JP2023528297A - インスリン送達システム、方法、及びデバイスのためのtdd追跡手法 - Google Patents
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Abstract
Description
図1は、生理的グルコースを制御するためのシステム10の例示的で代表的なブロック図を示す。システム10は、患者14に取り外し可能に結合される注入ポンプなどの薬剤送達デバイス12を含む。薬剤送達デバイス12は、薬剤を収容する少なくとも1つの薬剤リザーバ16を含む。図示されている実施形態では、薬剤又は薬物は、例えば、レギュラーインスリンなどのインスリン、インスリンリスプロ及びインスリングラルギンなどのインスリン類似体、及びインスリン誘導体を含む。薬剤送達デバイス12は、薬剤送達デバイス12から患者14への流体経路を提供する注入セット18を介して、患者14に少なくとも1つの薬剤(例えば、インスリン)を送達することができる。注入セット18は、例えば、薬剤送達デバイス12から患者14内の皮下目的地への流体経路を提供することができる。薬剤送達デバイス12又は注入セット18は、患者の皮下組織に挿入するための針又はカニューレを含み得る。薬剤リザーバ16は、リザーバから患者への薬剤のポンピングを支援する別個のポンピングデバイス(例えば、プランジャ、アクチュエータ、モータ)に結合することができる。
特定の実施形態では、コントローラ28は、図2に概説され、人工膵臓アルゴリズムを実行するマルチモデル予測コントローラ(MMPC)100の形態の制御ロジックを有する。他の実施形態では、コントローラ28は、比例積分微分(PID)コントローラ又は他のタイプの閉ループ制御手法の形態の制御ロジックを有する。下記の説明ではMMPC 100を使用するが、PIDコントローラなどの他の手法が、特許請求される発明に関連して使用され得る。
上述のように、コントローラ28によって実施される例示のMMPCアルゴリズム100は、基礎プロファイルからの最適な偏差を決定するときに目標生理的グルコース値(PGTGT)を使用する。いくつかの実施形態では、PGTGTは固定値である。他の実施形態では、PGTGTは、様々な条件が存在するか、又は様々なイベントが発生したときに、公称値又はプリセット値から修正される。目標生理的グルコース値は、UIの入力を介してシステム10に通信されるユーザデータに基づいて決定され得る。目標生理的グルコース値のそのような調整は、例えば、食事及び/又は運動の告知に応じて起こり得る。目標グルコース値の調整は、少なくとも部分的に目標修正式によって管理され得、又は特定の状況が存在するときに使用されるべき事前定義された値に基づき得る。また、目標値の調整は、条件又はイベントが発生した後もしばらく続き得る。調整は、この期間にわたる静的又は固定調整であり得るか、又は期間が経過するにつれて大きさが変化する(例えば、大きさが直線的に減少する)場合もある。
MMPC 100のモデルには、患者の体内のPG及びIGのレベルを計算する制御ロジックによって実行される、1組の線形差分方程式が含まれる。いくつかの実施形態では、モデルは、体内のインスリン、炭水化物、及びグルコースの移動及び持続性を追跡する、8つのコンパートメントを含む。いくつかの実施形態では、モデルは、グルコースの外部源(炭水化物)及び基礎プロファイルとは異なるインスリンのレベルを考慮する。
上記のように、患者のTDDは、患者のインスリン感受性の間接的な測度又は代用として使用することができる。別の言い方をすれば、患者の感受性の推定値は、患者のTDDから導き出すことができる。インスリン感受性は、インスリン投与量が適切な大きさになるようにMMPC 100の全体的な利得(例えば、攻撃性)を設定するための入力として、MMPC 100によって使用され得る。例えば、患者の血中グルコースを制御するためにMMPC 100がより小さい制御インスリン投与量を計算するように、インスリン感受性が高い患者にはより低い利得レベルを使用することができる。更に、上述のように、TDD自体をMMPC 100によって使用して、患者に送達するインスリンの量を最終的に決定することができる。
システム10が初期化段階中に最初に開始されると、システム10が実際のTDDを計算するのに十分な時間にわたってインスリンを送達するまで、コントローラ28によってTDDを推定することができる。
図4は、患者のインスリン感受性の代わりに、又はその代用として使用できるフィルタリング済みTDD 204を計算するためにシステム10によって実行することができる方法300のフローチャートを示す。方法300は、デジタルフィルタ200を適用するコントローラ28によって、少なくとも部分的に、インスリン送達用量の第1のセットに基づいて、速度制限の第1のセットを条件として、初期追跡段階中に第1のフィルタリング済みTDD 204を計算することを含む(図4のブロック302)。方法300はまた、コントローラによって、第1のフィルタリング済みTDD 204に少なくとも部分的に基づいて、基礎速度の第1のセットを計算することも含む(図4のブロック304)。方法300は、デジタルフィルタ200を適用するコントローラ28によって、少なくとも部分的に、インスリン送達用量の第2のセットに基づいて、速度制限の第2のセットを条件として、定常状態追跡段階中に第2のフィルタリング済みTDD 204を計算することを更に含む(図4のブロック306)。方法300は、コントローラによって、第2のフィルタリング済みTDD 204に少なくとも部分的に基づいて、基礎速度の第2のセットを計算することを更に含む(図4のブロック308)。
本開示から逸脱することなく、当業者によって様々な代替及び修正が考案され得る。特に、本開示はモデルベースのコントローラを使用して、最終的に適切な量のインスリンを決定して患者に送達するが、本開示の特徴は、他のタイプの制御アルゴリズム(例えば、PID制御アルゴリズム、ファジーロジック制御アルゴリズムなど)に適用することができる。
Claims (21)
- 患者のグルコースを制御するためのシステムであって、
薬剤送達デバイスと通信するように構成されており、制御ロジックを含むコントローラを備え、前記制御ロジックが、
少なくとも部分的に、インスリン送達用量の第1のセットに基づいて、速度制限の第1のセットを条件として、初期追跡段階中に第1のフィルタリング済み総日投与量(TDD)を計算することと、
少なくとも部分的に、インスリン送達用量の第2のセットに基づいて、速度制限の第2のセットを条件として、定常状態追跡段階中に第2のフィルタリング済みTDDを計算することと、を行うように動作する、システム。 - 前記制御ロジックが、
前記第1のフィルタリング済みTDDに少なくとも部分的に基づいて第1のシステム利得を設定することと、
前記第2のフィルタリング済みTDDに少なくとも部分的に基づいて第2のシステム利得を設定することと、を行うように更に動作する、請求項1に記載のシステム。 - 前記制御ロジックが、
前記第1のシステム利得に少なくとも部分的に基づいて基礎投与量の第1のセットを計算することと、
前記第2のシステム利得に少なくとも部分的に基づいて基礎投与量の第2のセットを計算することと、を行うように更に動作する、請求項2に記載のシステム。 - 前記速度制限の第1のセットが、第1の上限及び第1の下限を含み、前記速度制限の第2のセットが、第2の上限及び第2の下限を含み、前記速度制限の第1のセットが、前記速度制限の第2のセットよりも大きいTDD速度変化を許容する、請求項1~3のいずれか一項に記載のシステム。
- 前記第2の下限が、前記第2の上限よりも大きい絶対速度変化を許容する、請求項4に記載のシステム。
- 前記インスリン送達用量の第1のセットが、前記インスリン送達用量の第2のセットよりも少ないTDD測定値に基づく、請求項1~5のいずれか一項に記載のシステム。
- 前記制御ロジックが、前記初期追跡段階を一定期間にわたって適用した後、又は、所定数の有効な実際のTDD測定値に応答して、前記定常状態追跡段階に移行するように動作する、請求項1~6のいずれか一項に記載のシステム。
- 前記制御ロジックが、
少なくとも部分的に、総日基礎量(TDB)レベルに基づいて、初期化段階の開始時に推定TDDを計算するように更に動作する、請求項1~7のいずれか一項に記載のシステム。 - 前記推定TDDが、TDBの所定の比である、請求項8に記載のシステム。
- 前記第1のフィルタリング済みTDD及び前記第2のフィルタリング済みTDDが、総日基礎量の所定の比に制限される、請求項1~9のいずれか一項に記載のシステム。
- 前記制御ロジックが、
1日に1回、前記初期追跡段階中に前記第1のフィルタリング済みTDDを計算することと、
1日に1回、前記定常状態追跡段階中に前記第2のフィルタリング済みTDDを計算することと、を行うように動作する、請求項1~10のいずれか一項に記載のシステム。 - 前記制御ロジックが、
無限インパルス応答(IIR)フィルタを用いて前記インスリン送達用量の第1のセットを処理することによって前記第1のフィルタリング済みTDDを計算することと、
前記IIRフィルタを用いて前記インスリン送達用量の第2のセットを処理することによって前記第2のフィルタリング済みTDDを計算することと、を行うように動作する、請求項1~11のいずれか一項に記載のシステム。 - 前記初期追跡段階中は前記第1のフィルタリング済みTDDに、及び、前記定常状態追跡段階中は前記第2のフィルタリング済みTDDに少なくとも部分的に基づいて、前記患者にインスリンを送達するように構成されている前記薬剤送達デバイスを更に備える、請求項1~12のいずれか一項に記載のシステム。
- 前記薬剤送達デバイスに含まれる前記インスリンを更に備える、請求項13に記載のシステム。
- 前記コントローラと通信しており、かつグルコースレベルを測定するように構成されている、グルコース測定デバイスを更に備える、請求項1~14のいずれか一項に記載のシステム。
- 方法であって、
デジタルフィルタを適用するコントローラによって、少なくとも部分的に、インスリン送達用量の第1のセットに基づいて、速度制限の第1のセットを条件として、初期追跡段階中に第1のフィルタリング済み総日投与量(TDD)を計算することと、
前記コントローラによって、前記第1のフィルタリング済みTDDに少なくとも部分的に基づいて、基礎速度の第1のセットを計算することと、
前記デジタルフィルタを適用する前記コントローラによって、少なくとも部分的に、インスリン送達用量の第2のセットに基づいて、速度制限の第2のセットを条件として、定常状態追跡段階中に第2のフィルタリング済みTDDを計算することと、
前記コントローラによって、前記第2のフィルタリング済みTDDに少なくとも部分的に基づいて、基礎速度の第2のセットを計算することと、を含む、方法。 - 薬剤送達デバイスによって、前記基礎速度の第1のセットに応答する量のインスリンを送達することと、
前記薬剤送達デバイスによって、前記基礎速度の第2のセットに応答する量のインスリンを送達することと、を更に含む、請求項16に記載の方法。 - 前記第1のフィルタリング済みTDDに少なくとも部分的に基づいて第1のシステム利得を設定することと、
前記第2のフィルタリング済みTDDに少なくとも部分的に基づいて第2のシステム利得を設定することであって、前記基礎速度の第1のセットが、前記第1のシステム利得に少なくとも部分的に基づき、前記基礎速度の第2のセットが、前記第2のシステム利得に少なくとも部分的に基づく、第2のシステム利得を設定することと、を更に含む、請求項16又は17に記載の方法。 - 少なくとも部分的に、総日基礎量レベルに基づいて、初期化段階中に推定TDDを計算することを更に含む、請求項16~18のいずれか一項に記載の方法。
- 前記第1のフィルタリング済みTDD及び前記第2のフィルタリング済みTDDが、総日基礎量レベルの所定の比に制限される、請求項16~19のいずれか一項に記載の方法。
- 命令を含む非一時的コンピュータ可読媒体であって、前記命令が実行されると、ハードウェアプロセッサに、
少なくとも部分的に、インスリン送達用量の第1のセットに基づいて、速度制限の第1のセットを条件として、初期追跡段階中に第1のフィルタリング済み総日投与量(TDD)を計算することと、
少なくとも部分的に、インスリン送達用量の第2のセットに基づいて、速度制限の第2のセットを条件として、定常状態追跡段階中に第2のフィルタリング済みTDDを計算することと、を行わせる、非一時的コンピュータ可読媒体。
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