，y(k)指实际CGM测量。
AID方法(和相关系统和计算机程序产品)基于但不限于名义开环特性，并且具有为在接近名义的条件下维持开环行为的主要目的。其仅仅在所观测的患者的行为与名义的患者行为例如由于名义患者参数或外部干扰不同的患者参数或外部干扰的变化而不同的时候调节开环策略。AID方法依赖于观测水平线(observation horizon)N0，其应当足够长，从而估计并且预测患者的行为可能偏离名义行为的程度。根据这个理解，AID控制法则如下：
u(k)＝uo(k)+ua(k)
ua(k)＝fa(M(k)，Mo(k)，E(k)，Eo(k)，Y(k)，Yo(k)，U(k)，Uo(k))
其中，u(k)是实际输送的胰岛素，ua(k)是胰岛素调节项，M(k)是过去和未来(如果可得的话)膳食的矢量，E(k)是过去和未来(如果可得的话)体育运动值或其他可能的干扰信息的矢量，并且
Y(k)＝[y(k)y(k-1)...y(k-No)]
Yo(k)＝[yo(k)yo(k-1)...yo(k-No)]
U(k)＝[u(k-1)u(k-2)...u(k-No)]
Uo(k)＝[uo(k-1)uo(k-2)...uo(k-No)]
调节函数fa是AID的核心：其估计名义胰岛素特性和CGM特性以计算胰岛素调节项。然后，AID控制法则的主要特征可被表达为：
fa{M{k)，M0{k)，E{k)，Eo{k)，Y{k)，Y0{k)，U{k)，U0{k))＝0，条件是Y(k)＝Y0(k)，并且
M(k)＝M0(k)，E(k)＝E0(k)U(k)＝U0(k)
换句话说，AID仅仅在所观测的患者行为或血糖波动与名义值不同的情况下调解名义开环胰岛素输送。调节函数fa根据控制对范围目标(control-to-range objective)进行设计：其必须保持并且尽可能返回在名义CGM ya(k)范围内的实际CGM y(k)。这个目标可以通过在很大程度上不同的算法来实现，所述算法包括但不限于：对Model Predictive Control原则产生的调节者。
系统240的实施方式的这个调节函数示于图1中：胰岛素药剂信息和/或胰岛素基础速率信息(例如预先设定的基础速率和预定的胰岛素药剂量)由任意开环疗法模块246被经由258输送至AID模块248。AID模块248利用来自连续葡萄糖监测仪242、胰岛素泵244和膳食/运动模块262的输入计算对这个信息的适当修正(调节)。这些修正(调节)255，256然后通过求和模块266被加到原始基础速率253/药剂254(例如预先设定的基础速率和预定的胰岛素药剂量)上，并且所得胰岛素的量被输送至受试者252打算使用的胰岛素泵244。应当注意：如果需要更多的胰岛素，那么这个量可以是正的；如果原先规定的胰岛素过多，那么这个量可以是负的。在这个实施方式中，AID模块248是一个开环-知情线性模块-预测控制器(open loop-informed linear model-predictive controller)，其中不需实时优化；仅一个参数q需要根据碳水化合物比(CR)和基础胰岛素单独调节；样品频率为约每15分钟。应当认识到，样品频率可以为约每5至20分钟。应当认识到，样品频率可以根据需要或要求更不频繁或更频繁。
应当认识到，获得样品的时间间隔可以为每小时约四次；每小时约一次；每小时一次以上；或每小时小于一次。
此外，由求和模块266得到的并且打算输送到胰岛素泵244接着打算用于受试者252的输出可选经历安全监督系统264。与所述安全监督系统264有关的相关实施方式和途径由本申请人在于2010年2月25日提交的题名为“″Method，System and Computer Program Product for CGM-BasedPrevention of Hypoglycemia via Hypoglycemia Risk Assessment and SmoothReduction Insulin Delivery”的PCT国际专利申请序列号PCT/US2010/025405中公开了，该专利申请通过引用全部内容插入本文。应当认识到，所引用的安全监督系统的实施方式和途径可以采用本公开/本实施方式执行。
应当认识到，正如本文所讨论的，受试者可以是人类或任何动物。应当认识到，动物可以是各种任意可用类型，包括，但不限于：哺乳动物、兽医动物、家畜动物或宠物型动物等。作为例子，动物可以是特别选择的具有与人类类似的某些特征的实验室动物(例如大鼠、狗、猪、猴)等。应当认识到，受试者可以例如是任何可用人类患者。
图1-2的模块和组件可以根据希望或需要被传输到在各种场所和位点(局域和/或远程)中的适当的或需要的计算机网络。
图1-2的模块和组件可以经由希望的或需要的通信连接装置被传输到在各种场所和位点(局域和/或远程)中的适当的或需要的计算机网络。
应当认识到，图1-2中讨论的组件/模块中的任何一个可以被一体地包含在一个或多个外壳内或者在不同的外壳中被分离和/或复制。类似地，图1-2中讨论的组件中的任何一个可以被复制多于一次。另外，多种组件和模块可以被改造为代替另一组件或模块来进行意图的功能。
还应当理解图11-13中所示组件/模块的任何一个可以与任何其他组件/模块直接或间接通信。
应当理解，图1-2中所示的模块和组件根据需要或要求可以在任何卫生保健提供者、医院、诊所、大学、车辆、拖车或家庭以及任何其他位置、房屋或机构采用任何位置、个人、员工、医师、看护者、系统、设备或装置来执行。
回到图2，图2是用于执行本发明一个示范性实施方式或一个实施方式部分的计算机系统200的功能性框图。例如，本发明一个实施方式的一种方法或系统可以使用硬件、软件或其组合来执行，并且可以在一个或多个计算机系统或其他处理系统中执行，所述其他处理系统例如是装备有足够存储器和处理能力的个人数字助手(PDA)。在一个示范性的实施方式中，本发明在下述软件中执行，所述软件在图2中所示的通用计算机上运行。计算机系统200可包括一个或多个处理器，例如处理器204。处理器204被连接到通信基础设施206(例如通信总线、跨接棒(cross-over bar)或网络)。计算机系统200可包括显示器接口202，所述显示器接口202将来自通信基础设施206(或来自未显示的帧缓存器)的图形、文本和/或其他数据转发，用于在显示器单元230上显示。显示器单元230可以是数字的和/或模拟的。
计算机系统200还可以包括主存储器208，优选地包括随机存储存储器(RAM)，还可以包括二级存储器210。二级存储器210可包括例如硬盘驱动器212和/或可移除存储驱动器214，表示软盘驱动器、磁带驱动器、光盘驱动器、闪存存储器等等。可移除存储装置驱动器214以公知方式从可移除存储单元218上读取和/或向其写入。可移除存储单元218表示软盘、磁带、光盘等等，其由可移除存储装置驱动器214读取和写入。应当认识到，可移除存储单元218包括其上存储有计算机软件和/或数据的计算机可用存储介质。
在可选的实施方式中，二级存储器210可包括允许计算机程序或其他指令定位于计算机系统200中的其他手段。此类手段可包括例如可移除存储单元222和接口220。此类可移除存储单元/接口的例子包括程序盒(program cartridge)和盒式接口(cartridge interface)(例如视频游戏装置中存在的那些)，可移除存储芯片(例如ROM、PROM、EPROM或EEPROM)和相关插座，和其他可移除存储单元222和接口220，所述其他存储单元和接口允许软件和数据从可移除存储单元222被转移至计算机系统200。
计算机系统200还可包括通信接口224。通信接口224允许软件和数据在计算机系统200和外部设备之间被转移。通信接口224的例子可包括调制解调器、网络接口(例如以太网卡)、通信端口(例如串口或并口等等)、PCMCIA卡槽和卡、调制解调器等等。通过通信接口224被转移的软件和数据是信号228的形式，所述信号228可以是电子信号、电磁信号、光学信号或能够被通信接口224接收的其他信号。信号228通过通信通路(即信道)226被提供给通信接口224。信道226(或本文公开的任何其他通信手段或信道)带有信号228，并可使用电线或电缆、光纤、蓝牙、电话线、移动电话链路、RF链路、红外链路、无线链路或连接和其他通信信道来应用。
在本文档中，术语“计算机程序介质”和“计算机可用介质”被用来一般地指称一个或多个介质，例如各种软件、固件、盘、驱动、可移除存储装置驱动器214、硬盘驱动器212中安装的硬盘、以及信号228。这些计算机程序产品(“计算机程序介质”和“计算机可用介质”)是用于提供软件给计算机系统200的装置。计算机程序产品可包括其上具有计算机程序逻辑的计算机可用介质。本发明包括这样的计算机程序产品。“计算机程序产品”和“计算机可用介质”可以是其上具有计算机逻辑的任何计算机可读介质。
计算机程序(也称为计算机控制逻辑或计算机程序逻辑)可存储在主存储器208和/或二级存储器210中。还可经由通信接口224接收计算机程序。当被执行时，这样的计算机程序使计算机系统200能执行这里讨论的本发明的特征。具体地，当被执行时，计算机程序使处理器204能执行本发明的功能。因此，这样的计算机程序表示计算机系统200的控制器。
在利用软件实现本发明的实施方式中，软件可存储在计算机程序产品中，并且可利用可移除存储装置驱动器214、硬盘驱动器212或通信接口224而被载入计算机系统200。当被处理器204执行时，控制逻辑(软件或计算机程序逻辑)使处理器204执行这里所描述的本发明的功能。
在另一实施方式中，例如利用诸如专用集成电路(ASIC)之类的硬件组件、主要以硬件来实现本发明。执行这里描述的功能的硬件状态机的实现方式对(一个或多个)相关领域的技术人员来说将会是显而易见的。
在另一实施方式中，利用硬件和软件两者的组合来实现本发明。
在本发明的示例软件实施方式中，上述方法可以以SPSS控制语言或C++编程语言来实现，但是可以以其他各种程序、计算机仿真和计算机辅助设计、计算机仿真环境、MATLAB、或者任何其他的软件平台或程序、视窗界面或操作系统(或其他操作系统)或者对本领域的技术人员来说已知或可用的其他程序来实现。
本发明各种实施方式的一个方面可以提供多个优点。例如，但不限于，可供选择的人造胰腺设备(和相关方法)提供了开发利用特定患者的名义开环特性从而以最佳、人格化的方式调节胰岛素输送的能力。其他闭环设备不能完全开发利用个人开环疗法的信息。
此外，AID方法(和相关系统和计算机程序产品)可以成为人造胰腺设备的设计的基础，这种人造胰腺设备开发利用了适当校准的开环名义疗法中固有的医学信息，还开发利用了从智能的、适时的使用连续葡萄糖检测得到的鲁棒性性质(robustness properties)。
实施例
实验结果组别1
由如下实验结果还将更充分地理解本发明一个实施方式(或多个实施方式)的一方面的实践，这些实验结果在本文中以说明性呈现，但不应被解释为以任何方式限制本发明。
在登记患有1型糖尿病(TIDM)的患者的临床试验中测试本发明一个实施方式的一个方面的执行。图3图示表示这些临床试验的设计(例如运动方案)：以两种不同方式对每个患者(受试者)进行测试：标准-治疗开环控制和利用AID方法和可选安全监督系统的闭环控制，该利用AID方法和可选安全监督系统的闭环控制是另外一个发明、实施方式和方案的主题(参见2010年2月25日递交、题名为″Method，System and ComputerProgram Product for CGM-Based Prevention of Hypoglycemia viaHypoglycemia Risk Assessment and Smooth Reduction Insulin Delivery″，的PCT/US2010/025405，其全部内容通过引用并入本文)。该研究包括体育活动挑战，这些挑战通常是糖尿病的低血糖症的主要原因。图4图示表明这些临床试验的第一个的结果：显然，AID方法实现了优异的葡萄糖控制，使受试者在超过90％的时间内保持在目标范围(70-180mg/dl)内。图4还阐明了AID方法作为闭环控制系统的一部分的一体化的概念：与安全监督组合，预防了所有的潜在低血糖事件。最后，图5图示表示这些研究得到的汇总结果，这些研究包括6名患有1型糖尿病的成人并且覆盖了完全的对一定范围的控制(control-to-range，CTR)、范围控制模块和安全监督系统。显然，与在医生监督下进行的最佳开环控制相比，AID方法导致较低的低血糖过夜(图5A)、更好的平均葡萄糖(图5B)并且在所需目标范围内度过的时间的百分比较高，分别例如为70-180mg/dl和80-140mg/dl(图5C和图5D)。
本文公开的本发明的多个实施方式的设备、系统、组成和方法可使用以下参考文献、申请、公开和专利中公开的各方面，并且这些参考文献、申请、公开和专利通过引用以其整体并入本文。
本文公开的本发明的多个实施方式的设备、系统、计算机程序产品和方法可使用以下参考文献、申请、公开和专利中公开的各方面，并且这些参考文献、申请、公开和专利通过引用以其整体并入本文：
A.国际专利申请序列号PCT/US2010/025405，题名为″Method，Systemand Computer Program Product for CGM-Based Prevention of Hypoglycemiavia Hypoglycemia Risk Assessment and  Smooth Reduction InsulinDelivery，″，于2010年2月25日递交。
B.国际专利申请序列号PCT/US2009/065725，于2009年11月24日递交，题名为″Method，System，and Computer Program Product for Trackingof Blood Glucose Variability in Diabetes from Data，″。
C.PCT/US2008/082063，题名为″Model Predictive Control Based Methodfor Closed-Loop Control of Insulin Delivery in Diabetes Using ContinuousGlucose Sensing″，于2008年10月31日递交。
D.PCT/US2008/069416，题名为″Method，System and Computer ProgramProduct for Evaluation of Insulin Sensitivity，Insulin/Carbohydrate Ratio，andInsulin Correction Factors in Diabetes from Self-Monitoring Data″，于2008年7月8日递交。
E.PCT/US2008/067725，题名为″Method，System and ComputerSimulation Environment for Testing of Monitoring and Control Strategies inDiabetes，″于2008年6约20日提交。
F.PCT/US2008/067723，题名为″LQG Artificial Pancreas Control Systemand Related Method″，于6/20/2008提交。
G.U.S.Serial No.12/516,044，于2009年5月22日递交，题名为″Method，System，and Computer Program Product for the Detection of PhysicalActivity by Changes in Heart Rate，Assessment of Fast Changing MetabolicStates，and Applications of Closed and Open Control Loop in Diabetes；″。
H.PCT/US2007/085588，还未公开，于2007年11月27日递交，题名为″Method，System，and Computer Program Product for the Detection ofPhysical Activity by Changes in Heart Rate，Assessment of Fast ChangingMetabolic States，and Applications of Closed and Open Control Loop inDiabetes；″
I.U.S.序列号11/943,226，于2007年11月20日递交，题名为″Systems，Methods and Computer Program Codes for Recognition of Patterns ofHyperglycemia and Hypoglycemia，Increased Glucose Variability，andIneffective Self-Monitoring in Diabetes；″
J.U.S.专利申请号11/578,831，于2006年10月18日递交，题名为″Method，System and Computer Program Product for Evaluating the Accuracyof Blood Glucose Monitoring Sensors/Devices″.
K.PCT国际申请序列号PCT/US2005/013792，于2005年4月21日递交，题名为″Method，System，and Computer Program Product for Evaluationofthe Accuracy of Blood Glucose Monitoring Sensors/Devices；″
L.PCT国际申请序列号PCT/USO 1/09884，于2001年3月29日递交，题名为″Method，System，and Computer Program Product for Evaluation ofGlycemic Control in Diabetes Self-Monitoring Data；″
M.U.S.专利号7,025,425B2，于2006年4月11日递交，题名为″Method，System，and Computer Program Product for the Evaluation ofGlycemic Control in Diabetes from Self-Monitoring Data；″
N.U.S.专利申请号11/305,946，于2005年12月19日递交，题名为″Method，System，and Computer Program Product for the Evaluation ofGlycemic Control in Diabetes from Self-Monitoring Data″(公开号2006/0094947)；
O.PCT国际申请序列号PCT/US2003/025053，于2003年8月8日递交，题名为″Method，System，and Computer Program Product for theProcessing of Self-Monitoring Blood Glucose(SMBG)Data to EnhanceDiabetic Self-Management；″
P.U.S.专利申请号10/524,094，于2005年2月9日递交，题名为″Managing and Processing Self-Monitoring Blood Glucose″(Publication No.2005/214892)；
Q.U.S.序列号12/065,257，于2008年8月29日递交，题名为″Accuracy of Continuous Glucose Sensors；″
R.PCT国际申请序列号PCT/US2006/033724，于2006年8月29日递交，题名为″Method for Improvising Accuracy of Continuous Glucose Sensorsand a Continuous Glucose Sensor Using the Same；″
S.U.S.序列号12/159,891，于2008年7月2日递交，题名为″Method，System and Computer Program Product for Evaluation of Blood GlucoseVariability in Diabetes from Self-Monitoring Data；″
T.PCT国际申请号PCT/US2007/000370，于2007年1月5日递交，题名为″Method，System and Computer Program Product for Evaluation ofBlood Glucose Variability in Diabetes from Self-Monitoring Data；″
U.U.S.专利申请号11/925,689和PCT国际专利申请号PCT/US2007/082744，二者均于2007年10月26日递交，题名为″ForMethod，System and Computer Program Product for Real-Time Detection ofSensitivity Decline in Analyte Sensors；″
V.U.S.序列号10/069,674，于2002年2月22日递交，题名为″Method and Apparatus for Predicting the Risk of Hypoglycemia；″
W.PCT国际申请号PCT/USOO/22886，于2000年8月21日递交，题名为″Method and Apparatus for Predicting the Risk of Hypoglycemia；″
X.U.S.专利号6,923,763B1，2005年8月2日授权，题名为″Methodand Apparatus for Predicting the Risk of Hypoglycemia；″
Y.U.S.专利申请号US 2004/0254434 A1，″Glucose Measuring Moduleand″Insulin Pump Combination″，2004年12月16日
Z.U.S.专利申请公开号US 2009/00697456 A1，Estes等人″Operating anInfusion Pump System″，2009年3月12日。
总之，尽管关于特定的实施方式描述了本发明，但是许多修改、变化、改变、替代和等同物对于本领域技术人员而言将是显而易见的。本发明的范围并不由本文描述的特定实施方式来限定。实际上，除了本文所述的以外，本领域技术人员从前文的描述和附图中会显而易见本发明的多种修改。因此，本发明应当被认为仅仅由包括所有修改和等同物的权利要求的精神和范围来限定。
本领域技术人员通过阅读某些示例性实施方式的上述详细描述和附图将容易显而易见另外的其他实施方式。应当理解，各种变化、修改和额外的实施方式是可能的，因此，所有这些变化、修改和实施方式应当被认为在本申请的精神和范围内，例如，不管本申请的任何部分(例如标题、领域、背景、概述、摘要、附图等)的内容如何，除非相反地明确指出，否则任何特定描述或示出的活动或元件、这样的活动的任何特定顺序或这样的元件的任何特定相互关系都不需要被包括在本文或要求本文优先权的任何申请的任何权利要求中。另外，任何活动可以被重复，任何活动可以被多个实体执行，和/或任何元件可以被复制。进一步地，任何活动或元件可以被排除，活动的顺序可以变化，和/或元件的相互关系可以变化。除非相反地明确指定，否则对任何特定描述或示出的活动或元件，任何特定顺序或此类活动，任何特定大小、速度、材料、尺寸或频率，或这样的元件的任何特定相互关系都没有要求。因此，说明书和附图应被认为实质上是阐述性而非限制性的。另外，在本文中描述任何数字或范围时，除非另有明确说明，否则所述数字或范围是近似的。在本文中描述任何范围时，除非另有明确说明，所述范围包括其中所有值和其中所有子范围。通过引用并入本文中的任何材料(例如美国/外国专利、美国/外国专利申请、书、文章等等)中的任何信息仅仅在这样的程度上通过引用被并入，即此类信息和本文公开的其他说明和附图之间不存在冲突。在此类冲突(包括会使本文的任何权利要求或寻求其优先权的任何权利要求无效的冲突)发生的情况下，通过参考材料并入的任何此类冲突性信息明确地不通过引用并入本文。

Claims (31)

1.一种用于修正患有糖尿病的受试者的名义治疗策略的方法，该方法包括：
提供输入，其中
所述输入包括：
用于所述受试者的开环疗法设置，和
关于所述受试者的血糖状态的数据；
所述输入可选包括：
关于所述受试者的膳食和/或运动的数据；并且
提供输出，其中
所述输出包括：
对所述受试者的所述开环疗法设置进行的用于对所述受试者的胰岛素输送的调节。
2.权利要求1的方法，其中所述调节由胰岛素输送调节(AID)模块提供。
3.权利要求2的方法，还包括将来自所述AID模块的所述调节加到所述受试者的所述开环疗法设置用于对受试者的所述胰岛素输送。
4.权利要求1的方法，其中所述开环疗法设置包括如下中的一个：
预先设定的基础速率；
预定的胰岛素药剂量；或
预先设定的基础速率和预定的胰岛素药剂量。
5.权利要求1的方法，其中所述血糖状态包括胰岛素泵数据和血糖监测仪数据。
6.权利要求1的方法，其中所述血糖数据在某时机获得，其中所述时机包括如下中的至少一个：事件数据、时间间隔数据或时间段数据。
7.权利要求6的方法，其中用于所述获得的所述时间间隔包括每小时约四次。
8.权利要求6的方法，其中用于所述获得的所述时间间隔包括每小时一次。
9.权利要求6的方法，其中用于所述获得的所述时间间隔包括每小时多于一次。
10.权利要求6的方法，其中用于所述获得的所述时间间隔包括每小时少于一次。
11.权利要求6的方法，其中所述事件数据包括由自监测血糖(SMBG)得到的数据或其他类型的事件数据。
12.权利要求1的方法，其中所述可选膳食数据包括如下中的至少一个：
膳食的时间，碳水化合物量，或膳食的组成。
13.权利要求1的方法，其中在权利要求1中如果进行所述可选输入，那么所述可选运动数据包括如下中的至少一个：
运动的时间，运动的持续时间，和运动的强度。
14.权利要求1的方法，还包括，将所述调节加到所述受试者的所述开环疗法设置用于对受试者的所述胰岛素输送。
15.权利要求1的方法，其中所述调节根据如下方程提供：
u(k)＝uo(k)+ua(k)
ua(k)＝fa(M(k)，Mo(k)，E(k)，Eo(k)，Y(k)，Yo(k)，U(k)，Uo(k))
其中，u(k)是实际输送的胰岛素，
ua(k)是胰岛素调节项，
Y(k)＝[y(k) y(k-1)...y(k-No)]
Yo(k)＝[yo(k) yo(k-1)...yo(k-No)]
U(k)＝[u(k-1) u(k-2)...u(k-No)]
Uo(k)＝[uo(k-1) uo(k-2)...uo(k-No)]
fa是调节函数；
uo(k)＝fo(Mo(k)，Eo(k))
yo(k)＝go(Mo(k)，Eo(k))
其中，k表示当前时刻瞬间，
u0(k)是名义胰岛素输送，
y0(k)是名义皮下葡萄糖浓度，
如果在权利要求1中进行所述可选输入，那么M0(k)是在名义开环特性的计算中被当做过去和未来膳食的矢量，
如果在权利要求1中进行所述可选输入，那么M(k)是过去和未来膳食的矢量，
如果在权利要求1中进行所述可选输入，那么E0(k)是在名义开环特性的计算中被当做过去和未来体育运动值或其他可能的干扰信息的矢量，
如果在权利要求1中进行所述可选输入，那么E(k)是过去和未来体育运动值或其他可能的干扰信息的矢量，
函数fa和ga是计算法则，其可以要么依赖葡萄糖代谢的数学模型，要么反映可能同样说明历史记录的医学专家的意见，
uo(k)是根据数学模型或医学专家的意见最适应可能膳食、运动和干扰信息的胰岛素输送，
y0(k)是在这个开环控制下预期的的皮下浓度，其根据数学模型或者医学专家的意见进行估计；并且
y(k)指实际连续葡萄糖监测(CGM)测量。
16.一种用于修正患有糖尿病的受试者的名义治疗策略的系统，所述系统可以包括：
开环疗法模块，其中所述开环疗法模块向所述受试者提供开环疗法设置；
葡萄糖监测仪，其中所述葡萄糖监测仪提供关于所述受试者的血糖状态的数据；
胰岛素泵，其中所述胰岛素泵提供关于所述受试者的血糖状态的数据；
可选地膳食和/或运动模块，其中所述膳食和/或运动模块提供关于所述受试者的膳食和/或运动的数据；和
胰岛素输送调节(AID)模块，其中，所述AID模块提供对所述受试者的开环疗法设置进行的用于对所述受试者的胰岛素输送的调节。
17.权利要求16的系统，其中所述开环疗法设置包括如下中的一个：
预先设定的基础速率；
预定的胰岛素药剂量；或
预先设定的基础速率和预定的胰岛素药剂量。
18.权利要求16的系统，其中所述血糖状态包括胰岛素泵数据和血糖监测仪数据。
19.权利要求18的系统，其中所述血糖数据在某时机获得，其中所述时机包括如下中的至少一个：事件数据、时间间隔数据或时间段数据。
20.权利要求19的系统，其中用于所述获得的所述时间间隔包括每小时约四次。
21.权利要求19的系统，其中用于所述获得的所述时间间隔包括每小时一次。
22.权利要求19的系统，其中用于所述获得的所述时间间隔包括每小时多于一次。
23.权利要求19的系统，其中用于所述获得的所述时间间隔包括每小时少于一次。
24.权利要求19的系统，其中所述事件数据包括由自监测血糖(SMBG)得到的数据或其他类型的事件数据。
25.权利要求16的系统，其中如果所述可选膳食和/或运动模块存在于权利要求16中，那么所述可选膳食数据包括如下中的至少一个：
膳食的时间，碳水化合物量，或膳食的组成。
26.权利要求16的系统，其中如果所述可选膳食和/或运动模块存在于权利要求16中，那么所述可选运动数据包括如下中的至少一个：
运动的时间，运动的持续时间，和运动的强度。
27.权利要求16的系统，还包括，求和模块，其中所述求和模块用于将来自所述AID模块的所述调节加到所述受试者的所述开环疗法设置用于对受试者的所述胰岛素输送。
28.权利要求16的系统，其中所述调节根据如下方程提供：
u(k)＝uo(k)+ua(k)
ua(k)＝fa(M(k)，Mo(k)，E(k)，Eo(k)，Y(k)，Yo(k)，U(k)，Uo(k))
其中，u(k)是实际输送的胰岛素，
ua(k)是胰岛素调节项，
Y(k)＝[y(k) y(k-1)...y(k-No)]
Yo(k)＝[yo(k) yo(k-1)...yo(k-No)]
U(k)＝[u(k-1) u(k-2)...u(k-No)]
Uo(k)＝[uo(k-1) uo(k-2)...uo(k-No)]
fa是调节函数；
uo(k)＝fo(Mo(k)，Eo(k))
yo(k)＝go(Mo(k)，Eo(k))
其中，k表示当前时刻瞬间，
u0(k)是名义胰岛素输送，
y0(k)是名义皮下葡萄糖浓度，
如果所述可选膳食和/或运动模块存在于权利要求16中，那么M0(k)是在名义开环特性的计算中被当做过去和未来膳食的矢量，
如果所述可选膳食和/或运动模块存在于权利要求16中，那么M(k)是过去和未来膳食的矢量，
如果所述可选膳食和/或运动模块存在于权利要求16中，那么E0(k)是在名义开环特性的计算中被当做过去和未来体育运动值或其他可能的干扰信息的矢量，
如果所述可选膳食和/或运动模块存在于权利要求16中，那么E(k)是过去和未来体育运动值或其他可能的干扰信息的矢量，
函数fa和ga是计算法则，其可以要么依赖葡萄糖代谢的数学模型，要么反映可能同样说明历史记录的医学专家的意见，
uo(k)是根据数学模型或医学专家的意见最适应可能膳食、运动和干扰信息的胰岛素输送，
y0(k)是在这个开环控制下预期的的皮下浓度，其根据数学模型或者医学专家的意见进行估计；并且
y(k)指实际连续葡萄糖监测(CGM)测量。
29.一种计算机程序产品，所述计算机程序产品包括具有计算机程序逻辑的计算机可用介质能够使计算机系统中的至少一个处理器用于修正患有糖尿病的受试者的名义治疗策略，所述计算机程序逻辑包括：
提供输入，其中
所述输入包括：
用于所述受试者的开环疗法设置，和
关于所述受试者的血糖状态的数据；
所述输入可选包括：
关于所述受试者的膳食和/或运动的数据；并且
提供输出，其中
所述输出包括：
对所述受试者的所述开环疗法设置进行的用于对所述受试者的胰岛素输送的调节。
30.权利要求29的计算机程序产品，其中所述处理器被配置成与如下中的一个或多个通信：
开环疗法模块，
葡萄糖监测仪，
胰岛素泵，
可选的膳食和/或运动模块，或
胰岛素输送调节(AID)模块。
31.权利要求29的计算机程序产品，其中所述处理器被配置成与如下中的一个或多个通信：
存储器驱动器；
显示器接口；
显示器接口；
通信接口；或
通信通路。
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