CN102946923B - 用于将葡萄糖控制在治疗范围的闭环控制的系统 - Google Patents

用于将葡萄糖控制在治疗范围的闭环控制的系统 Download PDF

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Abstract

本文公开的主题涉及患者血糖水平的监测和/或控制。具体而言，当患者的估计葡萄糖水平在预定范围之内时，以特定输注速率向患者递送一种或一种以上物质。如果患者的估计血糖水平在预定范围之外，则可应用不同的胰岛素输注速率。

Description

用于将葡萄糖控制在治疗范围的闭环控制的系统
相关申请的交叉引用
本申请是要求2010年6月22日提交的、美国非临时专利申请第12/820,944号的优先权的PCT申请，该非临时专利申请通过引用全部并入本文。
技术领域
本文公开的主题涉及监测和/或控制患者血糖水平。
背景技术
正常健康人的胰腺响应血浆葡萄糖水平的升高而产生和释放胰岛素到血流中。当需要时，位于胰腺中的β细胞（β细胞）产生和分泌胰岛素到血流中。如果β细胞丧失功能或死亡，称为1型糖尿病的病症（或在一些情形下，如果β细胞产生的胰岛素的数量不足，称为2型糖尿病的病症），那么可以由另外的源向身体提供胰岛素以维持生命或健康。
传统上，由于胰岛素不能口服，所以使用注射器注射胰岛素。最近，在多种医疗情况下，输注泵疗法的使用已越来越多，包括用于向糖尿病患者递送胰岛素的输注泵疗法。例如，外部输注泵可以佩戴在腰带上、口袋内等，并且所述输注泵可以使用放置在皮下组织的经皮针或套管经由输注管将胰岛素递送至体内。
1995年时，在美国，少于5%的1型糖尿病患者使用输注泵疗法。目前，在美国，900,000以上的I型糖尿病患者中超过7%的患者使用输注泵疗法。使用输注泵的1型糖尿病患者的百分比正以每年超过2%的速率增长。而且，2型糖尿病患者的数量正以每年3%或更高的速率增长，并且越来越多的使用胰岛素的2型糖尿病患者也采用输注泵。此外，内科医生已经认识到持续的输注可更好的控制糖尿病患者的病情，所以他们也越来越多地嘱咐患者采用持续的输注。
闭环输注泵系统可包括自动地和/或半自动地控制以将胰岛素输注至患 者的输注泵。可以控制胰岛素的输注以基于例如从嵌入的血糖传感器实时获得的血糖测量值的时间和数量进行。闭环输注泵系统除了递送胰岛素，还可以递送葡萄糖和/或胰高血糖素来控制患者的血糖水平（例如，在低血糖场景下）。
发明内容
简要地说，示例性实施方式可涉及用于下述的方法、系统、装置和/或物品等：为患者确定围绕血糖设定点的范围；当患者的估计的葡萄糖水平在所述范围之内时，以基本的胰岛素递送速率将胰岛素递送给所述患者；以及当所述估计的葡萄糖水平在所述范围之外时，对患者选择性地应用不同的胰岛素递送速率。此处，所述不同的胰岛素递送速率至少部分地基于所述设定点计算得到。
在另一个特定实施方式中，所述不同的胰岛素递送速率至少部分基于PID算法。
在又一个实施方式中，响应患者的葡萄糖水平将处于范围之外的预测而可选择性地应用所述不同的胰岛素递送速率。
在又一个实施方式中，如果所述估计的葡萄糖水平低于所述范围时，所述不同的胰岛素递送速率比所述基本的速率低。例如，所述不同的胰岛素递送速率可设为零值胰岛素递送速率。
在又一个实施方式中，在所述估计的血糖水平在所述范围之内并且以超过阈值的速率下降的情况下，至少部分地基于PID算法选择性地应用胰岛素递送速率。
在又一个实施方式中，如果在滑动窗口内递送给患者的胰岛素超过门限值，当所述估计的葡萄糖水平高于所述范围时，可选择性地应用所述基本的胰岛素递送速率。
在又一个实施方式中，至少部分地基于参考轨迹确定所述血糖设定点。
在又一个实施方式中，系统可接收来自患者或看护者的用于确定胰岛素递送速率的命令。
在又一个实施方式中，可接收来自所述患者的确定胰岛素递送的命令。在缺少来自所述患者的命令的情况下，可选择性地应用前述不同的胰岛素递 送速率。
本文描述了和/或附图图示了其他选择性的示例实施方式。此外，特定示例实施方式可以设计包括存储介质的物品，其中所述存储介质包含存储于其上的机器可读指令，如果由特定用途计算设备和/或处理器执行，则特定实施方式可以涉及，使所述特定用途计算设备和/或处理器能够执行根据一种或一种以上特定实施方式所述的方法的至少一部分。在其他特定示例实施方式中，传感器可以适于响应体内测得的血糖浓度而产生一个或一个以上信号，而特定用途计算设备/处理器可以适于基于由所述传感器产生的一个或一个以上信号执行根据一种或一种以上特定实施方式所述的方法的至少一部分。
附图说明
参考以下附图描述非限制性的和非穷尽性的特征，其中相同的附图标记在各个附图中指代相同的部分：
图1是根据一种实施方式的示例闭环葡萄糖控制系统的框图。
图2是根据一种实施方式的位于身体上的示例闭环部件的正视图。
图3（a）是根据一种实施方式使用的示例葡萄糖传感器系统的透视图。
图3（b）是用于一种实施方式的图3（a）所示的葡萄糖传感器系统的侧视横截面图。
图3（c）是用于一种实施方式的图3（a）所示的葡萄糖传感器系统的示例性的传感器座的透视图。
图3（d）是用于一种实施方式的图3（c）所示的传感器座的侧视横截面图。
图4是用于一种实施方式的图3（d）所示的传感器座的示例检测端的横截面图。
图5是根据一种实施方式所使用的在开口位置具有储液器通道的示例输注设备的俯视图。
图6是根据一种实施方式使用的插入针被抽出的示例输注座的侧视图。
图7是根据一种实施方式连接至身体的示例传感器座和示例输注座的横截面图。
图8（a）是根据一种实施方式的用于葡萄糖控制系统的单个示例设备及其元件的示图。
图8（b）是根据一种实施方式的用于葡萄糖控制系统的两个示例设备及其元件的示图。
图8（c）是根据一种实施方式的用于葡萄糖控制系统的两个示例设备及其元件的另一示图。
图8（d）是根据一种实施方式的用于葡萄糖控制系统的三个示例设备及其元件的示图。
图9（a）示出了根据一种实施方式患者体内估计的血糖改变的示例。
图9（b）示出了根据一种实施方式向患者递送胰岛素的速率响应患者体内估计的血糖而进行的变化。
图10是根据一种实施方式的使用比例-积分-微分（PID）控制算法通过基于葡萄糖水平的反馈输注胰岛素来控制血糖水平的示例闭环系统的框图。
具体实施方式
在一种示例的葡萄糖控制系统环境中，血糖测量值可以在闭环输注系统中使用来调节向身体输注流体的速率。在特定示例实施方式中，控制系统可以适于至少部分基于从身体获得（例如，来自葡萄糖传感器）的葡萄糖浓度测量值调节向患者身体输注胰岛素、胰高血糖素和/或葡萄糖的速率。在某些示例实施方式中，这样的系统可以设计为模拟胰腺β细胞（β细胞）。此处，这样的系统可以使患者能够控制输注设备向患者身体释放胰岛素以实现有效的血糖管理。然而，在特定实施方式中，这样的系统也可适于在所述患者不响应血糖极端水平的情况下进行干涉，从而减少低血糖症和高血糖症的风险。此处，这样的系统可适于控制胰岛素输注以便控制/维持患者血糖在目标范围内，从而减少在缺少患者动作的情况下患者血糖水平向危险的极端水平转变的风险。
根据某些实施方式，如本文所述的闭环系统的例子可以在医院环境中实施以监测和/或控制患者体内的葡萄糖水平。在这一点上，作为医院或其他医疗设施治疗程序的一部分，可为看管者或护理者分配与闭环系统交互的任务，例如：将血糖参考测量值样本输入控制设备以校准从血糖传感器获取的 血糖测量值，对设备进行手动调节，和/或对疗法进行改变，仅举几例。作为选择，根据某些实施方式，如本文所述的闭环系统的例子可以在非医院环境中实施以监测和/或控制患者体内的血糖水平。其中，患者或其他非医疗专业人员可以负责与闭环系统交互。
为了维持健康的葡萄糖水平，1型糖尿病人可通过监视血糖水平，控制饮食、运动，以及在适当时间自我给予适当数量的胰岛素来管理他们的血糖过多。这样的血糖管理的偏差，例如在用餐时间省去胰岛素给药或低估膳食的碳水化合物含量可引起延长的高血糖症。同样地，对于给定的血糖水平和/或膳食接收过多胰岛素（例如，通过过量给药）可引起严重的低血糖症。其他外部因素，例如运动或压力，也可促成血糖偏差。
在闭环系统的特定实施方式中，这样的系统可适于控制胰岛素输注以便控制/维持患者的血糖在目标范围内，从而减少患者血糖水平向危险的极端水平转变的风险。此外，这样的机制可减少在患者、非医疗专业人员或医疗专业人员对于为了有效的血糖管理而向系统提供输入不够充分专心的情况下的低血糖症和高血糖症的风险。
根据实施方式，依赖患者的具体生理机能，可确定目标或设定点葡萄糖水平。例如，可至少部分地基于由美国糖尿病协会（ADA）建立的指导方针和/或患者医师的临床判断定义所述目标或设定点葡萄糖水平。在这一点上，例如，ADA建议餐前血糖浓度在80mg/dl至130mg/dl之间，其在正常血糖范围内。作为选择，目标或设定点葡萄糖水平可固定在120mg/dl。在另一种选择中，取决于特定患者的病情，目标或设定点血糖浓度可随时间变化。然而，应当理解，这些仅仅是目标或设定点血糖浓度的例子，并且所请求保护的主题并不限于这个方面。
根据实施方式，可使用闭环系统来维持患者的葡萄糖水平在关于预定的设定点或目标水平的范围内。在这一点上，当患者的葡萄糖水平在预定范围内时，可以预定的基本速率向患者输注胰岛素。如果葡萄糖水平在所述范围之外，可至少部分地基于预定的设定点或目标水平应用不同的输注速率。例如，如果患者葡萄糖水平超出所述范围，可增加输注速率。在另一个示例中，如果患者葡萄糖水平降到特定水平以下，胰岛素输注速率可从基本速率减少。当然，这些仅仅是如果患者葡萄糖水平不在特定范围内时胰岛素输注速 率如何改变的例子，并且所请求保护的主题并不限于这一方面。
当葡萄糖水平在目标范围内时通过维持预定的基本胰岛素输注速率，可减少或完全避免极端的血糖变化。在患者另外遭受不期望的血糖过多的极端状况的环境中，这可向患者提供改进的血糖控制。就这一点而言，尽管这样的患者可保留有对胰岛素输注决定的控制，然而，在缺少具体的患者动作的情况下（例如，忘记胰岛素给药为进餐做准备），特定实施方式可自动响应以阻止血糖到达极端水平。
图1是根据一种实施方式的示例闭环葡萄糖控制系统的框图。特定实施方式可包括葡萄糖传感器系统10、控制器12、胰岛素递送系统14、胰高血糖素递送系统13，以及葡萄糖递送系统15，如图1所示。在某些示例实施方式中，葡萄糖传感器系统10可产生表示身体20的血糖水平18的传感器信号16，并且可以将传感器信号16提供至控制器12。控制器12可以接收传感器信号16并且产生传送至胰岛素递送系统14、胰高血糖素递送系统13和/或葡萄糖递送系统15的命令22。胰岛素递送系统14可接收命令22并且响应命令22而向身体20输注胰岛素24。同样地，胰高血糖素递送系统13可以接收命令22并且响应命令22而向身体20输注胰高血糖素23。类似地，葡萄糖递送系统15可以接收命令22并且响应命令22而向身体20输注葡萄糖25。
葡萄糖传感器系统10可包括：葡萄糖传感器、向传感器提供电能和产生传感器信号16的传感器电气元件、将传感器信号16输送至控制器12的传感器通信系统、以及用于电气元件和传感器通信系统的传感器系统外壳。葡萄糖传感器可直接从血流测量血糖，使用例如皮下传感器间接通过组织间液测量血糖，以上的若干组合等等，仅举几例。如本文所用，“血糖”、“测得的血糖”、“血糖浓度”、“测得的血糖浓度”等等可指通过任何类型葡萄糖传感器获得的葡萄糖水平、血糖水平、血糖浓度等等。然而，应当理解，使用血糖传感器仅仅是用于获得这样的数值的一种特定技术，在不背离所请求保护的主题的情形下可使用其他技术，例如在其他体液中测量血糖（例如使用皮下传感器在组织间液中测量血糖）。
控制器12可包括基于传感器信号16产生用于胰岛素递送系统14、胰高血糖素递送系统13和/或葡萄糖递送系统15的命令22的电气元件和软件。控制器12还可包括接收传感器信号16和向胰岛素递送系统14、胰高血糖素递送系统 13和/或葡萄糖递送系统15提供命令22的控制器通信系统。在特定示例实施方式中，控制器12可包括包含数据输入设备和/或数据输出设备的用户界面和/或操作者界面（未示出）。这样的数据输出设备可以，例如，产生信号来启动报警和/或包括用于显示控制器12的状态和/或患者的关键指标的显示器或打印机。这样的数据输入设备可包括用以接收用户和/或操作者的输入的标度盘、按钮、指向设备、手控开关、字母按键、触摸显示器、以上的组合，等。例如，这样的数据输入设备可用于预定和/或启动餐前胰岛素剂量注射。然而，应当理解，这些仅仅是可作为操作者和/或用户界面的一部分的输入和输出设备的例子，并且所请求保护的主题并不限于这些方面。
胰岛素递送系统14可包括向身体20输注胰岛素24的输注设备和/或输注管。类似地，胰高血糖素递送系统13可包括向身体20输注胰高血糖素23的输注设备和/或输注管。同样地，葡萄糖递送系统15可包括向身体20输注葡萄糖25的输注设备和/或输注管。在选择性实施方式中，可以使用共享的输注管向身体20输注胰岛素24、胰高血糖素23和/或葡萄糖25。在其他选择性实施方式中，胰岛素24、胰高血糖素23和/或葡萄糖25可以使用用于向患者提供流体的静脉注射系统进行输注（例如，在医院或其他医疗环境中）。然而，应当理解，某些示例实施方式可包括胰岛素递送系统14，不具有胰高血糖素递送系统13和/或不具有葡萄糖递送系统15。
在特定实施方式中，输注设备（图1中未明确标识出）可包括根据命令22激活输注马达的输注电气元件、接收来自控制器12的命令22的输注通信系统、以及容纳输注设备的输注设备外壳（未示出）。
在特定的示例实施方式中，控制器12可以容纳在输注设备外壳中，输注通信系统可以包括将命令22从控制器12输送至输注设备的电气线路或电线。在选择性实施方式中，控制器12可以容纳在传感器系统外壳内，传感器通信系统可以包括将传感器信号16从传感器电气元件输送至控制器电气元件的电气线路或电线。在其他选择性实施方式中，控制器12可以具有其自己的外壳或者可以包括在附加设备内。在又一些其他选择性实施方式中，控制器12可以与输注设备和传感器系统共同位于单个外壳内。在进一步的选择性实施方式中，传感器、控制器、和/或输注通信系统可以使用电缆、电线、光纤线、RF发送器和接收器、IR发送器和接收器、或超声发送器和接收器、以上的组 合、和/或替代电气线路的那些，仅举几例。
示例系统的概述
图2至图6图示了根据某些实施方式的示例葡萄糖控制系统。这样的葡萄糖控制系统可用于，例如，控制患者葡萄糖水平大约在目标范围，如上所述。然而，应当理解，这些仅仅是可用于控制患者葡萄糖水平大约在目标范围的特定系统的例子，并且所请求保护的主题并不限于这个方面。图2是根据某些实施方式的位于身体上的示例闭环部件的正视图。图3（a）至图3（d）和图4示出了根据某些实施方式使用的示例葡萄糖传感器系统的不同视图和部分。图5是根据某些实施方式的在开口位置具有储液器通道的示例输注设备的俯视图。图6是根据某些实施方式的将插入针抽出的示例输注座的侧视图。
特定示例实施方式可包括传感器26、传感器座28、遥测特征监测器30、传感器电缆32、输注设备34、输注管36、以及输注座38，这些部件中的任何一个或全部可以佩戴在用户或患者的身体20上，如图2所示。如图3（a）和图3（b）所示，遥测特征监测器30可包括支承印刷电路板33、电池或多个电池35、天线（未示出）、传感器电缆连接器（未示出）等的监测器外壳31。传感器26的检测端40可具有可以穿过皮肤46插入用户身体20的皮下组织44的暴露的电极42，如图3（d）和图4所示。电极42可以与通常遍及皮下组织44存在的组织间液（ISF）接触。
传感器26可以由传感器座28固定在适当的位置，所述传感器座28可以粘附地固定至用户皮肤46，如图3（c）和图3（d）所示。传感器座28可以提供传感器26的与传感器电缆32的第一端29连接的连接器端27。传感器电缆32的第二端37可以与监测器外壳31连接。可以包括在监测器外壳31中的电池35为传感器26和印刷电路板33上的电气元件39提供电能。电气元件39可以采样传感器信号16（例如，图1中的传感器信号）并且将数字传感器数值（Dsig）存储到存储器中。数字传感器数值Dsig可以从存储器定时地传输至控制器12，其中控制器12可以包括在输注设备中。
参考图2和图5（以及图1），控制器12可以处理数字传感器数值Dsig并且产生用于输注设备34的命令22（例如，图1中的命令）。输注设备34可以响应命令22并且启动柱塞48，所述柱塞48将（例如，图1中的）胰岛素24推出 储液器50，其中储液器50位于输注设备34内。响应命令22而使用类似和/或相似的设备（未示出）将葡萄糖从储液器输出。在选择性的实施方式中，患者可以口服葡萄糖。
在特定示例实施方式中，储液器50的连接器末端54可以延伸穿过输注设备外壳52，输注管36的第一端51可以连接至连接器末端54。输注管36的第二端53可以连接至输注座38（例如，图2和图6中的输注座）。参考图6（以及图1），可以通过输注管36将胰岛素24（例如，图1中的胰岛素）驱入输注座38并且进入身体16（例如，图1中的）。输注座38可以粘附地连接至用户的皮肤46。作为输注座38的一部分，套管56可以延伸穿过皮肤46并且在皮下组织44终止以完成储液器50（例如，图5中的储液器）和用户的身体16的皮下组织44之间的流体连通。
在示例选择性实施方式中，如上文所指出，在特定实施方式中的闭环系统可以是基于医院的葡萄糖管理系统的一部分。鉴于重症监护期间的胰岛素疗法已显示出显著改善伤口愈合和减少血流感染、肾衰竭、和多神经病死亡率，因此无论患者在先是否患有糖尿病（参见，例如Van den Berghe G.等的NEJM 345:1359-67,2001），特定示例实施方式可以用在医院环境来控制处于重症监护的患者的血糖水平。在这样的选择性实施方式中，因为在患者处于重症监护环境（例如，ICU）时静脉（IV）注射装置可植入患者的手臂，可以建立附带现有IV连接的闭环葡萄糖控制。从而，在医院或其他基于医疗设施的系统中，直接与患者的血管系统连接用来快速递送IV流体的IV导管也可以用来帮助血液抽样和直接输注物质（例如，胰岛素、葡萄糖、胰高血糖素等）进入血管内的空间。
而且，可以通过IV线插入葡萄糖传感器以提供，例如血流的实时葡萄糖水平。因而，根据医院或其他基于医疗设施的系统的类型，所述选择性实施方式可以不必须使用所述系统元件的全部。可以省略的元件的例子包括，但不限于，传感器26、传感器座28、遥测特征监测器30、传感器电缆32、输注管36、输注座38等。作为替代，标准血糖测定仪和/或血管葡萄糖传感器，例如2008年5月15日提交的、公开号为2008/0221509的共同未决美国专利申请（美国专利申请号为12/121,647；Gottlieb,Rebecca等；题为“MULTILUMENCATHETER”）中描述的那些，可以用来向输注泵控制装置提供血糖数值， 并且现有的IV连接可以用于向患者施用胰岛素。其他选择性实施方式还可以包括比本文所描述的和/或附图所图示的那些元件少的元件、比本文所描述的和/或附图所图示的那些元件多的元件、和/或与本文所描述的和/或附图所图示的那些元件不同的元件。
示例系统和/或环境延迟
在此描述示例系统和/或环境延迟。理想地，传感器和相关元件能够提供控制系统意图控制的参数的实时、无噪声测量值（例如血糖测量值）。然而，在实际实施方式中，通常存在使传感器测量值滞后实际当前数值的生理的、化学的、电气的、算法的、和/或其他时间延迟的源。同时，如本文所指出，这样的延迟可由，例如，对传感器信号应用的噪声滤波的特定水平引起。在获得传感器葡萄糖测量值方面的所述延迟和/或时间滞后会最终影响闭环操作。因此，如下文更加详细的描述，使用各种方法（例如，PID，目标治疗范围，模型预测等）的反馈控制机制可用于有效地响应患者血糖浓度中的突然变化。
图7是根据一种实施方式与身体连接的示例传感器座和示例输注座的横截面图。在特定示例实施方式中，如图7所示，生理延迟可由葡萄糖在血浆420和组织间液（ISF）之间流动时耗散的时间引起。此示例延迟可以由圈出的双箭头422表示。如上面参考图2至图6的描述，传感器可以插入身体20的皮下组织44以便靠近传感器的末端40的电极42（例如，图3和图4中的电极）与ISF接触。然而，待测量的参数可包括血液中的葡萄糖浓度。
葡萄糖可以在血浆420中输送至整个身体。通过扩散过程，葡萄糖可以从血浆420迁移至皮下组织44的ISF中，反之亦然。当血糖水平18（例如，图1中的血糖水平）变化时，ISF的葡萄糖水平也变化。然而，ISF的葡萄糖水平可滞后于血糖水平18，这是由于身体达到血浆420和ISF之间的葡萄糖浓度均衡需要一定时间。一些研究显示在血浆和ISF之间的葡萄糖滞后时间可以在例如0分钟到30分钟之间变化。可影响血浆和ISF之间的所述葡萄糖滞后时间的一些参数为个体的新陈代谢、当前血糖水平、葡萄糖水平上升或下降、以上这些的组合，等等，仅举几例。
可以由传感器响应时间引入化学反应延迟424，在图7中由围绕传感器26 的末端的圆圈424表示。传感器电极42可以涂覆有保持电极42被ISF浸渍、削减葡萄糖浓度、并且减少电极表面上葡萄糖浓度变动的保护膜。当葡萄糖水平变化时，所述保护膜可以减慢ISF和电极表面之间的葡萄糖交换速率。此外，可存在起因于葡萄糖与葡萄糖氧化酶GOX反应生成过氧化氢的反应时间和副反应的反应时间的化学反应延迟，所述副反应例如过氧化氢向水、氧和自由电子的还原反应。
因而，胰岛素递送延迟可以由扩散延迟引起，所述扩散延迟可以是已输注至组织的胰岛素扩散进入血流的时间。其他对胰岛素递送延迟有贡献的因素可包括，但不限于：递送系统在接收到输注胰岛素的命令之后向身体递送胰岛素的时间；胰岛素一旦进入血流后在整个循环系统扩散的时间；和/或其他机械、电气/电子、或生理原因单独或组合的贡献因素，仅举几例。此外，身体甚至在胰岛素用剂由胰岛素递送系统向身体递送的时候对胰岛素进行清除。因为胰岛素被身体从血浆中持续地清除，向血浆递送得太慢或被延迟的胰岛素用剂在全部胰岛素用剂完全到达血浆之前至少部分地并且可明显地被清除。因此，血浆中的胰岛素浓度曲线可能永不会达到给定峰值（也不会遵照给定曲线），若没有延迟，可以达到所述峰值。
而且，当将模拟传感器信号Isig转换为数字传感器信号Dsig时还可存在处理延迟。在特定示例实施方式中，模拟传感器信号Isig可以在1分钟区间内积分并且转换为若干计数。因而，在这样的情形下，模拟到数字（A/D）转换时间可以产生平均30秒的延迟。在特定示例实施方式中，1分钟的数值在它们被提供至控制器12（例如，图1中的控制器）之前可以平均成5分钟的数值。所产生的平均延迟可以是2.5分钟。在示例选择性实施方式中，可以使用更长的或更短的积分时间，这产生更长的或更短的延迟时间。
在其他示例实施方式中，模拟传感器信号电流Isig可以持续地转换为模拟电压Vsig，并且A/D转换器可以每隔10秒采样电压Vsig。因而，在这样的情形下，可对六个10秒的数值进行预滤波和平均处理以产生1分钟的数值。同样地，可以对五个1分钟的数值进行滤波和平均处理以产生5分钟的数值，这可以产生2.5分钟的平均延迟。在其他选择性实施方式中，来自其他类型的传感器的其他传感器信号可以视情况而定在数字传感器数值Dsig发送至另外的设备之前转换为数字传感器数值Dsig。而且，其他实施方式可以使用其他 电气元件、其他采样速率、其他转换、其他延迟时间段、以上的组合等等。
系统配置示例
图8（a）至图8（d）图示了根据某些实施方式的用于葡萄糖控制系统的一种或一种以上设备及其元件的示例图。图8（a）至图8（d）示出了可以与本文上面描述的某些控制器一起使用的元件的示例性而非限制性的例子。在不脱离所请求保护的主题的范围的情形下，可以对元件、这些元件的布局、元件的组合等做出各种变化。
在传感器信号16作为输入提供给控制器12（例如，图1中的控制器）之前，传感器信号16可以经历信号调节，例如预滤波、滤波、校准等，仅举几例。诸如预滤波器、一个或一个以上滤波器、校准器、控制器12等之类的元件可以单独地隔开或物理上设置在一起（例如，如图8（a）所示），并且它们可以与遥测特征监测器发送器30、输注设备34、附加设备等包括在一起。
在特定示例实施方式中，预滤波器、滤波器、和校准器可以作为遥测特征监测器发送器30的一部分，并且控制器（例如，控制器12）可以与输注设备34包括在一起，如图8（b）所示。在示例选择性实施方式中，预滤波器可以与遥测特征监测器发送器30包括在一起，而滤波器和校准器可以与控制器一起包括在输注设备中，如图8（c）所示。在其他选择性示例实施方式中，预滤波器可以与遥测特征监测器发送器30包括在一起，而滤波器和校准器包括在附加设备41中，控制器可以包括在输注设备中，如图8（d）所示。
在特定示例实施方式中，传感器系统可产生包括基于传感器信号的信息的消息，其中所述信息例如数字传感器数值、预滤波后的数字传感器数值、滤波后数字传感器数值、校准后数字传感器数值、命令等，仅举几例。这样的消息也可包括其他类型的信息，包括（作为示例而非限制）：序列号、ID编码、校验值、用于其他检测参数、诊断信号、其他信号的数值等等。在特定示例实施方式中，数字传感器数值Dsig可以在遥测特征监测器发送器30中进行滤波，并且滤波后的数字传感器数值可以包含在发送至输注设备34的消息中，在输注设备34中所述滤波后的数字传感器数值可以在控制器中进行校准和使用。在其他示例实施方式中，数字传感器数值Dsig可以在发送至输注设备34的控制器之前进行滤波和校准。作为选择，数字传感器数值Dsig可以 在控制器中进行滤波、校准、和使用以产生由遥测特征监测器发送器30发送至输注设备34的命令22。
在进一步的示例实施方式中，诸如后校准滤波器、显示器、记录器、血糖仪等之类的附加元件可以与其他元件一起包括在设备中，或者这些附加元件可以单独设置。例如，如果血糖仪内置于设备，它可以共同位于包含校准器的同一设备中。在选择性的示例实施方式中，可以通过比如图8所示的元件和/或本文上述的元件多、比如图8所示的元件和/或本文上述的元件少、和/或与如图8所示的元件和/或本文上述的元件不同的元件实施。
在特定示例实施方式中，RF遥测技术可以用于在包含一个或一个以上元件的设备之间进行通信，所述设备例如遥测特征监测器发送器30和输注设备34。在选择性示例实施方式中，设备之间可以采用其他通信媒介，例如电线、电缆、IR信号、激光信号、光纤、超声信号等，仅举几例。
操作的示例模式
尽管某些示例实施方式描述了比例-积分-微分（PID）控制算法的策略用于配合将患者的血糖水平控制在特定范围内，但所请求保护的主题并不限于此，这种用于将患者的血糖水平控制在特定范围内的方法可通过其他控制策略或多种策略实现。
如图9a中所示，根据特定的实施方式，患者的目标葡萄糖范围可由三个葡萄糖界限（上限(UB)、中限(IB)和下限(LB)）界定。在这一点上，这三个葡萄糖界限可将葡萄糖范围分成四个区域。区域1代表UB以上的范围；区域2代表UB和IB之间的范围；区域3代表IB和LB之间的范围；最后，区域4代表LB以下的范围。在特定的实施方式中，可在区域2内为患者设定目标葡萄糖水平或设定点葡萄糖水平。在其他实施方式中，可将IB设定为预定的设定点。本文，可将所述目标葡萄糖水平或设定点葡萄糖水平确定为目标血糖GB，如下文所述。在特定的实施方式中，UB、IB和LB可确定为离目标葡萄糖水平或设定点葡萄糖水平的偏移。此处，例如UB、IB和LB可随着设定点或目标葡萄糖水平的改变而移动。
在可选的实施方式中，目标葡萄糖水平或设定点葡萄糖水平可随着时间的推移而移动到上述区域1至区域4的任意一个区域，而这些区域保持固定。 在图9a和图9b中所示的特定实施例中，设定点位于区域2。如下文与特定实施方式有关的描述，使用PID控制器来控制胰岛素输注速率，所述胰岛素输注速率可至少部分地基于预定的目标血糖水平或设定点血糖水平进行确定。
图9b示出了基于和/或响应在图9a中所示的四个区域中血糖水平，由控制器采取的相应动作以向患者输注胰岛素。此处，可以从图9b看出，当患者的血糖水平在区域2（如图9a所示）时，应用恒定的基本胰岛素输注速率。当患者的血糖水平超过UB时，根据控制器命令（例如，PID控制器命令）应用胰岛素输注速率。当患者的血糖水平位于区域3，胰岛素输注减少/渐缩至基本速率以下，直到血糖下降到LB以下至区域4。此处，在区域4，胰岛素输注完全中止，直到血糖水平超过LB返回区域3。
根据特定实施方式，UBASAL可由医生和/或看护者确定。可选地，UBASAL可由患者确定。在一个特定的实施方式中，UBASAL可在胰岛素泵中预先编程以递送非餐时相关的胰岛素。此处，UBASAL可在全天内变化。UBASAL的特定值可根据现行护理标准确定。然而，如果葡萄糖水平降至特定目标范围之外，可改变胰岛素输注速率以试图将血糖水平返回至目标范围之内。
在特定的实施方式中，可由PID控制器控制胰岛素输注，PID控制器命令UPUMP可用于在规定命令周期控制胰岛素输注泵，从而控制胰岛素输注速率。此处，在特定的实施方式中，对目标血糖范围进行处理可防止如上所述的在缺乏患者的行动和/或操作（例如，餐前给药）时的极端血糖水平情况。
用于确定PID控制器命令的过程在此通过伪代码程序的方式表示。然而，应当理解伪代码的使用仅仅是可表达这个过程的一种方式，并且在不偏离请求保护主题的情况下，该过程可通过各种技术的任意一种实现。另外，以下通过伪代码表达的不同程序无需以任意特定顺序执行。此外，下述通过伪代码表达的不同程序还可以一起执行或者彼此独立地执行。本文，根据下面的伪代码程序，可将命令UPUMP确定在这样的命令周期：
在该特定的实施方式中，在表达式（1）中，可根据如下所述的PID算法确定PID命令UPID。如果确定患者的血糖G超过上限UB，则确定患者的血糖在区域1，这样，在表达式（2）中UPUMP被设置为UPID。
在当前示出的实施方式中，在表达式（3）中，UPUMP限制在水平Umax。此处，例如，Umax可表示根据特定患者的安全要求所允许的最大输注速率。在特定的实施方式中，Umax可设定为使得减少输注胰岛素过量的危险的水平。在另一个实施方式中，可至少部分地基于在特定时期内向患者输注的胰岛素总量来限制输注胰岛素的命令UPUMP。在当前示出的实施方式中，可表示在过去两个小时范围内（例如确定为滑动窗口）向患者输注的胰岛素的总量。本文，如表达式（4）中所示，如果大于TTRmax，UPUMP可限制在基本的速率UBASAL，其中TTRmax为预定的阈值。
根据特定的实施方式，可至少部分地基于预定的每日胰岛素需求量（DIR）确定阈值TTRmax。在一个特定的实施方式中，基于特定的患者情况DIR可近似如下：
在另一个示例性实施方式中，以上数值可提供DIR的初始近似值，并且，可基于由患者完成的葡萄糖控制推理出实际值。例如，在一个非固定的背景下，可通过对最近数天（每天）递送的胰岛素取平均值/中间值来近似个体的DIR。然而，应当理解，这些仅仅是如何确定DIR的实施例，请求保护的主题不限于这个方面。
在一个特定的实施方式中，DIR的每日剂量分数（DailyBolusFraction）（例如，50%）分配用于每日餐时剂量。这一数量可进一步分成三份单独的餐时剂量（例如，用于早餐、午餐和晚餐）并由下述公式确定：
在此，应当指出的是，使用该特定公式，减少每日剂量分数的值降低了TTRmax阈值，并且可趋于使算法不那么激进。然而，应对理解，这仅仅是根据特定实施方式确定如何阈值的特定实施例，并且请求保护的主题不限于这个方面。
如上所述，当患者的血糖水平位于区域2时，使得泵输注速率可等于上述基本速率。然而，如果血糖以超过特定阈值的速率减少，并且PID输注速率明显低于所述基本速率（例如，UPID<0.2xUBASAL），则泵输注速率可切换至较低的PID速率UPID。这可根据下述另外的伪代码程序实现：
此处，可以看出，在葡萄糖降低迅速的情况下，当患者的血糖G位于区域2时，上述伪代码程序通过将胰岛素输注减少至低于基本速率使PID控制器能够提前反应，因此潜在地减少了低血糖的危险。在上述伪代码程序中，患者的血糖G降低的速率通过将微分与阈值δ比较计算来进行测量。在一 个特定的实施方式中，δ可固定为一默认值，例如1.0毫克/分升/分钟。在另一个特定的实施方式中，基于临床数据可调整δ，以使得δ足够灵敏，从而对患者的葡萄糖水平的急剧下降反应，并且不要过度灵敏而响应传感器噪声。因此，如果当患者的血糖G位于区域2并且患者的血糖降低的速率超过δ时，如果UPID<0.2xUBASAL，表达式（6）可设UPUMP为UPID。
如上文所指出，当患者的血糖G位于区域3，泵输注速率可通过PID命令UPID确定。此处，如果当患者的血糖G位于区域3并且血糖水平上升时，如果UPID<UBASAL，UPUMP可设为UPID。这可通过下述另外的伪代码程序实现：
此处，表达式（7）设置UPUMP为UPID，表达式（8）将UPUMP限制在UBASAL。
示例控制系统实施方式
对于特定示例实施方式，控制器可以使用任何一种或多种不同控制算法技术来实现。例如，图10的控制器12显示为示例PID控制器。因此，关于PID控制器，尽管本文描述了某些非穷尽性的示例实施方式，控制器也可实施其他控制算法。
图10是根据一种实施方式的使用比例-积分-微分（PID）控制算法至少通过基于葡萄糖水平反馈的胰岛素输注来控制血糖水平的示例闭环系统的框图。此处，这样的闭环系统可以能够生成可部分用于控制对患者输注胰岛素的PID命令UPID。如上所述，例如，UPID可用于确定用于控制胰岛素输注速率的命令UPUMP。
在特定示例实施方式中，闭环控制系统可以用于向身体递送胰岛素来补偿未适当执行功能的β细胞。对于特定身体而言，可以存在期望的基本或目标血糖水平GB。期望的基本血糖水平GB与当前血糖水平的估计值G之间的差值为可校正的葡萄糖水平误差GE。对于特定示例实施方式，葡萄糖水平误差 GE可以作为输入提供给控制器12，如图10所示。因此，目标血糖水平GB可用于确定胰岛素输注速率，所述胰岛素输注速率应用于将患者血糖水平G控制在特定的预定范围内，如上文参考图9a和9b所述。控制器12除了控制胰岛素输注，还可以任选地控制递送葡萄糖和/或胰高血糖素的速率，如下所述。
对于参考图10描述的某些示例实施方式，控制器12可以实现为PID控制器。在示例实施方式中，可选择PID控制器增益KP、KI、和/或KD以使来自控制器12的命令指示胰岛素递送系统64以特定速率向身体20释放胰岛素24。这样的特定速率可使血液中胰岛素浓度遵循由充分作用的β细胞响应身体血糖水平引起的相似浓度曲线。任选地，可选择控制器增益KP、KI、和/或KD以使来自控制器12的命令指示胰高血糖素递送系统63响应相对低的葡萄糖水平释放胰高血糖素23。同样的，可选择控制器增益KP、KI、和/或KD以使来自控制器12的命令指示葡萄糖递送系统65响应低血糖漂移释放葡萄糖25。在特定示例实施方式中，可以至少部分地通过观测具有健康的、机能正常的β细胞的若干个正常耐糖量（NGT）个体的胰岛素反应来对控制器增益进行选择。然而，应当理解，所请求保护的主题并不限于此，并且控制器12可以通过替代方式实现，例如其他PID控制器实施方式，其他类型控制器，等等，仅举几例。
如上所述，在表达式（1）的特定实施方式中，可至少部分地基于胰岛素反馈分量IFB确定UPID的值。此处，在确定UPID中结合IFB可以允许控制器在闭环系统中更早地递送更多的胰岛素（例如，在进餐的开始），但避免胰岛素的过量递送。在闭环控制系统中，例如IFB可充当超前-滞后（lead-lag）补偿器。在特定实施方式中，IFB可反映患者体内由泵输注的外源胰岛素的量。在一个示例中，可至少部分地基于定义了3个生理学腔室（皮下室、血浆室和有效室）的胰岛素吸收模型确定所述胰岛素反馈分量IFB。本文，可至少部分地基于与这3个生理学腔室有关的值的总和确定胰岛素反馈成分IFB，如下：
IFB=γ1·ISC+γ2·IP+γ3·IEF,
其中：
ISC是皮下室中的胰岛素；
IP是血浆室中的胰岛素；
IEF是有效室中的胰岛素；以及
γ1、γ2和γ3是转换常量。
可根据下列关系确定与ISC、IP和IEF有关的值：
其中τ1，τ2和τ3是时间常量。
如果葡萄糖水平误差GE为正（意味着，例如，血糖水平的当前估计值G比期望的基本血糖水平GB高），那么来自控制器12中的命令可生成驱动胰岛素递送系统64向身体20提供胰岛素24的PID命令UPID。胰岛素递送系统64可以是胰岛素递送系统14（例如，图1中的胰岛素递送系统）的一种示例实施方式。同样地，如果GE为负（意味着，例如，血糖水平的当前估计值G比期望的基本血糖水平GB低），那么来自控制器12的命令可以生成驱动胰高血糖素递送系统63向身体20提供胰高血糖素23的PID命令UPID。胰高血糖素递送系统63可以是胰高血糖素递送系统13（例如，图1中的胰高血糖素递送系统）一种示例实施方式。如上文所指出，泵命令UPUMP可来源于PID命令UPID用于控制胰岛素递送以将患者血糖控制在目标范围内。任选地，如果GE为负（意味着，例如，血糖水平的当前估计值G比期望的基本血糖水平GB低），那么来自控制器12中的命令可生成驱动葡萄糖递送系统65向身体20提供葡萄糖25的PID命令UPID。葡萄糖递送系统65可以是葡萄糖递送系统15的示例实施方式（例如图1中的葡萄糖递送系统）。如图10所示，胰岛素24和胰高血糖素23通过皮下组织44递送；然而，作为选择，它们可以通过静脉递送。如果患者的血糖水平低于阈值最低水平（可低于目标设定点或期望的基本血糖水平GB），那么可递送葡萄糖和/或胰高血糖素以增加患者葡萄糖水平。
上述讨论的实施方式旨在控制胰岛素输注速率以维持患者血糖水平在目标范围内。在其他实施方式中，还可改变葡萄糖和/或胰高血糖素的递送以维持患者血糖水平在目标范围内。
就用于讨论目的的控制闭环而言，葡萄糖可以视为正的，而胰岛素可以 视为负的。传感器26可以检测身体20的ISF葡萄糖水平并产生传感器信号16。在本文中特别参考图10进行描述的某些实施方式中，控制闭环可以包括滤波器和校准单元456和/或校正算法454。然而，这仅当作示例，所请求保护的主题并不限于此。传感器信号16可以在单元456中进行滤波和校准以生成当前血糖水平的估计值452。在特定示例实施方式中，当前血糖水平的估计值G可以在其与期望的基本血糖水平GB进行比较之前使用校正算法454进行调整，所述当前血糖水平的估计值G与期望的基本血糖水平GB进行比较以计算出新的葡萄糖水平误差GE从而再次开始循环。而且，看管者、护理者、患者等可以使用例如葡萄糖试纸从患者血液获取血糖参考测量值。这些基于血液的测量值可用来校准基于ISF的传感器测量值，其使用技术：例如，2005年5月17日授权的美国专利第6,895,263号中描述的那些技术。
如果葡萄糖水平误差GE为负（意味着，例如，血糖水平的当前估计值比期望的基本血糖水平GB低），那么控制器12可以减少或停止胰岛素递送，这取决于响应葡萄糖误差GE的积分分量是否仍然为正。在选择性实施方式中，如下所述，如果葡萄糖水平误差GE为负，控制器12可以启动胰高血糖素23和/或葡萄糖25的输注。如果葡萄糖水平误差GE为零（意味着，血糖水平的当前估计值等于期望的基本血糖水平GB）,那么控制器12可以发布或不发布输注胰岛素24、胰高血糖素23和/或葡萄糖25的命令，这取决于微分分量（例如，葡萄糖水平是上升还是下降）和/或积分分量（例如，葡萄糖水平已经在基本血糖水平GB之上或之下多长时间，以及葡萄糖水平已经在基本血糖水平GB之上或之下的程度多少）。
为了更清楚地理解身体对所述控制闭环的影响，提供了胰岛素对ISF中葡萄糖浓度的生理影响的更为详细的描述。在特定示例实施方式中，胰岛素递送系统64将胰岛素24递送至身体20的皮下组织44（例如，还可是图3、图4和图6中的皮下组织）的ISF。作为选择，胰岛素递送系统64或一个或多个单独的输注设备（例如，胰高血糖素递送系统63和/或葡萄糖递送系统65）可以类似地将胰高血糖素23递送至皮下组织44的ISF和/或将葡萄糖25递送至血流的静脉内腔。此处，胰岛素和/或胰高血糖素可以从围绕套管的局部ISF扩散进入血浆并且在主循环系统中扩散至整个身体20。输注的胰岛素和/或胰高血糖素可以从血浆扩散进入基本上遍及整个身体的ISF。
此处，在身体中，胰岛素24可以与身体组织的细胞上的膜受体蛋白质结合并使膜受体蛋白质活化。这可以有助于葡萄糖渗入活化后的细胞。通过这种方式，身体20的组织可以从ISF吸收葡萄糖。当ISF葡萄糖水平下降时，葡萄糖可以从血浆扩散进入ISF以维持葡萄糖浓度均衡。ISF中的葡萄糖可渗透传感器26的传感器膜并且影响传感器信号16。
此外，胰岛素可对肝脏葡萄糖生成具有直接和间接影响。通常，胰岛素浓度增加可降低肝脏葡萄糖生成。因而，急性并且直接的胰岛素反应不仅可以有助于帮助身体有效地吸收葡萄糖，而且还可以充分地阻止肝脏向血流中添加葡萄糖。在选择性示例实施方式中，如上文所指出，胰岛素、胰高血糖素和/或葡萄糖可以更直接地递送至血流，而不是递送至ISF，例如通过递送至静脉、动脉、腹腔等，仅举几例。因此，可以减少与将胰岛素、胰高血糖素和/或葡萄糖从ISF移送至血浆有关的任何时延。在其他选择性示例实施方式中，葡萄糖传感器可以与血液或其他体液接触，而不是与ISF接触，或者葡萄糖传感器可以在身体外面，这样可以通过非侵入式方法测量葡萄糖。使用备选葡萄糖传感器的实施方式可具有更短的或更长的实际血糖水平和测量血糖水平之间的延迟。
示例实施方式的示例PID控制器实现方式
表达式（9）给出了可用于PID算法的一般性公式：
其中u(t)可为用于调节系统的操纵变量并且e(t)=GS(t)-GB(t)可为误差信号。误差信号可为设定点（GB(t)，受控变量期望处于的目标点）和受控变量（GS(t)）之间的差值。PID调节参数可包括控制器增益（KP）、积分时间常数（τI）、以及微分时间常数（τD）。比例项调整操纵变量与给定时间的误差成比例。积分项调整操纵变量与在由τI指定的时间段内平均的累积误差（例如，由积分建模的累积误差）成比例。因此，当τI增加时，该积分分量可对整个控制作用具有较少或较低的影响。微分项调整操纵变量与误差的 微分成比例。如果当前变化速率持续，乘以τD可看作是对未来误差的预测；因此具有较大的τD可使控制作用的变化更强或更高。
如果胰岛素反馈也并入PID算法，可通过利用在先胰岛素递送初始化胰岛素药代动力学模型。这样的胰岛素残余活性评估（insulin-on-board，IOB）也可用于对控制器操作上强加额外的约束，从而合并开环记录。根据一个实施方式，胰岛素残余活性评估可模拟成具有3个不同的分量或腔室：皮下室IOBs(t)；血浆室IOBP(t)；以及作用点室IOBE(t)。这些分量的一个或多个可根据胰岛素药代动力学模型独立地估计。
可通过至少部分地基于胰岛素残余活性评估的估计值减少待输注的胰岛素总量将胰岛素药代动力学模型并入PID命令UPID的确定。递送胰岛素以将患者血糖G控制在范围内的具体挑战中的一个并不是当患者血糖在区域1内并仍然上升时（图9a和图9b）在公称的餐前给药之后过度递送胰岛素。餐前给药的多余胰岛素可反映在胰岛素反馈中。然而，胰岛素反馈可能不足够抑制UPID以防止胰岛素的过度递送。此处，在特定实施方式中，下列伪代码程序的应用可解决过量的胰岛素残余活性评估值并倾向于使PID程序不那么激进：一个特定方法根据下列伪代码程序考虑血浆室中的胰岛素残余活性评估值：
其中：
IOBBOLUS是起因于手动给药的血浆室中的胰岛素残余活性评估值；
τIOB是将IOBBOLUS转换成速率的速率常数（例如，从U到U/h）；
Minimum IOBBOLUS是起因于手动给药的血浆室中的最小的胰岛素残余活性评估值（例如，1.0U的胰岛素）；以及
ExtraIOBBOLUS是超过基本速率的胰岛素残余活性评估值。
此处，根据速率常数τIOB（该速率常数应用于起因于手动给药的血浆室中的胰岛素残余活性评估）计算ExtraIOBBOLUS，其中速率常数反映了患者吸收ExtraIOBBOLUS的速率。
虽然特定方法考虑了计算/估计血浆室中的胰岛素残余活性评估值的具体方法，然而应当理解，在不背离所请求保护的主题的情形下可使用数个不同技术中的任何一个来计算/估计胰岛素残余活性评估值。
指定目标血糖参考轨迹的示例实施方式
对某些示例实施方式，血糖参考轨迹可基于以胰岛素的已知生理学、药代动力学和药效学为基础的合理性能期望值。测量血糖浓度超过目标血糖水平越多，建立的血糖参考轨迹有利于避免血糖过低事件的可能性越大。可使用许多不同的方法限定最初上升或下降的血糖参考轨迹。用于为血糖水平限定参考轨迹至目标的示例方法包括，但不限于：单指数衰减曲线、二阶响应、源自考虑了起始条件的修正剂量的基于模型的期望响应、以上的组合等等。在进入区域1后葡萄糖水平停止上升后，可建立参考轨迹以使算法试图引起患者的测量血糖浓度追循参考轨迹。因此，对于特定示例实施方式，在进入区域1后葡萄糖停止上升时可使用开始于葡萄糖水平的二阶响应。这种情况下目标或设定点血糖参考轨迹A在数学上可描述为如表达式（14）所示：
其中GB(t)可为作为时间函数的葡萄糖设定点和/或目标，GS(t0)可为葡萄糖水平停止上升时（t0）的传感器葡萄糖值，GB可为初始期后固定的设定点和/或目标，并且τ1和τ2可为限定期望响应的时间常数。可设置所述时间常数以便从临床应用前景来看参考轨迹是足够的。应当理解，用于确定上述目标血糖水平和/或血糖设定点的特定处理仅仅是示例处理，并且在不背离所请求保护的主题的情形下可使用其他这样的处理来确定目标血糖水平和/或血糖设定点。
因为这个特定参考轨迹以这种方式分析说明，特定参考轨迹的变化速率也可被分析地推导出。该变化速率可明确地用在，例如，PID算法的微分项中。然而，参考轨迹可以替代方式实现。
在特定实施方式中，图9a和图9b所示的区域1至区域4可相对于可变的设定点和/或目标葡萄糖水平进行界定。在特定示例中，这些区域间的界限IB、UP和LB可响应目标或设定点葡萄糖水平的具体变化而随时间移动。
除非另外明确说明，从前述讨论中显而易见的是，应理解整个说明讨论使用的术语，例如“处理”、“计算”、“计算的”、“确定”、“估计”、“选择”、“标识”、“获取”、“表示”、“接收”、“发送”、“存储”、“分析”、“关联”、“测量”、“检测”、“控制”、“延迟”、“启动”、“设置”、“递送”、“等待”、“开始”,“提供”等可以指可部分地或全部由特定的装置执行的动作、过程等，所述特定的装置例如特定用途计算机、特定用途计算装置、类似的特定用途电子计算设备等，仅举几例。因此，在本说明书的上下文中，特定用途计算机或类似的特定用途电子计算设备可以控制或转换信号，这通常表示为下述设备的物理电子和/或磁的数量，所述设备包括：存储器、寄存器或其他信息存储设备；发送设备；特定用途计算机的显示设备；或类似特定用途的电子计算设备等，仅举几例。在特定示例实施方式中，这样的特定用途计算机或类似设备可包括编程以执行一项或一项以上特定功能的指令的一个或一个以上处理器。因此，特定用途计算机可以指具有处理或存储信号形式的数据的能力的系统或设备。而且，除非另外特别说明，本文参考流程图或其他描述的过程或方法还可以全部或部分地由特定用途计算机来执行或控制。
应当指出的是，尽管上述系统、方法、装置、设备、过程等的各方面是按特定的顺序和特定的布置进行描述，但所述特定的顺序和布置仅为示例并且所请求保护的主题并不限于所述的顺序和布置。还应当指出，本文所述的系统、设备、方法、装置、过程等可以能够由一种或一种以上计算平台执行。此外，本文描述的适于实现方法、过程等的指令可以能够作为一种或一种以上机器可读指令存储于存储介质。如果执行，机器可读指令可以使计算平台能够执行一项或一项以上操作。本文所提到的“存储介质”可涉及能够存储可在一种或一种以上机器（例如，包括至少一个处理器）上操作或执行的信息或指令的介质。例如，存储介质可包括用于存储机器可读指令或信息的一种 或一种以上存储物品和/或设备。这样的存储物品和/或设备可包括数种介质类型的任一种，包括：例如，磁性存储介质、光学存储介质、半导体存储介质、以上这些的组合等等。作为进一步的示例，一种或一种以上计算平台可以根据请求保护的主题执行一种或一种以上过程、方法等，例如，本文所述的方法、过程等。然而这些仅是涉及存储介质和计算平台的例子，并且所请求保护的主题并不限于这些方面。
尽管已经图示了并且描述了目前视为示例特征的内容，本领域技术人员应理解，在不脱离所请求保护的主题的情形下，可以作出各种其他修改，并且可以替换成等同体。此外，在不脱离本文描述的中心概念的情形下，可以作出多种修改来使特定情形与所请求保护的主题的教导适应。因而，本文意在：所请求保护的主题并不限于公开的具体示例，而是所请求保护的主题还可包括落入所附权利要求范围的所有方面以及与之等同的方面。

Claims (10)

1.一种用于控制患者血糖浓度水平的装置，包括：
传感器，用于测量所述患者的血糖浓度；
控制器，配置为将信号发送至泵；
泵，配置为响应来自控制器的所述信号而将胰岛素递送给所述患者；
所述控制器进一步配置为基于为所述患者所确定的围绕血糖浓度设定点的血糖浓度目标范围而产生第一信号，至少部分地基于由美国糖尿病协会所建立的指导方针、患者医师的临床判断或所述指导方针和患者医师的临床判断的结合确定所述血糖浓度设定点，其中如果将所述第一信号应用于所述泵，将引起将所述患者的血糖浓度稳定在所述目标范围内的胰岛素递送，并配置为产生第二信号，如果将所述第二信号应用于所述泵，将引起以基本的胰岛素递送速率进行胰岛素递送；
其中，所述控制器配置为：当所述测得的血糖浓度在所述目标范围内时将所述第二信号应用于所述泵，并且当所述测得的血糖浓度在所述目标范围外时代替所述第二信号将所述第一信号应用于所述泵，并且，
其中，所述控制器进一步配置为：如果测得的血糖浓度在所述目标范围内并且以超过阈值的速率下降，将所述第一信号应用于所述泵。
2.如权利要求1所述的装置，其中，所述范围是至少部分地基于为所述患者确定的预定的每日胰岛素需求量进行确定的。
3.如权利要求1所述的装置，其中，所述控制器执行PID算法以根据所述测得的血糖浓度和所述血糖浓度设定点之间的差值来确定胰岛素递送速率。
4.如权利要求1所述的装置，其中，所述控制器配置成当测得的血糖浓度低于所述范围时使得胰岛素递送速率比基本的速率低。
5.如权利要求4所述的装置，其中，所述控制器进一步配置成在所述测得的血糖浓度低于所述范围的下限之下的数值的情况下停止输注。
6.如权利要求1所述的装置，其中，所述控制器进一步配置为：
如果测得的血糖浓度高于所述范围并且在滑动窗口期间已递送给所述患者的胰岛素数量超过门限值，将所述第二信号应用于所述泵。
7.如权利要求1所述的装置，其中，所述血糖的设定点是至少部分地基于参考轨迹进行确定的。
8.如权利要求1所述的装置，其中，所述控制器进一步配置为接收来自所述患者的命令以确定胰岛素递送，并且其中，所述控制器配置为在缺少至少一个来自所述患者的命令的情况下，当所述测得的血糖浓度在所述目标范围外时，将所述第一信号应用于所述泵。
9.如权利要求1所述的装置，所述装置进一步包括：
如果测得的血糖浓度低于所述范围，选择性地递送葡萄糖或胰高血糖素给所述患者的设备。
10.如权利要求1-9任意一项权利要求所述的装置，其中，所述控制器实施为计算设备和存储介质。
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