WO2022092637A1 - 인슐린 패치를 포함하는 인공췌장 제어 방법 및 그 장치 - Google Patents

인슐린 패치를 포함하는 인공췌장 제어 방법 및 그 장치 Download PDF

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WO2022092637A1
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insulin patch
insulin
patch
blood glucose
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이안 웰스포드지.
빈인욱
전호민
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이오플로우(주)
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Definitions

  • the present invention relates to a method and apparatus for controlling an insulin patch. More particularly, it relates to a method and apparatus for controlling an insulin patch using a pump parameter of the insulin patch obtained using an artificial neural network.
  • Diabetic patients inject insulin into the body through an insulin pen or an insulin pump, but there is a disadvantage in that their activity in daily life is very low.
  • a smart insulin patch has been developed, but there are limitations in that it is excessively expensive, it is difficult to manage continuous data, and it is difficult to manage real-time blood sugar.
  • the insulin patch since there is a possible risk when the insulin patch independently controls blood sugar, there is a need to provide a technology capable of solving this problem.
  • Embodiments of the present invention provide an insulin patch control method and apparatus for ensuring high accuracy and stability.
  • the method for controlling an insulin patch performed in an insulin patch including an insulin pump and a blood sugar sensor includes: acquiring blood sugar information from a blood sugar sensor; It may include estimating a pump parameter and transmitting a control signal to the insulin pump based on the estimated pump parameter.
  • a method for controlling an insulin patch performed by a computing device includes: acquiring blood sugar information measured by a blood sugar sensor from an insulin patch; inputting the acquired blood sugar information into a first neural network; 1 may include estimating a pump parameter of the insulin patch based on output data of a neural network, and simulating the insulin patch using the blood glucose information and the pump parameter.
  • the step of inputting the acquired blood sugar information into the first neural network includes transmitting the acquired blood sugar information to an external server and receiving a feedback signal on the validity of the blood sugar information from the external server and simulating the insulin patch using the blood glucose information and the pump parameters includes transmitting the simulation result of the insulin patch to an external server and receiving a feedback signal for the simulation result of the insulin patch from the external server It may include further steps.
  • FIG. 1 is a diagram illustrating an example of an insulin patch control system according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a block diagram for explaining the internal configuration of an insulin patch control apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 is a flowchart of a method for controlling an insulin patch according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 is an exemplary diagram for explaining an embodiment of an insulin patch control system according to an embodiment of the present invention.
  • 5 to 7 are diagrams for explaining in detail some operations of FIG. 3 .
  • the method for controlling an insulin patch includes: obtaining blood glucose information measured by a blood glucose sensor from an insulin patch; inputting the obtained blood glucose information into a first neural network; and using output data of the first neural network. estimating the pump parameter of the insulin patch based on the step, and inputting the blood glucose information and the pump parameter into a second neural network to simulate the insulin patch.
  • Artificial intelligence (AI) disclosed in the present invention may refer to a field researching artificial intelligence or a methodology that can make it, and machine learning is a field of artificial intelligence technology, in which a computing device is It can be an algorithm that allows a computer to analyze data as a technical method to learn from data to understand a specific object or condition, or to find and classify patterns in data.
  • Machine learning disclosed in the present invention may be understood as meaning including an operation method for learning an artificial intelligence model.
  • the insulin patch control system may be configured with the insulin patch 10 alone, or may be configured with the insulin patch 10 and the insulin patch control device 100 .
  • the insulin patch system may include an insulin patch 10 , an insulin patch control device 100 , and a medical service providing server 200 .
  • the insulin patch 10 may include an insulin pump that injects insulin into a person's body and a blood sugar sensor that measures a person's blood sugar.
  • the insulin patch is an automatic insulin injector in the form of a wearable device, and may be a wearable artificial pancreas device.
  • the insulin patch 10 may independently determine the insulin injection amount without communication with an external device according to a method described later with reference to FIG. 5 .
  • the insulin patch 10 may include a blood glucose measurement sensor for measuring blood sugar.
  • the insulin patch 10 may acquire the pump parameters through a predetermined algorithm based on the blood sugar information acquired through the blood sugar measurement sensor. Thereafter, the insulin patch 10 may independently perform insulin patch control using the above-described pump parameters.
  • the insulin patch control apparatus 100 may communicate with the insulin patch 10 through a network.
  • a communication method between the insulin patch control apparatus 100 and the insulin patch 10 described above is not limited.
  • the above-described network may be a local area wireless network.
  • the network may be a Bluetooth (Bluetooth), BLE (Bluetooth Low Energy), or Wifi communication network.
  • the insulin patch control apparatus 100 may obtain blood glucose information from the insulin patch 10 , and estimate a pump parameter that determines an insulin injection amount of the insulin patch 10 using the obtained blood glucose information.
  • the insulin patch control apparatus 100 may estimate a pump parameter through a neural network using the above-described blood sugar information.
  • the insulin patch control apparatus 100 may transmit the estimated pump parameter to the insulin patch 10 , and obtain control result data of the insulin patch from the insulin patch 10 .
  • the form and type of the insulin patch control result data according to some embodiments of the present invention are not limited, and in one embodiment, the insulin patch control result data may include the above-described pump parameters and blood sugar information corresponding to the pump parameters. there is.
  • the above-described control result data may include time series data including blood glucose information according to time.
  • the insulin patch control apparatus 100 may estimate pathology diagnosis result data of the insulin patch user using the obtained blood glucose information, the estimated pump parameter, and the obtained control result data of the insulin patch. can
  • the insulin patch control apparatus 100 may estimate the pump parameters of the insulin patch 10 using a neural network, and after clustering the output data of the neural network, the final pump parameters are selected according to a specified criterion. can do. In this case, the insulin patch control apparatus 100 may simulate the insulin patch 10 based on the selected pump parameter.
  • the insulin patch control apparatus 100 performs a simulation through an insulin injection algorithm using the pump parameters to improve stability, and then describes the insulin patch 10 only when the validity of the pump parameter is verified.
  • One pump parameter can be passed.
  • the insulin patch control apparatus 100 may estimate the above-described pump parameter by further using user information of the insulin patch.
  • the insulin patch control apparatus 100 may store the past insulin patch use information of the user who uses the insulin patch, and may obtain the user's previous pathology diagnosis result data from the medical service providing server 200 . Through this, the insulin patch control apparatus 100 may estimate the pump parameter of the personalized insulin patch based on user information.
  • the medical service providing server 200 connected to the insulin patch control device 100 and the network through a network may perform validation of an algorithm for estimating the pump parameter of the insulin patch, and the result of the above-described simulation can also be verified.
  • the medical service providing server 200 may estimate pathology diagnosis result data of the insulin patch user instead of the insulin patch control apparatus 100 described above.
  • the medical service providing server 200 diagnoses the pathology of the insulin patch user by using the blood glucose information obtained from the insulin patch 10 , the pump parameters of the insulin patch 10 , and the control result data of the insulin patch 10 .
  • the resulting data can be estimated.
  • the medical service providing server 200 may input blood sugar information, pump parameters, and control result data of an insulin patch into an artificial neural network, and may estimate pathology diagnosis result data using the artificial neural network.
  • the type and form of pathological diagnosis result data are not limited.
  • pathology diagnosis result data according to an embodiment may include a diabetes diagnosis result.
  • the medical service providing server 200 may receive a user's feedback signal for the estimated pathology diagnosis result data.
  • the user may be a medical staff providing medical services.
  • the medical service providing server 200 may perform re-learning and/or estimation by inputting the pathology diagnosis result data corrected according to the user's feedback signal to the above-described neural network. By repeating the above steps, the accuracy of the user's pathology diagnosis result data estimated by the medical service providing server 200 according to an embodiment of the present invention may be increased.
  • the insulin patch control system includes the insulin patch 10 , and in another embodiment, the insulin patch control device 100 may further include, and medical service is provided in some other embodiments
  • the server 200 may be further included.
  • the insulin patch 10, the insulin patch control device 100, and the medical service providing server 200 are input/output interfaces 11, 101, 201, memories 12, 102, 202, and processors 13 and 103. , 203 ) and communication modules 14 , 104 , 204 .
  • the memories 12, 102, and 202 are computer-readable recording media, and may include random access memory (RAM), read only memory (ROM), and permanent mass storage devices such as disk drives. there is.
  • RAM random access memory
  • ROM read only memory
  • permanent mass storage devices such as disk drives.
  • blood glucose information and/or pump parameter information may be temporarily or permanently stored in the memory 12 of the insulin patch 10
  • blood glucose information and/or blood glucose information for each user may be stored in the memory 102 of the insulin patch control device 100 .
  • pump parameter information of the insulin patch may be stored.
  • the memory 202 of the medical service providing server 200 may store the user's pathology diagnosis result data.
  • the processors 13 , 103 , and 203 may be configured to process instructions of a computer program by performing basic arithmetic, logic, and input/output operations. Instructions may be provided to the processor 13 , 103 , 203 by the memory 12 , 102 , 202 or the communication module 14 , 104 , 204 .
  • the processors 13 , 103 , 203 may be configured to execute received instructions according to program codes stored in a recording device such as the memories 12 , 102 , 202 .
  • the processor 103 of the insulin patch control apparatus 100 obtains blood glucose information from the insulin patch 10, inputs the obtained blood glucose information to a first neural network, and receives the output data of the first neural network.
  • Estimate the pump parameter of the insulin patch based on the estimated pump parameter transmit a control signal to the insulin patch based on the estimated pump parameter, obtain control result data from the insulin patch 10, the blood glucose information, the pump
  • the parameters and the control result data may be input to a second neural network, and the user pathology diagnosis result data of the insulin patch may be estimated based on the output data of the second neural network.
  • the communication modules 14 , 104 , 204 may provide functions for communicating over a network. For example, a request generated by the processor 103 of the insulin patch control device 100 according to a program code stored in a recording device such as the memory 102 is controlled by the communication module 104 through the network to the insulin patch 10 ) can be transferred. In addition, a control signal, command, content, file, etc. provided under the control of the processor 203 of the medical service providing server 200 may be transmitted to the insulin patch control device 100 through the communication module 104 through the network. there is. In addition, the control signal or command of the medical service providing server 200 received through the communication module 104 of the insulin patch control device 100 is transmitted to the processor 103 or the memory 102 of the insulin patch control device 100 .
  • the network may be a local area wireless network.
  • the network may be a Bluetooth (Bluetooth), BLE (Bluetooth Low Energy), or Wifi communication network.
  • the input/output interfaces 11 , 101 , and 201 may receive a user input and display output data.
  • the input/output interface 11 of the insulin patch 10 may receive an input signal from a user, and may display operation information of the insulin patch and the like on the display.
  • the input/output interface 201 of the medical service providing server 200 may receive a user's feedback signal and output control result data of the insulin patch 10 .
  • the insulin patch 10 , the insulin patch control apparatus 100 , and the medical service providing server 200 may include more components than those of FIG. 2 .
  • the insulin patch control device 100 may include a battery and a charging device for supplying power to internal components of the user terminal, and is implemented to include at least some of the above-described input/output devices or a transceiver (transceiver). ), a Global Positioning System (GPS) module, various sensors, and other components such as a database may be further included.
  • the insulin patch 10 may include a blood glucose measurement sensor for measuring a blood glucose level, and may further include an insulin infusion tube in another embodiment.
  • FIG. 3 is a view for explaining an insulin patch control method according to an embodiment of the present invention.
  • the insulin patch control apparatus may obtain blood sugar information from the blood sugar sensor of the insulin patch.
  • the insulin patch may acquire the user's blood sugar information through the blood sugar sensor.
  • the type of the blood glucose sensor according to some embodiments of the present invention is not limited and may be, for example, a continuous glucose monitoring (CGM) sensor.
  • the blood sugar information may include a user's blood sugar level, and in some embodiments, it may further include information related to a blood sugar measurement time and a blood sugar measurement method.
  • the insulin patch control apparatus may input the obtained blood glucose information to the first neural network, and estimate the pump parameter of the insulin patch based on the output data of the first neural network.
  • the first neural network receiving the blood sugar information may estimate an insulin injection amount according to a blood sugar level included in the corresponding blood sugar information. In this case, the amount of insulin injected through the insulin patch may be adjusted according to the pump parameters. Accordingly, according to an embodiment, the above-described first neural network receiving the blood sugar information may estimate the optimal pump parameter based on the blood sugar information acquired in real time.
  • the insulin patch may estimate the pump parameter independently of the insulin patch control device based on the measured blood glucose information, and may adjust the insulin injection amount based on the estimated pump parameter. That is, the insulin patch control method according to the present embodiment can stably inject insulin to the user even if a communication problem between the insulin patch and the insulin patch control device or a problem with the insulin patch control device occurs. A more detailed description will be given later with reference to FIG. 5 .
  • the insulin patch control apparatus may transmit a control signal to the insulin patch based on the pump parameter estimated in step S120.
  • the insulin patch control device and the insulin patch may communicate through a network.
  • the communication method between the insulin patch control device and the insulin patch network is not limited, but in one example, the above-described network is a short-range wireless communication network, and may be, for example, a Bluetooth communication network.
  • the insulin patch control apparatus may perform a simulation based on an insulin injection algorithm using the estimated pump parameters before transmitting the control signal to the insulin patch. It is also possible to re-estimate the pump parameters based on the simulation results. For example, if the user's expected blood glucose level is out of the effective range as a result of the simulation, the estimated pump parameter may be determined to be invalid, and then the pump parameter may be re-estimated using the above-described neural network. Through the insulin patch control method according to the present embodiment, it is possible to increase the accuracy of the insulin patch. A more detailed description will be given later with reference to FIG. 6 .
  • the insulin patch control apparatus may obtain control result data from the insulin patch.
  • the control result data of the insulin patch includes at least one of blood glucose information measured over time, a pump parameter estimated according to the measured blood glucose information, an insulin injection amount according to the pump parameter, and blood glucose information after insulin injection may include Note that the type and form of data included in the control result data of the insulin patch according to some embodiments of the present invention are not limited.
  • the control result data of the insulin patch may be one of time series data related to a blood sugar level, time series data related to a pump parameter, or time series data related to an insulin injection amount, and includes data in the form of a pair of insulin injection amount and blood sugar level and may include data in the form of a pair of pump parameters and blood glucose levels.
  • the apparatus for controlling the insulin patch may input blood sugar information, pump parameters, and control result data of the above-described insulin patch to the second neural network, and in step S160, the apparatus for controlling the insulin patch for insulin based on the output data of the second neural network. It is possible to estimate the user pathology diagnosis result data of the patch. More specifically, the apparatus for controlling an insulin patch according to an embodiment may obtain first pathology diagnosis result data by inputting blood glucose information and pump parameters to the second neural network, and then, based on the control result data of the insulin patch, Feedback may be performed on the first pathology diagnosis result data. For example, the second neural network may be retrained using the first pathology diagnosis result data and the insulin patch control result data.
  • the apparatus for controlling an insulin patch may perform reinforcement learning of the second neural network by using the control result data of the insulin patch.
  • the control result data of the insulin patch may include a control signal of the insulin patch based on pump parameters and blood sugar information according to insulin injection, and may further include information about the user's diabetes diagnosis result in some embodiments.
  • the above-described steps S150 to S160 may be performed by an external server connected to the insulin patch control device through a network.
  • the external server may be a hospital server or a medical service providing server.
  • the external server may receive a user feedback signal for the pump parameter of the insulin patch, the simulation result of the insulin patch, or the user's pathology diagnosis result data.
  • the user is a user of the hospital server and the medical service providing server, and may be, for example, a doctor, a nurse, or a medical staff.
  • the feedback signal of the external server may be input again to the above-described first or second neural network to re-learn the neural network.
  • the insulin patch 10 may perform network communication with the user terminal 20 capable of monitoring and/or controlling the corresponding insulin patch.
  • the insulin patch 10 and the user terminal 20 may perform Bluetooth communication.
  • An application for monitoring and/or controlling the insulin patch 10 may be installed in the user terminal 20 according to the present embodiment, and the user terminal 20 receives a user input for the insulin patch in real time through the application. can receive
  • the insulin patch 10 may independently estimate the pump parameter only when communication with the insulin patch control apparatus 100 as well as the user terminal 20 is cut off.
  • the insulin patch control apparatus 100 may estimate a pump parameter based on user information of the insulin patch. That is, the insulin patch control apparatus 100 may simultaneously estimate the pump parameters of one or more insulin patches 10 , and further use the user information of each insulin patch 10 to pump each insulin patch 10 . parameters can be estimated. This could enable personalized insulin patch control. Also, the insulin patch control apparatus 100 may generate a virtual insulin patch corresponding to each insulin patch and perform simulation of the insulin patch using the estimated pump parameter. Since it is very important to ensure stability when injecting insulin, the insulin patch control apparatus 100 according to some embodiments of the present invention can stably control the insulin patch through this process.
  • the external device 200 that has obtained the insulin patch user's pathology diagnosis result data from the insulin patch control apparatus 100 is an additional user terminal 210 that can receive a feedback signal for the pathology diagnosis result data. may further include.
  • the user who inputs the feedback signal with respect to the pathology diagnosis result data may be a medical staff such as a doctor.
  • each step performed in the insulin patch unit 300, the insulin patch control apparatus 100, and the pathology diagnosis result data analysis unit 400 shown in FIG. 4 will be described in more detail with reference to FIGS. 5 to 7 .
  • a subject performing each step described in FIGS. 5 to 7 is not necessarily limited to the specific electronic device illustrated in FIG. 4 .
  • blood glucose information may be obtained through the CGM sensor.
  • the CGM sensor is only an example of a blood glucose measurement sensor, and the blood glucose measurement sensor and blood glucose measurement method of the insulin patch according to some embodiments of the present invention do not necessarily use the CGM sensor.
  • the pump parameters may be obtained through a designated algorithm based on the blood glucose information.
  • the specified algorithm may be similar to or the same as the first neural network described above, but may be a simplified algorithm with less computational amount than the first neural network in order to save computing resources when the subject performing step S220 is an insulin patch.
  • the insulin patch according to the present embodiment may independently estimate the pump parameter. Therefore, when the insulin patch according to an embodiment does not receive an insulin patch control signal or pump parameter information from the outside for a specified time, it is possible to independently estimate a pump parameter for determining an insulin injection amount. That is, the insulin patch according to the present embodiment can independently determine the insulin injection amount without communication with an external device.
  • step S230 validation of the pump parameters may be performed. That is, before controlling the insulin patch using the obtained pump parameters, it is possible to perform minimal validation to ensure stability. For example, it may be checked whether the obtained pump parameter is a pump parameter within a specified stable range.
  • the designated stable range may be a fixed value input by the user, a value determined based on previous pump parameter records, or a value estimated through a designated algorithm as in step S220.
  • the insulin patch may perform validation of the pump parameter even when receiving a control signal or pump parameter of the insulin patch from the insulin patch control device. That is, the insulin patch control method according to the present embodiment may perform the validation of the above-described pump parameters in an insulin patch including an insulin injection unit rather than an insulin patch control device to improve stability.
  • step S240 the insulin patch may be controlled based on the verified pump parameter, the CGM sensor and the insulin patch control device may be controlled based on the control result, and the insulin patch control result data may be transmitted to the insulin patch control device.
  • the above-described steps S210 to S230 may be repeatedly performed.
  • the insulin patch control apparatus may perform validation of the acquired blood glucose information.
  • the apparatus for controlling the insulin patch may validate the blood sugar information. For example, it may be checked whether the acquired blood sugar information is blood sugar information within a predetermined effective range. Through this, the insulin patch control device can check whether an error has occurred in the insulin patch.
  • the effective range of the above-described blood sugar information may be a fixed value input by a user, a value determined based on a record of past blood sugar information for each user, or a value estimated through a predetermined algorithm.
  • the insulin patch control apparatus may input blood glucose information to the first neural network to estimate the pump parameter of the insulin patch.
  • the first neural network may be a neural network learned by using the user's blood sugar information before insulin injection, the insulin injection amount, the insulin pump parameter, and the user's blood sugar information after the insulin injection, and is learned using the insulin injection amount and the blood sugar information. It may be a neural network that is transfer-learned using other neural networks. Also, in an embodiment, the first neural network may be a neural network learned by further using user information. Through this, the insulin patch control device can estimate the pump parameters by further considering the degree and speed of blood glucose change for each user.
  • the insulin patch control apparatus may classify the output data of the first neural network, and select a pump parameter according to a specified condition from among the pump parameters included in the output data.
  • a specified condition for selecting a pump parameter may be determined based on user information. For example, the insulin patch control apparatus may select a more suitable pump parameter from among a pump parameter for injecting a small amount of insulin for a long period of time and a pump parameter for injecting a large amount of insulin for a short period of time by using user information.
  • the insulin patch control device may set the pump parameter of the insulin patch to the pump parameter selected in step S330, and based on the pump parameter set in step S350, a simulation of a virtual insulin patch may be performed through an insulin injection algorithm.
  • the insulin patch control apparatus may determine that the estimated pump parameter is not valid.
  • the insulin patch control device may perform a simulation of the insulin patch using the pump parameter not selected in step S330, and perform the simulation using the re-estimated pump parameter by repeating the above-described steps S310 to S340. can do.
  • the insulin patch control method according to the present embodiment it is possible to increase the accuracy and stability of the estimated pump parameters.
  • the insulin patch control apparatus may input the acquired blood glucose information and the estimated pump parameter to the second neural network.
  • the apparatus for controlling the insulin patch may retrain the second neural network using the output data of the second neural network and the previously acquired control result data of the insulin patch.
  • the control result data of the insulin patch includes at least one of blood glucose information measured over time, a pump parameter estimated according to the measured blood glucose information, an insulin injection amount according to the pump parameter, and blood glucose information after insulin injection may include
  • the apparatus for controlling an insulin patch may obtain first pathology diagnosis result data by inputting blood glucose information and pump parameters to the second neural network, and then, based on the control result data of the insulin patch, Feedback may be performed on the first pathology diagnosis result data.
  • the second neural network may be retrained using the first pathology diagnosis result data and the insulin patch control result data.
  • the apparatus for controlling an insulin patch may perform reinforcement learning of the second neural network by using the control result data of the insulin patch.
  • the control result data of the insulin patch may include a control signal of the insulin patch based on pump parameters and blood sugar information according to insulin injection, and may further include information about the user's diabetes diagnosis result in some embodiments.
  • the device described above may be implemented as a hardware component, a software component, and/or a combination of the hardware component and the software component.
  • devices and components described in the embodiments may include, for example, a processor, a controller, an arithmetic logic unit (ALU), a digital signal processor, a microcomputer, a field programmable gate array (FPGA). , a programmable logic unit (PLU), microprocessor, or any other device capable of executing and responding to instructions, may be implemented using one or more general purpose or special purpose computers.
  • the processing device may execute an operating system (OS) and one or more software applications running on the operating system.
  • a processing device may also access, store, manipulate, process, and generate data in response to execution of the software.
  • OS operating system
  • a processing device may also access, store, manipulate, process, and generate data in response to execution of the software.
  • the processing device includes a plurality of processing elements and/or a plurality of types of processing elements. It can be seen that can include For example, the processing device may include a plurality of processors or one processor and one controller. Other processing configurations are also possible, such as parallel processors.
  • Software may comprise a computer program, code, instructions, or a combination of one or more thereof, which configures a processing device to operate as desired or is independently or collectively processed You can command the device.
  • the software and/or data may be any kind of machine, component, physical device, virtual equipment, computer storage medium or apparatus, to be interpreted by or to provide instructions or data to the processing device. , or may be permanently or temporarily embody in a transmitted signal wave.
  • the software may be distributed over networked computer systems and stored or executed in a distributed manner. Software and data may be stored in one or more computer-readable recording media.
  • the method according to the embodiment may be implemented in the form of program instructions that can be executed through various computer means and recorded in a computer-readable medium.
  • the computer-readable medium may include program instructions, data files, data structures, etc. alone or in combination.
  • the program instructions recorded on the medium may be specially designed and configured for the embodiment, or may be known and available to those skilled in the art of computer software.
  • Examples of the computer-readable recording medium include magnetic media such as hard disks, floppy disks and magnetic tapes, optical media such as CD-ROMs and DVDs, and magnetic such as floppy disks.
  • - includes magneto-optical media, and hardware devices specially configured to store and execute program instructions, such as ROM, RAM, flash memory, and the like.
  • Examples of program instructions include not only machine language codes such as those generated by a compiler, but also high-level language codes that can be executed by a computer using an interpreter or the like.
  • the hardware devices described above may be configured to operate as one or more software modules to perform the operations of the embodiments, and vice versa.

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Abstract

인슐린 패치 제어 방법 및 그 장치가 제공 된다. 본 발명의 일 실시예에 따른 인슐린 패치 제어 방법은 혈당 센서에서 측정된 혈당 정보를 인슐린 패치로부터 획득하는 단계, 상기 획득한 혈당 정보를 제1 신경망에 입력하는 단계, 상기 제1 신경망의 출력 데이터를 기초로 상기 인슐린 패치의 펌프 파라미터를 추정하는 단계 및 상기 혈당 정보 및 펌프 파라미터를 제2 신경망에 입력하여 상기 인슐린 패치를 시뮬레이션하는 단계를 포함한다.

Description

인슐린 패치를 포함하는 인공췌장 제어 방법 및 그 장치
본 발명은 인슐린 패치 제어 방법 및 그 장치에 관한 것이다. 보다 자세하게는, 인공 신경망을 이용하여 획득한 인슐린 패치의 펌프 파라미터를 이용하여 인슐린 패치를 제어하는 방법 및 그 장치에 관한 것이다.
당뇨병 환자가 이용하는 인슐린 주입기에 대한 개발이 활발히 진행되고 있다. 당뇨병 환자는 인슐린 펜 또는 인슐린 펌프를 통해 인슐린을 체내에 주입하나, 일상 생활 시 활동성이 매우 떨어진다는 단점이 있다.
이에 따라 스마트 인슐린 패치가 개발되었으나, 과도한 비용, 연속적인 데이터 관리의 어려움 및 실시간 혈당 관리가 어렵다는 한계가 존재한다. 뿐만 아니라, 인슐린 패치 독립적으로 혈당을 조절하는 경우 발생 가능한 위험성이 존재하기 때문에, 이를 해결할 수 있는 기술의 제공이 요구된다.
전술한 배경기술은 발명자가 본 발명의 도출을 위해 보유하고 있었거나, 본 발명의 도출 과정에서 습득한 기술 정보로서, 반드시 본 발명의 출원 전에 일반 공중에게 공개된 공지기술이라 할 수는 없다.
본 발명의 실시예들은 높은 정확도 및 안정성을 보장하는 인슐린 패치 제어 방법 및 그 장치를 제공한다.
본 발명의 일 실시예에 따라 인슐린 펌프 및 혈당 센서를 포함하는 인슐린 패치에서 수행되는 상기 인슐린 패치의 제어 방법은 혈당 센서로부터 혈당 정보를 획득하는 단계, 상기 획득한 혈당 정보를 기초로 상기 인슐린 패치의 펌프 파라미터를 추정하는 단계 및 상기 추정된 펌프 파라미터를 기초로 상기 인슐린 펌프에 제어 신호를 송신하는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따라 컴퓨팅 장치에 의해 수행되는 인슐린 패치 제어 방법은 혈당 센서에서 측정된 혈당 정보를 인슐린 패치로부터 획득하는 단계, 상기 획득한 혈당 정보를 제1 신경망에 입력하는 단계, 상기 제1 신경망의 출력 데이터를 기초로 상기 인슐린 패치의 펌프 파라미터를 추정하는 단계 및 상기 혈당 정보 및 펌프 파라미터를 이용하여 상기 인슐린 패치를 시뮬레이션하는 단계를 포함할 수 있다.
일 실시예에서 상기 획득한 혈당 정보를 제1 신경망에 입력하는 단계는, 상기 획득한 혈당 정보를 외부 서버로 전송하고, 상기 외부 서버로부터 상기 혈당 정보의 유효성에 대한 피드백 신호를 수신하는 단계를 포함하고, 상기 혈당 정보 및 펌프 파라미터를 이용하여 상기 인슐린 패치를 시뮬레이션하는 단계는, 상기 인슐린 패치의 시뮬레이션 결과를 외부 서버로 전송하고, 상기 외부 서버로부터 상기 인슐린 패치의 시뮬레이션 결과에 대한 피드백 신호를 수신하는 단계를 더 포함할 수 있다.
전술한 것 외의 다른 측면, 특징, 이점이 이하의 도면, 특허청구범위 및 발명의 상세한 설명으로부터 명확해질 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 인슐린 패치 제어 시스템의 예를 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 인슐린 패치 제어 장치의 내부 구성을 설명하기 위한 블록도이다.
도 3는 본 발명의 일 실시예에 따른 인슐린 패치 제어 방법의 순서도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 인슐린 패치 제어 시스템의 일 실시예를 설명하기 위한 예시도이다.
도 5 내지 도 7은 도 3의 일부 동작을 상세히 설명하기 위한 도면이다.
인슐린 패치 제어 방법 및 그 장치가 제공 된다. 본 발명의 일 실시예에 따른 인슐린 패치 제어 방법은 혈당 센서에서 측정된 혈당 정보를 인슐린 패치로부터 획득하는 단계, 상기 획득한 혈당 정보를 제1 신경망에 입력하는 단계, 상기 제1 신경망의 출력 데이터를 기초로 상기 인슐린 패치의 펌프 파라미터를 추정하는 단계 및 상기 혈당 정보 및 펌프 파라미터를 제2 신경망에 입력하여 상기 인슐린 패치를 시뮬레이션하는 단계를 포함한다.
후술하는 본 발명에 대한 상세한 설명은, 본 발명이 실시될 수 있는 특정 실시예를 예시로서 도시하는 첨부 도면을 참조한다. 이러한 실시예는 당업자가 본 발명을 실시할 수 있기에 충분하도록 상세히 설명된다. 본 발명의 다양한 실시예는 서로 다르지만 상호 배타적일 필요는 없음이 이해되어야 한다. 예를 들어, 본 명세서에 기재되어 있는 특정 형상, 구조 및 특성은 본 발명의 정신과 범위를 벗어나지 않으면서 일 실시예로부터 다른 실시예로 변경되어 구현될 수 있다. 또한, 각각의 실시예 내의 개별 구성요소의 위치 또는 배치도 본 발명의 정신과 범위를 벗어나지 않으면서 변경될 수 있음이 이해되어야 한다. 따라서, 후술하는 상세한 설명은 한정적인 의미로서 행하여지는 것이 아니며, 본 발명의 범위는 특허청구범위의 청구항들이 청구하는 범위 및 그와 균등한 모든 범위를 포괄하는 것으로 받아들여져야 한다. 도면에서 유사한 참조부호는 여러 측면에 걸쳐서 동일하거나 유사한 구성요소를 나타낸다.
본 발명에서 개시하는 인공 지능(artificial intelligence, AI)은 인공적인 지능 또는 이를 만들 수 있는 방법론을 연구하는 분야를 의미할 수 있고, 기계 학습(machine learning)은 인공지능 기술의 한 분야로서 컴퓨팅 장치가 데이터를 통해 학습하여 특정 대상 혹은 조건을 이해할 수 있게 하거나 데이터의 패턴을 찾아내 분류하는 기술적 방식으로써 컴퓨터가 데이터를 분석할 수 있게 하는 알고리즘일 수 있다. 본 발명에서 개시하는 기계 학습은 인공지능 모델을 학습하기 위한 동작 방법을 포함하는 의미로서 이해될 수 있다.
이하에서는, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있도록 하기 위하여, 본 발명의 여러 실시예에 관하여 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.
이하 도 1을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 인슐린 패치 제어 시스템에 대하여 상세히 설명한다.
일 실시예에서 인슐린 패치 제어 시스템은 인슐린 패치(10) 단독으로 구성될 수 있고, 인슐린 패치(10) 및 인슐린 패치 제어 장치(100)로 구성될 수도 있다. 또는 다른 실시예에서 인슐린 패치 시스템은 인슐린 패치(10), 인슐린 패치 제어 장치(100) 및 의료 서비스 제공 서버(200)를 포함할 수 있다.
일 실시예에서 인슐린 패치(10)는 사람의 신체에 인슐린을 주입하는 인슐린 펌프 및 사람의 혈당을 측정하는 혈당 센서를 포함할 수 있다. 일 예로 인슐린 패치는 웨어러블 디바이스 형태의 자동 인슐린 주입기로 일종의 웨어러블 인공췌장 디바이스일 수 있다. 또한, 인슐린 패치(10)는 도 5에서 후술되는 방법에 따라, 외부 장치와의 통신 없이 독립적으로 인슐린 주입량을 결정할 수 있다.
일 실시예에서 인슐린 패치(10)는 혈당을 측정하는 혈당 측정 센서를 포함할 수 있다. 본 실시예에서 인슐린 패치(10)는 혈당 측정 센서를 통해 획득한 혈당 정보를 기초로 기 지정된 알고리즘을 통해 펌프 파라미터를 획득할 수 있다. 이후, 인슐린 패치(10)는 상술한 펌프 파라미터를 이용하여 독립적으로 인슐린 패치 제어를 수행할 수 있다.
일 실시예에서 인슐린 패치 제어 장치(100)는 인슐린 패치(10)와 네트워크를 통해 통신을 수행할 수 있다. 상술한 인슐린 패치 제어 장치(100)와 인슐린 패치(10)간 통신 방식은 제한되지 않는다. 일 실시예에서 상술한 네트워크는 근거리 무선통신망일 수 있다. 예를 들어, 네트워크는 블루투스(Bluetooth), BLE(Bluetooth Low Energy), Wifi 통신망일 수 있다.
일 실시예에서 인슐린 패치 제어 장치(100)는 인슐린 패치(10)로부터 혈당 정보를 획득할 수 있고, 획득한 혈당 정보를 이용하여 인슐린 패치(10)의 인슐린을 주입량을 결정하는 펌프 파라미터를 추정할 수 있다. 이 경우, 인슐린 패치 제어 장치(100)는 상술한 혈당 정보를 이용하여 신경망을 통해 펌프 파라미터를 추정할 수 있다.
이후, 인슐린 패치 제어 장치(100)는 추정된 펌프 파라미터를 인슐린 패치(10)에 전송할 수 있고, 인슐린 패치(10)로부터 인슐린 패치의 제어 결과 데이터를 획득할 수 있다. 본 발명의 몇몇 실시예에 따른 인슐린 패치의 제어 결과 데이터의 형태 및 종류는 한정되지 않으며, 일 실시예에서 인슐린 패치의 제어 결과 데이터는 상술한 펌프 파라미터 및 펌프 파라미터에 대응되는 혈당 정보를 포함할 수 있다. 뿐만 아니라 상술한 제어 결과 데이터는 시간의 흐름에 따른 혈당 정보를 포함하는 시계열 데이터를 포함할 수도 있다. 이후, 일 실시예에 따른 인슐린 패치 제어 장치(100)는 상기 획득한 혈당 정보, 상기 추정한 펌프 파라미터 및 상기 획득한 인슐린 패치의 제어 결과 데이터를 이용하여 인슐린 패치 사용자의 병리 진단 결과 데이터를 추정할 수 있다.
또한 일 실시예에서 인슐린 패치 제어 장치(100)는 신경망을 이용하여 인슐린 패치(10)의 펌프 파라미터를 추정할 수 있고, 상술한 신경망의 출력데이터를 클러스터링한 후 지정된 기준에 따라 최종 펌프 파라미터를 선정할 수 있다. 이 경우 인슐린 패치 제어 장치(100)는 상기 선정된 펌프 파라미터를 기초로 인슐린 패치(10)를 시뮬레이션 할 수 있다.
즉, 본 실시예에서 인슐린 패치 제어 장치(100)는 안정성 향상을 위해 펌프 파라미터를 이용하여 인슐린 주입 알고리즘을 통해 시뮬레이션 수행 후, 해당 펌프 파라미터의 유효성이 검증된 경우에 한하여 인슐린 패치(10)로 상술한 펌프 파라미터를 전달할 수 있다.
다른 실시예에서 인슐린 패치 제어 장치(100)는 인슐린 패치의 사용자 정보를 더 이용하여 상술한 펌프 파라미터를 추정할 수 있다. 본 실시예에서 인슐린 패치 제어 장치(100)는 인슐린 패치를 사용하는 사용자의 과거 인슐린 패치 이용 정보를 저장할 수 있고, 의료 서비스 제공 서버(200)로부터 사용자의 이전 병리 진단 결과 데이터를 획득할 수 있다. 이를 통해 인슐린 패치 제어 장치(100)는 사용자 정보를 기초로 개인화된 인슐린 패치의 펌프 파라미터를 추정할 수 있다.
뿐만 아니라 일 실시예에 따라 인슐린 패치 제어 장치(100)와 네트워크를 통해 연결된 의료 서비스 제공 서버(200)는 인슐린 패치의 펌프 파라미터를 추정하는 알고리즘의 유효성 검증을 수행할 수 있고, 전술한 시뮬레이션의 결과에 대한 검증을 수행할 수도 있다.
일 실시예에서 의료 서비스 제공 서버(200)는 상술한 인슐린 패치 제어 장치(100) 대신 인슐린 패치 사용자의 병리 진단 결과 데이터를 추정할 수도 있다. 일 실시예에서 의료 서비스 제공 서버(200)는 인슐린 패치(10)로부터 획득한 혈당 정보, 인슐린 패치(10)의 펌프 파라미터 및 인슐린 패치(10)의 제어 결과 데이터를 이용하여 인슐린 패치 사용자의 병리 진단 결과 데이터를 추정할 수 있다. 일 예로 의료 서비스 제공 서버(200)는 혈당 정보, 펌프 파라미터 및 인슐린 패치의 제어 결과 데이터를 인공신경망에 입력할 수 있고, 해당 인공신경망을 이용하여 병리 진단 결과 데이터를 추정할 수 있다. 병리 진단 결과 데이터의 종류 및 형태는 한정되지 않는다. 예를 들어 일 실시예에 따른 병리 진단 결과 데이터는 당뇨병 진단 결과를 포함할 수 있다.
이후, 일 실시예에 따른 의료 서비스 제공 서버(200)는 추정한 병리 진단 결과 데이터에 대한 사용자의 피드백 신호를 입력 받을 수 있다. 이 경우 사용자는 의료 서비스를 제공하는 의료진일 수 있다. 이후, 의료 서비스 제공 서버(200)는 상술한 사용자의 피드백 신호에 따라 수정된 병리 진단 결과 데이터를 상술한 신경망에 입력하여 재학습 및/또는 추정을 수행할 수 있다. 상술한 단계를 반복함으로써 본 발명의 일 실시예에 따른 의료 서비스 제공 서버(200)에서 추정하는 사용자의 병리 진단 결과 데이터의 정확도가 상승할 수 있다.
이하 도 2를 참조하여 인슐린 패치 제어 시스템을 구성하는 하드웨어의 구성 및 동작을 상세히 설명한다.
전술한 바, 일 실시예에 따른 인슐린 패치 제어 시스템은 인슐린 패치(10)를 포함하고, 다른 실시예에서 인슐린 패치 제어 장치(100)를 더 포함할 수 있으며, 또 다른 몇몇 실시예에서 의료 서비스 제공 서버(200)를 더 포함할 수 있다.
일 실시예에서 인슐린 패치(10), 인슐린 패치 제어 장치(100) 및 의료 서비스 제공 서버(200)는 입출력 인터페이스(11, 101, 201), 메모리(12, 102, 202), 프로세서(13, 103, 203) 및 통신 모듈(14, 104, 204)을 포함할 수 있다. 메모리(12, 102, 202)는 컴퓨터에서 판독 가능한 기록 매체로서, RAM(random access memory), ROM(read only memory) 및 디스크 드라이브와 같은 비소멸성 대용량 기록장치(permanent mass storage device)를 포함할 수 있다. 일 예로 인슐린 패치(10)의 메모리(12)에는 혈당 정보 및/또는 펌프 파라미터 정보가 일시적 또는 영구적으로 저장될 수 있고, 인슐린 패치 제어 장치(100)의 메모리(102)에는 사용자별 혈당 정보 및/또는 인슐린 패치의 펌프 파라미터 정보가 저장될 수 있다. 또한 일 실시예에서 의료 서비스 제공 서버(200)의 메모리(202)에는 사용자의 병리 진단 결과 데이터가 저장될 수 있다.
프로세서(13, 103, 203)는 기본적인 산술, 로직 및 입출력 연산을 수행함으로써, 컴퓨터 프로그램의 명령을 처리하도록 구성될 수 있다. 명령은 메모리(12, 102, 202) 또는 통신 모듈(14, 104, 204)에 의해 프로세서(13, 103, 203)로 제공될 수 있다. 예를 들어 프로세서(13, 103, 203)는 메모리(12, 102, 202)와 같은 기록 장치에 저장된 프로그램 코드에 따라 수신되는 명령을 실행하도록 구성될 수 있다. 일 실시예에서 인슐린 패치 제어 장치(100)의 프로세서(103)는 인슐린 패치(10)로부터 혈당 정보를 획득하고, 상기 획득한 혈당 정보를 제1 신경망에 입력하고, 상기 제1 신경망의 출력 데이터를 기초로 상기 인슐린 패치의 펌프 파라미터를 추정하고, 상기 추정된 펌프 파라미터를 기초로 상기 인슐린 패치에 제어 신호를 송신하고, 상기 인슐린 패치(10)로부터 제어 결과 데이터를 획득하고, 상기 혈당 정보, 상기 펌프 파라미터 및 상기 제어 결과 데이터를 제2 신경망에 입력하고, 상기 제2 신경망의 출력 데이터를 기초로 상기 인슐린 패치의 사용자 병리 진단 결과 데이터를 추정할 수 있다.
통신 모듈(14, 104, 204)은 네트워크를 통해 통신하기 위한 기능을 제공할 수 있다. 일례로, 인슐린 패치 제어 장치(100)의 프로세서(103)가 메모리(102)와 같은 기록 장치에 저장된 프로그램 코드에 따라 생성한 요청이 통신 모듈(104)의 제어에 따라 네트워크를 통해 인슐린 패치(10)로 전달될 수 있다. 또한 의료 서비스 제공 서버(200)의 프로세서(203)의 제어에 따라 제공되는 제어 신호나 명령, 컨텐츠, 파일 등이 네트워크를 거쳐 통신 모듈(104)을 통해 인슐린 패치 제어 장치(100)로 전달될 수 있다. 뿐만 아니라 인슐린 패치 제어 장치(100)의 통신 모듈(104)을 통해 수신된 의료 서비스 제공 서버(200)의 제어 신호나 명령 등은 인슐린 패치 제어 장치(100)의 프로세서(103)나 메모리(102)로 전달될 수 있고, 인슐린 패치(10)로부터 혈당 정보 및/또는 제어 결과 데이터 등은 인슐린 패치 제어 장치(100)가 더 포함할 수 있는 저장 매체에 저장될 수 있다. 또한, 통신 모듈(14, 104, 204)의 통신 방식은 제한되지 않지만, 네트워크는 근거리 무선통신망일 수 있다. 예를 들어, 네트워크는 블루투스(Bluetooth), BLE(Bluetooth Low Energy), Wifi 통신망일 수 있다.
또한, 입출력 인터페이스(11, 101, 201)는 사용자의 입력을 수신하고, 출력 데이터를 디스플레이 할 수 있다. 일 실시예에 따른 인슐린 패치(10)의 입출력 인터페이스(11)는 사용자로부터 입력 신호를 수신할 수 있고, 디스플레이에 인슐린 패치의 동작 정보 등을 표시할 수 있다. 또한 일 실시예에서 의료 서비스 제공 서버(200)의 입출력 인터페이스(201)는 사용자의 피드백 신호를 수신할 수 있고, 인슐린 패치(10)의 제어 결과 데이터를 출력할 수 있다.
또한, 다른 실시예들에서 인슐린 패치(10), 인슐린 패치 제어 장치(100) 및 의료 서비스 제공 서버(200)는 도 2의 구성요소들보다 더 많은 구성요소들을 포함할 수도 있다. 그러나, 대부분의 종래기술적 구성요소들을 명확하게 도시할 필요성은 없다. 예를 들어, 인슐린 패치 제어 장치(100)는 사용자 단말의 내부 구성요소들에 전력을 공급하는 배터리 및 충전 장치를 포함할 수 있고, 상술한 입출력 장치 중 적어도 일부를 포함하도록 구현되거나 또는 트랜시버(transceiver), GPS(Global Positioning System) 모듈, 각종 센서, 데이터베이스 등과 같은 다른 구성요소들을 더 포함할 수도 있다. 또한, 비록 도 2에는 도시되지 않았지만 인슐린 패치(10)는 혈당 수치를 측정하기 위한 혈당 측정 센서를 포함할 수 있고, 다른 실시예에서 인슐린 주입관을 더 포함할 수도 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 인슐린 패치 제어 방법을 설명하기 위한 도면이다.
단계 S110에서 인슐린 패치 제어 장치는 인슐린 패치의 혈당 센서로부터 혈당 정보를 획득할 수 있다. 일 실시예에서 인슐린 패치는 혈당 센서를 통해 사용자의 혈당 정보를 획득할 수 있다. 본 발명의 몇몇 실시예에 따른 혈당 센서의 종류는 한정되지 않으며 예를 들어 연속 혈당 측정(Continuous glucose monitoring, CGM) 센서일 수 있다. 일 실시예에서 혈당 정보는 사용자의 혈당 수치를 포함할 수 있고, 몇몇 실시예에서 혈당 측정 시간 및 혈당 측정 방법과 관련된 정보를 더 포함할 수 있다.
단계 S120에서 인슐린 패치 제어 장치는 획득한 혈당 정보를 제1 신경망에 입력하고, 상술한 제1 신경망의 출력 데이터를 기초로 인슐린 패치의 펌프 파라미터를 추정할 수 있다. 일 실시예에서 혈당 정보를 입력 받은 제1 신경망은, 해당 혈당 정보에 포함된 혈당 수치에 따른 인슐린 주입량을 추정할 수 있다. 이 경우, 인슐린 패치를 통해 주입되는 인슐린의 양은 펌프 파라미터에 따라 조절될 수 있다. 따라서 일 실시예에 따라 혈당 정보를 입력 받은 상술한 제1 신경망은 실시간으로 획득한 혈당 정보를 기초로 최적의 펌프 파라미터를 추정할 수 있다.
다른 실시예에서 인슐린 패치는 측정한 혈당 정보를 기초로 인슐린 패치 제어 장치와 독립적으로 펌프 파라미터를 추정할 수 있고, 추정된 펌프 파라미터를 기초로 인슐린 주입량을 조절할 수 있다. 즉, 본 실시예에 따른 인슐린 패치 제어 방법은 인슐린 패치와 인슐린 패치 제어 장치간 통신 문제 또는 인슐린 패치 제어 장치의 문제가 발생하더라도 안정적으로 사용자에게 인슐린을 주입할 수 있다. 보다 상세한 설명은 도 5에서 후술한다.
단계 S130에서 인슐린 패치 제어 장치는 단계 S120에서 추정된 펌프 파라미터를 기초로 상기 인슐린 패치에 제어 신호를 송신할 수 있다. 일 실시예에서 인슐린 패치 제어 장치와 인슐린 패치는 네트워크를 통해 통신할 수 있다. 전술한 바 인슐린 패치 제어 장치와 인슐린 패치간 네트워크의 통신 방식은 제한되지 않으나 일 예에서 상술한 네트워크는 근거리 무선통신망으로 예를 들어 블루투스 통신망일 수 있다.
다른 실시예에서 인슐린 패치 제어 장치는 인슐린 패치에 제어 신호를 송신하기 전에, 추정된 펌프 파라미터를 이용한 인슐린 주입 알고리즘을 기초로 시뮬레이션을 수행할 수 있다. 또한 시뮬레이션 결과를 기초로 펌프 파라미터를 재추정할 수 있다. 예를 들어 시뮬레이션 결과 사용자의 예상 혈당 수치가 유효 범위를 벗어나는 경우, 추정된 펌프 파라미터는 유효하지 않은 것으로 판단할 수 있고, 이후 상술한 신경망을 이용하여 펌프 파라미터를 재추정 할 수 있다. 본 실시예에 따른 인슐린 패치 제어 방법을 통해 인슐린 패치의 정확성을 높일 수 있다. 보다 상세한 설명은 도 6에서 후술한다.
단계 S140에서 인슐린 패치 제어 장치는 인슐린 패치로부터 제어 결과 데이터를 획득할 수 있다. 일 실시예에서 인슐린 패치의 제어 결과 데이터는 시간의 흐름에 따라 측정된 혈당 정보, 측정된 혈당 정보에 따라 추정된 펌프 파라미터, 상기 펌프 파라미터에 따라 주입된 인슐린 주입량 및 인슐린 주입 후의 혈당 정보 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 본 발명의 몇몇 실시예에 따른 인슐린 패치의 제어 결과 데이터에 포함된 데이터의 종류 및 형태는 한정되지 않음에 유의한다. 예를 들어 인슐린 패치의 제어 결과 데이터는 혈당 수치와 관련된 시계열 데이터, 펌프 파라미터와 관련된 시계열 데이터 또는 인슐린 주입량과 관련된 시계열 데이터 중 하나일 수 있고, 인슐린 주입량과 혈당 수치의 쌍으로 구성된 형태의 데이터를 포함할 수 있으며, 펌프 파라미터와 혈당 수치의 쌍으로 구성된 형태의 데이터를 포함할 수도 있다.
단계 S150에서 인슐린 패치 제어 장치는 혈당 정보, 펌프 파라미터 및 상술한 인슐린 패치의 제어 결과 데이터를 제2 신경망에 입력할 수 있고, 단계 S160에서 인슐린 패치 제어 장치는 제2 신경망의 출력 데이터를 기초로 인슐린 패치의 사용자 병리 진단 결과 데이터를 추정할 수 있다. 보다 구체적으로, 일 실시예에 따른 인슐린 패치 제어 장치는 혈당 정보 및 펌프 파라미터를 제2 신경망에 입력하여 제1 병리 진단 결과 데이터를 획득할 수 있고, 이후 인슐린 패치의 제어 결과 데이터를 기초로 상술한 제1 병리 진단 결과 데이터에 대한 피드백을 수행할 수 있다. 예를 들어 제1 병리 진단 결과 데이터 및 인슐린 패치의 제어 결과 데이터를 이용하여 상술한 제2 신경망을 재학습 시킬 수 있다. 일 예로 인슐린 패치 제어 장치는 인슐린 패치의 제어 결과 데이터를 이용하여 제2 신경망의 강화 학습을 수행할 수 있다. 이 경우 인슐린 패치의 제어 결과 데이터는 펌프 파라미터에 기초한 인슐린 패치의 제어 신호 및 인슐린 주입에 따른 혈당 정보를 포함할 수 있고, 몇몇 실시예에서 사용자의 당뇨병 진단 결과 정보를 더 포함할 수도 있다.
다른 실시예에서 인슐린 패치 제어 장치와 네트워크를 통해 연결된 외부 서버가 상술한 단계 S150 내지 단계 S160을 수행할 수 있다. 본 실시예에서 외부 서버는 병원 서버 또는 의료 서비스 제공 서버일 수 있다. 이 경우 외부 서버는 인슐린 패치의 펌프 파라미터, 인슐린 패치의 시뮬레이션 결과 또는 사용자의 병리 진단 결과 데이터에 대한 사용자 피드백 신호를 입력 받을 수 있다. 이 경우 사용자는 병원 서버 및 의료 서비스 제공 서버의 사용자로 예를 들어 의사, 간호사 또는 의료진 일 수 있다. 이후 본 발명의 몇몇 실시예에 따른 외부 서버의 피드백 신호는 상술한 제1 신경망 또는 제2 신경망에 다시 입력되어 신경망을 재학습 시킬 수 있다.
이하, 도 4를 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따라 인슐린 패치를 제어하는 일련의 과정을 상세히 설명한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 인슐린 패치(10)는 해당 인슐린 패치를 모니터링 및/또는 제어할 수 있는 사용자 단말(20)과 네트워크 통신을 수행할 수 있다. 일 예에서 인슐린 패치(10)와 사용자 단말(20)은 블루투스 통신을 수행할 수 있다. 본 실시예에 따른 사용자 단말(20)에는 인슐린 패치(10)를 모니터링 및/또는 제어하기 위한 어플리케이션이 설치될 수 있고, 사용자 단말(20)은 해당 어플리케이션을 통해 실시간으로 인슐린 패치에 대한 사용자 입력을 수신할 수 있다. 이 경우 일 실시예에 따라 인슐린 패치(10)는 인슐린 패치 제어 장치(100)뿐 아니라 사용자 단말(20)과의 통신이 끊긴 경우에 한하여, 독립적으로 펌프 파라미터를 추정할 수 있다.
일 실시예에 따른 인슐린 패치 제어 장치(100)는 인슐린 패치의 사용자 정보를 기초로 펌프 파라미터를 추정할 수 있다. 즉, 인슐린 패치 제어 장치(100)는 동시에 하나 이상의 인슐린 패치(10)의 펌프 파라미터를 추정할 수 있으며 각각의 인슐린 패치(10)의 사용자 정보를 더 이용하여 각각의 인슐린 패치(10)에 대한 펌프 파라미터를 추정할 수 있다. 이를 통해 개인화된 인슐린 패치 제어가 가능할 수 있다. 또한 인슐린 패치 제어 장치(100)는 인슐린 패치 각각에 대응하는 가상의 인슐린 패치를 생성하여 추정된 펌프 파라미터를 이용한 인슐린 패치의 시뮬레이션을 수행할 수 있다. 인슐린을 주입은 안정성 확보가 매우 중요하므로, 본 발명의 몇몇 실시예에 따른 인슐린 패치 제어 장치(100)는 이와 같은 과정을 통해 인슐린 패치를 안정적으로 제어할 수 있다.
일 실시예에 따라 인슐린 패치 제어 장치(100)로부터 인슐린 패치 사용자의 병리 진단 결과 데이터를 획득한 외부 장치(200)는 상기 병리 진단 결과 데이터에 대한 피드백 신호를 수신할 수 있는 추가적인 사용자 단말(210)을 더 포함할 수 있다. 이 경우, 병리 진단 결과 데이터에 대하여 피드백 신호를 입력하는 사용자는 의사와 같은 의료진일 수 있다. 이를 통해 인슐린 패치 제어 장치(100) 또는 외부 장치(200)가 수행하는 펌프 파라미터 추정 신경망에 대한 정확도가 향상될 수 있다.
이하, 도 5 내지 도 7을 이용하여 도 4에 도시된 인슐린 패치부(300), 인슐린 패치 제어 장치(100) 및 병리 진단 결과 데이터 분석부(400)에서 수행되는 각각의 단계를 보다 상세히 설명한다. 도 5 내지 도 7에 서술되는 각 단계의 수행 주체가 반드시 도 4에 도시된 특정 전자장치에 한정되는 것은 아님에 유의한다.
이하, 도 5를 참조하여 본 발명의 일 실시예에서 인슐린 패치가 독립적으로 펌프 파라미터를 추정하는 과정에 대하여 상세히 설명한다.
단계 S210에서 CGM 센서를 통해 혈당 정보가 획득될 수 있다. 다만 CGM 센서는 혈당 측정 센서의 일 예시일 뿐, 본 발명의 몇몇 실시예에 따른 인슐린 패치의 혈당 측정 센서 및 혈당 측정 방법이 반드시 CGM 센서를 이용하는 것은 아님에 유의한다.
단계 S220에서 혈당 정보를 기초로 지정된 알고리즘을 통해 펌프 파라미터가 획득될 수 있다. 일 실시예에서 상기 지정된 알고리즘은 상술한 제1 신경망과 유사하거나 동일할 수 있으나, 단계 S220을 수행하는 주체가 인슐린 패치인 경우 컴퓨팅 자원의 절약을 위해 제1 신경망보다 계산량이 적은 단순화된 알고리즘일 수도 있다. 일 예로 인슐린 패치와 통신하는 사용자 단말의 오류, 인슐린 패치 제어 장치의 오류 또는 네트워크의 통신 장애가 발생한 경우, 본 실시예에 따른 인슐린 패치는 독립적으로 펌프 파라미터를 추정할 수 있다. 따라서 일 실시예에 따른 인슐린 패치는 지정된 시간 동안 외부로부터 인슐린 패치 제어 신호 또는 펌프 파라미터 정보를 수신하지 못하는 경우, 독립적으로 인슐린 주입량을 결정하기 위한 펌프 파라미터를 추정할 수 있다. 즉 본 실시예에 따른 인슐린 패치는 외부 장치와의 통신 없이 독립적으로 인슐린 주입량을 결정할 수 있다.
단계 S230에서 펌프 파라미터의 유효성 검증이 수행될 수 있다. 즉, 획득된 펌프 파라미터를 이용해 인슐린 패치를 제어하기 전, 안정성 보장을 위한 최소한의 유효성 검증을 수행할 수 있다. 예를 들어 획득한 펌프 파라미터가 지정된 안정 범위 내의 펌프 파라미터인지 여부가 확인될 수 있다. 이 경우 지정된 안정 범위는 사용자에 의해 입력된 고정값일 수 있고, 이전 펌프 파라미터 기록을 기초로 정해진 값일 수도 있으며, 단계 S220과 같이 지정된 알고리즘을 통해 추정된 값일 수도 있다. 일 실시예에서 인슐린 패치는 인슐린 패치 제어 장치로부터 인슐린 패치의 제어 신호 또는 펌프 파라미터를 수신하는 경우에도 펌프 파라미터의 유효성 검증을 수행할 수 있음은 물론이다. 즉, 본 실시예에 따른 인슐린 패치 제어 방법은 안정성 향상을 위해 인슐린 패치 제어 장치가 아닌 인슐린을 주입부를 포함하는 인슐린 패치에서 상술한 펌프 파라미터의 유효성 검증을 수행할 수 있다.
단계 S240에서 유효성이 검증된 펌프 파라미터를 기초로 인슐린 패치가 제어될 수 있고, 제어 결과를 기초로 CGM 센서 및 인슐린 패치 제어 장치를 제어할 수 있으며, 인슐린 패치 제어 결과 데이터를 상기 인슐린 패치 제어 장치로 송신할 수 있다. 다른 실시예에서 단계 S230에서 펌프 파라미터에 대한 유효성이 검증되지 않은 경우 상술한 단계 S210 내지 단계 S230이 반복하여 수행될 수 있다.
이하 도 6을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 인슐린 패치 제어 장치가 시뮬레이션을 수행하는 과정에 대하여 상세히 설명한다.
단계 S310에서 인슐린 패치 제어 장치는 획득된 혈당 정보의 유효성 검증을 수행할 수 있다. 인슐린 패치 제어 장치는 인슐린 패치로부터 획득한 혈당 정보를 신경망에 입력하기 전, 해당 혈당 정보에 대한 유효성 검증을 수행할 수 있다. 예를 들어 획득한 혈당 정보가 소정의 유효 범위 내의 혈당 정보인지 여부가 확인될 수 있다. 이를 통해 인슐린 패치 제어 장치는 인슐린 패치의 오류 발생 유무를 확인할 수 있다. 상술한 혈당 정보의 유효 범위는 사용자에 의해 입력된 고정값일 수 있고, 사용자별 과거 혈당 정보 기록을 기초로 정해진 값일 수도 있으며, 소정의 알고리즘을 통해 추정된 값일 수도 있다.
단계 S320에서 인슐린 패치 제어 장치는 인슐린 패치의 펌프 파라미터를 추정하기 위하여 혈당 정보를 제1 신경망에 입력할 수 있다. 일 실시예에서 제1 신경망은 인슐린 주입전의 사용자의 혈당 정보, 인슐린 주입량, 인슐린 펌프 파라미터 및 인슐린 주입후의 사용자의 혈당 정보를 이용하여 학습된 신경망일 수 있고, 인슐린 주입량과 혈당 정보를 이용하여 학습된 다른 신경망을 이용하여 전이학습된 신경망일 수 있다. 또한, 일 실시예에서 제1 신경망은 사용자 정보를 더 이용하여 학습된 신경망일 수도 있다. 이를 통해 인슐린 패치 제어 장치는 사용자별 혈당 변화 정도 및 속도를 더 고려하여 펌프 파라미터를 추정할 수 있다.
단계 S330에서 인슐린 패치 제어 장치는 제1 신경망의 출력 데이터를 분류하고, 출력 데이터에 포함된 펌프 파라미터 중 지정된 조건에 따른 펌프 파라미터를 선정할 수 있다. 일 실시예에서 펌프 파라미터를 선정하기 위한 지정된 조건은 사용자 정보를 기초로 정해질 수 있다. 일 예로 인슐린 패치 제어 장치는 사용자 정보를 이용하여 소량의 인슐린을 장기간 주입하기 위한 펌프 파라미터와 다량의 인슐린을 단기간 주입하기 위한 펌프 파라미터중 더 적합한 펌프 파라미터를 선정할 수 있다.
단계 S340에서 인슐린 패치 제어 장치는 인슐린 패치의 펌프 파라미터를 단계 S330에서 선정된 펌프 파라미터로 설정할 수 있고, 단계 S350에서 설정된 펌프 파라미터를 기초로 인슐린 주입 알고리즘을 통해 가상의 인슐린 패치에 대한 시뮬레이션을 수행할 수 있다.
일 실시예에서 시뮬레이션 결과 사용자의 예상 혈당 수치가 유효 범위를 벗어나는 경우, 인슐린 패치 제어 장치는 추정된 펌프 파라미터가 유효하지 않은 것으로 판단할 수 있다. 이 경우 인슐린 패치 제어 장치는 단계 S330에서 선정되지 않은 펌프 파라미터를 이용하여 인슐린 패치의 시뮬레이션을 수행할 수 있고, 전술한 단계 S310 내지 단계 S340을 반복 수행하여 재추정된 펌프 파라미터를 이용하여 시뮬레이션을 수행할 수 있다. 본 실시예에 따른 인슐린 패치 제어 방법을 통해 추정되는 펌프 파라미터의 정확성과 안정성을 높일 수 있다.
이하 도 7을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따라 병리 진단 결과 데이터를 획득하는 과정에 대하여 상세히 설명한다.
단계 S410에서 인슐린 패치 제어 장치는 획득한 혈당 정보 및 추정한 펌프 파라미터를 제2 신경망에 입력할 수 있다.
이후, 단계 S420에서 인슐린 패치 제어 장치는 제2 신경망의 출력 데이터와 기 획득한 인슐린 패치의 제어 결과 데이터를 이용하여 제2 신경망을 재훈련 시킬 수 있다. 일 실시예에서 인슐린 패치의 제어 결과 데이터는 시간의 흐름에 따라 측정된 혈당 정보, 측정된 혈당 정보에 따라 추정된 펌프 파라미터, 상기 펌프 파라미터에 따라 주입된 인슐린 주입량 및 인슐린 주입 후의 혈당 정보 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
보다 구체적으로, 일 실시예에 따른 인슐린 패치 제어 장치는 혈당 정보 및 펌프 파라미터를 제2 신경망에 입력하여 제1 병리 진단 결과 데이터를 획득할 수 있고, 이후 인슐린 패치의 제어 결과 데이터를 기초로 상술한 제1 병리 진단 결과 데이터에 대한 피드백을 수행할 수 있다. 예를 들어 제1 병리 진단 결과 데이터 및 인슐린 패치의 제어 결과 데이터를 이용하여 상술한 제2 신경망을 재 학습 시킬 수 있다.
일 예로 인슐린 패치 제어 장치는 인슐린 패치의 제어 결과 데이터를 이용하여 제2 신경망의 강화 학습을 수행할 수 있다. 이 경우 인슐린 패치의 제어 결과 데이터는 펌프 파라미터에 기초한 인슐린 패치의 제어 신호 및 인슐린 주입에 따른 혈당 정보를 포함할 수 있고, 몇몇 실시예에서 사용자의 당뇨병 진단 결과 정보를 더 포함할 수도 있다.
이상에서 설명된 장치는 하드웨어 구성요소, 소프트웨어 구성요소, 및/또는 하드웨어 구성요소 및 소프트웨어 구성요소의 조합으로 구현될 수 있다. 예를 들어, 실시예들에서 설명된 장치 및 구성요소는, 예를 들어, 프로세서, 콘트롤러, ALU(arithmetic logic unit), 디지털 신호 프로세서(digital signal processor), 마이크로컴퓨터, FPGA(field programmable gate array), PLU(programmable logic unit), 마이크로프로세서, 또는 명령(instruction)을 실행하고 응답할 수 있는 다른 어떠한 장치와 같이, 하나 이상의 범용 컴퓨터 또는 특수 목적 컴퓨터를 이용하여 구현될 수 있다. 처리 장치는 운영 체제(OS) 및 운영 체제 상에서 수행되는 하나 이상의 소프트웨어 어플리케이션을 수행할 수 있다. 또한, 처리 장치는 소프트웨어의 실행에 응답하여, 데이터를 접근, 저장, 조작, 처리 및 생성할 수도 있다. 이해의 편의를 위하여, 처리 장치는 하나가 사용되는 것으로 설명된 경우도 있지만, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는, 처리 장치가 복수 개의 처리 요소(processing element) 및/또는 복수 유형의 처리 요소를 포함할 수 있음을 알 수 있다. 예를 들어, 처리 장치는 복수 개의 프로세서 또는 하나의 프로세서 및 하나의 콘트롤러를 포함할 수 있다. 또한, 병렬 프로세서(parallel processor)와 같은, 다른 처리 구성(processing configuration)도 가능하다.
소프트웨어는 컴퓨터 프로그램(computer program), 코드(code), 명령(instruction), 또는 이들 중 하나 이상의 조합을 포함할 수 있으며, 원하는 대로 동작하도록 처리 장치를 구성하거나 독립적으로 또는 결합적으로(collectively) 처리 장치를 명령할 수 있다. 소프트웨어 및/또는 데이터는, 처리 장치에 의하여 해석되거나 처리 장치에 명령 또는 데이터를 제공하기 위하여, 어떤 유형의 기계, 구성요소(component), 물리적 장치, 가상 장치(virtual equipment), 컴퓨터 저장 매체 또는 장치, 또는 전송되는 신호 파(signal wave)에 영구적으로, 또는 일시적으로 구체화(embody)될 수 있다. 소프트웨어는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템 상에 분산되어서, 분산된 방법으로 저장되거나 실행될 수도 있다. 소프트웨어 및 데이터는 하나 이상의 컴퓨터 판독 가능 기록 매체에 저장될 수 있다.
실시예에 따른 방법은 다양한 컴퓨터 수단을 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록될 수 있다. 컴퓨터 판독 가능 매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 매체에 기록되는 프로그램 명령은 실시예를 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다. 컴퓨터 판독 가능 기록 매체의 예에는 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체(magnetic media), CD-ROM, DVD와 같은 광기록 매체(optical media), 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광 매체(magneto-optical media), 및 롬(ROM), 램(RAM), 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함된다. 프로그램 명령의 예에는 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함한다. 상기된 하드웨어 장치는 실시예의 동작을 수행하기 위해 하나 이상의 소프트웨어 모듈로서 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다.
이상과 같이 실시예들이 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기의 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 예를 들어, 설명된 기술들이 설명된 방법과 다른 순서로 수행되거나, 및/또는 설명된 시스템, 구조, 장치, 회로 등의 구성요소들이 설명된 방법과 다른 형태로 결합 또는 조합되거나, 다른 구성요소 또는 균등물에 의하여 대치되거나 치환되더라도 적절한 결과가 달성될 수 있다.
그러므로, 다른 구현들, 다른 실시예들 및 특허청구범위와 균등한 것들도 후술하는 특허청구범위의 범위에 속한다.

Claims (5)

  1. 인슐린 펌프 및 혈당 센서를 포함하는 인슐린 패치에서 수행되는 상기 인슐린 패치의 제어 방법에 있어서,
    혈당 센서로부터 혈당 정보를 획득하는 단계;
    상기 획득한 혈당 정보를 기초로 상기 인슐린 패치의 펌프 파라미터를 추정하는 단계; 및
    상기 추정된 펌프 파라미터를 기초로 상기 인슐린 펌프에 제어 신호를 송신하는 단계;를 포함하는,
    인슐린 패치 제어 방법.
  2. 컴퓨팅 장치에 의해 수행되는 인슐린 패치 제어 방법에 있어서,
    혈당 센서에서 측정된 혈당 정보를 인슐린 패치로부터 획득하는 단계;
    상기 획득한 혈당 정보를 제1 신경망에 입력하는 단계;
    상기 제1 신경망의 출력 데이터를 기초로 상기 인슐린 패치의 펌프 파라미터를 추정하는 단계; 및
    상기 혈당 정보 및 펌프 파라미터를 이용하여 상기 인슐린 패치를 시뮬레이션하는 단계; 를 포함하는,
    인슐린 패치 제어 방법.
  3. 제2 항에 있어서,
    상기 획득한 혈당 정보를 제1 신경망에 입력하는 단계는,
    상기 획득한 혈당 정보를 외부 서버로 전송하고, 상기 외부 서버로부터 상기 혈당 정보의 유효성에 대한 피드백 신호를 수신하는 단계를 포함하고,
    상기 혈당 정보 및 펌프 파라미터를 이용하여 상기 인슐린 패치를 시뮬레이션하는 단계는,
    상기 인슐린 패치의 시뮬레이션 결과를 외부 서버로 전송하고, 상기 외부 서버로부터 상기 인슐린 패치의 시뮬레이션 결과에 대한 피드백 신호를 수신하는 단계; 를 더 포함하는,
    인슐린 패치 제어 방법.
  4. 제2 항에 있어서,
    상기 인슐린 패치는,
    혈당 측정 센서를 포함하고, 상기 혈당 측정 센서를 통해 획득한 상기 혈당 정보를 기초로 지정된 알고리즘을 통해 펌프 파라미터를 획득하고, 획득한 펌프 파라미터의 유효성을 검증한 후, 제어 신호를 생성하는,
    인슐린 패치 제어 방법.
  5. 프로세서; 를 포함하고,
    상기 프로세서는,
    혈당 센서에서 측정된 혈당 정보를 인슐린 패치로부터 획득하고, 상기 획득한 혈당 정보를 제1 신경망에 입력하고, 상기 제1 신경망의 출력 데이터를 기초로 상기 인슐린 패치의 펌프 파라미터를 추정하고, 상기 혈당 정보 및 펌프 파라미터를 제2 신경망에 입력하여 상기 인슐린 패치를 시뮬레이션하는,
    인슐린 패치 제어 장치.
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