(57)【要約】  医療デバイスおよび関連するシステムおよび動作方法が提供される。生理的状態に影響を与える流体を患者に送達することができる注入デバイスを動作させる方法は、食事指標などの事象指標を取得することと、事象指標に基づいて初期ボーラス量を判定することと、少なくとも部分的に初期ボーラス量に基づいて将来の時間ウィンドウの間の患者の生理学的状態の予測値を判定することと、を含む。予測値が時間ウィンドウ中に閾値を超過すると、制御システムは、初期ボーラス量によって定義された探索空間内から時間ウィンドウの間に閾値を満たす生理学的状態の予測値をもたらす調整されたボーラス量を識別し、調整されたボーラス量の流体を患者に送達するために注入デバイスの起動配列を動作させる。
2022502158.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
生理学的状態に影響を与える流体を患者に送達することができる注入デバイスを動作させる方法であって、前記方法が、
前記注入デバイスに関連付けられた制御システムによって、事象指標を取得することと、
前記制御システムによって、前記事象指標に基づいて初期ボーラス量を判定することと、
前記制御システムによって、少なくとも部分的に前記初期ボーラス量に基づいて、時間ウィンドウ中の前記患者の前記生理学的状態の予測値を判定することと、
前記時間ウィンドウ内に前記予測値が閾値を超過した場合、
前記制御システムによって、前記時間ウィンドウ中に前記閾値を満たす生理学的状態の予測値をもたらす、前記初期ボーラス量によって定義される探索空間内の調整されたボーラス量を識別することと、
前記制御システムによって、前記調整されたボーラス量の流体を前記患者に送達するための前記注入デバイスの起動配列を動作させることと、を含む、方法。
【請求項２】
前記調整されたボーラス量を識別することが、前記探索空間内で前記調整されたボーラス量を最大化することを含み、前記調整されたボーラス量が、前記初期ボーラス量よりも少ない、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記調整されたボーラス量を識別することが、前記調整されたボーラス量に到達するように、前記探索空間を漸進的に低減させることを含む、請求項１または２に記載の方法。
【請求項４】
前記探索空間を漸進的に低減させることが、終了条件に達するまで、１つ以上の中間調整ボーラス量を使用して、前記探索空間内の前記調整されたボーラス量を最大化するように前記探索空間を漸進的に低減させることを含み、前記探索空間を漸進的に低減させることが、前記探索空間内の１つ以上の中間ボーラス量の各々について、
前記それぞれの中間ボーラス量に少なくとも部分的に基づいて、前記事象指標に対応する時点での前記患者のそれぞれの初期状態を判定することと、
前記事象指標に対応する時点での食事に対応する炭水化物量および前記それぞれの初期状態に少なくとも部分的に基づいて、前記時間ウィンドウ中の前記患者の前記生理学的状態のそれぞれの予測値を判定することと、
前記患者の前記生理学的状態の前記それぞれの予測値と前記閾値との間の関係に基づいて、それぞれの中間ボーラス量と先行するボーラス量との間の１つ以上の前記中間ボーラス量の後続の中間ボーラス量を識別することと、を含む、請求項１〜３のいずれか一項に記載の方法。
【請求項５】
前記調整されたボーラス量を識別することが、前記時間ウィンドウ中に前記閾値を上回る前記生理学的状態の前記予測値を維持する最大ボーラス投与量の黄金比探索を使用して、前記探索空間を探索することを含む、請求項１〜４のいずれか一項に記載の方法。
【請求項６】
前記患者への前記流体の将来の送達を判定し、将来の送達データをもたらすことをさらに含み、前記生理学的状態の前記予測値を判定することが、少なくとも部分的に前記将来の送達データに基づいて、前記生理学的状態の前記予測値を判定することを含む、請求項１〜５のいずれか一項に記載の方法。
【請求項７】
前記将来の送達データを判定することが、前記注入デバイスの自律動作モードによって実施される前記流体の自動送達の固定速度を識別することを含むか、または前記将来の送達データを判定することが、前記注入デバイスの自律動作モードによって実施される前記流体の自動送達の可変速度を推定することを含み、任意選択的に、
前記可変速度を推定することが、前記時間ウィンドウの間の閉ループ制御システムの動作をシミュレーションすることを含む、請求項６記載の方法。
【請求項８】
前記患者の過去の送達データを取得することと、
前記過去の送達データに少なくとも部分的に基づいて前記事象指標に対応する時点での前記患者の初期状態を判定することと、をさらに含み、前記生理学的状態の前記予測値を判定することが、前記将来の送達データおよび前記患者の前記初期状態に少なくとも部分的に基づいて前記生理学的状態の前記予測値を判定することを含む、請求項６記載の方法。
【請求項９】
前記流体がインスリンを含み、および、前記事象指標が食事指標を含み、
前記患者の前記初期状態を判定することが、少なくとも部分的に前記初期ボーラス量および前記過去の送達データに基づいて、前記食事指標に対応する時点での前記患者の初期血漿インスリン濃度を判定することを含み、
前記生理的状態の前記予測値を判定することが、少なくとも部分的に前記将来の送達データ、食事指標に対応する時点の前記食事指標に対応する炭水化物量、および前記食事指標に対応する時点の前記初期血漿インスリン濃度に基づいて、前記時間ウィンドウの間の前記患者の血糖値の前記予測値を判定することを含み、任意選択的に、
前記調整されたボーラス量を識別することが、１つ以上の中間調整ボーラス量を使用して、前記探索空間内の前記調整されたボーラス量を最大化するように前記探索空間を漸進的に低減させることを含み、前記探索空間を漸進的に低減させることが、前記１つ以上の中間調整ボーラス量の各々について、
前記それぞれの中間調整ボーラス量および前記過去の送達データに少なくとも部分的に基づいて、前記食事指標に対応する時点での前記患者のそれぞれの初期血漿インスリン濃度を判定することと、
前記将来の送達データ、前記食事指標に対応する時点での前記食事指標に対応する炭水化物量、前記食事指標に対応する時点での前記それぞれの初期血漿インスリン濃度に少なくとも基づいて、前記時間ウィンドウの間の前記患者の前記血糖値のそれぞれの予測値を判定することと、
前記患者の前記血糖値の前記それぞれの予測値と前記閾値との間の関係に基づいて、前記１つ以上の中間調整ボーラス量のその後の中間調整ボーラス量を識別することと、を含む、請求項８記載の方法。
【請求項１０】
前記患者の過去のインスリン送達データを取得することと、
前記過去のインスリン送達データに少なくとも部分的に基づいて、前記事象指標に対応する時点での前記患者の初期血漿インスリン濃度を判定することと、を含み、前記生理学的状態の前記予測値を判定することが、前記初期血漿インスリン濃度、前記事象指標に対応する時点での食事に対応する炭水化物量、および推定される将来のインスリン送達データに少なくとも部分的に基づいて、時間ウィンドウの間に前記患者の血糖値の前記予測値を判定することを含み、任意選択的に、前記方法が、前記患者のグルコース測定データを取得することをさらに含み、前記予測値を判定することが、前記初期血漿インスリン濃度、前記グルコース測定データ、前記炭水化物量、および前記推定される将来のインスリン送達データに少なくとも部分的に基づいて、前記患者の前記血糖値の前記予測値を判定することを含む、請求項１〜９のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１１】
前記患者のグルコース測定データを取得することと
前記患者の過去のインスリン送達データを取得することと、
前記過去のインスリン送達データ、前記グルコース測定データ、前記事象指標に対応する時点でのインスリンの前記初期ボーラス量、および前記事象指標に対応する時点での食事に対応する炭水化物量に少なくとも部分的に基づいて前記事象指標に対応する時点での前記患者の初期状態を判定することと、を含み、前記生理学的状態の前記予測値を判定することが、前記患者の前記初期状態および将来のインスリン送達データに少なくとも部分的に基づいて、前記時間ウィンドウの間の前記患者の血糖値の前記予測値を判定することを含む、請求項１〜１０のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１２】
食事指標に応答して患者にインスリンを送達するために注入デバイスを動作させる方法であって、前記方法が、
前記注入デバイスに関連付けられた制御システムによって、前記患者のグルコース測定データを取得することと、
前記制御システムによって、前記患者の過去のインスリン送達データを取得することと、
前記制御システムによって、前記食事指標に対応する炭水化物の量に基づいて初期ボーラス量を判定することと、
前記制御システムによって、少なくとも部分的に前記グルコース測定データ、前記過去のインスリン送達データ、前記初期ボーラス量、および前記炭水化物の量に基づいて、前記患者の初期状態を判定することと、
前記制御システムによって、前記患者の将来のインスリン送達データを判定することと、
前記制御システムによって、前記患者の前記初期状態および前記将来のインスリン送達データに少なくとも部分的に基づいて、食後時間ウィンドウの間の前記患者の血糖値の予測値を判定することと、
前記食後時間ウィンドウの間に、前記血糖値の１つ以上の前記予測値が閾値を下回った場合、
前記初期ボーラス量によって定義される探索空間を漸進的に低減させて、少なくとも部分的に前記将来のインスリン送達データに基づいて、前記食後時間ウィンドウの間に、前記閾値を満たす前記血糖値の前記予測値をもたらす調整されたボーラス量と、前記グルコース測定値、前記過去のインスリン送達データ、前記調整されたボーラス量、および前記炭水化物量に基づいて判定される前記患者の調整された初期状態と、を識別することと、
前記制御システムによって、前記インスリンの前記調整されたボーラス量を前記患者に送達するために前記注入デバイスの起動配列を動作させることと、を含む、方法。
【請求項１３】
前記探索空間を漸進的に低減させることが、前記調整されたボーラス量を最大化するために黄金比に従って前記探索空間を漸進的に低減させることを含む、請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
注入システムであって、
流体を患者に送達するように動作可能な起動配列であって、前記流体が、患者の生理学的状態に影響を与える、起動配列と、
前記患者の食事を示す入力を受信するためのユーザインターフェースと、
前記患者の前記生理学的状態を示す測定データを取得するための感知配列と、
前記患者の過去の配信データを維持するためのデータ記憶要素と、
制御システムであって、前記起動配列、前記感知配列、前記データ記憶要素、および前記ユーザインターフェースに結合されており、前記食事に基づいて前記流体の初期ボーラス量を判定し、少なくとも部分的に前記初期ボーラス量、前記測定データ、前記過去の送達データ、および将来の送達データに基づいて、将来の時間ウィンドウの間の前記患者の前記生理学的状態の予測値を判定し、前記予測値が前記時間ウィンドウの間に閾値を超過した場合、
少なくとも部分的に前記調整されたボーラス量、前記測定データ、前記過去の送達データ、および前記時間ウィンドウの間の前記閾値を満たす前記将来の送達データに基づいて、前記生理学的状態の更新された予測値をもたらす、前記初期ボーラス量によって定義された探索空間内の調整されたボーラス量を識別し、
前記起動配列を動作させ、前記調整されたボーラス量の前記流体を前記患者に送達する、制御システムと、を含む、注入システム。
【請求項１５】
前記流体が、インスリンを含み、
前記食事を示す入力が、炭水化物の量を含み、
前記測定データが、センサグルコース測定データを含み、
前記過去の送達データが、過去のインスリン送達データを含み、
前記予測値が、前記過去のインスリン送達データ、前記センサグルコース測定データ、前記炭水化物の量、少なくとも部分的に前記炭水化物の量に基づいて判定された前記インスリンの前記初期ボーラス量、および前記将来の送達データに少なくとも部分的に基づいて判定された将来の前記時間ウィンドウの間の予測グルコース値を含み、
前記更新された予測値が、前記過去のインスリン送達データ、前記センサグルコース測定データ、前記炭水化物の量、前記インスリンの調整されたボーラス量、および前記将来の送達データに少なくとも部分的に基づいて判定された将来の前記時間ウィンドウの間の更新された予測グルコース値を含み、
前記更新された予測グルコース値が、閾値を上回り、および／または
前記制御システムが、黄金比を使用して前記探索空間を漸進的に低減させることによって前記調整されたボーラス量を識別して、前記調整されたボーラス量を最大化して、結果として前記時間ウィンドウの間の前記閾値を満たす前記更新された予測値をもたらすように構成されている、請求項１４に記載の注入システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本明細書に記載の対象の実施形態は、一般に医療デバイスに関し、より具体的には、対象の実施形態は、生理学的モデリングを使用する積極的ボーラス調整に関する。
【０００２】
関連出願の相互参照
本ＰＣＴ出願は、２０１９年２月１３日に出願された米国特許出願第１６／２７５，２８９号、および２０１８年９月２８日に出願された米国仮特許出願第６２／７３９，０１７号の利益を主張し、それらに対して優先権を主張する。参照される出願の内容は、参照により本明細書に組み込まれる。
【背景技術】
【０００３】
注入ポンプデバイスおよびシステムは、医療分野では、インスリンまたは別の処方された薬剤を患者に送達または投薬する際に使用するために比較的よく知られている。典型的な注入ポンプは、ポンプ駆動システムを含み、ポンプ駆動システムは、通常、小型のモータおよび駆動トレーン構成要素を含む。駆動トレーン構成要素は、回転モータの運動をリザーバ内のプランジャ（またはストッパ）の並進変位に変換し、プランジャ（またはストッパ）は、リザーバと患者の身体との間に形成された流体経路を介して薬剤をリザーバから患者の身体へ送達する。特に糖尿病患者のためにインスリンを送達するために、注入ポンプ治療の使用が増加している。
【０００４】
インスリン注入ポンプが実質的に連続的かつ自律的な方法で患者の血糖値を監視および調節できるようにするための制御スキームが開発された。糖尿病患者の血糖値の管理は、患者の個々のインスリン反応および潜在的に他の要因の変動に加えて、患者の日常活動（例えば、運動、炭水化物消費など）の変動によって複雑になる。一部の制御スキームは、グルコース変動を最小限に抑えるために、日常の活動を積極的に説明しようとし得る。同時に、患者は、食事を消費する前またはそれと同時にインスリンの送達を手動で開始し得（例えば、食事ボーラスまたは修正ボーラス）、これにより、患者の血糖値のスパイクまたは変動を防止する。スパイクまたは変動は、さもないと、炭水化物の差し迫った消費および制御スキームの応答時間の結果として生じる可能性がある。とは言うものの、手動で開始されたボーラスは、先行するインスリン送達が説明されていない場合、食後のグルコース変動のリスクをもたらす可能性がある。したがって、手動ボーラスの有効性を改善し、食後のグルコース変動を最小限に抑える必要がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】米国特許第４，５６２，７５１号明細書
【特許文献２】米国特許第４，６８５，９０３号明細書
【特許文献３】米国特許第５，０８０，６５３号明細書
【特許文献４】米国特許第５，５０５，７０９号明細書
【特許文献５】米国特許第５，０９７，１２２号明細書
【特許文献６】米国特許第６，４８５，４６５号明細書
【特許文献７】米国特許第６，５５４，７９８号明細書
【特許文献８】米国特許第６，５５８，３２０号明細書
【特許文献９】米国特許第６，５５８，３５１号明細書
【特許文献１０】米国特許第６，６４１，５３３号明細書
【特許文献１１】米国特許第６，６５９，９８０号明細書
【特許文献１２】米国特許第６，７５２，７８７号明細書
【特許文献１３】米国特許第６，８１７，９９０号明細書
【特許文献１４】米国特許第６，９３２，５８４号明細書
【特許文献１５】米国特許第７，６２１，８９３号明細書
【特許文献１６】米国特許第８，６７４，２８８号明細書
【特許文献１７】米国特許第６，０８８，６０８号明細書
【特許文献１８】米国特許第６，１１９，０２８号明細書
【特許文献１９】米国特許第６，５８９，２２９号明細書
【特許文献２０】米国特許第６，７４０，０７２号明細書
【特許文献２１】米国特許第６，８２７，７０２号明細書
【特許文献２２】米国特許第７，３２３，１４２号明細書
【特許文献２３】米国特許第７，４０２，１５３号明細書
【特許文献２４】米国特許出願公開第２０１４／００６６８８９号
【特許文献２５】米国特許第６，４８５，４６５号明細書
【特許文献２６】米国特許第７，６２１，８９３号明細書
【特許文献２７】米国特許第６，２４８，０９３号明細書
【特許文献２８】米国特許第６，４８５，４６５号明細書
【特許文献２９】米国特許第８，４７４，３３２号明細書
【特許文献３０】米国特許第７，４０２，１５３号明細書
【発明の概要】
【０００６】
医療デバイスおよび関連するシステムおよび動作方法が提供される。生理学的状態に影響を与える流体を患者に送達することができる注入デバイスを動作させる方法の実施形態は、事象指標を取得し、事象指標に基づいて初期ボーラス量を判定し、少なくとも部分的に初期ボーラス量に基づいて、将来の時間ウィンドウの間の患者の生理学的状態について予測値を判定する注入デバイスに関連付けられた制御システムを含む。予測値が時間ウィンドウ中に閾値を超過すると、制御システムは、初期ボーラス量によって定義された探索空間内から時間ウィンドウ中に閾値を満たす生理学的状態の予測値をもたらす調整されたボーラス量を識別し、調整されたボーラス量の流体を患者に送達するために注入デバイスの起動配列を動作させる。
【０００７】
食事の指示に応答して患者にインスリンを送達するために注入デバイスを動作させる方法の別の実施形態は、患者のグルコース測定データを取得し、患者の過去のインスリン送達データを取得し、食事の指示に対応する炭水化物の量に基づいて初期ボーラス量を判定し、少なくとも部分的にグルコース測定データ、過去のインスリン送達データ、初期ボーラス量、および炭水化物の量に基づいて患者の初期状態を判定することを含む。この方法は、患者の将来のインスリン送達データを判定し、少なくとも部分的に患者の初期状態および将来のインスリン送達データに基づいて、食後の時間ウィンドウの間の患者の血糖値の予測値を判定することによって継続する。食後時間ウィンドウの間に血糖値の１つ以上の予測値が閾値を下回った場合、この方法は、初期ボーラス量によって定義された探索空間を漸進的に低減させて、少なくとも部分的に将来のインスリン送達データに基づいて、食後の時間枠の間に閾値を満たすグルコースレベルの予測値をもたらす調整されたボーラス量と、少なくとも部分的にグルコース測定データ、過去のインスリン送達データ、調整されたボーラス量、および炭水化物の量に基づいて判定された患者の調整された初期条件とを識別し、調整されたボーラス量のインスリンを患者に送達するために注入デバイスの起動配列を動作させる。
【０００８】
注入システムの実施形態も提供される。注入システムは、生理学的状態に影響を与えることができる流体を患者に送達するように動作可能な起動配列、患者の食事を示す入力を受け取るためのユーザインターフェース、患者の生理学的状態を示す測定データを取得するための感知配列、患者の過去の送達データを維持するためのデータ記憶要素、および食事に基づいて流体の初期ボーラス量を判定し、少なくとも部分的に初期ボーラス量、測定データ、過去の送達データ、および将来の送達データに基づいて、将来への時間ウィンドウの間の患者の生理学的状態の予測値を判定するために、起動配列、感知配列、データ記憶要素、およびユーザインターフェースに結合された制御システムを含む。時間ウィンドウの間に予測値が閾値を超過すると、制御システムは、初期ボーラス量によって定義された探索空間内の調整されたボーラス量を識別し、これは、少なくとも部分的に、調整されたボーラス量、測定データ、過去の送達データ、および時間ウィンドウ内の閾値を満足する将来の送達データに基づいて生理学的状態の更新された予測値をもたらし、その後、調整されたボーラス量の流体を患者に送達するために起動配列を動作させる。
【０００９】
この概要は、詳細な説明で以下にさらに説明される、選択された概念を簡略化した形式で紹介するために提供されている。この概要は、特許請求される主題の主要な特徴または本質的な特徴を識別することを意図しておらず、特許請求される主題の範囲を判定する際の補助として使用されることも意図していない。
【００１０】
対象のより完全な理解は、以下の図と併せて考慮した場合に詳細な説明および請求項を参照することによって導き出され得、同じ参照番号は全図を通じて同じ要素を指し、これらの要素は、簡略化および明瞭性のために例示され得、必ずしも実寸で描かれているわけではない。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】注入システムの例示的な実施形態を示す。
【図２】図１の注入システムでの使用に好適な流体注入デバイスの例示的な実施形態の平面図を示す。
【図３】図２の流体注入デバイスの分解斜視図である。
【図４】注入デバイスにリザーバを挿入して組み立てたときの図３の線４−４に沿って見た図２−３の流体注入デバイスの断面図である。
【図５】１つ以上の実施形態において流体注入デバイスとともに使用するのに好適な例示的な注入システムのブロック図である。
【図６】１つ以上の実施形態における図５の注入システムの注入デバイスでの使用に好適な例示的なポンプ制御システムのブロック図である。
【図７】１つ以上の例示的な実施形態において、図５〜６の流体注入デバイスにおけるポンプ制御システムによって実装またはサポートされ得る閉ループ制御システムのブロック図である。
【図８】例示的な患者監視システムのブロック図である。
【図９】１つ以上の例示的な実施形態における、注入デバイスとともに使用するのに好適な例示的な積極的ボーラス調整プロセスの流れ図である。
【図１０】図９の積極的ボーラス調整プロセスに関連する、異なるボーラス量についての予測される将来の血糖値を示すグラフである。
【図１１】１つ以上の例示的な実施形態において、注入デバイスとともに使用するのに好適な例示的なボーラス探索プロセスの流れ図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下の詳細な説明は、本質的に単なる例示であり、主題の実施形態またはそのような実施形態の用途および使用を限定することを意図するものではない。本明細書で使用される場合、「例示的（ｅｘｅｍｐｌａｒｙ）」という単語は、「例、事例、または例証としての役割を果たす」ことを意味する。本明細書で例示として説明されている任意の実装は、必ずしも他の実装よりも好ましいか、または有利であると解釈されるべきではない。さらに、前述の技術分野、背景、簡単な要約、または以下の詳細な説明で提示されたいずれの明示的または黙示的な理論に拘束される意図はない。
【００１３】
本明細書に記載の対象の例示的な実施形態は、携帯型電子医療デバイスなどの医療デバイスと併せて実施される。多くの異なる用途が可能であるが、以下の説明は、注入システム展開の一部として流体注入デバイス（または注入ポンプ）を組み込んだ実施形態に焦点を合わせている。とは言うものの、対象は、連続グルコースモニタリング（ＣＧＭ）デバイス、注射ペン（例えば、スマート注射ペン）などの他の医療デバイスとの関連において同等の方法で実施され得る。簡潔にするために、注入システムの作動、インスリンポンプおよび／または注入セットの作動、およびシステム（およびシステムの個々の作動構成要素）の他の機能的態様に関連する従来の技術は、ここでは詳細に説明されない場合がある。注入ポンプの例は、特許文献１〜１５に記載されているがこれらに限定されないタイプのものであり得る。とは言うものの、本明細書に記載の対象は、注入デバイスまたは他の医療デバイスの使用とは無関係にまたは使用せずに（例えば、経口薬が利用される場合）、全体的な糖尿病管理または他の生理学的状態の関連においてより一般的に利用することができ、本明細書に記載される対象は、いかなる特定の種類の薬物にも限定されない。
【００１４】
一般に、流体注入デバイスは、インスリンなどの所定の用量の流体をユーザの身体へ送達するために流体注入デバイス内に設けられたリザーバのプランジャ（またはストッパ）を直線的に変位させるように作動可能な、モータまたは他の起動配列を含む。モータの作動を管理する用量コマンドは、特定の作動モードに関連付けられた送達制御スキームに従って自動化された方法で生成され得、用量コマンドは、ユーザの身体内の生理学的状態の現在（または最近）の測定の影響を受ける方法で生成され得る。例えば、閉ループ作動モードでは、用量コマンドは、ユーザの身体内の間質液血糖値の現在（または最近）の測定値と、目標（または基準）グルコース値との差に基づいて生成され得る。この点に関して、注入速度は、現在の測定値と目標測定値との間の差が変動するにつれて変化し得る。説明の目的で、対象は、ユーザ（または患者）の血糖値を調節するためのインスリンである注入流体の関連において本明細書に記載されているが、他の多くの液体が注入によって投与され得、本明細書に記載された対象は必ずしもインスリンとともに使用することに限定されないことが認識されるべきである。
【００１５】
本明細書に記載の対象の例示的な実施形態は、一般に、ボーラスの投与に先行する自動または自律的な送達を説明するためにボーラス量を積極的に調整することに関する。図９〜１１に関して以下でより詳細に説明するように、例示的な実施形態では、手動で入力された炭水化物量および対応する初期食事ボーラス量を前提として、患者の現在および／または最近のグルコース測定および先行するインスリン送達に基づいて患者の将来の血糖値を予測または予想するために、患者の生理学的応答のための１つ以上の数学モデルが利用される。これに関して、初期食事ボーラス量は、手動で入力された炭水化物量および患者の炭水化物比に基づいて判定され得る。初期食事ボーラス量を使用して患者の予測される将来の血糖値が食後の時間ウィンドウ内で閾値を下回る場合、初期食事ボーラス量は、患者の予測される将来の血糖値が食後の時間ウィンドウ全体を通じて閾値より高く維持される結果となる量に低減される。例示的な実施形態では、初期食事ボーラス量の代わりに投与されることが選択された調整されたボーラス量に向かって漸進的に収束する探索空間内の中間値を使用して、初期食事ボーラス量によって定義された探索空間を漸進的または反復的に低減させるために、黄金比ベースの探索またはフィボナッチ探索が使用される。これに関して、例示的な実施形態では、探索は、所定の食後分析期間中に食後低血糖閾値を満たす患者のための予測される将来の血糖値を維持しながら、初期食事ボーラス量によって定義された探索空間内で最大ボーラス投与量を最大化しようとする。
【００１６】
患者の現在の血糖値および患者の血糖値の現在の傾向とともに、先行する自動または自律的なインスリン送達を説明する患者の予測される将来の血糖値の生理学的モデルのおかげで、調整されたボーラス量は、食後低血糖事象のリスクを低減し、さもないと食後低血糖事象は、自動または自律的なインスリン送達を説明し損なうことによってまたは炭水化物の量および／または炭水化物日を推定し損なうことによって生じる。例えば、いくつかの実施形態では、閉ループ制御情報は、患者の血糖値またはインスリン反応に影響を与える可能性が高い予想される事象の前に自動的に調整され得る。この点に関して、予想閉ループ制御調整は、事象の開始前にオンボードのまだ代謝されていないインスリンの量を増加または減少させるための事象の前にインスリン送達を調整することによって、長く作用する、皮下に投与されたインスリンの比較的遅い作用を説明する。したがって、調整されたボーラス量は、食後グルコース変動のリスクを低減する方法で、予想閉ループインスリン送達を説明する。
【００１７】
ここで図１に目を向けると、注入システム１００の１つの例示的な実施形態は、限定されないが、流体注入デバイス（または注入ポンプ）１０２、感知配列１０４、コマンド制御デバイス（ＣＣＤ）１０６、およびコンピュータ１０８を含む。注入システム１００の構成要素は、異なるプラットフォーム、設計、および構成を使用して実現され得、図１に示される実施形態は、網羅的または限定的ではない。実際には、注入デバイス１０２および感知配列１０４は、図１に示されるように、ユーザ（または患者）の身体の所望の位置に固定される。これに関して、注入デバイス１０２および感知配列１０４が図１においてユーザの身体に固定される場所は、代表的な非限定的な例としてのみ提供されている。注入システム１００の要素は、特許文献１６に記載されているものと同様であり得る。
【００１８】
図１の例示された実施形態では、注入デバイス１０２は、流体、液体、ゲル、または他の薬剤をユーザの身体内に注入するのに好適な携帯型医療デバイスとして設計されている。例示的な実施形態では、注入される流体はインスリンであるが、ＨＩＶ薬、肺高血圧症を治療するための薬物、鉄キレート剤、鎮痛剤、抗癌治療、薬物、ビタミン、ホルモンなどの、ただしこれらに限定されない、多くの他の流体が注入によって投与され得る。いくつかの実施形態では、流体は、栄養補助食品、染料、追跡媒体、生理食塩水媒体、水和媒体などを含み得る。
【００１９】
感知配列１０４は、概して、ユーザの状態を感知、検出、測定、またはさもなければ定量化するように構成された注入システム１００の構成要素を表し、感知配列によって感知、検出、測定、または他の方法で監視される状態を示すデータを提供するためのセンサ、モニタなどを含み得る。これに関して、感知配列１０４は、ユーザの血糖値などの生物学的状態に反応する電子機器および酵素を含み得、血糖値を示すデータを注入デバイス１０２、ＣＣＤ１０６および／またはコンピュータ１０８に提供し得る。例えば、注入デバイス１０２、ＣＣＤ１０６および／またはコンピュータ１０８は、例えば、ユーザの現在の血糖値、時間に対するユーザの血糖値のグラフまたはチャート、デバイスステータスインジケータ、アラートメッセージなど現在の血糖値などの、感知配列１０４から受信したセンサデータに基づいて情報またはデータをユーザに提示するためのディスプレイを含み得る。他の実施形態では、注入デバイス１０２、ＣＣＤ１０６および／またはコンピュータ１０８は、センサデータを分析し、センサデータおよび／または事前にプログラムされた送達ルーチンに基づいてユーザの身体に流体を送達するように注入デバイス１０２を作動させるように構成された、電子機器およびソフトウェアを含み得る。したがって、例示的な実施形態では、注入デバイス１０２、感知配列１０４、ＣＣＤ１０６、および／またはコンピュータ１０８のうちの１つ以上は、注入システム１００の他の構成要素との通信を可能にする送信機、受信機、および／または他のトランシーバ電子機器を含み、これにより、感知配列１０４は、センサデータまたは監視データを、注入デバイス１０２、ＣＣＤ１０６、および／またはコンピュータ１０８のうちの１つ以上に送信し得る。
【００２０】
さらに図１を参照すると、様々な実施形態において、感知配列１０４は、注入デバイス１０２がユーザの身体に固定されている場所から離れた場所で、ユーザの身体に固定されるか、またはユーザの身体に埋め込まれ得る。様々な他の実施形態では、感知配列１０４は、注入デバイス１０２内に組み込まれ得る。他の実施形態では、感知配列１０４は、注入デバイス１０２から別個でかつ離れていてもよく、例えば、ＣＣＤ１０６の一部であり得る。そのような実施形態では、感知配列１０４は、ユーザの状態を測定するために、生物学的サンプル、分析物などを受け取るように構成され得る。
【００２１】
いくつかの実施形態では、ＣＣＤ１０６および／またはコンピュータ１０８は、処理、送達ルーチン記憶を実行し、感知配列１０４によって測定されたおよび／または感知配列１０４から受信したセンサデータによって影響を受ける方法で注入デバイス１０２を制御するように構成された、電子機器および他の構成要素を含み得る。ＣＣＤ１０６および／またはコンピュータ１０８に制御機能を含むことによって、注入デバイス１０２は、より単純化された電子機器が装備され得る。しかしながら、他の実施形態では、注入デバイス１０２は、すべての制御機能を含み得、ＣＣＤ１０６および／またはコンピュータ１０８なしで作動し得る。様々な実施形態において、ＣＣＤ１０６は、携帯型電子デバイスであり得る。さらに、様々な実施形態では、注入デバイス１０２および／または感知配列１０４は、ＣＣＤ１０６および／またはコンピュータ１０８によるデータの表示または処理のために、データをＣＣＤ１０６および／またはコンピュータ１０８に送信するように構成され得る。
【００２２】
いくつかの実施形態では、ＣＣＤ１０６および／またはコンピュータ１０８は、ユーザのその後の注入デバイス１０２の使用を容易にする情報をユーザに提供し得る。例えば、ＣＣＤ１０６は、ユーザがユーザの身体内に投与される薬剤の速度または用量を判定することを可能にするために、ユーザに情報を提供し得る。他の実施形態では、ＣＣＤ１０６は、ユーザの身体内に投与される薬物の速度または用量を自律的に制御するために注入デバイス１０２に情報を提供し得る。いくつかの実施形態では、感知配列１０４は、ＣＣＤ１０６に統合され得る。そのような実施形態は、ユーザが、例えば、ユーザの状態を評価するためにユーザの血液のサンプルを感知配列１０４に提供することによって状態を監視することを可能にし得る。いくつかの実施形態では、感知配列１０４およびＣＣＤ１０６は、注入デバイス１０２と感知配列１０４および／またはＣＣＤ１０６との間にワイヤまたはケーブル接続を使用することなく、または必要とせずに、ユーザの血液および／または体液中の血糖値を判定するために使用され得る。
【００２３】
いくつかの実施形態では、感知配列１０４および／または注入デバイス１０２は、流体をユーザに送達するために閉ループシステムを利用するように協調的に構成される。閉ループシステムを利用する感知配列および／または注入ポンプの例は、以下の特許文献１７〜２４に見られ得るが、これらに限定されない。そのような実施形態では、感知配列１０４は、血糖値などのユーザの状態を感知または測定するように構成されている。注入デバイス１０２は、感知配列１０４によって感知された状態に応答して流体を送達するように構成されている。次に、感知配列１０４は、ユーザの現在の状態を感知またはさもなければ定量化し続け、それによって、注入デバイス１０２が、感知配列１０４によって現在（または最近）感知された状態に応答して流体を連続的に無限に送達することを可能にする。いくつかの実施形態では、感知配列１０４および／または注入デバイス１０２は、例えば、ユーザが眠っているときまたは起きているときだけ、一日の一部の間だけ閉ループシステムを利用するように構成され得る。
【００２４】
図２〜４は、例えば、図１の注入システム１００内の注入デバイス１０２などの注入システムでの使用に好適な流体注入デバイス２００（または代替的に注入ポンプ）の１つの例示的な実施形態を示す。流体注入デバイス２００は、患者（またはユーザ）によって携帯または着用されるように設計された携帯型医療デバイスであり、流体注入デバイス２００は、例えば、特許文献２５、２６に記載されているいくつかの特徴、構成要素、要素、および／または特性などの、既存の流体注入デバイスのあらゆる数の従来の特徴、構成要素、要素、および特性を活用し得る。図２〜４は、簡略化された形式で注入デバイス２００のいくつかの態様を示しており、実際には、注入デバイス２００は、本明細書に詳細に示されていないまたは説明されていない追加の要素、特徴、または構成要素を含むことができることが認識されるべきである。
【００２５】
図２〜３に最もよく示されているように、流体注入デバイス２００の図示された実施形態は、流体含有リザーバ２０５を受け入れるように適合されたハウジング２０２を含む。ハウジング２０２の開口部２２０は、リザーバ２０５用のフィッティング２２３（またはキャップ）を収容し、フィッティング２２３は、ユーザの身体への／からの流体管路を提供する注入セット２２５の管２２１と接続、またはさもなければ相互作用するように構成されている。このようにして、リザーバ２０５の内部からユーザへの流体連通は、管２２１を介して確立される。例示された流体注入デバイス２００は、流体（例えば、インスリン）のボーラスを投与し、治療設定を変更し、ユーザの好みを変更し、ディスプレイ特徴を選択するなどのために、ユーザによって操作することができる要素２３２、２３４を含むヒューマン−マシンインターフェース（ＨＭＩ）２３０（またはユーザインターフェース）を含む。注入デバイスはまた、患者の現在の血糖値、時間、時間に対する患者の血糖値のグラフまたはチャート、デバイスステータスインジケータなどの、ただしこれらに限定されない、様々なタイプの情報またはデータをユーザに提示するために使用することができる、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）または別の好適なディスプレイ要素などのディスプレイ要素２２６も含む。
【００２６】
ハウジング２０２は、リザーバ２０５に加えて、電子機器アセンブリ２０４、スライド部材（またはスライド）２０６、駆動システム２０８、センサアセンブリ２１０、および駆動システムキャッピング部材２１２がその中に配置されることを可能にするように適合された中空内部２１４を有する実質的に剛性の材料から形成されており、ハウジング２０２の内容物は、ハウジングキャッピング部材２１６によって包囲されている。開口部２２０、スライド２０６、および駆動システム２０８は、（矢印２１８によって示された）軸方向に同軸に整列させられており、それにより、駆動システム２０８は、（リザーバ２０５が開口部２２０に挿入された後）リザーバ２０５から流体を分配するために軸方向２１８へのスライド２０６の直線変位を容易にし、センサアセンブリ２１０は、スライド２０６を変位させるための駆動システム２０８の作動に応答してセンサアセンブリ２１０に加えられる軸方向の力（例えば、軸方向２１８に整列した力）を測定するように構成されている。様々な実施形態において、センサアセンブリ２１０は、以下のこと、すなわちリザーバ２０５からユーザの身体への流体送達を減速、妨害または他の方法で低下させる流体管路における閉塞、リザーバ２０５が空のとき、スライド２０６がリザーバ２０５に適切に着座させられたとき、流体用量が送達されたとき、注入ポンプ２００が衝撃または振動を受けたとき、注入ポンプ２００がメンテナンスを必要とするときのうちの１つ以上を検出するために利用され得る。
【００２７】
実施形態に応じて、流体含有リザーバ２０５は、注射器、バイアル、カートリッジ、バッグなどとして実現され得る。いくつかの実施形態では、注入される流体はインスリンであるが、ＨＩＶ薬、肺高血圧症を治療するための薬物、鉄キレート剤、鎮痛剤、抗癌治療、薬物、ビタミン、ホルモンなどの、ただしこれらに限定されない、多くの他の流体が注入によって投与され得る。図３〜４に最もよく示されるように、リザーバ２０５は、通常、リザーババレル２１９を含み、リザーババレル２１９は、流体を含み、リザーバ２０５が注入ポンプ２００に挿入されたときに（例えば、軸方向２１８において）スライド２０６と同心および／または同軸に整列する。開口部２２０に近接するリザーバ２０５の端部は、フィッティング２２３を含むか、またはさもなければフィッティング２２３と接続し得、フィッティング２２３は、リザーバ２０５をハウジング２０２に固定し、リザーバ２０５がハウジング２０２に挿入された後、リザーバ２０５がハウジング２０２に対して軸方向２１８に変位するのを防止する。上記のように、フィッティング２２３は、ハウジング２０２の開口部２２０から（またはそれを通って）延在し、リザーバ２０５（例えば、リザーババレル２１９）の内部から管２２１および注入セット２２５を介してユーザへの流体連通を確立するために管２２１と接続する。スライド２０６に近接するリザーバ２０５の反対側の端部は、管２２１を通る流体経路に沿ってリザーバ２０５のバレル２１９の内側からユーザに流体を押し出すように配置されたプランジャ２１７（またはストッパ）を含む。スライド２０６は、プランジャ２１７と機械的に結合するか、またはさもなければ係合するように構成されており、それにより、プランジャ２１７および／またはリザーバ２０５と着座するようになる。スライド２０６を軸方向２１８にハウジング２０２の開口部２２０に向かって変位させるために駆動システム２０８が作動させられると、流体は、管２２１を介してリザーバ２０５から押し出される。
【００２８】
図３〜４の例示された実施形態では、駆動システム２０８は、モータアセンブリ２０７および駆動ねじ２０９を含む。モータアセンブリ２０７は、駆動システム２０８の駆動トレーン構成要素に結合されたモータを含み、駆動トレーン構成要素は、回転モータ運動を軸方向２１８のスライド２０６の並進変位に変換するように構成されており、これにより、リザーバ２０５のプランジャ２１７に係合し、プランジャ２１７を軸方向２１８に移動させる。いくつかの実施形態では、モータアセンブリ２０７はまた、リザーバ２０５を交換できるようにするためにリザーバ２０５から後退および／または分離するためにスライド２０６を反対方向（例えば、方向２１８と反対の方向）に並進させるように動力を供給され得る。例示的な実施形態では、モータアセンブリ２０７は、そのロータに取り付けられた、貼付された、または他の方法で配置された１つ以上の永久磁石を有するブラシレスＤＣ（ＢＬＤＣ）モータを含む。しかしながら、本明細書に記載の対象は、必ずしもＢＬＤＣモータでの使用に限定されるものではなく、代替の実施形態では、モータは、ソレノイドモータ、ＡＣモータ、ステッピングモータ、圧電キャタピラードライブ、形状記憶アクチュエータドライブ、電気化学的気体電池、熱駆動気体電池、バイメタルアクチュエータなどとして実現され得る。駆動トレーン構成要素は、１つ以上の親ねじ、カム、ラチェット、ジャッキ、プーリー、爪、クランプ、ギア、ナット、スライド、ベアリング、レバー、ビーム、ストッパ、プランジャ、スライダ、ブラケット、ガイド、ベアリング、サポート、ベローズ、キャップ、ダイヤフラム、バッグ、ヒータなどを含み得る。これに関して、注入ポンプの例示された実施形態は、同軸に整列された駆動トレーンを利用するが、モータは、リザーバ２０５の縦軸に対して、オフセットまたは他の非同軸の形式で配置することができる。
【００２９】
図４に最もよく示されているように、駆動ねじ２０９は、スライド２０６の内部のねじ山４０２と結合する。モータアセンブリ２０７に電力が供給されて作動させられると、駆動ねじ２０９が回転し、スライド２０６が軸方向２１８に並進するように強制される。例示的な実施形態では、注入ポンプ２００は、駆動システム２０８の駆動ねじ２０９が回転するときにスライド２０６が回転するのを防ぐためのスリーブ２１１を含む。したがって、駆動ねじ２０９の回転により、スライド２０６は、駆動モータアセンブリ２０７に対して伸長または収縮する。流体注入デバイスが組み立てられて作動可能になると、スライド２０６はプランジャ２１７に接触してリザーバ２０５と係合し、注入ポンプ２００からの流体の送達を制御する。例示的な実施形態では、スライド２０６の肩部分２１５は、プランジャ２１７に接触するか、または他の方法で係合して、プランジャ２１７を軸方向２１８に変位させる。代替の実施形態では、スライド２０６は、特許文献２７、２８に詳細に記載されているように、リザーバ２０５のプランジャ２１７上のめねじ４０４と取外し可能に係合することができるねじ山先端２１３を含み得る。
【００３０】
図３に示されるように、電子機器アセンブリ２０４は、ディスプレイ要素２２６に結合された制御電子機器２２４を含み、ハウジング２０２は、電子機器アセンブリ２０４がハウジング２０２の内部２１４に配置されたときにディスプレイ２２６がユーザによって見られるようにするためにディスプレイ要素２２６と整列した透明の窓部分２２８を有する。制御電子機器２２４は、一般に、図５に関連して以下により詳細に説明されるように、モータアセンブリ２０７および／または駆動システム２０８の作動を制御するように構成されたハードウェア、ファームウェア、処理論理回路および／またはソフトウェア（またはそれらの組み合わせ）を表す。そのような機能がハードウェア、ファームウェア、状態機械、またはソフトウェアとして実装されるかどうかは、実施形態に課せられる特定のアプリケーションおよび設計上の制約に依存する。ここで説明される概念に精通している人は、それぞれの特定のアプリケーションのための好適な方法でそのような機能を実装し得るが、そのような実装の判定は、制約的または制限的であると解釈されるべきではない。例示的な実施形態では、制御電子機器２２４は、注入ポンプ２００の作動を制御するようにプログラムされ得る１つ以上のプログラム可能なコントローラを含む。
【００３１】
モータアセンブリ２０７は、制御電子機器２２４とモータアセンブリ２０７との間の通信を確立するために、電子機器アセンブリ２０４に電気的に結合されるように適合された１つ以上の電気リード２３６を含む。電源からモータに供給される電力量を調整するためにモータドライバ（例えば、電力変換器）を作動させる制御電子機器２２４からのコマンド信号に応答して、モータは、駆動システム２０８の駆動トレーン構成要素を作動させ、スライド２０６を軸方向２１８に変位させ、流体をリザーバ２０５から流体管路（管２２１および注入セットを含む）に沿って押し込み、それによって、リザーバ２０５に含まれた流体の用量をユーザの身体内に投与する。好ましくは、電源は、ハウジング２０２内に含まれた１つ以上の電池として実現される。代替的に、電源は、ソーラーパネル、コンデンサ、電源コードなどを介して供給されるＡＣまたはＤＣ電源であり得る。いくつかの実施形態では、プログラムされた送達プロファイルに従ってユーザに個別の正確な用量の液体を投与するために、制御電子機器２２４は、段階式、通常は断続的に、モータアセンブリ２０７のモータおよび／または駆動システム２０８を作動させるさせ得る。
【００３２】
図２〜４を参照すると、上記のように、ユーザインターフェース２３０は、グラフィックキーパッドオーバーレイ２３１によって示されたボタン２３２、方向パッド２３４または他のユーザインターフェースアイテムに対応する特徴を含む、キーパッド２３３の上に位置するグラフィックキーパッドオーバーレイ２３１上に形成されたボタン２３２および方向パッド２３４などのＨＭＩ要素を含む。組み立てられると、キーパッドアセンブリ２３３は、制御電子機器２２４に結合され、それによって、ＨＭＩ要素２３２、２３４がユーザによって操作され、制御電子機器２２４と相互作用し、注入ポンプ２００の作動を制御すること、例えば、インスリンのボーラスを管理すること、治療設定を変更すること、ユーザの好みを変更すること、ディスプレイ特徴を選択すること、アラームまたはリマインダを設定または無効化することなどを可能にする。これに関して、制御電子機器２２４は、ＨＭＩ要素２３２、２３４を使用して調整され得るプログラムパラメータ、送達プロファイル、ポンプ作動、アラーム、警告、ステータスなどに関する情報を維持および／またはディスプレイ２２６に提供する。様々な実施形態では、ＨＭＩ要素２３２、２３４は、物理的オブジェクト（例えば、ボタン、ノブ、ジョイスティックなど）または仮想オブジェクト（例えば、タッチセンシングおよび／または近接センシング技術を使用する）として実現され得る。例えば、いくつかの実施形態では、ディスプレイ２２６は、タッチスクリーンまたはタッチセンシティブディスプレイとして実現され得、そのような実施形態では、ＨＭＩ要素２３２、２３４の特徴および／または機能は、ディスプレイ２２６に統合され得、ＨＭＩ２３０が存在しない場合がある。いくつかの実施形態では、電子機器アセンブリ２０４は、アラート生成要素をも含み得、アラート生成要素は、制御電子機器２２４に結合されており、可聴フィードバック、視覚的フィードバック、触覚（物理的）フィードバックなどの、これらに限定されない１つ以上のタイプのフィードバックを生成するように好適に構成されている。
【００３３】
図３〜４を参照すると、１つ以上の実施形態によれば、センサアセンブリ２１０は、バックプレート構造２５０およびローディング要素２６０を含む。ローディング要素２６０は、キャッピング部材２１２とビーム構造２７０との間に配置されており、ビーム構造２７０は１つ以上のビームを含み、ビームには感知要素が配置されており、感知要素は、センサアセンブリ２１０に加えられる圧縮力によって影響され、この圧縮力は、特許文献２９により詳細に記載されているように、１つ以上のビームをたわませる。例示的な実施形態では、バックプレート構造２５０は、駆動システム２０８の底面２３８に貼付、接着、取付け、またはさもなければ機械的に結合されており、これにより、バックプレート構造２５０は、駆動システム２０８の底面２３８と、ハウジングキャップ２１６との間に存在している。駆動システムキャッピング部材２１２は、センサアセンブリ２１０および駆動システム２０８の底部を受け入れ、これに合致するように輪郭づけられている。駆動システムキャッピング部材２１２は、駆動システム２０８によって提供される力の方向と反対の方向（例えば、方向２１８と反対の方向）へのセンサアセンブリ２１０の変位を防止するようにハウジング２０２の内部に貼付され得る。したがって、センサアセンブリ２１０は、モータアセンブリ２０７とキャッピング部材２１２との間に配置され、キャッピング部材２１２によって固定され、これにより、矢印２１８の方向と反対の下方方向へのセンサアセンブリ２１０の変位を防止し、これにより、リザーバ２０５における流体圧力に対抗してスライド２０６を軸方向２１８に変位させるように駆動システム２０８および／またはモータアセンブリ２０７が作動させられると、センサアセンブリ２１０は、反動的な圧縮力を受ける。通常の作動条件下では、センサアセンブリ２１０に加えられる圧縮力は、リザーバ２０５内の流体圧力と相関している。示されるように、電気リード２４０は、制御電子機器２２４への通信を確立するためにセンサアセンブリ２１０の感知要素を電子機器アセンブリ２０４に電気的に結合するように適合されており、制御電子機器２２４は、センサアセンブリ２１０の感知素子から、軸方向２１８での駆動システム２０８によって加えられる力を示す電気信号を測定、受信、またはさもなければ取得するように構成されている。
【００３４】
図５は、上記の注入デバイス１０２、２００のいずれか１つなどの注入デバイス５０２とともに使用するのに好適な注入システム５００の例示的な実施形態を示す。注入システム５００は、患者の身体５０１の生理学的状態を所望の（または目標）値に制御または他の方法で調節するか、他の方法で自動または自律的な方法で許容値の範囲内に状態を維持することができる。１つ以上の例示的な実施形態では、調節される状態は、注入デバイス５０２に通信可能に結合された感知配列５０４（例えば、感知配列５０４）によって感知、検出、測定、またはさもなければ定量化される。しかしながら、代替の実施形態では、注入システム５００によって調節されている状態は、感知配列５０４によって得られた測定値と相関し得ることに留意すべきである。とはいえ、明確化および説明の目的のために、対象は、注入システム５００によって患者の身体５０１において調節されている患者の血糖値を感知、検出、測定またはさもなければ定量化するグルコース感知配列として実現された感知配列５０４に関連して本明細書において説明され得る。
【００３５】
例示的な実施形態では、感知配列５０４は、１つ以上の間質グルコース感知要素を含む。間質グルコース感知要素は、患者の身体内５０１における相対的な間質液血糖値と相関する、それによって影響を受ける、またはさもなければそれを示す信号特性を有する電気信号（代替的に本明細書では測定信号と呼ばれる）を生成、またはさもなければ出力する。出力電気信号は、患者の間質液血糖値を示す測定値を取得するために、フィルタリングされる、またはさもなければ処理される。例示的な実施形態では、患者の身体内５０１内の血糖を直接感知、検出、測定、またはさもなければ定量化するためにフィンガースティックデバイスなどの血糖計５３０が利用される。これに関して、血糖計５３０は、測定された血糖値を出力、またはさもなければ提供する。測定された血糖値は、感知配列５０４を較正し、患者の間質液血糖値を示す測定値を、対応する較正された血糖値に変換するための、基準測定値として利用され得る。説明の目的で、感知配列５０４の感知要素（複数可）によって出力された電気信号に基づいて計算された較正された血糖値は、代替的に、本明細書では、センサグルコース値、感知されたグルコース値、またはそれらの変形と呼ばれ得る。
【００３６】
例示的な実施形態では、注入システム５００はまた、患者の身体５０１の状態を示す、患者の身体５０１の特徴を感知、検出、測定、またはさもなければ定量化するように構成された１つ以上の追加の感知配列５０６、５０８を含む。これに関して、グルコース感知配列５０４に加えて、患者の血糖値またはインスリン感度に影響し得る患者の特徴または状態（または患者の行動）を測定するために、１つ以上の補助感知配列５０６が患者の身体５０１に着用、携帯、またはさもなければ関連付けられ得る。例えば、心拍数感知配列５０６は、患者の心拍数を感知、検出、測定、またはさもなければ定量化するために患者の身体５０１に装着されるか、または他の方法で関連付けられ得、この患者の心拍数は今度は、身体５０１内の患者の血糖値またはインスリン反応に影響を与える可能性が高い運動（およびその強度）を示し得る。さらに別の実施形態では、例えば、乳酸センサ、ケトンセンサなど、運動（およびその強度）を示すさせ得る別の生理学的状態の測定値を取得するために、別の侵襲的、間質性、または皮下感知配列５０６が患者の身体５０１に挿入され得る。実施形態に応じて、補助感知配列（複数可）５０６は、患者によって着用される独立した構成要素として実現することができ、または代替的に、補助感知配列（複数可）５０６は、注入デバイス５０２またはグルコース感知配列５０４と統合され得る。
【００３７】
図示の注入システム５００はまた、加速度感知配列５０８（または加速度計）を含み、加速度感知配列５０８（または加速度計）は、患者の身体５０１の加速度を感知、検出、測定、またはさもなければ定量化するために患者の身体５０１に装着されるか、またはさもなければ患者の身体５０１に関連付けられ、患者の身体５０１の加速度は今度は、患者のインスリン反応に影響を与える可能性が高い身体５０１の運動または他の何らかの状態を示し得る。加速度感知配列５０８は、図５の注入デバイス５０２に統合されるように示されているが、代替的な実施形態では、加速度感知配列５０８は、患者の身体５０１における別の感知配列５０４、５０６に統合され得るか、または加速度感知配列５０８は、患者によって着用される別個の独立した構成要素として実現され得る。
【００３８】
図示の実施形態では、ポンプ制御システム５２０は、一般に、患者の身体５０１における現在の血糖値を示す感知されたグルコース値によって影響を受ける方法で所望の注入送達プログラムに従って流体注入デバイス５０２の作動を制御する、注入デバイス５０２の電子機器および他の構成要素を表す。例えば、閉ループ作動モードをサポートするために、ポンプ制御システム５２０は、目標または命令されたグルコース値を維持、受信、またはさもなければ取得し、プランジャ５１７を変位させ、感知されたグルコース値と目標グルコース値との差に基づいて患者の身体５０１にインスリンを送達するために、モータ５３２などの起動配列を動作させるための投与量コマンドを自動的に生成、またはさもなければ判定する。他の作動モードでは、ポンプ制御システム５２０は、感知されたグルコース値をグルコースの上限より低く、グルコースの下限より高く、またはさもなければグルコース値の所望の範囲内に維持するように構成された投与量コマンドを生成または判定し得る。実際には、注入デバイス５０２は、ポンプ制御システム５２０にアクセス可能なデータ記憶要素に、目標値、グルコースの上限および／または下限（複数可）、インスリン送達限界（複数可）、および／または他のグルコース閾値（複数可）を記憶、またはさもなければ維持し得る。より詳細に説明するように、１つ以上の例示的な実施形態では、ポンプ制御システム５２０は、食事、運動、または他の活動の結果生じる患者の血糖値またはインスリン反応の起こりやすい変化を説明する形式で、モータ５３２を作動するためのコマンドを生成するために使用される１つ以上のパラメータまたは他の制御情報を自動的に調節するまたは適応させる。
【００３９】
さらに図５を参照すると、ポンプ制御システム５２０によって利用される目標グルコース値および他の閾グルコース値は、外部構成要素（例えば、ＣＣＤ１０６および／またはコンピューティングデバイス１０８）から受信されるか、または注入デバイス５０２に関連付けられたユーザインターフェース要素５４０を介して患者によって入力され得る。実際には、注入デバイス５０２に関連付けられた１つ以上のユーザインターフェース要素（複数可）５４０は、通常、例えば、ボタン、キーパッド、キーボード、ノブ、ジョイスティック、マウス、タッチパネル、タッチスクリーン、マイクロフォンまたは別のオーディオ入力デバイスおよび／または同様のものなどの、少なくとも１つの入力ユーザインターフェース要素を含む。さらに、１つ以上のユーザインターフェース要素（複数可）５４０は、例えば、患者に通知または他の情報を提供するための、ディスプレイ要素（例えば、発光ダイオードなど）、ディスプレイデバイス（例えば、液晶ディスプレイなど）、スピーカーまたは別のオーディオ出力デバイス、触覚フィードバックデバイスなどの、少なくとも１つの出力ユーザインターフェース要素を含む。図５は、ユーザインターフェース要素（複数可）５４０を注入デバイス５０２とは別個のものとして示しているが、実際には、１つ以上のユーザインターフェース要素（複数可）５４０は注入デバイス５０２と統合され得ることに留意すべきである。さらに、いくつかの実施形態では、１つ以上のユーザインターフェース要素（複数可）５４０は、注入デバイス５０２と統合されたユーザインターフェース要素（複数可）５４０に加えて、および／または代替的に、感知配列５０４と統合される。ユーザインターフェース要素（複数可）５４０は、必要に応じて、修正ボーラスを送達し、目標値および／または閾値を調整し、送達制御スキームまたは作動モードなどを変更するために注入デバイス５０２を動作させるように、患者によって操作され得る。
【００４０】
さらに図５を参照すると、図示の実施形態では、注入デバイス５０２は、リザーバ（例えば、リザーバ２０５）においてプランジャ５１７（例えば、プランジャ２１７）を変位させ、所望の量の流体を患者の身体５０１に提供するように作動可能なモータ５３２（例えば、モータアセンブリ２０７）に結合されたモータ制御モジュール５１２を含む。これに関して、プランジャ５１７の変位の結果、流体送達経路を介して（例えば、注入セット２２５の管２２１を介して）、患者の身体５０１に、患者の生理学的状態に影響することができるインスリンなどの流体の送達を生じる。モータドライバモジュール５１４は、エネルギー源５１８とモータ５３２との間に結合されている。モータ制御モジュール５１２は、モータドライバモジュール５１４に結合されており、モータ制御モジュール５１２は、コマンド信号を生成またはさもなければ提供し、コマンド信号がモータドライバモジュール５１４を動作させて、エネルギー源５１８からモータ５３２へ電流（または電力）を提供し、送達される流体の所望の量を示す投与量コマンドをポンプ制御システム５２０から受信することに応答してプランジャ５１７を変位させる。
【００４１】
例示的な実施形態では、エネルギー源５１８は、直流（ＤＣ）電力を提供する注入デバイス５０２内（例えば、ハウジング２０２内）に収容された電池として実現される。これに関して、モータドライバモジュール５１４は、一般に、回路、ハードウェアおよび／または他の電気構成要素の組合せを表し、これは、エネルギー源５１８によって提供されたＤＣ電力を、モータ５３２のステータ巻線のそれぞれの相に適用される交流電気信号に変換、またはさもなければ転換させるように構成されており、その結果、電流がステータ巻線に流れ、ステータ磁界を発生し、モータ５３２のロータを回転させる。モータ制御モジュール５１２は、ポンプ制御システム５２０から命令された投与量を受け取るか、またはさもなければ取得し、命令された投薬量をプランジャ５１７の命令された並進変位に変換し、モータドライバモジュール５１４に命令し、信号を送信し、またはさもなければ作動させ、モータ５３２のロータを、プランジャ５１７の命令された並進変位を生成する量だけ回転させるように構成されている。例えば、モータ制御モジュール５１２は、ポンプ制御システム５２０から受け取られる命令された投与量を達成するプランジャ５１７の並進変位を生成するために必要とされるロータの回転量を判定し得る。ロータ感知配列５１６の出力によって示される、ステータに対するロータの現在の回転位置（または向き）に基づいて、モータ制御モジュール５１２は、ステータ巻線のそれぞれの相に適用される交流電気信号の適切なシーケンスを判定し、これは、その現在の位置（または向き）から判定された回転量だけロータを回転させるべきである。モータ５３２がＢＬＤＣモータとして実現された実施形態では、交流電気信号は、ロータを所望の方向に回転させる回転ステータ磁界を提供するために、ステータに対するロータ磁極の適切な向きで、かつ適切な順序で、ステータ巻線のそれぞれの相と通信する。その後、モータ制御モジュール５１２は、モータドライバモジュール５１４を作動させ、判定された交流電気信号（例えば、コマンド信号）をモータ５３２のステータ巻線に適用して、患者への所望の流体の送達を達成する。
【００４２】
モータ制御モジュール５１２がモータドライバモジュール５１４を作動させているとき、電流は、エネルギー源５１８からモータ５３２のステータ巻線を通って流れ、ロータ磁界と相互作用するステータ磁界を生成する。いくつかの実施形態では、モータ制御モジュール５１２がモータドライバモジュール５１４および／またはモータ５３２を作動させて命令された投与量を達成した後、モータ制御モジュール５１２は、後続の投与量コマンドが受け取られるまでモータドライバモジュール５１４および／またはモータ５３２の作動を停止する。これに関して、モータドライバモジュール５１４およびモータ５３２は、アイドル状態に入り、その間、モータドライバモジュール５１４は、モータ５３２のステータ巻線をエネルギー源５１８から効果的に切断または隔離する。換言すれば、モータ５３２がアイドル状態のとき、電流はエネルギー源５１８からモータ５３２のステータ巻線を通って流れず、したがって、モータ５３２は、アイドル状態でエネルギー源５１８から電力を消費せず、それによって効率を改善する。
【００４３】
実施形態に応じて、モータ制御モジュール５１２は、本明細書に記載された機能を実行するように設計された、汎用プロセッサ、マイクロプロセッサ、コントローラ、マイクロコントローラ、状態機械、コンテント・アドレッサブル・メモリ、特定用途集積回路、フィールド・プログラマブルゲートアレイ、あらゆる好適なプログラマブル論理デバイス、離散ゲートまたはトランジスタロジック、離散ハードウェア構成要素、またはそれらの任意の組み合わせとともに実装または実現され得る。例示的な実施形態では、モータ制御モジュール５１２は、データ記憶要素またはメモリを含む、またはさもなければこれにアクセスし、データ記憶要素またはメモリは、モータ制御モジュール５１２によって実行するためのプログラミング命令を記憶することができる、任意の種類のランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、読み出し専用メモリ（ＲＯＭ）、フラッシュメモリ、レジスタ、ハードディスク、リムーバブルディスク、磁気または光学マスストレージ、または任意の他の短期または長期記憶媒体または他の非一時的コンピュータ読取可能媒体を含む。コンピュータ実行可能プログラミング命令は、モータ制御モジュール５１２によって読み取られて実行されると、モータ制御モジュール５１２に、本明細書に記載のタスク、作動、機能、およびプロセスを実行させるか、またはさもなければサポートさせる。
【００４４】
図５は、説明の目的のための注入デバイス５０２の簡略化された表現であり、本明細書に記載の対象を決して限定することを意図するものではないことが認識されるべきである。これに関して、実施形態に応じて、感知配列５０４のいくつかの特徴および／または機能は、ポンプ制御システム５２０によって実装されるか、またはさもなければポンプ制御システム５２０に統合されるか、またはその逆であり得る。同様に、実際には、モータ制御モジュール５１２の特徴および／または機能は、ポンプ制御システム５２０によって実装されるか、またはさもなければポンプ制御システム５２０に統合されるか、またはその逆であり得る。さらに、ポンプ制御システム５２０の特徴および／または機能は、流体注入デバイス５０２に配置された制御電子機器２２４によって実装され得る一方、代替的な実施形態では、ポンプ制御システム５２０は、例えば、ＣＣＤ１０６またはコンピューティングデバイス１０８などの注入デバイス５０２とは物理的に違ったおよび／または別個のリモートコンピューティングデバイスによって実装され得る。
【００４５】
図６は、１つ以上の実施形態による、図５のポンプ制御システム５２０として使用するのに好適なポンプ制御システム６００の例示的な実施形態を示す。例示されたポンプ制御システム６００は、限定されないが、ポンプ制御モジュール６０２、通信インターフェース６０４、およびデータ記憶要素（またはメモリ）６０６を含む。ポンプ制御モジュール６０２は、通信インターフェース６０４およびメモリ６０６に結合されており、ポンプ制御モジュール６０２は、本明細書に記載の作動、タスク、および／またはプロセスをサポートするように好適に構成されている。様々な実施形態では、ポンプ制御モジュール６０２はまた、ユーザ入力（例えば、目標グルコース値または他のグルコース閾値）を受信し、通知、アラート、または他の治療情報を患者へ提供するための１つ以上のユーザインターフェース要素（例えば、ユーザインターフェース２３０、５４０）に結合されている。
【００４６】
通信インターフェース６０４は、一般に、ポンプ制御モジュール６０２に結合され、ポンプ制御システム６００と様々な感知配列５０４、５０６、５０８との間の通信をサポートするように構成されたポンプ制御システム６００のハードウェア、回路、論理、ファームウェアおよび／または他の構成要素を表す。これに関して、通信インターフェース６０４は、ポンプ制御システム５２０、６００と感知配列５０４、５０６、５０８との間の無線通信をサポートすることができる１つ以上のトランシーバモジュールを含むか、またはさもなければそれに結合され得る。例えば、通信インターフェース６０４は、注入システム５００内の各感知配列５０４、５０６、５０８からセンサ測定値または他の測定データを受信するために利用され得る。他の実施形態では、通信インターフェース６０４は、感知配列（複数可）５０４、５０６、５０８への／からの有線通信をサポートするように構成され得る。様々な実施形態では、通信インターフェース６０４はまた、注入システム内の別の電子デバイス（例えば、ＣＣＤ１０６および／またはコンピュータ１０８）との通信をサポートし得る（例えば、センサ測定値をサーバまたは他のコンピューティングデバイスにアップロードするため、サーバまたは他のコンピューティングデバイスから制御情報を受信するため、など）。
【００４７】
ポンプ制御モジュール６０２は、一般に、感知配列５０４、５０６、５０８から受信した測定データに基づいて身体５０１に流体を送達しかつ本明細書に説明された様々な追加のタスク、作動、機能および／または作動を実行するために、通信インターフェース６０４に結合されかつモータ５３２を作動させるための投与量コマンドを判定するように構成された、ポンプ制御システム６００のハードウェア、回路、ロジック、ファームウェアおよび／または他の構成要素を表す。例えば、例示的な実施形態では、ポンプ制御モジュール６０２は、１つ以上の自律動作モードをサポートするコマンド生成アプリケーション６１０を実装するか、またはさもなければ実行し、少なくとも部分的に患者の身体５０１における状態の現在の測定値に基づいて自律作動モードにおいて注入デバイス５０２のモータ５３２を作動させるための投与量コマンドを計算するか、またはさもなければ判定する。例えば、閉ループ作動モードでは、コマンド生成アプリケーション６１０は、患者の血糖値を目標基準グルコース値に調節するために、少なくとも部分的に感知配列５０４から最近受け取った現在のグルコース測定値に基づいて患者の身体５０１にインスリンを送達するようにモータ５３２を作動させるための投与量コマンドを判定し得る。さらに、コマンド生成アプリケーション６１０は、手動で開始されるか、またはさもなければユーザインターフェース要素を介して患者によって指示されるボーラスのための投与量コマンドを生成し得る。
【００４８】
例示的な実施形態では、ポンプ制御モジュール６０２はまた、投与量コマンドが個人向けの特定患者形式で生成される方法を指示する投与量コマンドまたは制御情報をサポートするためにコマンド生成アプリケーション６１０と相互作用するように協調的に構成された個人化アプリケーション６０８を実装するか、またはさもなければ実行する。これに関して、いくつかの実施形態では、現在または最近の測定データと、患者に関連する過去のデータに関連する現在の作動コンテキストとの間の相関に基づいて、個人化アプリケーション６０８は、投与量コマンドを判定するとき、例えば、コマンド生成アプリケーション６１０によって参照されるメモリ６０６内のレジスタまたは位置においてパラメータ値を変更することによって、コマンド生成アプリケーション６１０によって利用される１つ以上のパラメータの値を調整またはさもなければ変更し得る。さらに他の実施形態では、個人化アプリケーション６０８は、患者が従事する可能性が高い食事または他の事象または活動を予測し、患者による確認または修正のために予測される患者の行動の指標を出力、またはさもなければ提供し得、これは、次に、個人化された方法で患者の行動を説明する方法でグルコースを調節するために投与量コマンドが生成される方法を調整するために利用され得る。
【００４９】
さらに図６を参照すると、実施形態に応じて、ポンプ制御モジュール６０２は、本明細書に記載された機能を実行するように設計された汎用プロセッサ、マイクロプロセッサ、コントローラ、マイクロコントローラ、状態機械、コンテント・アドレッサブル・メモリ、特定用途集積回路、フィールド・プログラマブルゲートアレイ、任意の好適なプログラマブル論理デバイス、離散ゲートまたはトランジスタロジック、離散ハードウェア構成要素、またはそれらの任意の組み合わせとともに実装または実現され得る。これに関して、本明細書に開示される実施形態に関連して説明される方法またはアルゴリズムのステップは、ハードウェア、ファームウェア、ポンプ制御モジュール６０２によって実行されるソフトウェアモジュール、またはそれらの任意の実際的な組み合わせで直接具体化され得る。例示的な実施形態では、ポンプ制御モジュール６０２は、データ記憶要素またはメモリ６０６を含むか、またはさもなければこれにアクセスし、これは、ポンプ制御モジュール６０２によって実行するためのプログラミング命令を記憶することができる任意の種類の非一時的なコンピュータ可読媒体を使用して実現され得る。コンピュータ実行可能プログラミング命令は、ポンプ制御モジュール６０２によって読み取られて実行されると、ポンプ制御モジュール６０２にアプリケーション６０８、６１０を実装または生成させ、本明細書に記載のタスク、作動、機能、およびプロセスを実行させる。
【００５０】
図６は、説明を目的としたポンプ制御システム６００の簡略化された表現であり、本明細書に記載された対象を決して限定することを意図するものではないことが理解されるべきである。例えば、いくつかの実施形態では、モータ制御モジュール５１２の特徴および／または機能は、例えば、投与量コマンドを対応するモータコマンドに変換するコマンド生成アプリケーション６１０によって、ポンプ制御システム６００および／またはポンプ制御モジュール６０２によって実装されるか、またはさもなければ統合され得、この場合、別個のモータ制御モジュール５１２は、注入デバイス５０２の実施形態に存在しない場合がある。
【００５１】
図７は、患者の身体の状態を基準値（または目標値）に自律的に調節する閉ループ作動モードを提供するためにポンプ制御システム５２０、６００によって実施され得る例示的な閉ループ制御システム７００を示す。図７は、説明を目的とした制御システム７００の簡略化された表現であり、本明細書に記載された対象を決して限定することを意図するものではないことが認識されるべきである。
【００５２】
例示的な実施形態では、制御システム７００は、入力７０２において目標グルコース値を受信するか、またはさもなければ取得する。いくつかの実施形態では、目標グルコース値は、注入デバイス５０２によって（例えば、メモリ６０６に）記憶されるか、またはさもなければ維持され得るが、いくつかの代替の実施形態では、目標値は、外部構成要素（例えば、ＣＣＤ１０６および／またはコンピュータ１０８）から受信され得る。１つ以上の実施形態では、目標グルコース値は、１つ以上の患者固有の制御パラメータに基づいて閉ループ作動モードに入る前に計算されるか、またはさもなければ判定され得る。例えば、目標血糖値は、少なくとも部分的に、患者固有の参照基礎レートおよび患者固有の毎日のインスリン必要量に基づいて計算され得、これらは、前の期間にわたる過去の送達情報（例えば、過去２４時間に送達されたインスリンの量）に基づいて判定される。制御システム７００はまた、入力７０４において感知配列５０４から現在のグルコース測定値（例えば、最近取得されたセンサグルコース値）を受信するか、またはさもなければ取得する。例示された制御システム７００は、少なくとも部分的に目標グルコース値と現在のグルコース測定値との差に基づいてモータ５３２を作動させるための送達コマンドを判定、またはさもなければ生成するための比例積分微分（ＰＩＤ）制御を実装、またはさもなければ提供する。この点で、ＰＩＤ制御は、測定値と目標値の差を最小化しようとし、それによって測定値を所望の値に調整する。ＰＩＤ制御パラメータは、入力７０２における目標血糖値と入力７０４における測定された血糖値との間の差に適用され、出力７３０において提供される投与量（または送達）コマンドを生成、またはさもなければ判定する。その送達コマンドに基づいて、モータ制御モジュール５１２は、モータ５３２を動作させて、インスリンを患者の身体に送達して、患者の血糖値に影響を与え、それによって、その後に測定される血糖値と目標血糖値との差を低減する。
【００５３】
例示された制御システム７００は、例えば、測定値から目標値を引くことによって、入力７０２において得られた目標値と、入力７０４において感知配列５０４から得られた測定値との差を判定するように構成された加算ブロック７０６を含むか、またはさもなければ実装する。加算ブロック７０６の出力は、測定値と目標値との差を表し、これは、次に、比例項パス、積分項パス、および微分項パスのそれぞれに提供される。比例項パスは、比例項を得るために、差に比例利得係数ＫＰを乗算するゲインブロック７２０を含む。積分項パスは、積分項を得るために、差を積分する積分ブロック７０８と、積分された差に積分ゲイン係数ＫＩを乗算するゲインブロック７２２とを含む。導関数項パスは、導関数項を得るために、差の導関数を判定する導関数ブロック７１０と、差の導関数に導関数ゲイン係数ＫＤを乗算してゲインブロック７２４とを含む。次に、比例項、積分項、および微分項が加算されるか、またはさもなければ組み合わされて、出力７３０においてモータを作動させるために利用される送達コマンドが得られる。閉ループＰＩＤ制御およびゲイン係数の判定に関するさまざまな実装の詳細は、特許文献３０により詳細に記載されている。
【００５４】
１つ以上の例示的な実施形態では、ＰＩＤゲイン係数は、患者固有であり、過去のインスリン送達情報（例えば、以前の投与の量および／またはタイミング、過去の修正ボーラス情報など）、過去のセンサ測定値、過去の基準血糖測定値、ユーザ報告またはユーザ入力事象（例えば、食事、運動など）などに基づいて閉ループ作動モードに入る前に動的に計算されるか、またはさもなければ判定される。これに関して、１つ以上の患者固有の制御パラメータ（例えば、インスリン感受性係数、毎日のインスリン必要量、インスリン限界、基準基礎速度、基準空腹時血糖、活性インスリン作用持続時間、薬力学的時定数、または同様のもの）は、注入デバイス５０２によって経験および／または示される様々な作動条件を説明するために、ＰＩＤゲイン係数を補償、修正、またはさもなければ調整するために利用され得る。ＰＩＤゲイン係数は、ポンプ制御モジュール６０２にアクセス可能なメモリ６０６によって維持され得る。これに関して、メモリ６０６は、ＰＩＤ制御のための制御パラメータに関連付けられた複数のレジスタを含み得る。例えば、第１のパラメータレジスタは、目標グルコース値を記憶し、入力７０２において加算ブロック７０６によってアクセスされるか、またはさもなければ加算ブロック７０６に結合され得、同様に、比例ゲインブロック７２０によってアクセスされる第２のパラメータレジスタは、比例ゲイン係数を記憶し得、積分ゲインブロック７２２によってアクセスされる第３のパラメータレジスタは、積分ゲイン係数を記憶し得、微分ゲインブロック７２４によってアクセスされる第４のパラメータレジスタは、微分ゲイン係数を記憶し得る。
【００５５】
１つ以上の例示的な実施形態では、閉ループ制御システム７００の１つ以上のパラメータは、食事、運動、または他の事象または活動の結果生じる患者の血糖値またはインスリン感受性の潜在的な変化を説明するために、個人化された方法で自動的に調整または適合される。例えば、１つ以上の実施形態では、目標グルコース値７０２は、予想される食事事象の前に減少させられ得、これにより、インスリン注入速度の上昇を達成して、食事を有効にプレボーラスし、食後の高血糖の可能性を低減する。追加的または代替的に、閉ループ制御システム７００の１つ以上のパスに関連付けられた時定数またはゲイン係数は、測定されたグルコース値７０４と目標グルコース値７０２との偏差に対する応答性を調整するために調節され得る。例えば、消費されている特定のタイプの食事または食事が消費されている特定の時刻に基づいて、微分ブロック７１０または微分項パスに関連付けられた時定数が調節され得、これにより、閉ループ制御を、特定のタイプの食事に対する患者の過去の血糖応答に基づいて患者の血糖値の上昇に応答して多かれ少なかれ攻撃的にする。
【００５６】
図８は、患者監視システム８００の例示的な実施形態を示している。患者監視システム８００は、感知要素８０４に通信可能に結合された医療デバイス８０２を含み、感知要素８０４は、感知された血糖値などの患者の身体内の生理学的状態を示す測定データを得るために患者の身体内に挿入される、またはさもなければ患者によって着用される。医療デバイス８０２は、通信ネットワーク８１０を介してクライアントデバイス８０６に通信可能に結合されており、クライアントデバイス８０６は、別の通信ネットワーク８１２を介してリモートデバイス８１４に通信可能に結合されている。これに関して、クライアントデバイス８０６は、医療デバイス８０２からリモートデバイス８１４に測定データをアップロードするか、またはさもなければ提供するための媒介手段として機能することができる。図８は、説明の目的で患者監視システム８００の簡略化された表現を示しており、本明細書に記載されている対象を決して限定することを意図していないことが認識されるべきである。
【００５７】
例示的な実施形態では、クライアントデバイス８０６は、携帯電話、スマートフォン、タブレットコンピュータ、または他の同様のモバイル電子デバイスとして実現される。しかしながら、他の実施形態では、クライアントデバイス８０６は、ラップトップまたはノートブックコンピュータ、デスクトップコンピュータなどの、ネットワーク８１０を介して医療デバイス８０２と通信することができる任意の種類の電子デバイスとして実現され得る。例示的な実施形態では、ネットワーク８１０は、ブルートゥース（登録商標）ネットワーク、ＺｉｇＢｅｅネットワーク、または別の好適なパーソナルエリアネットワークとして実現される。とはいえ、他の実施形態では、ネットワーク８１０は、ワイヤレスアドホックネットワーク、ワイヤレスローカルエリアネットワーク（ＷＬＡＮ）、またはローカルエリアネットワーク（ＬＡＮ）として実現することができる。クライアントデバイス８０６は、患者の生理学的状態に関するデータおよび／または情報をグラフィカルに提示することができる、モニタ、スクリーン、または別の従来の電子ディスプレイなどのディスプレイデバイスを含むか、またはそれに結合される。クライアントデバイス８０６はまた、クライアントデバイス８０６のユーザから入力データおよび／または他の情報を受信することができる、キーボード、マウス、タッチスクリーンなどのユーザ入力デバイスを含むか、またはさもなければそれに関連付けられている。
【００５８】
例示的な実施形態では、患者、患者の医師または別の医療提供者などのユーザは、クライアントデバイス８０６を操作し、ネットワーク８１０を介した医療デバイス８０２との通信をサポートするクライアントアプリケーション８０８を実行する。これに関して、クライアントアプリケーション８０８は、ネットワーク８１０上の医療デバイス８０２との通信セッションを確立し、通信セッションを介して医療デバイス８０２からデータおよび／または情報を受信することをサポートする。医療デバイス８０２は、クライアントアプリケーション８０８との通信セッションの確立をサポートする対応するアプリケーションまたはプロセスを同様に実行するか、またはさもなければ実装し得る。クライアントアプリケーション８０８は、一般に、本明細書で説明されるプロセスをサポートするためにクライアントデバイス８０６によって生成されるか、またはさもなければ実装されるソフトウェアモジュールまたは別の特徴を表す。したがって、クライアントデバイス８０６は、一般に、処理システムと、処理システムによって実行するためのプログラミング命令を記憶することができるデータ記憶要素（またはメモリ）とを含み、プログラミング命令が読み取りおよび実行されると、処理システムは、クライアントアプリケーション８０８を作成、生成、またはさもなければ容易にし、本明細書に記載のプロセス、タスク、作動、および／または機能を実行またはサポートする。実施形態に応じて、処理システムは、例えば、本明細書に記載の処理システムの作動をサポートするように構成された、１つ以上のプロセッサ、中央処理装置（ＣＰＵ）、コントローラ、マイクロプロセッサ、マイクロコントローラ、処理コアおよび／または他のハードウェアコンピューティングリソースなどの、任意の好適な処理システムおよび／またはデバイスを使用して実装され得る。同様に、データ記憶要素またはメモリは、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、読み取り専用メモリ（ＲＯＭ）、フラッシュメモリ、磁気または光学大容量記憶デバイス、または任意の他の好適な非一時的短期または長期データストレージまたは他のコンピュータ可読媒体、および／またはそれらの任意の好適な組み合わせとして実現することができる。
【００５９】
１つ以上の実施形態では、クライアントデバイス８０６および医療デバイス８０２は、ネットワーク８１０を介して互いに関連付け（またはペアリング）を確立して、ネットワーク８１０を介した医療デバイス８０２およびクライアントデバイス８０６間の２点間またはピアツーピア通信セッションのその後の確立をサポートする。例えば、一実施形態によれば、ネットワーク８１０は、ブルートゥース（登録商標）ネットワークとして実現され、医療デバイス８０２およびクライアントデバイス８０６は、発見手順または別の好適なペアリング手順を実行することによって、（例えば、互いのネットワーク識別情報を取得および記憶することによって）互いにペアリングされる。発見手順中に得られたペアリング情報は、医療デバイス８０２またはクライアントデバイス８０６のいずれかが、ネットワーク８１０を介して安全な通信セッションの確立を開始することを可能にする。
【００６０】
１つ以上の例示的な実施形態では、クライアントアプリケーション８０８はまた、第２のネットワーク８１２上のリモートデバイス８１４のアドレスおよび／または他の識別情報を記憶するか、またはさもなければ維持するように構成される。これに関して、第２のネットワーク８１２は、例えば、インターネット、セルラーネットワーク、広域ネットワーク（ＷＡＮ）などのネットワーク８１０とは物理的および／または論理的に区別され得る。リモートデバイス８１４は、一般に、医療デバイス８０２に関連付けられた患者について取得された測定データ、事象ログデータ、および潜在的に他の情報を受信および分析またはさもなければ監視するように構成されたサーバまたは他のコンピューティングデバイスを表す。例示的な実施形態では、リモートデバイス８１４は、個々の患者に関連付けられたデータを記憶するか、またはさもなければ維持するように構成されたデータベース８１６に結合される。実際には、リモートデバイス８１４は、例えば、医療デバイス８０２の製造業者によって所有および／または運営、またはさもなければそれと提携した施設など、医療デバイス８０２およびクライアントデバイス８０６とは物理的に違うおよび／または別個の位置に存在し得る。説明の目的のために、しかし限定されないが、リモートデバイス８１４は、代替的に、本明細書ではサーバと呼ばれ得る。
【００６１】
さらに図８を参照すると、感知要素８０４は、一般に、感知要素８０４によって感知、測定、またはさもなければ定量化される生理学的状態を示す１つ以上の電気信号を発生、生成、またはさもなければ出力するように構成された患者監視システム８００の構成要素を表す。これに関して、患者の生理学的状態は、感知要素８０４によって出力される電気信号の特性に影響を及ぼし、これにより、出力信号の特性は、感知要素８０４が反応する生理学的状態に対応するか、またはさもなければ相関する。例示的な実施形態では、感知要素８０４は、患者の身体上のある位置に挿入された間質性グルコース感知要素として実現され、間質性グルコース感知要素は、感知要素８０４によって患者の身体内で感知されるか、またはさもなければ測定される間質液血糖値に相関する、それに関連付けられた電流（または電圧）を有する出力電気信号を生成する。
【００６２】
医療デバイス８０２は、一般に、患者監視システム８００の構成要素を表し、この構成要素は、感知要素８０４の出力に通信可能に結合され、感知要素８０４から測定データサンプル（例えば、測定されたグルコースおよび特性インピーダンス値）を受信、またはさもなければ取得し、測定データサンプルを記憶、またはさもなければ維持し、測定データをクライアントデバイス８０６を介してサーバ８１４にアップロード、またはさもなければ送信する。１つ以上の実施形態では、医療デバイス８０２は、インスリンなどの流体を患者の身体に送達するように構成された注入デバイス１０２、２００、５０２として実現される。とはいえ、他の実施形態では、医療デバイス８０２は、注入デバイスとは別個の独立した、独立型の感知または監視デバイス（例えば、感知配列１０４、５０４）であり得る。図８は、医療デバイス８０２および感知要素８０４を別個の構成要素として示しているが、実際には、医療デバイス８０２および感知要素８０４は、患者によって着用することができる単一のデバイスを提供するために統合、またはさもなければ組み合わされ得ることに留意すべきである。
【００６３】
例示的な実施形態では、医療デバイス８０２は、制御モジュール８２２、データ記憶要素８２４（またはメモリ）、および通信インターフェース８２６を含む。制御モジュール８２２は、一般に、医療デバイス８０２のハードウェア、回路、論理、ファームウェアおよび／または他の構成要素（複数可）を表し、医療デバイス８０２は、検知要素８０４に結合され、検知要素８０４によって出力された電気信号を受信し、本明細書に記載の様々な追加のタスク、作動、機能、および／またはプロセスを実行、またはさもなければサポートする。実施形態に応じて、制御モジュール８２２は、本明細書に記載された機能を実行するように設計された、汎用プロセッサ、マイクロプロセッサ、コントローラ、マイクロコントローラ、状態機械、コンテント・アドレッサブル・メモリ、特定用途集積回路、フィールド・プログラマブルゲートアレイ、任意の好適なプログラマブル論理デバイス、離散ゲートまたはトランジスタロジック、離散ハードウェア構成要素、またはそれらの任意の組み合わせとともに実装または実現され得る。いくつかの実施形態では、制御モジュール８２２は、感知要素８０４から受信した出力電気信号をサンプリングするか、またはさもなければ対応するデジタル測定データ値に変換するアナログ−デジタル変換器（ＡＤＣ）または別の同様のサンプリング配列を含む。他の実施形態では、感知要素８０４は、ＡＤＣを組み込み、デジタル測定値を出力し得る。
【００６４】
通信インターフェース８２６は、一般に、医療デバイス８０２から／へクライアントデバイス８０６へ／からデータおよび／または情報を出力するために制御モジュール８２２に結合された医療デバイス８０２のハードウェア、回路、論理、ファームウェアおよび／または他の構成要素を表す。例えば、通信インターフェース８２６は、医療デバイス８０２とクライアントデバイス８０６と間の無線通信をサポートすることができる１つ以上のトランシーバモジュールを含むか、またはさもなければそれに結合され得る。例示的な実施形態では、通信インターフェース８２６は、ブルートゥース（登録商標）低エネルギー（ＢＬＥ）通信をサポートするように構成されたブルートゥース（登録商標）トランシーバまたはアダプタとして実現される。
【００６５】
例示的な実施形態では、リモートデバイス８１４は、クライアントデバイス８０６から、感知要素８０４を使用して得られた特定の患者に関連付けられた測定データ値（例えば、センサグルコース測定、加速度測定など）を受け取り、リモートデバイス８１４は、（例えば、１つ以上の独特な患者識別子を使用して）患者に関連したデータベース８１６に過去の測定データを記憶、またはさもなければ維持する。さらに、リモートデバイス８１４はまた、クライアントデバイス８０６から、またはクライアントデバイス８０６を介して、患者によって入力、またはさもなければ提供され得る食事データまたは他の事象ログデータを受信し（例えば、クライアントアプリケーション８０８を介して）、データベース８１６内の患者に関連付けられた過去の食事データおよび他の過去の事象または活動データを記憶、またはさもなければ維持し得る。これに関して、食事データは、例えば、特定の食事事象に関連付けられた時間またはタイムスタンプ、食事の種類または食事の内容または栄養特性を示す他の情報、および食事に関連付けられたサイズの指標を含む。例示的な実施形態では、リモートデバイス８１４はまた、注入デバイス１０２、２００、５０２によって患者に送達される流体の基礎またはボーラス投与量に対応する過去の流体送達データを受信する。例えば、クライアントアプリケーション８０８は、注入デバイス１０２、２００、５０２と通信して、注入デバイス１０２、２００、５０２からインスリン送達投与量および対応するタイムスタンプを取得し、次いで、インスリン送達データを、特定の患者に関連した記憶のためにリモートデバイス８１４にアップロードし得る。リモートデバイス８１４はまた、クライアントデバイス８０６および／またはクライアントアプリケーション８０８からデバイス８０２、８０６に関連付けられたジオロケーションデータおよび潜在的に他のコンテキストデータを受信し、特定の患者に関連付けられた過去の作動コンテキストデータを記憶、またはさもなければ維持し得る。これに関して、デバイス８０２、８０６の１つ以上は、リアルタイムでそれぞれのデバイス８０２、８０６の地理的位置を特徴付けるデータを出力、またはさもなければ提供することができる全地球測位システム（ＧＰＳ）受信機または同様のモジュール、構成要素または回路を含み得る。
【００６６】
過去の患者データは、リモートデバイス８１４、クライアントデバイス８０６、および／または医療デバイス８０２の１つ以上によって分析され得、これにより、注入デバイス１０２、２００、５０２の作動を変更または調整して、個人化された形式で流体送達に影響を与える。例えば、患者の過去の食事データおよび対応する測定データまたは他の文脈データが分析され得、これにより、次の食事が患者によって消費される可能性が高い将来の時間、特定の期間内の将来の食事事象の可能性、将来の食事に関連付けられた炭水化物の、可能性が高いサイズまたは量、将来の食事の、可能性が高いタイプまたは栄養含有量などを予測する。さらに、過去の食事事象後の食後期間の患者の過去の測定データが分析され、現在の状況（例えば、時刻、曜日、地理的位置など）について予測される食事のサイズおよびタイプに対する患者の血糖反応をモデル化、またはさもなければ特徴付け得る。次に、インスリン送達を制御または調節する注入デバイス１０２、２００、５０２の１つ以上の態様は、患者の可能性の高い食事活動および血糖反応を積極的に説明するように修正または調整されさせ得る。
【００６７】
１つ以上の例示的な実施形態では、リモートデバイス８１４は、機械学習を利用して、過去のセンサグルコース測定データ、過去の送達データ、過去の補助測定データ（例えば、過去の加速度測定データ、過去の心拍数測定データ、および／または同様のもの）、過去の事象ログデータ、過去のジオロケーションデータ、および他の過去のデータまたはコンテキストデータのいずれの組み合わせが、特定の患者の特定の事象、行動、またはメトリックの発生と相関させられているか、またはその発生を予測しているかを判定し、次いで、入力変数のセットに基づいて対象のパラメータの値を計算するための対応する方程式、関数、またはモデルを判定する。したがって、モデルは、現在の（または最近の）センサグルコース測定データ、補助測定データ、送達データ、地理的位置、患者の行動または活動などのうちの１つ以上の特定の組み合わせを、特定の事象または活動の現在の確率または可能性、または対象のパラメータの現在の値に特徴づけるまたはマッピングすることができる。各患者の生理学的反応は母集団の他の部分とは異なり得るため、特定の患者の予測または相関である入力変数のサブセットは他の患者とは異なり得ることに留意すべきである。さらに、その予測サブセットのそれぞれの変数に適用される相対的な重み付けは、特定の入力変数とその特定の患者の過去のデータとの間の異なる相関に基づいて、共通の予測サブセットを持つさせ得る他の患者とは異なり得る。例えば、人工ニューラルネットワーク、遺伝的プログラミング、サポートベクターマシン、ベイジアンネットワーク、確率的機械学習モデル、または他のベイジアン法、ファジー理論、ヒューリスティックに導出された組み合わせなど、対象となる現在の患者に対してどの入力変数が予測されるかを判定するために任意の数の異なる機械学習技術がリモートデバイス８１４によって利用され得ることに留意すべきである。
【００６８】
図９は、食後の低血糖性グルコース変動の可能性を低減するためにボーラス量を調整するための、注入デバイス（またはそれに関連付けられた制御システム）による実施に好適な例示的な積極的ボーラス調整プロセス９００を示す。これに関して、積極的ボーラス調整プロセス９００は、ボーラスの投与に先行する自動化されたまたは自律的なインスリン送達を補償する。積極的ボーラス調整プロセス９００に関連して実行される様々なタスクは、ハードウェア、ファームウェア、処理回路によって実行されるソフトウェア、またはそれらの任意の組み合わせによって実行され得る。例示のために、以下の説明は、図１〜８に関連して上記で言及した要素を参照する。実際には、積極的ボーラス調整プロセス９００の一部は、例えば、注入デバイス１０２、２００、５０２、８０２、クライアントコンピューティングデバイス１０６、８０６、リモートコンピューティングデバイス１０８、８１４、および／またはポンプ制御システム５２０、６００などの、注入システムの異なる要素によって実行され得る。積極的ボーラス調整プロセス９００は任意の数の追加のまたは代替的なタスクを含み得、タスクは例示された順序で実行される必要はないおよび／またはタスクは同時に実行され得る、および／または積極的ボーラス調整プロセス９００は、本明細書に詳細に説明されていない追加の機能を有するより包括的な手順またはプロセスに組み込まれ得る。さらに、図９に関連して示されかつ説明された１つ以上のタスクは、意図された全体的機能が維持されるかぎり積極的ボーラス調整プロセス９００の実用的な実施形態から省略することができる。
【００６９】
図１〜８を引き続き参照しながら図９を参照すると、例示的な実施形態では、積極的ボーラス調整プロセス９００は、ボーラスを開始しようとするユーザに応答して実行される。例えば、患者または別のユーザは、注入デバイス１０２、２００、５０２、８０２、またはボーラス送達コマンドを注入デバイス１０２、２００、５０２、８０２に通信することができる別のデバイス１０６、１０８、８０６に関連付けられたユーザインターフェースを操作し得る。１つ以上の例示的な実施形態では、積極的ボーラス調整プロセス９００は、患者が、食事ボーラスを投与するために使用される特定のアプリケーション６０８、６１０、８０８のボーラスウィザード特徴と相互作用したときに開始される。積極的ボーラス調整プロセス９００は、ボーラスされる食事の食事サイズの指示を受け取るか、またはさもなければ取得し、次に、入力された食事サイズに基づいて初期ボーラス量を計算するか、またはさもなければ判定する（タスク９０２、９０４）。例えば、クライアントデバイス８０６のクライアントアプリケーション８０８は、クライアントデバイス８０６のユーザが、消費される炭水化物の推定量、定性的な食事のサイズ、食事の内容、または現在の食事を特徴付ける他の情報を入力、またはさもなければ提供することを可能にする、選択可能なＧＵＩ要素を含むボーラスウィザードＧＵＩ表示を生成、またはさもなければ提供し得る。対応する食事ボーラス量は、食事に関連付けられた炭水化物の量を、患者に関連付けられた炭水化物比で割ることによって計算されるか、またはさもなければ判定される。
【００７０】
１つ以上の実施形態では、計算された食事ボーラス量はまた、血糖計５３０からの血糖測定値が食事ボーラスに関連して得られるか、またはさもなければ提供された場合、修正ボーラス項を組み込む。たとえば、食事ボーラス（ＭＢ）は、次の式を使用して計算され得る。
【数１】
2022502158.tif 000003
関連付けられたＣａｒｂは食事に炭水化物の量、ＣＲは患者に関連付けられた炭水化物比、ＢＧは血糖測定値、ｔａｒｇｅｔは患者の目標グルコース値、ＩＳＦは患者に関連付けられたインスリン感受性因数、ＩＯＢは患者のオンボードのインスリンの現在の量である。実施形態に応じて、インスリン感受性因数は、ユーザによって設定、またはさもなければ定義されるか、または患者の１日総インスリン量に基づいて（例えば、一日の総投与量を１８００で割ることによって）計算され得る。同様に、炭水化物比は、ユーザによって定義されるか、または患者の一日の総インスリン量に基づいて（たとえば、一日の総投与量を５００で割ることによって）計算され得る。オンボードのインスリンの現在の量は、患者の過去の送達データに基づいて計算、またはさもなければ判定され得る。目標グルコース値は、７０２において閉ループ制御システム７００に入力された目標値、またはボーラスウィザードを使用してユーザによって指定され得る患者のための別の目標グルコース値であり得る。
【００７１】
入力食事サイズに基づいて初期食事ボーラス量を判定した後、積極的ボーラス調整プロセス９００は、患者の現在のグルコース測定データおよび過去の送達データを受信、またはさもなければ取得し、次に、現在のグルコース測定データおよび過去のインスリン送達データを使用して最初の食事ボーラス量に基づいて、将来への食後時間ウィンドウ中の患者の将来の血糖値の予測値を計算、またはさもなければ判定する（タスク９０６、９０８、９１０）。これに関して、食事ボーラスを投与するために使用されるアプリケーション６０８、６１０、８０８のボーラスウィザード特徴は、患者が食事を消費した後、将来への時間期間に対応する患者のための予測または予想されたグルコース測定値のセットを計算し、現在のセンサグルコース測定値、現在のセンサグルコース測定デリバティブまたはトレンド、過去のインスリン送達、食事に関連した炭水化物の量、および投与されるボーラスのためのインスリンの量に関して、入力食事ボーラス量を投与する。さらに、予測されたグルコース測定値は、注入デバイス１０２、２００、５０２、８０２によって実施される制御スキームによって自動的にまたは自律的に送達され得る推定された将来のインスリン送達を説明する（例えば、患者の血糖値の食後の上昇に応答して）。
【００７２】
例示的な実施形態では、将来のグルコース値は、一連の微分方程式によってインスリン送達および対応する食事消費に対するグルコース応答を特徴付ける、食事に対する患者の食後グルコース応答の数学モデルを使用して予測される。これらの方程式は、インスリン送達の結果として推定されるグルコース利用と、食事の血糖への変換の結果としてのグルコース増加との間の物質収支に基づき得る。数学的モデルには、空腹時の血糖値を予測できるようにする特定のパラメータも含まれ得る。患者の特定の食事反応の数学的モデルは、曲線の当てはめを使用して、例えば、測定された過去のグルコース曲線に適合するように数学的モデルにおける食事吸収率を調整し、それによって最も適切な食事吸収率を確立することによって、調整され得る。
【００７３】
例として、一実施形態では、患者の食後グルコース応答の数学的モデルは、以下の一連の二階微分方程式によって支配される。
【数２】
2022502158.tif 000004
Ｉｐは、基礎インスリン送達およびボーラスインスリン送達の両方を含むまたは組み込んだ血漿インスリン濃度であり（単位毎デシリットルまたはＵ／ｄＬ）、Ｋ１は、定数（１毎デシリットル毎分または１／ｍｉｎ／ｄＬ）、Ｉｉｎは、皮下組織内へのインスリン送達速度（単位毎分またはＵ／ｍｉｎ）、Ｇｓｃは、患者の血糖値（ｍｇ／ｄＬ）、Ｇｍｅａｌは、患者が消費する炭水化物に由来するグルコースの濃度（ｍｇ／ｄＬ）、Ｋ２は、定数（ｍｇ毎炭水化物毎平方分毎デシリットルまたはｍｇ／ｃａｒｂｓ／ｍｉｎ２／ｄＬ）、ＣＡＲＢは、患者によって消費される炭水化物の量、τ１およびτ２は、血漿インスリン濃度時定数、τ３およびτ４は、グルコース濃度時定数、τ５は、グルコース時定数のミリグラムへの炭水化物変換、ＫＭは、変換定数（１毎平方分または１／ｍｉｎ２）、ＫＩは、変換定数（ｍｇ毎単位毎平方分またはｍｇ／Ｕ／ｍｉｎ２）である。時定数（τ１−τ５）、グルコース変換定数（ＫＭ）およびインスリン変換定数（ＫＩ）は、過去のグルコース測定データ、過去のインスリン送達データ、過去の食事データ、および／または患者監視システム８００の１つ以上の構成要素８０２、８０６、８１４、８１６によって維持され得る他の過去の事象ログデータに基づいて判定され得る。一実施形態において、グルコース時定数（τ５）およびインスリン変換定数（ＫＩ）のミリグラムへの炭水化物変換は、患者に特定のものであり、対象となる患者に関連付けられた過去データに基づいて判定される一方、残りの定数は、多数の異なる患者にわたる母集団ベースで判定される。例えば、一実施形態では、患者のインスリン変換定数（ＫＩ）は、先行する期間にわたる患者のインスリンの一日総投与量に基づいて（例えば、先行する６日間の一日総投与量中央値の関数として）判定され得る。
【００７４】
患者の将来の血糖値を計算するために、微分方程式は、
【数３】
2022502158.tif 000005
現在の瞬間に先行する過去のインスリン送達に基づいて式（１）を使用して初期血漿インスリン（Ｉｐ）およびその時間微分を計算し、現在の瞬間に先行する過去の食事データに基づく式（２）を使用して初期食事区画グルコース濃度（Ｇｍｅａｌ）およびその時間微分を計算することによって初期化される。
【数４】
2022502158.tif 000006
患者のグルコースレベル（Ｇｓｃ）の初期値は、感知配列１０４、５０４、８０４によって得られた現在または最近のセンサグルコース測定サンプルの値に設定され得、患者のグルコースの時間微分の初期値
【数５】
2022502158.tif 000007
は、現在および先行するセンサグルコース測定サンプルの値に基づいて計算され得る。センサグルコース測定データがない場合、患者の血糖値（Ｇｓｃ）の初期条件およびその時間微分
【数６】
2022502158.tif 000008
は、式（３）を使用して、過去の血糖測定値および／または他の過去のグルコース測定値に基づいて計算され得る。
【００７５】
患者の血漿インスリン（Ｉｐ）、血漿インスリン時間微分
【数７】
2022502158.tif 000009
患者の食事区画グルコース濃度（Ｇｍｅａｌ）、食事区画グルコース時間微分
【数８】
2022502158.tif 000010
患者の血糖値、および患者の血糖時間微分
【数９】
2022502158.tif 000011
の初期値を判定した後、式（２）のＣＡＲＢ変数は、ボーラスされる食事に関連付けられた炭水化物の量に設定され、式（１）のインスリン送達速度変数（Ｉｉｎ）は、初期食事ボーラス量に設定される。次に、微分方程式のセットを使用して、初期化された条件から将来のさまざまな時点での患者の血糖値（Ｇｓｃ）の予測値を計算する。例えば、患者のグルコースレベル（Ｇｓｃ）の予測値は、食後分析時間ウィンドウに対応する期間、将来にわたって一定の間隔で（例えば、５分ごとに）計算され得る。患者の将来の血糖値を予測するために、式（２）のＣＡＲＢ項は、その後の瞬間のためにゼロに設定され得る。さらに、時間内の後続の瞬間のための式（１）における将来のインスリン送達速度（Ｉｉｎ）は、一定の速度（例えば、患者の基礎速度）に設定され得る。他の実施形態では、将来のインスリン送達速度は、現在または先行するグルコース値（Ｇｓｃ）および注入デバイス１０２、２００、５０２、８０２によって実施される制御スキームに基づいて動的に判定され得、これにより、患者の血糖値の食後の上昇に対する自動または自律応答を効果的にシミュレーションする（例えば、閉ループ制御システム７００の応答を推定するため）。
【００７６】
引き続き図９を参照すると、積極的ボーラス調整プロセス９００は、将来の食後時間ウィンドウの間の患者の予測グルコース値が閾値より高く維持されるかどうかを検証、またはさもなければ判定する（タスク９１２）。これに関して、積極的ボーラス調整プロセス９００は、食後分析時間ウィンドウの間の患者の予測グルコース値の少なくとも１つが閾値を下回ったときを検出するか、またはさもなければ識別する。例えば、一実施形態では、積極的ボーラス調整プロセス９００は、消費される炭水化物の現在推定量および対応する食事ボーラスの組み合わせから生じる患者の予測される将来のグルコース値が次の４時間以内に５０ｍｇ／ｄＬの閾値を下回るときを識別する。とはいえ、グルコース閾値および／または食後分析時間ウィンドウの期間は変動し得、本明細書に記載の対象は、任意の特定の閾値および／または食後分析期間の継続時間に限定されないことに留意すべきである。
【００７７】
患者の予測される将来のグルコースレベルが食後分析期間中に閾値を下回る場合、積極的ボーラス調整プロセス９００は、食後分析期間中に患者の予測される将来のグルコースレベルを閾値より高く維持する調整されたボーラス量を識別する（タスク９１４）。これに関して、積極的ボーラス調整プロセス９００は、式（１）のインスリン送達速度変数（Ｉｉｎ）として使用される場合に、閾値より高く維持された食後分析時間ウィンドウ中の患者の血糖値（Ｇｓｃ）の予測された将来の各値を生じる上記の初期化された条件とともに、調整されたボーラス量を識別する。図１１に関連して以下でより詳細に説明するように、例示的な実施形態では、積極的ボーラス調整プロセス９００は、入力された食事サイズに基づいて判定された初期ボーラス量によって定義された探索空間内からの食後分析時間ウィンドウ中に患者の血糖値予測された将来の値（Ｇｓｃ）を閾値より高く維持する式（１）における初期インスリン送達速度変数（Ｉｉｎ）の最大値を識別する。したがって、調整されたボーラス量は、先行するおよび／または将来のインスリン送達を説明し、消費される炭水化物の現在の予測される量、患者の現在の血糖値およびその現在の時間微分、ならびに先行するインスリン送達から生じる患者の現在の血漿インスリン濃度の組み合わせを前提とすると、予測された将来の血糖値を閾値より高く維持することによって食後低血糖事象の可能性を低減しながら、食事ボーラスによって送達されるインスリンの量を最大化する。
【００７８】
図１０は、患者の現在の血糖値およびその現在の時間微分および先行するインスリン送達から生じる患者の現在の血漿インスリン濃度に基づいて計算された、消費される炭水化物の現在の量に対する異なる食事ボーラス量についての患者の予測グルコースレベルの例示的なグラフ１０００を示す。グラフ１０００は、過去のインスリン送達に関連した量およびタイミングを表すバー１００６および先行する食事事象のタイミングの印１００８とともに、ボーラスされる現在の食事事象１００４に先行する患者のセンサグルコース測定値のグラフ表示１００２を示す。さらに、グラフ１０００は、初期の食事ボーラス量（バー１０１２によって表される）に基づいて計算、またはさもなければ判定される、現在の食事事象１００４後の食後期間における患者の予測される将来の血糖値のグラフ表示１０１０を示す。上記のように、初期食事ボーラス量１０１２は、食事事象１００４（例えば、タスク９０４）に関連付けられた炭水化物の推定量に基づいて、患者に関連付けられた炭水化物比を使用して計算、またはさもなければ判定される。予測される将来のグルコース値１０１０を計算するために、過去のインスリン送達１００６、過去の食事事象１００８、および現在および先行するセンサグルコース測定値１００２を利用して、食事事象１００４および初期食事ボーラス量１０１２に関連付けられた炭水化物の推定量に関連して患者の状態の数学モデルを初期化する。予測される将来のグルコース値１０１０が閾値１０１４（例えば、タスク９１２）を下回ると、積極的ボーラスプロセス９００は、調整されたボーラス量（バー１０２２によって示される）を識別し、その結果、患者の予測される将来のグルコース値１０２０は、食後分析時間ウィンドウ中、閾値１０１４より高く維持される。
【００７９】
再び図９を参照すると、１つ以上の実施形態では、調整されたボーラス量を識別した後、積極的ボーラス調整プロセス９００は、入力食事サイズに基づいて判定された初期ボーラス量の代わりに、調整されたボーラス量の送達を開始、またはさもなければ促進する（タスク９１６）。いくつかの実施形態では、調整された食事ボーラス投与量は、初期ボーラス量の代わりに自動的に投与され得る。しかしながら、他の実施形態では、計算された食事ボーラス投与量の通知は、患者によるレビュー、修正、および／または確認のためにＧＵＩディスプレイ上に生成、またはさもなければ提供され得る。例えば、１つ以上の実施形態では、積極的ボーラス調整プロセス９００は、調整されたボーラス量をボーラスウィザードＧＵＩディスプレイに表示するか、またはさもなければ、調整されたボーラス量を確認しかつ送達を開始するために患者によって選択可能な対応するＧＵＩ要素とともに、調整されたボーラス量の通知を患者に提供し得る。そのようなＧＵＩディスプレイはまた、レビュー、修正、および／または確認のための推定された炭水化物比および推定された炭水化物量の指標を含み得る。これに関して、いくつかの実施形態は、患者が、炭水化物比、炭水化物量、またはボーラス投与量のうちの１つ以上を変更することを可能にし得る。炭水化物比または炭水化物量の変更に応答して、積極的ボーラス調整プロセス９００は、調整された炭水化物比および／または量から生じる食事ボーラス量に基づいて分析を繰り返し得る（例えば、タスク９０４、９０６、９０８、９１０および９１２）。調整されたボーラス量が確認されると、コマンド生成アプリケーション６１０は、次に、注入デバイス５０２のモータ５３２を動作させ、調整されたボーラス投与量のインスリンを送達するように、命令、信号伝達、またはさもなければ指示され得る。
【００８０】
図１１は、その後の期間中、予測される将来のグルコース値を閾値より高く維持しながら、ボーラス投与量を最大化する調整されたボーラス量を識別するための、積極的ボーラス調整プロセス９００（例えば、タスク９１４）に関連する実装に好適な例示的なボーラス探索プロセス１１００を示す。ボーラス探索プロセス１１００に関連して実行される様々なタスクは、ハードウェア、ファームウェア、処理回路によって実行されるソフトウェア、またはそれらの任意の組み合わせによって実行され得る。例示のために、以下の説明は、図１〜１０に関連して上記で言及した要素を参照する。ボーラス探索プロセス１１００は任意の数の追加のまたは代替的なタスクを含み得、タスクは例示された順序で実行される必要はないおよび／またはタスクは同時に実行され得る、および／またはボーラス探索プロセス１１００は、本明細書に詳細に説明されていない追加の機能を有するより包括的な手順またはプロセスに組み込まれ得る。さらに、図１１に関連して示されかつ説明された１つ以上のタスクは、意図された全体的機能が維持されるかぎりボーラス探索プロセス１１００の実用的な実施形態から省略することができる。
【００８１】
例示的な実施形態では、ボーラス探索プロセス１１００は、その後の期間中、予測される将来のグルコース値を閾値より高く維持する最大ボーラス投与量に到達しようとする黄金分割探索（または黄金比探索）または他のフィボナッチ探索技術を実行する。ボーラス探索プロセス１１００は、入力された食事サイズおよび炭水化物比を使用して最初に判定された（例えば、タスク９０４において）初期食事ボーラス量の代わりに使用するためのプローブまたはテキストに使用される初期調整ボーラス量を識別するか、またはさもなければ判定する（タスク１１０２）。この点に関して、ボーラス探索プロセス１１００は、ゼロのボーラスによって定義された探索空間内の初期調整ボーラス量を、初期食事ボーラス量（ｂｍｅａｌ）に等しい下限および上限として識別する。例示的な実施形態では、黄金比は、初期食事ボーラス量に０．６１８を乗算することによって、黄金比に対応する初期食事ボーラス量の割合として初期調整ボーラス量を識別するために利用される。とはいえ、本明細書に記載の対象は、探索空間を分割するための特定の方法に限定されることを意図するものではない。ボーラス探索プロセス１１００は、後続の分析のために探索空間を定義、またはさもなければ判定するために、初期調整ボーラス量を利用する（タスク１１０４）。例えば、上部探索空間は、その下限としての初期調整ボーラス量およびその上限としての初期食事ボーラス量によって境界を定められるように、初期調整ボーラス量に対して定義され得（例えば、０．６１８ｂｍｅａｌ，ｂｍｅａｌ］）、一方、下部探索空間は、上限としての初期調整ボーラス量および下限としてゼロのボーラス投与量によって境界を定めさせ得る（例えば、［０，０．６１８ｂｍｅａｌ］）。
【００８２】
ボーラス探索プロセス１１００は、上記と同様の方法（例えば、タスク９１０）で現在のグルコース測定データおよび過去のインスリン送達データを使用して、初期調整ボーラス量に基づいて、将来の食後時間ウィンドウの間の患者の将来の血糖値の予測値を計算、またはさもなければ判定することによって継続する（タスク１１０６）。これに関して、患者の食後グルコース応答の数学的モデルは、初期食事ボーラス量の代わりに、初期の調整されたボーラス量（例えば、０．６１８ｂｍｅａｌ）で初期化される。上記と同様の方法（例えば、タスク９１２）において、ボーラス探索プロセス１１００は、成果（タスク１１０８、１１１０、１１１２）に基づく分析のために新たな探索空間を選択する前に初期調整ボーラス量が利用されるとき、将来の食後時間ウィンドウの間の患者の予測されたグルコース値が閾値より高く維持されるかどうかを検証、またはさもなければ判定する。このようにして、初期調整ボーラス量を使用して、初期探索空間を精査し、初期調整ボーラス量に対して定義されたより狭い探索空間を、さらなる調査または試験のために後続のボーラス量を判定するために利用すべきかを識別し、次に、漸進的または反復的に探索空間を狭め、食後の時間枠の期間中、予測血糖値を低血糖閾値より高く維持する最大または最適なボーラス投与量に向かって収束する。
【００８３】
食後分析期間中の患者の１つ以上の予測血糖値が閾値を下回る場合、ボーラス探索プロセス１１００は、調整されたボーラス量によって定義されるより低い探索空間を利用して、更新された調整されたボーラス量を識別するか、またはさもなければ判定し（タスク１１１０）、後続の探索空間を再定義する（タスク１１０４）。例えば、ボーラス探索プロセス１１００は、黄金比に従って下部探索空間を分割することによって、すなわち、初期調整ボーラス量に０．６１８で乗じて、初期食事ボーラス量の０．３８２倍に等しい更新されたボーラス量を取得することによって、下部探索空間内の更新された調整ボーラス量を識別し得る。次に、ボーラス探索プロセス１１００は、更新されたボーラス量（例えば、［０，０．３８２ｂｍｅａｌ］）を識別するために使用される探索空間の以前の下限によって定義された下限を有する、更新されたボーラス量に対してより低い探索空間、および更新されたボーラス量（例えば、［０．３８２ｂｍｅａｌ、０．６１８ｂｍｅａｌ］）を識別するために使用される探索空間の前の上限によって定義された上限を有する、更新されたボーラス量に対する上限探索空間を定義する。その後、ボーラス探索プロセス１１００は、更新された調整済みボーラス量（例えば、０．３８２ｂｍｅａｌ）を使用して患者の食後グルコース応答の数学モデルを初期化することにより、更新された調整済みボーラスに基づいて、将来の食後時間ウィンドウ中の患者の将来の血糖値の予測値を計算、またはさもなければ判定することによって続行する（タスク１１０６）。この場合も、ボーラス探索プロセス１１００は、将来の食後時間ウィンドウの間の患者の予測グルコース値が閾値より高く維持されるかどうかを検証、またはさもなければ判定し、次に、その判定の結果に基づいて、さらなる分析のために更新された調整済みボーラス量に対して定義された探索空間の１つを選択する（例えば、予測血糖値が閾値またはさもなければ［０，０．３８２ｂｍｅａｌ］の下部探索空間より高く維持されている場合、［０．３８２ｂｍｅａｌ，０．６１８ｂｍｅａｌ］の上部探索空間）（タスク１１０８、１１１０、１１１２）。この点に関して、０．３８２ｂｍｅａｌのボーラス量が使用されたときに予測血糖値が閾値より高く維持される場合、黄金比を利用して上部探索空間を分割し、０．５２８ｂｍｅａｌの更新されたボーラス量およびさらなる分析のための［０．３８２ｂｍｅａｌ、０．５２８ｂｍｅａｌ］および［０．５２８ｂｍｅａｌ、０．６１８ｂｍｅａｌ］の更新された探索空間を取得し得る（タスク１１０４および１１１２）。
【００８４】
同様に、０．６１８ｂｍｅａｌの初期調整ボーラス量が、食後分析期間中に患者の予測血糖値を閾値より高く維持する場合、ボーラス探索プロセス１１００は、調整ボーラス量によって定義される上部探索空間を分割して、更新された調整済みボーラス量を識別するか、またはさもなければ判定する（タスク１１１２）。例えば、ボーラス探索プロセス１１００は、０．８５４ｂｍｅａｌの更新されたボーラス量を得るために、黄金比に応じて［０．６１８ｂｍｅａｌ、ｂｍｅａｌ］の上部探索空間を分割し得る。次に、ボーラス探索プロセス１１００は、更新されたボーラス量（例えば、［０．６１８ｂｍｅａｌ，０．８５４ｂｍｅａｌ］））を識別するために使用される探索空間の以前の下限によって定義された下限を有する、更新されたボーラス量に対してより低い探索空間、および更新されたボーラス量（例えば、［０．８５４ｂｍｅａｌ、ｂｍｅａｌ］）を識別するために使用される探索空間の前の上限によって定義された上限を有する、更新されたボーラス量に対する上限探索空間を定義する（タスク１１０４）。その後、ボーラス探索プロセス１１００は、０．８５４ｂｍｅａｌの更新された調整ボーラス量を使用して患者の食後グルコース応答の数学モデルを初期化することにより、更新された調整ボーラスを使用して患者の将来の血糖値の予測値を計算、またはさもなければ判定することによって続行する（タスク１１０６）。将来の食後の時間ウィンドウ内の患者の予測血糖値が、０．８５４ｂｍｅａｌのボーラス量が使用されたときに閾値より高く維持される場合、黄金比を利用して、上部探索空間をさらに分割し、０．９４４ｂｍｅａｌの更新されたボーラス量と、さらなる分析のための［０．８５４ｂｍｅａｌ、０．９４４ｂｍｅａｌ］および［０．９４４ｂｍｅａｌ、ｂｍｅａｌ］の更新された探索空間を取得し得る。逆に、０．８５４ｍｅａｌのボーラス量が、食後の期間中に閾値を下回る予測グルコース値をもたらす場合、黄金比を利用して、より低い探索空間をさらに分割し、０．７６４ｂｍｅａｌの更新されたボーラス量、およびさらなる分析のために［０．６１８ｂｍｅａｌ、０．７６４ｂｍｅａｌ］および［０．７６４ｂｍｅａｌ、０．８５４ｂｍｅａｌ］の更新された探索空間を取得し得る。
【００８５】
例示的な実施形態では、ボーラス探索プロセス１１００は、終了条件に到達し、初期食事ボーラス量の代わりに利用される調整ボーラス量として最終調整ボーラス量を選択する前に、タスク１１０４、１１０６、１１０８、１１１０、および１１１２によって定義されるループを所定の回数繰り返す。例えば、ボーラス探索プロセス１１００は、閾値反復回数（例えば、２０回の反復）に制限され得、探索空間の分割の閾値数が実行された後、将来のグルコースレベルを閾値より高く維持した最近の調整されたボーラス量が、積極的ボーラス調整プロセス９００によって使用するために選択されるか、またはさもなければ識別される。とはいえ、他の実施形態では、ボーラス探索プロセス１１００は、タスク１１０４、１１０６、１１０８、１１１０、および１１１２によって定義されるループを、最適解で所望のレベルの収束を達成するまで、例えば、結果として生じる探索空間が、元の探索空間の一部よりも少なくなるまでまたはインスリンの量より少なくなるまで（例えば、結果として生じる探索空間の合計が０．１単位未満の場合）、その後、将来の血糖値を閾値より高く維持した最近の調整済みボーラス量を選択する前に、繰り返し得る。将来の血糖値を閾値より高く維持する調整されたボーラス量を識別しない場合、ボーラス探索プロセス１１００は、最終的な調整されたボーラス量をゼロに設定し得る。
【００８６】
ボーラス探索プロセス１１００が探索空間を繰り返し分割し、それらの漸進的に狭くなる探索空間内で対応する調整されたボーラス量を選択することにより、ボーラス探索プロセス１１００は、予測血糖値を依然として閾値より高く維持する最大ボーラス投与量を識別しようとし、これにより、さもなければ患者の炭水化物比に基づいて投与されたはずの食事ボーラス量に最も近似する調整された食事ボーラス量を達成する一方、食事ボーラスに同時に注入デバイスによって利用または実行される任意の自動化されたまたは自律的な作動モードに対する保留または他の修正を必要とすることなく食後低血糖事象の可能性を低減することが認識されるべきである。対象は主に食事に関連して本明細書に記載されているが、対象は必ずしも食事ボーラスに限定されず、血糖値を上昇させる、またはさもなければ患者の生理学的状態に影響を与える可能性のある任意の他の種類の事象指標（例えば、運動、急性ストレスなど）を伴うボーラスに拡張され得ることにも留意すべきである。
【００８７】
本明細書で説明される対象は、黄金比ベースの探索またはフィボナッチ探索に限定されず、任意の数の好適な代替探索または最適化方法（例えば、勾配ベースの探索方法、ブルートフォース探索方法、ニュートン法、二次最適化、焼きなまし法、遺伝的アルゴリズムなど）が、所望の食後期間の継続時間にわたって将来の血糖値を閾値より高く維持するボーラス入力変数の最適値を識別、またはさもなければ近似するために使用され得る。例えば、線形探索法が使用され得、これにより、探索空間をいくつかの異なる値に分割し、最高値から最低値に向かって進行して、将来のグルコースレベルを閾値より高く維持する最高値を識別する。別の例として、黄金比を使用するのではなく、探索空間は、おおよその最適値に到達するまで、フィボナッチ法と同様に、半分または他の部分に漸進的に分割され得る。さらに別の例として、費用関数アプローチが利用され得る。この点に関して、費用関数は、閾値を下回る予測グルコース値に対するより高い価格、および予め定義された閾値を上回るためのより低い価格を有し得る。次に、探索は、（例えば、最適ボーラス量へ収束するためのニュートン−ラプソンタイプの探索を使用して）閾値に近づく食後予測グルコース値をもたらす最適なボーラス値を識別しようとし得る。とはいえ、黄金比ベース探索は、おおよその最適値を識別するための計算効率の高い方法である。
【００８８】
簡潔にするために、グルコース感知および／またはモニタリング、ボーラシング、閉ループグルコース制御、および対象の他の機能的態様に関連する従来技術は、本明細書では詳細に説明されない場合がある。さらに、特定の用語はまた、参照のみを目的として本明細書で使用され得、したがって、限定することを意図するものではない。例えば、「第１」、「第２」などの用語、および構造を指す他のそのような数値用語は、文脈によって明確に示されない限り、順番または順序を示唆するものではない。前述の説明はまた、「接続」または「結合」されている要素またはノードまたは特徴を指し得る。本明細書で使用する場合、特に別段に明記しない限り、「結合」とは、ある要素／ノード／特徴が別の要素／ノード／特徴に直接的または間接的に結び合わされる（または直接的または間接的に通信する）ことを意味し、必ずしも機械的にではない。
【００８９】
前述の詳細な説明では少なくとも１つの例示的な実施形態を提示したが、非常に多くの変形が存在することを理解されたい。また、本明細書に記載される１つ以上の例示的な実施形態は、特許請求される主題の範囲、適用性、または構成を決して限定することを意図するものではないことも理解されたい。例えば、本明細書に記載の対象は、必ずしも本明細書に記載の注入デバイスおよび関連するシステムに限定されない。さらに、前述の詳細な説明は、説明された１つ以上の実施形態を実装するための便利なロードマップを当業者に提供するであろう。請求項によって定義された範囲から逸脱することなく、要素の機能および配列において様々な変更をなすことができることが理解されるべきである。したがって、上記の例示的な実施形態または他の限定の詳細は、反対の明確な意図がない限り、特許請求の範囲に読み込まれるべきではない。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【国際調査報告】
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