ПЛАНИРОВАНИЕ ДОЗАПРАВКИ ДОЗИРУЮЩЕГО УСТРОЙСТВА
PLANNING OF REFUELING OF DOSING DEVICE

Область техники, к которой относится изобретение
Настоящее изобретение относится к области инфузионных устройств и инфузионных систем для комбинированной инфузии (инфузионного введения в организм) двух или более лекарственных средств. В частности, оно относится к планированию (расчету времени) заправки одного или нескольких вторичных резервуаров из первичных резервуаров для последующей инфузии из одного или нескольких вторичных резервуаров на протяжении длительного периода времени. Типичной областью применения изобретения является лечение диабета посредством комбинированной инфузии инсулина и глюкагона.
Уровень техники
Амбулаторные инфузионные аппараты, также называемые инфузионными устройствами или инфузионными приборами, широко известны в технике, например, при лечении сахарного диабета методом непрерывного подкожного введения инсулина (НПВИ), также известным как длительное подкожное введение, а также при лечении болей или рака, и поставляются рядом производителей. Сущность изобретения и возможности его осуществления рассматриваются в настоящем описании на примере конструкции инфузионного аппарата, особенно подходящей для НПВИ.
Амбулаторные инфузионные аппараты, используемые для непрерывного подкожного введения инсулина, выполнены с возможностью их практически непрерывного, днем и ночью, ношения больным диабетом, также называемым пользователем. Эти аппараты рассчитаны на скрытое ношение, например, прикрепленными зажимом к поясному ремню или в кармане брюк, и/или, в качестве альтернативы, могут быть выполнены с возможностью их крепления непосредственно к телу посредством клеевой подкладки. Амбулаторные инфузионные аппараты позволяют инфузионно вводить в организм лекарственное средство, в частности инсулин, по меньшей мере двумя методами. Во-первых, они рассчитаны на то, чтобы инфузионно вводить лекарственное средство по существу непрерывно, в базальном режиме, который обычно предварительно программируется и является переменным во времени и автономным, т.е. не требует особого взаимодействия с пользователем или совершения действий с его стороны. Во-вторых, они рассчитаны на инфузию более высоких болюсов лекарственного средства, вводимых по запросу, например, для компенсации приема углеводов, а также для коррекции нежелательно высоких значений глюкозы в крови. Для управления этими, а при необходимости и другими функциями, амбулаторные инфузионные аппараты содержат электронный блок управления, обычно построенный на базе одного или нескольких микропроцессоров или микроконтроллеров. По тексту данного описания выражения "амбулаторный инфузионный аппарат" и "амбулаторная инфузионная система" относятся, соответственно, к устройству и системе, имеющим по меньшей мере описанную выше базовую функциональность.
В соответствии с классической и общепринятой конструктивной схемой такие амбулаторные инфузионные аппараты или системы обычно выполняют по типу шприцевого насоса, когда лекарственное средство для его инфузионного введения вытесняется из соответствующего картриджа посредством управляемого и инкрементного (пошагового) перемещения поршня картриджа, т.е. перемещения поршня дискретными приращениями его хода. Для перемещения поршня картриджа предусмотрена винтовая передача с электрическим двигателем. Типичные картриджи обычно имеют объемы, составляющие, например, от 1 до 3 мл, а лекарственное средство, в частности инсулин, хранится в картридже от нескольких суток до недели или дольше. Из уровня техники известен ряд недостатков таких устройств. В частности, таким устройствам свойственна ограниченная точность, поскольку применяют их для подачи лекарственных средств в очень малых количествах, обычно в нанолитровом диапазоне, путем вытеснения лекарственного средства из картриджа, общий полезный объем которого измеряется миллилитрами. Поэтому были предложены дополнительные идеи и архитектуры, предусматривающие применение отдельного (вынесенного) дозирующего устройства, расположенного в тракте подачи лекарственного средства после резервуара лекарственного средства, содержащего, например, мембранный или поршневой микронасос, выполненного с возможностью подключения к резервуару лекарственного средства и особенно хорошо приспособленного для точного дозирования малых объемов. Хотя из уровня техники известно несколько конструктивных схем таких дозирующих устройств, они довольно сложны, а большинство из них являются дорогими и/или критичными в отношении большого масштаба.
В публикации ЕР 1970677 А1 раскрыта система с миниатюризированным поршневым насосом, имеющим дозирующий цилиндр, который периодически подключают к резервуару большего объема и заправляют из него с последующим подключением дозирующего цилиндра к месту инфузии и инфузионным введением в организм вытесняемого из дозирующего цилиндра лекарственного средства, выполняемым в пошаговом режиме, т.е. дискретными приращениями хода поршня, в течение длительного периода времени. Для попеременного подключения дозирующего цилиндра к резервуару и месту инфузии предложена система гидрораспределения, или гидрораспределитель. Инфузионное введение представляет собой дозированное инфузионное введение контролируемых объемов или приращений объемов.
Возможности осуществления настоящего изобретения иллюстрируются в настоящем описании на примере архитектуры, соответствующей принципам описанного в ЕР 1970677 А1 технического решения, если не указано иное. В резервуаре большего объема, также называемом "первичным" резервуаром, находится запас лекарственного средства, хранящийся там в течение времени, составляющего от нескольких суток до недели или дольше, как поясняется выше. Внутренний объем дозирующего цилиндра называется "вторичным" резервуаром. Из дозирующего цилиндра лекарственное средство инфузионно вводится в организм по существу таким же образом, что и в случае описанной выше конструкции классического шприцевого типа. Управление как переключением гидрораспределителя, так и перемещением поршня в дозирующем цилиндре, или вторичном резервуаре, осуществляется посредством электронного блока управления.
В отличие от классического насоса шприцевого типа, у вторичного резервуара объем заправки сравнительно мал и может составлять, например, 70 микролитров, что соответствует 7 ME (международным единицам) жидкого инсулинового препарата стандартной концентрации U100.
Каждый раз, когда вторичный резервуар опорожняется или подходит к опорожнению, для продолжения инфузии его необходимо дозаправлять из первичного резервуара. Целесообразно, чтобы контроль состояния заполнения вторичного резервуара и его дозаправка, когда это необходимо, представляли собой фоновый процесс, управляемый и выполняемый амбулаторным инфузионным аппаратом автономно, без необходимости участия пользователя. По ряду причин и ввиду некоторых ограничений, связанных с конструкцией аппарата и потреблением энергии, заправку или дозаправку вторичного резервуара целесообразно проводить сравнительно медленно, что может занимать время, составляющее, например, порядка одной минуты или более.
В публикации WO 2012/140063 А1 раскрывается амбулаторный инфузионный аппарат и способ управления его работой, включающий следующие шаги: (а) определение для вторичного резервуара максимального уровня дозаправки на основании данных внешних параметров, причем максимальный уровень дозаправки не превышает максимальную вместимость вторичного резервуара; (б) заправку вторичного резервуара жидким лекарственным средством из первичного резервуара до максимального уровня дозаправки; (в) дозирование множества порций жидкого лекарственного средства и их подачу в подключенный к вторичному резервуару канал; (г) дозаправку вторичного резервуара, выполняемую при его опорожнении, как на шаге (б), и продолжение выполнения шага (в).
Гормон глюкагон является антагонистом инсулина, способствующим быстрому повышению уровня глюкозы в крови больного диабетом. Хотя при неотложной терапии больных диабетом в состоянии тяжелой гипогликемии инъекция глюкагона является обычной мерой, применение глюкагона в ежедневной практике лечения диабета не принято. Вместе с тем, было предположено, что инфузия как гормона инсулина, так и его антагониста глюкагона может повысить качество терапии.
Раскрытие сущности изобретения
Соответственно были предложены амбулаторные инфузионные аппараты, обеспечивающие возможность инфузии как инсулина, так и глюкагона по существу с использованием двух отдельных насосов шприцевого типа. Однако такие аппараты сложны, громоздки и дороги. В настоящее время отсутствуют серийно выпускаемые устройства и системы, пригодные для повседневного применения.
Помимо инфузии инсулина и глюкагона при лечении диабета, существует более общая ситуация в других случаях, когда требуется комбинированное введение в организм двух или более лекарственных средств на протяжении длительного периода времени, например, при различных видах гормональной терапии, лечения рака или лечения болей. Возможности осуществления настоящего изобретения иллюстрируются в настоящем описании в основном на примере инфузии инсулина и глюкагона, не исключая осуществления изобретения при инфузии других лекарственных средств в дополнение к инфузии инсулина и глюкагона или в качестве альтернативы ей.
В контексте инфузии инсулина и глюкагона для лечения диабета, инсулин обычно вводят в организм как в базальном, так и в болюсном режимах, рассмотренных выше, тогда как введение глюкагона обычно представляет собой болюсную инфузию, выполняемую в особых ситуациях. Ниже по тексту предполагается в общем случае именно такое применение, если не указано иное. Кроме того, для случая инфузии инсулина и глюкагона инсулин рассматривается как первое лекарственное средство, а глюкагон рассматривается как второе лекарственное средство.
В контексте амбулаторного инфузионного аппарата и амбулаторной инфузионной системы, содержащего(-ей) первичный резервуар и вторичный резервуар, как поясняется выше, в целом следует избегать ненужных операций дозаправки, поскольку каждая дозаправка связана со значительным потреблением энергии и потенциальным внесением в дозирование той или иной ошибки из-за переключения гидрораспределителя и изменений направления движения поршня. Кроме того, инфузию болюсов лекарственного средства желательно осуществлять, насколько это возможно, так, чтобы в процессе не приходилось дозаправлять вторичный резервуар. То есть во время инфузии болюса дозаправки вторичного резервуара следует избегать.
Общая задача настоящего изобретения заключается в усовершенствовании средств и методов уровня техники в области комбинированной инфузии двух или более лекарственных средств на протяжении длительного периода времени, осуществляемой, в частности, посредством амбулаторных инфузионных аппаратов и амбулаторной инфузионной системы, принцип действия которых в целом основан на применении двух или более первичных резервуаров с различным лекарственными средствами в комбинации с одним или несколькими вторичными резервуарами. Лекарственные средства являются жидкими.
Особая задача настоящего изобретения заключается в том, чтобы управлять заправкой или дозаправкой (повторной заправкой) вторичного резервуара или планировать ее так, чтобы дозаправка происходила в подходящие моменты времени. Особенно подходящими являются такие моменты времени, когда дозаправка не затрагивает терапевтически значимое функционирование амбулаторного инфузионного аппарата, в частности инфузию в базальном и болюсном режимах, или по меньшей мере оказывает на такое функционирование лишь небольшое влияние. Это позволяет избегать ненужных процедур дозаправки.
Эта общая задача решается совокупностью существенных признаков независимых пунктов формулы изобретения. Рассматриваемые в качестве примеров и целесообразные варианты осуществления изобретения приведены в зависимых пунктах формулы, а также в описании изобретения. В общем и целом, поставленная задача решается за счет прогнозирования или предсказания объема двух или более лекарственных средств, который по расчетам израсходуется на инфузию в ближайшем будущем, и определения моментов времени для дозаправки на основании указанного прогноза.
В дальнейшем изобретение рассматривается на общем примере инфузии двух различных лекарственных средств, называемых первым лекарственным средством и вторым лекарственным средством. Для целей иллюстрации изобретения первое лекарственное средство представляет собой жидкий инсулиновый препарат, а второе лекарственное средство представляет собой жидкий глюкагоновый препарат.
В одном аспекте эта общая задача решается в способе планирования дозаправки первого вторичного резервуара амбулаторной инфузионной системы из первого первичного резервуара, в котором хранится первое лекарственное средство, и планирования дозаправки второго вторичного резервуара амбулаторной инфузионной системы из второго первичного резервуара, в котором хранится второе лекарственное средство. Второй первичный резервуар является отдельным (отличным) от первого первичного резервуара. Способ включает периодическое и автоматическое выполнение программы оценки объема заправки, которая включает в себя выполняемое в текущий момент времени определение необходимости дозаправки первого вторичного резервуара и/или необходимости дозаправки второго вторичного резервуара, т.е. определение того, нужно ли дозаправлять соответствующий вторичный резервуар, причем такое определение основано на расчетной, или ожидаемой, инфузии первого лекарственного средства и второго лекарственного средства между текущим моментом времени и будущим оценочным моментом времени.
Предлагаемым в изобретении способом определяют, нужно ли дозаправить первый и/или второй вторичный резервуар немедленно, т.е. в текущий момент времени, чтобы избежать необходимости дозаправлять его в потенциально неподходящий момент времени в будущем, в частности в момент времени, когда должно будет осуществляться введение лекарственного средства, а остающийся в распоряжении объем заправки вторичного резервуара вероятно окажется недостаточным.
Предлагаемый в изобретении способ обычно осуществляется как компьютерно-реализуемый способ и выполняется посредством одного или нескольких микрокомпьютеров и/или микроконтроллеров, в которых выполняется соответствующий программный или встроенный программный код.
В одном варианте осуществления изобретения первый вторичный резервуар является физически отдельным от второго вторичного резервуара, причем первый первичный резервуар сообщается только с первым вторичным резервуаром, а второй первичный резервуар сообщается только со вторым вторичным резервуаром.
Вместе с тем, в других вариантах осуществления изобретения первый вторичный резервуар и второй вторичный резервуар образованы одним общим вторичным резервуаром, который служит попеременно первым вторичным резервуаром и вторым вторичным резервуаром. В подобном варианте осуществления изобретения такой общий вторичный резервуар является единственным физически имеющимся вторичным резервуаром и может заправляться попеременно первым жидким лекарственным средством для инфузии первого жидкого лекарственного средства и вторым жидким лекарственным средством для инфузии второго жидкого лекарственного средства. В конкретный момент времени общий вторичный резервуар может быть заправлен, или заполнен, либо только первым лекарственным средством - и тогда он служит соответственно первым вторичным резервуаром, либо только вторым лекарственным средством и тогда он служит соответственно вторым вторичным резервуаром. Если прямо не указано иное, термины "первый вторичный резервуар" и "второй вторичный резервуар" могут относиться к одному общему вторичному резервуару, который в конкретном контексте служит первым вторичным резервуаром или вторым вторичным резервуаром. Кроме того, первый вторичный резервуар и второй вторичный резервуар могут называться просто "вторичным резервуаром" только тогда, когда это однозначно.
Следует заметить, что помимо первого вторичного резервуара и второго вторичного резервуара аналогичным образом могут иметься другие вторичные резервуары, представленные либо другими физически отдельными вторичными резервуарами, либо общим вторичным резервуаром, совместно используемым для инфузии разных лекарственных средств. Для каждого вторичного резервуара имеется физически отдельный первичный резервуар.
Определение расчетной (ожидаемой) инфузии основано на оценочных объемах инфузии как оценках количества первого лекарственного средства и второго лекарственного средства, вводимых между текущим моментом времени и будущим моментом времени.
Интервал времени между опорным моментом (моментом отсчета), например текущим моментом времени, и последующим моментом, например будущим моментом времени, для которого выполняется оценка, называется оценочным интервалом времени. Оценочный интервал времени представляет собой интервал времени, для которого введение лекарственного средства (первого, второго или любого другого) из вторичного резервуара поддается прогнозированию, или оценке, с достаточной определенностью, как подробнее поясняется ниже. Следует заметить, однако, что точный прогноз не обязателен, поскольку при необходимости вторичный резервуар может быть дозаправлен из первичного резервуара в любое время. В контексте лечения диабета оценочный интервал времени может составлять, например, два часа. Могут использоваться также более длинные или более короткие интервалы времени, такие как один час или четыре часа. Обычно оценочный интервал времени является предварительно заданным и постоянным. Вместе с тем, в других вариантах осуществления изобретения оценочный интервал времени является не предварительно заданным, а адаптивным. По общему правилу оценочный интервал времени может быть длинным, если прогнозируемость высока, т.е. если профиль базальной и/или болюсной инфузии как функция времени суток остается постоянным или подобным на протяжении длительного периода времени, составляющего, например, несколько суток или недель. Если же прогнозируемость низка, может быть целесообразным использование более коротких оценочных интервалов времени. В одном варианте осуществления изобретения способ включает периодическое определение вариабельности профиля прошлых базальной и/или болюсной инфузий посредством статистического анализа, а также уточнение оценочного интервала времени в зависимости от определенной таким образом вариабельности.
В некоторых вариантах осуществления изобретения способ предусматривает, что программу оценки объема заправки выполняют с интервалами времени длительностью менее оценочного интервала времени. Программа оценки объема заправки может выполняться с фиксированным интервалом времени, составляющим, например, 10 минут. Также могут использоваться более длинные или более короткие интервалы времени, такие как 5 минут, 30 минут или 60 минут. В типичных вариантах осуществления изобретения шаги программы выполняются в конкретные заданные времена суток под управлением схемы синхронизации амбулаторного инфузионного аппарата. В альтернативных вариантах осуществления изобретения времена суток, в которые выполняется программа оценки объема заправки, являются, по меньшей мере частично, не предварительно заданными, а различными для различных времен суток. По общему правилу программа оценки объема заправки может выполняться менее часто в те времена суток, когда прогнозируемость базальной и/или болюсной инфузии высока, и более часто в те времена суток, когда указанная прогнозируемость низка. Например, программа оценки объема заправки может выполняться более часто в дневное время и менее часто в ночное время. Кроме того, при необходимости программа оценки объема заправки может синхронизироваться с базальной инфузией, в частности базальной инфузией инсулина. Для амбулаторных инфузионных аппаратов с возможностью по существу непрерывной базальной инфузии инсулина, осуществляемой инкрементными дозами или порциями, как поясняется ниже, программа оценки объема заправки в общем случае может выполняться, например, по существу после подачи в базальном режиме инфузии инкрементной дозы лекарственного средства, чем обеспечивается максимальный располагаемый интервал времени для дозаправки вторичного резервуара, а следовательно исключается создание помех для подачи в базальном режиме инфузии очередной следующей инкрементной дозы.
В качестве альтернативы выполнению программы оценки объема заправки в соответствии с планом или что предпочтительно в дополнение к такому плановому выполнению, способ может включать в себя выполнение программы оценки объема заправки при наступлении события-триггера. Такое событие-триггер может представлять собой, например, временные коррекции (модификации) заданного режима базальной инфузии по команде пользователя или отмену такой коррекции, и/или наступление связанного с терапией события, оказывающего влияние на инфузию, например, возникновение ситуации с низким уровнем глюкозы в крови, как подробнее поясняется ниже. Кроме того, событием-триггером может служить программирование вводимого по запросу болюса.
Программа оценки объема заправки представляет собой фоновую программу, выполняемую с определенным интервалом времени, как обсуждается выше, во время нормальной работы амбулаторной инфузионной системы, когда выполняются базальная и/или болюсные инфузии. Моментами времени, когда выполняется программа оценки объема заправки, являются текущие моменты времени.
В некоторых вариантах осуществления изобретения программа оценки объема заправки включает в себя определение первого оценочного объема заправки первого вторичного резервуара в будущий оценочный момент времени и определение необходимости дозаправки первого вторичного резервуара, т.е. определение того, нужно ли дозаправлять первый вторичный резервуар, в зависимости от первого оценочного объема заправки.
Первый оценочный объем заправки прогнозируемым объемом заправки и представляет собой объем заправки первого вторичного резервуара, который ожидается в оценочный момент времени, если лекарственное средство будет инфузионно вводиться из вторичного резервуара с текущего момента времени до оценочного момента времени без дозаправки первого вторичного резервуара. То же самое можно аналогичным образом отнести в качестве дополнения или альтернативы ко второму вторичному резервуару или любому другому вторичному резервуару.
В некоторых вариантах осуществления изобретения программа оценки объема заправки включает в себя определение того, что первый вторичный резервуар должен быть дозаправлен, если первый оценочный объем заправки ниже первого порогового объема заправки. Обычно первый пороговый объем заправки задается предварительно. В некоторых подобных вариантах осуществления изобретения первый пороговый объем заправки является нулевым, т.е. необходимость дозаправки первого вторичного резервуара в текущий момент времени определяют, если первый оценочный объем заправки отрицателен. В этом контексте следует иметь в виду, что отрицательный физический объем заправки невозможен по техническим причинам. В качестве альтернативы пороговый объем заправки является не нулевым, а положительным и учитывает, например, некоторый запас надежности. В таком варианте осуществления изобретения пороговый объем заправки для случая НПВИ может находиться, например, в диапазоне от 10 до 50 микролитров, соответственно от 1 до 5 ME (международных единиц) жидкого инсулинового препарата стандартной концентрации U100. Положительный пороговый объем заправки может соответствовать, в частности, по меньшей мере объему обратного дозирования, как поясняется ниже. Те же принципы могут аналогичным образом применяться, в качестве дополнения или альтернативы, ко второму вторичному резервуару или любому другому вторичному резервуару.
В некоторых вариантах осуществления изобретения способ включает, в рамках программы оценки объема заправки, определение того, что вторичный резервуар не должен быть дозаправлен, если оценочный объем заправки ниже порогового объема заправки, но расчетный отрезок времени до очередного следующего введения вводимого по запросу болюса превышает порог тайм-аута по болюсу. В таком варианте осуществления изобретения вторичный резервуар можно не дозаправлять в текущий момент времени, хотя в принципе на основании оценки, как поясняется выше, его следовало бы дозаправить. В частности, в таком варианте осуществления изобретения вторичный резервуар не дозаправляется, если интервал времени от текущего момента времени до прогнозируемого, или ожидаемого, момента времени для следующего вводимого по запросу болюса превышает порог тайм-аута по болюсу. Порог тайм-аута по болюсу обычно задается предварительно и в конкретном примере может составлять, например, 20 минут. Подобный вариант осуществления изобретения позволяет избежать дозаправки, которая в действительности может быть ненужной из-за типичной вариабельности инфузии лекарственного средства. В частности, порог тайм-аута по болюсу соответствует интервалу времени, за пределами которого для оценочного объема заправки вторичного резервуара существует значительная вероятность его существенного изменения, в частности отклонения в верхнюю сторону. Типичной причиной такого отклонения может быть временное уменьшение или приостановка базальной инфузии как следствие физической активности, или занятий спортом, или низкого уровня глюкозы в крови. Кроме того, если до следующего ожидаемого болюса должно пройти много времени, существует некоторая вероятность того, что в действительности болюс не будет вводиться, как это ожидается.
В некоторых вариантах осуществления изобретения описанного выше типа способ включает, в рамках программы оценки объема заправки, определение того, что вторичный резервуар не должен быть дозаправлен, если оценочный объем заправки ниже порогового объема заправки, расчетный отрезок времени до очередного следующего введения вводимого по запросу болюса не превышает порога тайм-аута по болюсу, но расчетный объем очередного следующего вводимого по запросу болюса не превышает порогового объема болюса. Как поясняется выше, в ситуации, когда оценочный объем заправки ниже порогового объема заправки, а расчетный отрезок времени до очередного следующего введения вводимого по запросу болюса не превышает порога тайм-аута по болюсу, вторичный резервуар вообще должен быть дозаправлен. Однако в варианте осуществления изобретения рассматриваемого здесь типа вторичный резервуар в этих условиях не дозаправляется, если расчетный объем очередного следующего вводимого по запросу болюса не превышает порогового объема болюса. В типичном варианте осуществления изобретения пороговый объем болюса соответствует уровню заправки вторичного резервуара в текущий момент времени, включая при необходимости запас надежности. Запас надежности может по меньшей мере соответствовать объему обратного дозирования. В таком варианте осуществления изобретения вторичный резервуар не дозаправляется в текущий момент времени, если можно ожидать, что объем заправки без предварительной дозаправки достаточен для введения очередного следующего вводимого по запросу болюса.
В некоторых вариантах осуществления изобретения программа оценки объема заправки включает в себя определение первого оценочного объема заправки путем вычитания из первого объема заправки первого вторичного резервуара в текущий момент времени первого оценочного объема инфузии, представляющего собой оценку, т.е. результат оценивания, количества лекарственного средства, расчетно инфузируемого между текущим моментом времени и будущим оценочным моментом времени. В случае комбинированной базально-болюсной инфузии, как поясняется ниже, когда лекарственное средство, например инсулин при лечении диабета, инфузионно вводится как в базальном, так и в болюсном режимах, первый оценочный объем инфузии может включать в себя отдельную оценку объема базальной инфузии и отдельную оценку объема болюсной инфузии. Кроме того, оценочный объем инфузии может представлять собой комплексный оценочный объем инфузии, отражающий общую, или суммарную, инфузию как болюсную, так и базальную. Те же принципы могут аналогичным образом применяться, в качестве дополнения или альтернативы, ко второму вторичному резервуару или любому другому вторичному резервуару.
В некоторых вариантах осуществления изобретения способ включает вычисление набора первых базовых оценочных объемов инфузии, каждый из которых представляет собой оценку количества первого лекарственного средства, расчетно инфузируемого за оценочный интервал времени, начинающийся в соответствующее заданное время суток, и сохранение набора первых базовых оценочных объемов инфузии в памяти. Для таких вариантов осуществления изобретения программа оценки объема заправки включает в себя извлечение из памяти первого базового оценочного объема инфузии, относящегося к времени суток, которое соответствует текущему моменту времени.
В некоторых вариантах осуществления изобретения способ включает вычисление набора вторых базовых оценочных объемов инфузии, каждый из которых представляет собой оценку количества второго лекарственного средства, расчетно инфузируемого за оценочный интервал времени, начинающийся в соответствующее заданное время суток, и сохранение набора вторых базовых оценочных объемов инфузии в памяти. Для таких вариантов осуществления изобретения программа оценки объема заправки включает в себя извлечение из памяти второго базового оценочного объема инфузии, относящегося к времени суток, которое соответствует текущему моменту времени.
Извлекаемый из памяти базовый оценочный объем инфузии в текущий момент времени используется в качестве оценочного объема инфузии для прогноза. Например, базовые оценочные объемы инфузии могут вычисляться с интервалом времени десять минут, например, для 0:00 (полночь), 0:10, 0:20, 0:30, 0:40, 0:50, 1.00 (1 час ночи), и так далее. Времена суток, в которые выполняется программа оценки объема заправки, в дальнейшем также называются оценочными временами суток.
Базовые оценочные объемы инфузии предпочтительно являются предварительно вычисленными и не требуют их вычисления в рамках периодически выполняемой программы оценки объема заправки, причем шаги определения и сохранения в памяти набора базовых оценочных объемов инфузии образуют программу оценки инфузии. Вместе с тем, такая программа оценки инфузии может выполняться время от времени или периодически, в результате чего происходит актуализация или повторное вычисление набора базовых оценочных объемов инфузии. Обычно базовые оценочные объемы инфузии учитывают как базальную, так и болюсную инфузию, причем как в базальном, так и в болюсном режиме в организм вводят лекарственное средство, например инсулин при лечении диабета. Каждый базовый оценочный объем инфузии из набора базовых оценочных объемов инфузии может включать в себя базовый оценочный объем базальной инфузии и/или базовый оценочный объем болюсной инфузии, как подробнее поясняется ниже. Вместе с тем, в качестве альтернативы, оценочный объем инфузии может вычисляться явным образом в рамках программы оценки объема заправки каждый раз, когда выполняется программа оценки объема заправки. Те же принципы в отношении вычисления базовых оценочных объемов инфузии могут аналогичным образом применяться, в качестве дополнения или альтернативы, ко второму вторичному резервуару или любому другому вторичному резервуару.
В некоторых вариантах осуществления изобретения определение необходимости дозаправки первого вторичного резервуара, т.е. определение того, нужно ли дозаправлять первый вторичный резервуар, по меньшей мере частично основывают на заданном первом базальном режиме инфузии первого лекарственного средства.
При проведении терапий, предусматривающих по существу непрерывное инфузионное введение лекарственного средства, таких как НПВИ, базальная инфузия лекарственного средства обычно выполняется в соответствии с базальным режимом. Базальный режим инфузии обычно задается заранее и является переменным во времени, т.е. скорость базальной инфузии изменяется как функция времени. Обычно, но не обязательно, при НПВИ базальный режим инфузии представляет собой циклический суточный (циркадный) график введения, имеющий период 24 часа. В таком случае, который в дальнейшем рассматривается в качестве примера для иллюстрации изобретения, если не оговорено иного, скорость базальной инфузии соответственно определяется в зависимости от времени суток. Обычно параметры базального режима инфузии сохраняют в памяти амбулаторной инфузионной системы, в частности блока управления амбулаторного инфузионного аппарата, посредством справочной таблицы, содержащей скорость базальной инфузии для определенных интервалов времени, например, для каждого часа суток или каждой половины часа суток. Также следует заметить, что на практике базальная инфузия часто проводится не непрерывно в строгом смысле этого слова, а инкрементными дозами с фиксированным промежутком времени между следующими друг за другом инкрементными дозами, составляющим, например, 3 минуты или 6 минут. В качестве альтернативы такой схеме инкрементную дозу фиксируют, например, равной 0,05 ME, 0,1 ME или 0,2 ME, а промежуток времени между следующими друг за другом дозами изменяется в соответствии с базальным режимом инфузии. В еще одном варианте используется сочетание или комбинация двух рассмотренных выше подходов. Кроме того, базальный режим инфузии может храниться в памяти не в виде справочной таблицы, а в виде математической функции или параметров такой функции. Хотя пользователю, как правило, предоставляется возможность временно приостанавливать или корректировать базальную инфузию, как поясняется ниже, обычно базальное введение выполняется амбулаторной инфузионной системой автономно под управлением блока управления амбулаторного инфузионного аппарата без необходимости взаимодействия с пользователем.
Определение оценочного объема заправки, основанное, по меньшей мере частично, на заданном базальном режиме инфузии, включает в себя определение общей величины (объема) базальной инфузии для оценочного интервала времени и вычитание этого значения из объема заправки вторичного резервуара в текущий момент времени. Общая величина базальной инфузии, определяемая в соответствии с заданным базальным режимом инфузии, служит оценкой объема базальной инфузии.
Поскольку базальный режим инфузии обычно задается предварительно, оценочный объем базальной инфузии может предварительно вычисляться в рамках программы оценки инфузии, как упомянуто выше. В частности, для данного начального времени суток и данного конечного времени суток базовый оценочный объем базальной инфузии может вычисляться путем суммирования, или интегрирования, объема базальной инфузии в соответствии с базальным режимом инфузии для интервала времени между начальным временем суток и конечным временем суток. При этом вычисление оценочного объема заправки в рамках программы оценки объема заправки просто включает в себя извлечение из памяти базового оценочного объема базальной инфузии в соответствии с текущим моментом времени и вычитание этого значения из объема заправки вторичного резервуара в текущий момент времени. Вычисление базовых оценочных объемов базальной инфузии может выполняться, например, при каждом перепрограммировании базального режима инфузии или при каждой замене вторичного резервуара. Оно может выполняться, в частности, вместе с вычислением оценочных объемов болюсной инфузии, как поясняется ниже.
Предварительное задание базального режима инфузии означает, что параметры этого режима обычно хранятся в памяти и соответственно известны заранее, как поясняется выше. Обычно базальный режим инфузии программируется в соответствии с индивидуальными потребностями пациента, или пользователя, работником здравоохранения, а в некоторых случаях, когда это требуется - самим пациентом, и при необходимости может перепрограммироваться. Поскольку базальный режим инфузии обычно является предварительно заданным, прогноз объема заправки вторичного резервуара является правильным при условии, что базальная инфузия в действительности выполняется по плану. Как это подробнее обсуждается ниже, так бывает не всегда.
В некоторых вариантах осуществления изобретения при определении оценочного объема заправки учитывают временные коррекции (модификации) заданного базального режима инфузии в интервале времени между текущим моментом времени и оценочным моментом времени. Временная коррекция базального режима инфузии обычно может предприниматься спонтанно и в любой момент времени. Современные амбулаторные инфузионные системы позволяют пользователю временно корректировать базальную инфузию на интервал времени, обычно составляющий несколько часов, например, на время до 12 часов или 24 часов, чтобы учитывать особые или исключительные обстоятельства, такие как занятия спортом или болезнь, и/или временно приостанавливать базальную инфузию. Базальный режим инфузии, временно введенный в результате такой коррекции, называется скорректированным базальным режимом инфузии. В зависимости от конкретной амбулаторной инфузионной системы, скорректированный базальный режим инфузии может определяться путем пропорционального масштабирования базальной инфузии, определяемой предварительно заданным режимом, при помощи коэффициента масштабирования, который может быть больше единицы (в случае увеличения базальной инфузии) или меньшим единицы (в случае уменьшения базальной инфузии). В еще одном варианте скорректированный базальный режим инфузии определяется как базальный режим с постоянной скоростью инфузии, временно заменяющий собой заданный базальный режим инфузии. Учет временных коррекций заданного базального режима инфузии достигается коррекцией заданного базального режима инфузии или его заменой скорректированным базальным режимом инфузии для оценочного интервала времени или части оценочного интервала времени, когда коррекция является активной. Как упомянуто выше, программирование (применение) или окончание временной коррекции может служить событием-триггером, инициирующим немедленное выполнение программы оценки объема заправки, обычно асинхронное с общим графиком. То же самое справедливо для временных коррекций, основывающихся на измеряемых и/или прогнозируемых значениях глюкозы в крови, как поясняется ниже.
В некоторых вариантах осуществления изобретения при осуществлении способа для прогнозирования оценочного объема заправки учитывают измеренный и/или прогнозируемый уровень глюкозы в крови. Такого рода вариант осуществления изобретения выгоден, в частности, в контексте НПВИ. Амбулаторная инфузионная система может содержать компонент, обеспечивающий по существу непрерывное измерение концентрации глюкозы в физиологической жидкости или ткани организма, или может быть выполнена с возможностью подключения к такому компоненту для функционального взаимодействия с ним. Амбулаторная инфузионная система также может быть выполнена с возможностью внесения временных коррекций в базальный режим инфузии в соответствии с измеренным значением уровня глюкозы в крови. В частности, амбулаторная инфузионная система может быть выполнена с возможностью временной приостановки базальной инфузии или уменьшения базальной инфузии в соответствии с заданным порогом в случае низких значений уровня глюкозы в крови. Результатом такой коррекции базального режима инфузии является работа инфузионной системы в скорректированном базальном режиме инфузии, который был рассмотрен выше в контексте инициируемых пользователем коррекций и может быть рассматриваться аналогичным образом.
Следует понимать, что временная коррекция базального режима инфузии обычно может длиться в течение предварительно заданного времени, программируемого пользователем, например времени, выбираемого в соответствии с планируемой физической активностью, в частности занятиями спортом. В вариантах осуществления изобретения, где оценочный объем базальной инфузии обычно является предварительно вычисляемым, как поясняется выше, соответственно скорректированные оценочные объемы базальной инфузии, учитывающие временную коррекцию, могут вычисляться в начале коррекции для всего промежутка времени, охватывающего будущие оценочные моменты времени, которые затронет запрограммированная коррекция. Тогда при оценке объема могут использоваться скорректированные оценочные объемы базальной инфузии для затронутого коррекцией промежутка времени.
Вместе с тем, в качестве альтернативы фиксированной по времени коррекции, длительность временной коррекции может быть заранее не известна. Так может быть, в частности, когда временная коррекция применяется по сигналам от компонента для непрерывного измерения уровня глюкозы, как поясняется выше. При этом учет временных коррекций заданного базального режима инфузии может достигаться путем определения, в рамках программы оценки объема, того, активна ли коррекция в текущий момент времени, и в случае утвердительного ответа путем использования соответственно скорректированного оценочного объема базальной инфузии. В таком варианте осуществления изобретения скорректированный оценочный объем базальной инфузии соответственно вычисляется в текущий момент времени, а не в начале интервала коррекции. Следует заметить, что подобного рода вариант осуществления изобретения также может использоваться, даже если длительность коррекции известна. Также следует заметить, что обычно активная коррекция может быть отменена пользователем. В этом случае работа предпочтительно продолжается на основании заданного базального режима инфузии.
В некоторых вариантах осуществления изобретения определение необходимости дозаправки первого вторичного резервуара, т.е. определение того, нужно ли дозаправлять первый вторичный резервуар, по меньшей мере частично основывают на расчетном объеме (величине) инфузии вводимого по запросу болюса первого лекарственного средства между текущим моментом времени и будущим оценочным моментом времени.
В контексте НПВИ болюсы инсулина, рассматриваемого в качестве примера первого лекарственного средства, инфузионно вводят по запросу для компенсации приема пищи, в частности углеводов, а также для коррекции нежелательно высоких значений уровня глюкозы в крови. В отличие от базальной инфузии, введение болюсов по запросу обычно может инициироваться в любой момент времени специальной командой пользователя, и такой болюс может иметь переменную величину. Болюсы по запросу обычно вводят в пределах сравнительно короткого интервала времени, находящегося в типичном диапазоне от нескольких секунд или долей секунды до нескольких минут. Чтобы справляться с особыми ситуациями, такими как прием определенного типа пищи, вводимый по запросу болюс также может вводиться на протяжении большего периода времени, составляющего, например, час или до нескольких часов, и/или может представлять собой комбинацию одной порции, вводимой по существу сразу, и еще одной порции, вводимой в течение более длительного периода времени. Типичные современные инфузионные аппараты, используемые, например, при НПВИ, обычно предлагают ряд предварительно заданных профилей болюсов (называемых, например, многоволновым болюсом, растянутым болюсом и т.д.), из которых пользователь может выбирать профиль, нужный ему в конкретной ситуации.
Ввиду присущей болюсам вариабельности по величине и размеру прогноз болюсов по запросу не так прост по сравнению с прогнозом базальной инфузии. Однако в практических прикладных сценариях, например при НПВИ, определенная доля прогнозируемости все же имеется. Поскольку в разные дни приемы пищи часто приходятся примерно на одни и те же времена суток, а также поскольку принимаемая пища часто бывает аналогичной по объему и/или составу, вводимые по запросу болюсы также склонны быть подобными друг другу.
Определение оценочного объема заправки, основывающееся, по меньшей мере частично, на расчетной величине, или расчетном объеме инфузии вводимого по запросу болюса может включать в себя определение расчетного (ожидаемого) общего объема болюса, вводимого от начального момента времени до конечного момента времени, и вычитание этого объема из объема заправки вторичного резервуара в текущий момент времени. Как поясняется выше в контексте базальной инфузии, временная разность между конечным моментом времени и начальным моментом времени соответствует оценочному интервалу времени, а конечный момент времени определяется как начальный момент времени плюс оценочный интервал времени. Расчетная величина инфузии вводимого по запросу болюса служит оценочным объемом болюсной инфузии для инфузии болюса, осуществляемой между начальным моментом времени и конечным моментом времени.
Аналогично оценочному объему базальной инфузии, оценочный объем болюсной инфузии может определяться в режиме онлайн в текущий момент или может задаваться предварительно. Во втором случае шаги, выполняемые в текущий момент времени в рамках программы оценки объема заправки, сводятся к извлечению из памяти соответствующего значения оценочного объема болюсной инфузии и вычитанию его из объема заправки вторичного резервуара в текущий момент времени.
Учет базальной инфузии, болюсной инфузии, а также комбинированной инфузии в базально-болюсном режиме описан выше с упором на инфузию инсулина как первого лекарственного средства, причем в этом случае оценочный объем болюсной инфузии является первым оценочным объемом болюсной инфузии и оценочный объем базальной инфузии является первым оценочным объемом базальной инфузии. Вместе с тем, те же принципы могут аналогичным образом применяться ко всем лекарственным средствам, вводимым путем базальной инфузии, например, ко второму, третьему лекарственному средству и т.д., т.е. к любому другому лекарственному средству, когда это применимо.
В некоторых вариантах осуществления изобретения прогнозирование оценочного объема заправки по меньшей мере частично основывают на истории фактической инфузии в прошлом. История фактической инфузии в прошлом обычно сохраняется в соответствующей памяти амбулаторной инфузионной системы, в частности блока управления амбулаторного инфузионного аппарата. Кроме того, история фактической инфузии в прошлом может сохраняться в памяти конструктивно отдельного удаленного устройства, например удаленного контроллера или устройства управления диабетом. Удаленное устройство и блок управления амбулаторного инфузионного аппарата обычно выполнены с возможностью взаимодействия и обмена данными посредством соответствующих коммуникационных интерфейсов.
В некоторых вариантах осуществления изобретения история фактической инфузии в прошлом сохраняется в памяти одного или нескольких внешних устройств в одном или нескольких удаленных местах, например на сервере или в облаке, и по мере необходимости передается непосредственно в амбулаторный инфузионный аппарат и/или в удаленный контроллер или устройство управления диабетом посредством интернет-соединения. Кроме того, оценочные объемы инфузии, в частности базовые оценочные объемы инфузии, могут предварительно вычисляться и сохраняться в памяти такого внешнего устройства или внешних устройств.
В некоторых вариантах осуществления изобретения в рамках вышеупомянутой истории сохраняется время каждой инфузии лекарственного средства и ее объем, идет ли речь об инфузии вводимого по запросу болюса или инкрементной инфузии в базальном режиме, вместе с отметкой времени (отметка времени дает информацию о времени суток, а предпочтительно и о дате). Поскольку, однако, базальное введение лекарственного средства обычно осуществляется в соответствии с заданным базальным режимом инфузии и в заданные моменты времени (например, каждые три минуты начиная с 0:00), историю базальной инфузии в прошлом можно определить по параметрам базального режима при условии ненаступления событий, оказывающих временное влияние на базальную инфузию.
i
i
i
i
История болюсов по запросу сохраняется в виде списка отметок времени и объемов болюсов (t, B), где i - значение индекса, t - отметка времени выполненной в прошлом болюсной инфузии, а B - соответствующий объем болюса. Если амбулаторный инфузионный аппарат предлагает различные типы вводимых по запросу болюсов, как поясняется выше, в памяти сохраняются и другие значимые данные, такие как идентификатор типа болюса, объемы, вводившиеся сразу и в течение более длительного периода времени, а также период времени, на протяжении которого выполнялась инфузия.
Использование истории фактической инфузии в прошлом является особенно выгодным для определения оценочного объема болюсной инфузии, как поясняется выше. Оценочный объем болюсной инфузии для данного начального момента времени как времени суток может быть получен посредством статистической оценки фактических болюсных инфузий в прошлом за интервал, начинающийся в начальный момент времени и оканчивающийся в конечный момент времени, т.е. в момент времени, определяемой суммой начального момента времени и оценочного времени. Статистическая оценка может включать в себя данные за одни сутки или - что предпочтительно - за несколько суток. При определении оценочного объема болюсной инфузии могут учитываться последние предыдущие сутки или что предпочтительно несколько предыдущих суток, например 7, 14 или 30 суток. При определении оценочного объема болюсной инфузии его можно вычислять непосредственно из объемов прошлых болюсных инфузий или можно вычислять путем соответствующей модификации ранее вычисленной оценки. В некоторых вариантах осуществления изобретения данные за все прошлые сутки, используемые для вычисления, взвешиваются одинаково. Вместе с тем, в альтернативных вариантах осуществления изобретения данные за разные сутки взвешиваются по-разному. В частности, данные за сутки из недавнего прошлого могут рассматриваться как имеющие более высокий вес по сравнению с данными за сутки из более давнего прошлого.
В качестве оценочного объема болюсной инфузии может использоваться заданный процентиль объемов болюсной инфузии за рассматриваемые прошлые сутки, например, процентиль 80%, или процентиль 90%, или процентиль 100%, причем процентиль 100% соответствует максимальному объему болюсной инфузии за рассматриваемые прошлые сутки и для интервала времени от начального момента времени до конечного момента времени. Следует заметить, что могут использоваться и другие известные из уровня техники статистические метрики, основанные, например, на средних значениях и дисперсии.
В некоторых вариантах осуществления изобретения при определении оценочного объема болюсной инфузии на основании истории фактической инфузии в прошлом за несколько прошлых суток учитывается непрерывная последовательность прошлых суток. Вместе с тем, в качестве альтернативы, могут учитываться только избранные сутки. Например, оценочные объемы болюсной инфузии можно вычислять отдельно за все сутки или за неделю либо отдельно для рабочих и выходных дней. Такой вариант осуществления изобретения может быть выгодным в случае, если для разных суток используются существенно разные типичные схемы инфузии болюсов. В других вариантах осуществления изобретения может быть предусмотрено введение пользователем команды на исключение из расчета конкретных суток, например суток, на которые пришлись болезнь, поездка или вообще исключительные обстоятельства. Подобный вариант осуществления изобретения особенно выгоден, если для вычисления используются данные лишь за небольшое число суток, вследствие чего история инфузии за каждые сутки оказывает на результат вычисления значительное влияние.
Если оценочный объем болюсной инфузии не вычисляется в режиме онлайн каждый раз, когда выполняется программа оценки объема заправки, т.е. в текущий момент времени, он может вычисляться, например, раз в сутки, раз в неделю или при замене вторичного резервуара.
Следует заметить, что аналогично вычислению оценочного объема болюсной инфузии отдельно за разные сутки, отдельно за разные сутки могут вычисляться и оценочные объемы базальной инфузии. Типичные современные амбулаторные инфузионные системы позволяют задавать разные базальные режимы инфузии, между которыми может переключаться пользователь или которые система может переключать автоматически, чтобы учитывать, например, разницу между дневной сменой и ночной сменой и/или между рабочими днями и выходными днями. Оценочные объемы базальной инфузии можно определять отдельно для разных базальных режимов инфузии.
В качестве альтернативы определению оценочного объема болюсной инфузии на основании истории фактической инфузии в прошлом, как поясняется выше, оценочный объем болюсной инфузии может быть предварительно вычислен на основании, например, схемы питания при диабете и может быть сохранен в памяти амбулаторной инфузионной системы, например посредством справочной таблицы для отдельных времен суток, в которые выполняется определение оценочного объема болюсной инфузии, причем указанные отдельные времена суток служат начальными моментами времени.
В еще одном варианте предусмотрено комбинирование этих двух подходов, при этом оценочные объемы болюсной инфузии предварительно задаются, например, на основании схемы питания, при настройке или инициализации амбулаторного инфузионного аппарата после его поставки пользователю или в случае фундаментального изменения схемы питания. После этого оценочные объемы изменяются или корректируются на основании истории фактической инфузии в прошлом.
В вариантах осуществления изобретения, включающих вычисление набора базовых оценочных объемов базальной инфузии для заданных оценочных времен суток, набор базовых оценочных объемов базальной инфузии может включать в себя оценочный объем базальной инфузии для каждого оценочного времени суток, например, для 0:00, 0:10, 0:20 и так далее.
В вариантах осуществления изобретения, предусматривающих вычисление набора базовых оценочных объемов болюсной инфузии для заданных оценочных времен суток, как поясняется выше, оценочный объем болюсной инфузии может вычисляться для каждого из оценочных времен суток, например, для 0:00, 0:10, 0:20 и так далее, как и для базальной инфузии.
j
j
j
*
*
Соответственно, набор предварительно вычисленных оценочных объемов инфузии может быть представлен таблицей или списком, содержащей(-им) тройки значений, каждая из которых содержит оценочное время суток, T, соответствующий предварительно вычисленный оценочный объем базальной инфузии b и соответствующий предварительно вычисленный оценочный объем болюсной инфузии В, где j индекс.
j
j
j
j
j
j
*
*
*
Поскольку, однако, инфузию болюса по запросу обычно выполняют примерно в одни и те же времена суток (соотносящиеся с временами приема пищи), пусть и с некоторой вариабельностью, способ может включать в себя выполняемое исходя из истории фактических болюсных инфузий в прошлом определение типичных времен суток введения болюсов и соответствующих типичных объемов болюсов. Типичные времена суток введения болюсов τ и типичные объемы болюсов В можно определять из истории фактических болюсных инфузий в прошлом при помощи статистического алгоритма или алгоритма определения зависимостей в данных, которые сами по себе известны из уровня техники. Набор типичных времен суток введения болюсов и соответствующих типичных объемов болюсов может сохраняться в памяти в виде списка пар значений (τ, В), который для типичных суток может содержать, например, от трех до пяти записей (соответствующих числу приемов пищи/перекусов). При выполнении программы оценки объема заправки в текущий момент времени могут учитываться только те типичные объемы болюсов В, которые находятся в интервале времени между текущим моментом времени и будущим оценочным моментом времени, как указывается соответствующим типичным временем суток введения болюса τ.
В некоторых вариантах осуществления изобретения, включающих определение оценочного объема заправки, по меньшей мере частично основываемое на расчетной величине, или расчетном объеме инфузии вводимого по запросу болюса, способ может включать игнорирование избранных прошлых болюсов. Таким образом, болюсы, вводимые по запросу для снижения повысившегося значения уровня глюкозы в крови, можно исключать из процесса оценивания, поскольку такие болюсы вводятся лишь спорадически и обычно не следуют заданной схеме. С этой целью вместе с объемом болюса и отметкой времени, как поясняется выше, в истории может сохраняться соответствующий маркер. Аналогичным образом болюс можно помечать при необходимости как исключительный по иным причинам и можно также игнорировать при вычислении, или исключать из расчета.
В типичных вариантах осуществления изобретения как расчетную (ожидаемую) базальную инфузию и расчетную (ожидаемую) болюсную инфузию учитывают путем вычитания величин соответствующих инфузий из объема заправки в текущий момент времени. При этом выполняемое в текущий момент времени определение оценочного объема заправки вторичного резервуара в будущий оценочный момент времени включает в себя вычитание оценочного объема базальной инфузии и оценочного объема болюсной инфузии из текущего объема заправки в текущий момент времени.
Учет истории фактической инфузии в прошлом и вычисление оценочных объемов инфузии описано в основном на примере базальной и болюсной инфузии инсулина как первого лекарственного средства. Для случая инфузии глюкагона как второго лекарственного средства могут применяться в целом те же принципы. Вместе с тем, инфузия глюкагона как второго лекарственного средства может быть ограничена болюсной инфузией. Кроме того, те же принципы могут применяться в соответствующих случаях к третьему, четвертому и любому другому лекарственному средству.
В некоторых вариантах осуществления изобретения программа оценки объема заправки включает в себя определение того, что второй вторичный резервуар должен быть дозаправлен, если ожидается, что инфузия второго лекарственного средства произойдет между текущим моментом времени и будущим оценочным моментом времени и до очередной следующей инфузии вводимого по запросу болюса первого лекарственного средства. Такого рода вариант осуществления изобретения особенно выгоден в тех случаях применения, где первое лекарственное средство инфузионно вводится на протяжении большей части времени и, как правило, в базальном режиме, тогда как инфузия второго лекарственного средства осуществляется лишь время от времени в виде вводимых по запросу болюсов. Это типичный случай для комбинированной инфузии инсулина и глюкагона, где инсулин рассматривается как первое лекарственное средство, а глюкагон - как второе лекарственное средство. Кроме того, такого рода вариант осуществления изобретения может быть целесообразным для применения в рассмотренной выше компоновке с общим вторичным резервуаром. В еще одном варианте осуществления изобретения программа оценки объема заправки включает в себя определение того, что второй вторичный резервуар должен быть дозаправлен, если ожидается, что инфузия второго лекарственного средства произойдет между текущим моментом времени и будущим оценочным моментом времени и до очередной следующей инфузии первого лекарственного средства.
В еще одном аспекте вышеуказанная общая задача решается в узле планирования дозаправки. Узел расчета времени дозаправки выполнен с возможностью осуществления способа планирования дозаправки вторичного резервуара, соответствующего любому варианту осуществления изобретения, описанному выше и/или описываемому ниже. Узел планирования дозаправки может быть реализован, или построен, на базе микрокомпьютера и/или микроконтроллера. Хотя реализованный компьютерными средствами вариант в дальнейшем рассматривается как пример, иллюстрирующий возможности осуществления изобретения, применение таких компьютерных средств не является существенным. Узел планирования дозаправки, выполненный с возможностью осуществления предлагаемого в изобретении способа, также может быть реализован, полностью или частично, другими типами схемотехнических средств и может быть построен, например, на основе специализированной интегральной схемы (ASIC).
В еще одном аспекте вышеуказанная общая задача решается в блоке управления амбулаторного инфузионного аппарата. Блок управления амбулаторного инфузионного аппарата выполнен с возможностью управления работой амбулаторного инфузионного аппарата. Блок управления амбулаторного инфузионного аппарата содержит узел управления первым гидрораспределителем, выполненный с возможностью управления приведением в действие исполнительного механизма привода первого гидрораспределителя для переключения первого гидрораспределителя между состоянием заправки и альтернативным ему состоянием подачи. Блок управления амбулаторного инфузионного аппарата также содержит узел управления вторым гидрораспределителем, выполненный с возможностью управления приведением в действие исполнительного механизма привода второго гидрораспределителя для переключения второго гидрораспределителя между состоянием заправки и альтернативным ему состоянием подачи.
Блок управления амбулаторного инфузионного аппарата также содержит узел управления исполнительным механизмом привода первого вторичного резервуара, выполненный с возможностью управления работой исполнительного механизма привода первого вторичного резервуара в режиме заправки для увеличения в режиме заправки заполняемого жидкостью объема первого вторичного резервуара, а также управления работой исполнительного механизма привода первого вторичного резервуара в альтернативном режиму заправки режиме подачи для уменьшения в режиме подачи заполняемого жидкостью объема первого вторичного резервуара. Блок управления амбулаторного инфузионного аппарата также содержит узел управления исполнительным механизмом привода второго вторичного резервуара, выполненный с возможностью управления работой исполнительного механизма привода второго вторичного резервуара в режиме заправки для увеличения в режиме заправки заполняемого жидкостью объема второго вторичного резервуара, а также управления работой исполнительного механизма привода второго вторичного резервуара в альтернативном режиму заправки режиме подачи для уменьшения в режиме подачи заполняемого жидкостью объема второго вторичного резервуара.
Блок управления амбулаторного инфузионного аппарата также содержит узел планирования дозаправки, соответствующий любому варианту осуществления изобретения, рассмотренному выше и/или рассматриваемому ниже. Узел планирования дозаправки выполнен с возможностью работы параллельно с работой узла управления исполнительным механизмом привода первого вторичного резервуара и узла управления исполнительным механизмом привода второго вторичного резервуара в режиме подачи.
Блок управления амбулаторного инфузионного аппарата также выполнен таким образом, чтобы при определении того, что первый вторичный резервуар должен быть дозаправлен, управлять выполнением первой процедуры дозаправки вторичного резервуара. Первая процедура дозаправки вторичного резервуара включает в себя последовательность следующих действий: (i) приведение в действие исполнительного механизма привода первого гидрораспределителя для переключения первого гидрораспределителя в состояние заправки; (ii) приведение в действие исполнительного механизма привода первого вторичного резервуара для увеличения заполняемого жидкостью объема первого вторичного резервуара; (iii) приведение в действие исполнительного механизма привода первого гидрораспределителя для переключения первого гидрораспределителя в состояние подачи. Блок управления амбулаторного инфузионного аппарата также выполнен таким образом, чтобы при определении того, что второй вторичный резервуар должен быть дозаправлен, управлять выполнением второй процедуры дозаправки вторичного резервуара, включающей в себя последовательность следующих действий: (I) приведение в действие исполнительного механизма привода второго гидрораспределителя для переключения второго гидрораспределителя в состояние заправки; (II) приведение в действие исполнительного механизма привода второго вторичного резервуара для увеличения заполняемого жидкостью объема второго вторичного резервуара; (III) приведение в действие исполнительного механизма привода второго гидрораспределителя для переключения второго гидрораспределителя в состояние подачи.
Блок управления амбулаторного инфузионного аппарата в таком варианте его выполнения особенно подходит для применения в контексте амбулаторных инфузионных аппаратов с первым и вторым вторичными резервуарами, физически отдельными друг от друга, причем первый вторичный резервуар сообщается только с первым первичным резервуаром, а второй вторичный резервуар сообщается только со вторым вторичным резервуаром. Далее, в подобного рода амбулаторном инфузионном аппарате исполнительный механизм привода первого гидрораспределителя и исполнительный механизм привода второго гидрораспределителя являются физически раздельными, причем исполнительный механизм привода первого гидрораспределителя связан с первым гидрораспределителем, а исполнительный механизм привода второго гидрораспределителя отдельно связан со вторым гидрораспределителем. Кроме того, в подобного рода амбулаторном инфузионном аппарате исполнительный механизм привода первого вторичного резервуара и исполнительный механизм привода второго вторичного резервуара являются физически раздельными, причем исполнительный механизм привода первого вторичного резервуара связан с первым вторичным резервуаром и управляет его заполняемым жидкостью объемом, а исполнительный механизм привода второго вторичного резервуара отдельно связан со вторым вторичным резервуаром и управляет его заполняемым жидкостью объемом. Благодаря такому разделению переключение первого и второго гидрораспределителей в общем случае происходит независимо друг от друга. Аналогичным образом, заполняемый жидкостью объем первого и второго вторичных резервуаров можно увеличивать или уменьшать независимо друг от друга.
Подключение к пациенту может обеспечиваться посредством общего интерфейса места инфузии (например трубки), посредством полностью раздельных интерфейсов места инфузии для первого и второго лекарственных средств или посредством интерфейса места инфузии (трубки) с отдельными жидкостными трактами (просветами) для первого и второго лекарственных средств.
В еще одном аспекте вышеуказанная общая задача решается в другом варианте выполнения блока управления амбулаторного инфузионного аппарата. Блок управления амбулаторного инфузионного аппарата выполнен с возможностью управления работой амбулаторного инфузионного аппарата. Блок управления амбулаторного инфузионного аппарата содержит узел управления гидрораспределителем, выполненный с возможностью управления приведением в действие исполнительного механизма привода гидрораспределителя для переключения гидрораспределителя между первым состоянием заправки, альтернативным ему вторым состоянием заправки и альтернативным им состоянием подачи.
В таком варианте блок управления амбулаторного инфузионного аппарата также содержит узел управления исполнительным механизмом привода вторичного резервуара. Узел управления исполнительным механизмом привода вторичного резервуара выполнен с возможностью управления работой исполнительного механизма привода вторичного резервуара в режиме заправки для увеличения в режиме заправки заполняемого жидкостью объема общего вторичного резервуара. Узел управления исполнительным механизмом привода вторичного резервуара также выполнен с возможностью управления работой исполнительного механизма привода вторичного резервуара в альтернативном режиму заправки режиме подачи для уменьшения в режиме подачи заполняемого жидкостью объема общего вторичного резервуара.
В таком варианте блок управления амбулаторного инфузионного аппарата также содержит узел планирования дозаправки, соответствующий любому варианту осуществления изобретения, рассмотренному выше и/или рассматриваемому ниже. Узел планирования дозаправки выполнен с возможностью работы параллельно с работой узла управления исполнительным механизмом привода вторичного резервуара в режиме подачи.
В таком варианте блок управления амбулаторного инфузионного аппарата также выполнен таким образом, чтобы при определении того, что первый вторичный резервуар должен быть дозаправлен, управлять выполнением первой процедуры дозаправки вторичного резервуара, включающей в себя последовательность следующих действий: (ia) приведение в действие исполнительного механизма привода гидрораспределителя для переключения гидрораспределителя в первое состояние заправки; (iia) приведение в действие исполнительного механизма привода вторичного резервуара для увеличения заполняемого жидкостью объема общего вторичного резервуара; (iiia) приведение в действие исполнительного механизма привода гидрораспределителя для переключения гидрораспределителя в состояние подачи.
В таком варианте блок управления амбулаторного инфузионного аппарата также выполнен таким образом, чтобы при определении того, что второй вторичный резервуар должен быть дозаправлен, управлять выполнением второй процедуры дозаправки вторичного резервуара, включающей в себя последовательность следующих действий: (ib) приведение в действие исполнительного механизма привода гидрораспределителя для переключения гидрораспределителя во второе состояние заправки; (iib) приведение в действие исполнительного механизма привода вторичного резервуара для увеличения заполняемого жидкостью объема общего вторичного резервуара; (iiib) приведение в действие исполнительного механизма привода гидрораспределителя для переключения гидрораспределителя в состояние подачи.
В контексте подобного варианта осуществления изобретения первый вторичный резервуар и второй вторичный резервуар являются виртуальными, а физически присутствует только один общий вторичный резервуар, как поясняется выше. Если общий вторичный резервуар заправлен первым лекарственным средством, он служит первым вторичным резервуаром. Если общий вторичный резервуар заправлен вторым лекарственным средством, он служит вторым вторичным резервуаром.
Поскольку имеется лишь общий вторичный резервуар, подключение к интерфейсу места инфузии реализовано в этом случае посредством общей трубки или общей инфузионной канюли.
В частном случае описанного выше варианта выполнения блока управления амбулаторного инфузионного аппарата первая процедура дозаправки вторичного резервуара включает в себя выполняемую перед шагом (ia) первую последовательность опорожнения, включающую в себя шаги (ia') приведения в действие исполнительного механизма привода гидрораспределителя для переключения гидрораспределителя во второе состояние заправки и (iia') приведения в действие исполнительного механизма привода вторичного резервуара для уменьшения заполняемого жидкостью объема общего вторичного резервуара до минимального объема. Кроме того, вторая процедура дозаправки вторичного резервуара может включать в себя выполняемую перед шагом (ib) вторую последовательность опорожнения, включающую в себя шаги (ib') приведения в действие исполнительного механизма привода гидрораспределителя для переключения гидрораспределителя в первое состояние заправки и (iib') приведения в действие исполнительного механизма привода вторичного резервуара для уменьшения заполняемого жидкостью объема общего вторичного резервуара до минимального объема.
Поскольку общий вторичный резервуар служит попеременно первым вторичным резервуаром и вторым вторичным резервуаром, опорожнение общего вторичного резервуара от одного из лекарственных средств необходимо перед его заправкой или повторной заправкой другим лекарственным средством. Это достигается путем выполнения вышеописанных первой и второй последовательностей опорожнения. Тот же принцип может применяться в соответствующих случаях к третьему, четвертому первичному резервуару и вообще к любому числу первичных резервуаров.
Блок управления амбулаторного инфузионного аппарата в этом дополнительном варианте его выполнения особенно подходит для применения в контексте амбулаторных инфузионных аппаратов с общим вторичным резервуаром, который может служить попеременно первым вторичным резервуаром или вторым вторичным резервуаром, как поясняется выше. Кроме того, в такого рода амбулаторном инфузионном аппарате, исполнительный механизм привода гидрораспределителя является общим исполнительным механизмом привода гидрораспределителя, который может переключать гидрораспределитель, являющийся общим гидрораспределителем, между первым состоянием заправки, вторым состоянием заправки и состоянием подачи. Если ранее описанный вариант осуществления изобретения выгоден в отношении функционального и жидкостного разделения компонентов, связанных с инфузией первого и второго лекарственных средств, то второй дополнительный вариант осуществления изобретения выгоден по стоимости и компактности, поскольку в нем (обычно одноразовый) вторичный резервуар и гидрораспределитель, а также исполнительный механизм привода гидрораспределителя и исполнительный механизм привода вторичного резервуара используются совместно для заправки и подачи обоих лекарственных средств. В еще одном варианте осуществления изобретения присутствует общий вторичный резервуар, как обсуждается выше, но его жидкостное подключение к пациенту реализовано по отдельным каналам. В этом случае гидрораспределитель может иметь пять различных состояний, а именно: первое состояние заправки, в котором первый первичный резервуар сообщается с общим вторичным резервуаром через первое впускное отверстие; второе, альтернативное, состояние заправки, в котором второй первичный резервуар сообщается с общим вторичным резервуаром через второе впускное отверстие; первое, альтернативное, состояние подачи, в котором общий вторичный резервуар сообщается с первым интерфейсом места инфузии через первое выпускное отверстие; второе, альтернативное, состояние подачи, в котором общий вторичный резервуар сообщается с отдельным вторым интерфейсом места инфузии через второе выпускное отверстие. Как и в других вариантах осуществления изобретения, подобный вариант может быть распространен на другое число лекарственных средств, например, на три или более лекарственных средства, для каждого из которых в общем вторичном резервуаре предусмотрены отдельное впускное отверстие и отдельное выпускное отверстие.
В некоторых вариантах осуществления изобретения первичные резервуары представляют собой картридж, обычно, но не обязательно, цилиндрический и, как правило, выполненный из стекла или пластика, допущенного для использования в медицине, в корпусе которого установлен по плотной скользящей посадке поршень, перемещаемый внутри корпуса картриджа при опорожнении первичного резервуара. Известно, что поршень такого картриджа для лекарственного средства, обычно представляющий собой резиновый поршень, если его долгое время не страгивать с места, или не перемещать, склонен залипать на месте, после чего для его перемещения требуется значительное страгивающее усилие. В контексте рассматриваемой в описании архитектуры с первичными резервуарами и одним или несколькими вторичными резервуарами поршень картриджа перемещают только для дозаправки вторичного резервуара. В зависимости от индивидуальной потребности пользователя в лечении период времени между следующими друг за другом дозаправками может быть сравнительно долгим, составляя обычно несколько часов, до суток или дольше. Также следует понимать, что при дозаправке вторичного резервуара лекарственное средство всасывается из первичного резервуара, и поршень картриджа движется только под действием втягивающего усилия, возникающего за счет подсоса, создаваемого воздействием лекарственного средства на переднюю поверхность поршня, контактирующую с жидкостью. К поршню картриджа преимущественно не прикладывается никакой дополнительной толкающей силы или прикладывается лишь небольшая толкающая сила. Также следует понимать, что страгивающее усилие, необходимое для преодоления залипания поршня, может находиться в том же диапазоне значений, что и максимальная сила, создаваемая за счет подсоса, или даже может превышать эту максимальную силу. Следовательно, залипание поршня является проблемным моментом.
В еще одном аспекте общей задачей настоящего изобретения является уменьшение, а предпочтительно устранение рассмотренной выше проблемы залипания поршня картриджа. В одном аспекте эта задача решается в способе предотвращения залипания поршня. Способ предотвращения залипания поршня включает выполняемое в состоянии подачи сравнение времени, прошедшего после дозаправки вторичного резервуара, с заданным временным интервалом обратного дозирования. Способ предотвращения залипания поршня также включает выполняемое при определении истечения временного интервала обратного дозирования приведение в действие исполнительного механизма привода гидрораспределителя для переключения гидрораспределителя из состояния подачи в состояние заправки, после чего приводят в действие исполнительный механизм привода вторичного резервуара для уменьшения заполняемого жидкостью объема вторичного резервуара на заданный объем обратного дозирования, а затем приводят в действие исполнительный механизм привода гидрораспределителя для переключения гидрораспределителя обратно из состояния заправки в состояние подачи. В еще одном аспекте проблема предотвращения залипания поршня картриджа решается в блоке управления амбулаторного инфузионного аппарата, выполненном с возможностью реализации способа предотвращения залипания поршня.
За счет уменьшения заполняемого жидкостью объема вторичного резервуара количество лекарственного средства, соответствующее объему обратного дозирования, вытесняется из вторичного резервуара в первичный резервуар. При этом вытесняемым лекарственным средством создается толкающая сила, действующая соответственно на поршень картриджа, в результате чего преодолевается трение залипания и усилие, удерживающее поршень на месте. Следует заметить, что во время обратного дозирования инфузии лекарственного средства в организм пациента не происходит. Объем обратного дозирования сравнительно невелик и может находиться, например, в диапазоне от 1 ME до 5 ME. Целесообразно, чтобы временной интервал обратного дозирования был несколько короче временного интервала, после которого можно ожидать возникновения залипания поршня, и в одном примере осуществления изобретения временной интервал обратного дозирования может составлять, например, 12 часов.
Способ предотвращения залипания поршня может выполняться периодически или непрерывно, параллельно со способом планирования дозаправки и независимо от него. Однако в альтернативных вариантах осуществления изобретения он может выполняться координированно со способом планирования дозаправки. В частности, он может выполняться, если установлено, что в текущий момент времени вторичный резервуар не должен дозаправляться.
Следует заметить, что описанный способ предотвращения залипания поршня в принципе является независимым и отличным от способа планирования дозаправки и при необходимости может быть реализован и может выполняться без некоторых или всех шагов осуществления способа планирования дозаправки. Аналогичным образом, блок управления амбулаторного инфузионного аппарата может быть выполнен с возможностью осуществления способа предотвращения залипания поршня, и при этом такой блок управления не обязательно должен обеспечивать возможность выполнения некоторых или всех шагов осуществления способа планирования дозаправки.
Рассматриваемый выше способ предотвращения залипания поршня может выполняться применительно к некоторым или всем первичным резервуарам, в частности, к первому и второму первичным резервуарам.
В еще одном аспекте вышеуказанная общая задача решается в компьютерном программном продукте, содержащем машиночитаемый носитель данных, в котором хранится компьютерный программный код, обеспечивающий выполнение процессором способа согласно любому рассмотренному выше и/или рассматриваемому ниже варианту осуществления изобретения и/или обеспечивающий работу процессора в качестве узла планирования дозаправки и/или в качестве блока управления амбулаторного инфузионного аппарата согласно любому рассмотренному выше и/или рассматриваемому ниже варианту осуществления изобретения. Процессор, в частности, может быть реализован или образован одним или несколькими микропроцессорами и/или микроконтроллерами.
В еще одном аспекте эта общая задача решается в амбулаторном инфузионном аппарате. Амбулаторный инфузионный аппарат содержит блок управления, рассмотренный выше. Амбулаторный инфузионный аппарат также содержит исполнительный механизм привода первого гидрораспределителя, функционально связанный с узлом управления первым гидрораспределителем, и исполнительный механизм привода второго гидрораспределителя, функционально связанный с узлом управления вторым гидрораспределителем. Амбулаторный инфузионный аппарат также содержит исполнительный механизм привода первого вторичного резервуара, функционально связанный с узлом управления исполнительным механизмом привода первого вторичного резервуара, и исполнительный механизм привода второго вторичного резервуара, функционально связанный с узлом управления исполнительным механизмом привода второго вторичного резервуара. Исполнительные механизмы привода гидрораспределителей и исполнительные механизмы привода вторичных резервуаров обычно представляют собой электрические исполнительные механизмы, например вращательные исполнительные механизмы, в частности электродвигатели постоянного тока, бесщеточные электродвигатели постоянного тока или шаговые двигатели. Также могут использоваться электрические исполнительные механизмы иного рода, в частности исполнительные механизмы на сплавах с эффектом памяти формы, которые могут использоваться в качестве исполнительных механизмов привода гидрораспределителей. Исполнительные механизмы привода гидрораспределителей выполнены таким образом, чтобы разъемным образом соединяться с соответствующими гидрораспределителями и взаимодействовать с ними. Исполнительный механизм привода каждого вторичного резервуара выполнен таким образом, чтобы разъемным образом соединяться с поршнем, расположенным в дозирующем цилиндре, как поясняется ниже, и взаимодействовать с ним, причем поршень и дозирующий цилиндр образуют дозировочный насос. Дозировочный насос и гидрораспределитель образуют вместе дозирующее устройство и выполнены конструктивно за одно целое. Кроме того, дозирующий цилиндр и его поршень образуют вторичный резервуар, имеющий управляемый переменный объем.
У еще одного типа амбулаторного инфузионного аппарата имеется один исполнительный механизм привода гидрораспределителя и исполнительный механизм привода вторичного резервуара, выполненный с возможностью соединения с общим вторичным резервуаром, как поясняется выше и дополнительно описывается ниже.
Исполнительный механизм привода вторичного резервуара или исполнительные механизмы привода вторичных резервуаров амбулаторного инфузионного аппарата, а также соответствующие узлы управления исполнительными механизмами привода вторичных резервуаров предпочтительно выполнены с возможностью увеличения и/или уменьшения (изменения) объема вторичного резервуара или вторичных резервуаров дозированным, т.е. объемно управляемым образом, в частности с возможностью уменьшения заполняемого жидкостью объема, выполняемого инкрементными шагами заданного объема на протяжении длительного периода времени.
В общем случае предлагаемый в настоящем изобретении способ в любом раскрытом в описании варианте его осуществления может осуществляться посредством соответствующего варианта выполнения узла планирования дозаправки, амбулаторного инфузионного аппарата, блока управления амбулаторного инфузионного аппарата и/или компьютерного программного продукта, также соответственно раскрытого в описании. Аналогичным образом, узлы планирования дозаправки, блоки управления амбулаторного инфузионного аппарата, амбулаторные инфузионные аппараты и компьютерные программные продукты, соответствующие раскрытым в описании вариантам их выполнения, могут использоваться для осуществления соответствующего варианта предлагаемого в изобретении способа, также соответственно раскрытого в описании.
Краткое описание чертежей
На фиг. 1 приведена упрощенная функциональная схема с основными компонентами амбулаторной инфузионной системы.
На фиг. 2 приведен алгоритм осуществления настоящего изобретения.
На фиг. 3 приведен еще один алгоритм, относящийся к предлагаемому в изобретении способу планирования дозаправки.
Примеры осуществления изобретения
На фиг. 1 показаны дозирующее устройство 100, амбулаторный инфузионный аппарат 200, а также первый резервуар 300 лекарственного средства и второй резервуар 300' лекарственного средства. В примере, рассматриваемом для иллюстрации возможностей осуществления изобретения, в первом резервуаре 300 лекарственного средства содержится инсулин, а во втором резервуаре 300' лекарственного средства содержится глюкагон, оба - в виде жидких препаратов. Следует заметить, что на схеме показаны только конструктивные и функциональные единицы, имеющие значение в контексте настоящего изобретения.
Дозирующее устройство 100 содержит дозировочный насос 110, имеющий дозирующий цилиндр с полостью и поршнем (эти элементы на схеме отдельно не обозначены), как описано в приведенном выше разделе описания, раскрывающем сущность изобретения. В проксимальной (ближней к гидрораспределителю) торцевой стенке дозирующего цилиндра выполнен канал, сообщающий полость цилиндра с обращенным к насосу отверстием 127а. Дозирующее устройство также содержит гидрораспределитель 120, который может альтернативно находиться в первом состоянии 120b заправки, втором состоянии 120b' заправки или состоянии 120а подачи. Во время работы гидрораспределитель 120 периодически переключают между этими состояниями, как подробнее поясняется ниже. Первый резервуар 300 лекарственного средства сообщается с гидрораспределителем 120 через первое заправочное отверстие 127b, а второй резервуар 300' лекарственного средства сообщается с гидрораспределителем 120 через второе заправочное отверстие 127b', отличное от первого заправочного отверстия 127b. Пациент 900 подключен к гидрораспределителю 120 через выпускное отверстие 127 с и посредством интерфейса 890 места инфузии, который при необходимости может быть встроен в жидкостную линию, например посредством катетера. Дозирующее устройство 100 также содержит ведомый элемент 125 привода гидрораспределителя для переключения гидрораспределителя 120 между первым состоянием 120b заправки, вторым состоянием 120b' заправки и состоянием 120а подачи. Аналогичным образом, дозирующее устройство 100 содержит ведомый элемент 115 привода насоса для линейного перемещения поршня насоса 110 внутри дозирующего цилиндра. В одном примере осуществления изобретения максимальный объем заправки дозирующего цилиндра равен 7 ME (международным единицам) жидкого инсулинового препарата с концентрацией U100, что соответствует 70 микролитрам.
Что касается гидрораспределителя 120, также следует заметить, что на фиг. 1 показаны только состояния 120а, 120b, 120b', в которых с обращенным к насосу отверстием 127а сообщены либо одно из заправочных отверстий 127b, 127b', либо выпускное отверстие 127с. Вместе с тем, гидрораспределитель может находиться в опциональном промежуточном состоянии, в котором все отверстия 127а, 127b, 127b', 127с могут быть перекрыты, в результате чего насос заперт.
Амбулаторный инфузионный аппарат содержит привод 217 насоса, связанный с ведущим элементом 215 привода насоса, а также привод 227 гидрораспределителя, связанный с ведущим элементом 225 привода гидрораспределителя. Питание привода 217 насоса и привода 227 гидрораспределителя и управление их работой обеспечиваются электронным блоком управления 250 амбулаторного инфузионного аппарата, обычно построенным на базе одного или нескольких микроконтроллеров и/или микропроцессоров.
Дозирующий цилиндр и поршень совместно образуют общий вторичный резервуар, тогда как первый резервуар 300 лекарственного средства образует первый первичный резервуар, а второй резервуар 300' лекарственного средства образует второй первичный резервуар, как поясняется выше в разделе описания, раскрывающем сущность изобретения. Первый резервуар 300 лекарственного средства и второй резервуар 300' лекарственного средства могут быть выполнены в виде цилиндрического картриджа с поршнем, расположенным в нем по плотной скользящей посадке, или могут полностью или частично представлять собой гибкий резервуар, такой как мешок. Кроме того, первый резервуар 300 лекарственного средства и второй резервуар 300' лекарственного средства могут иметь одинаковую или разную конструкцию. Далее, любой из них может поставляться уже заправленным на предприятии-изготовителе или может заправляться пользователем. Блок управления 250 амбулаторного инфузионного аппарата также содержит узел управления исполнительным механизмом привода вторичного резервуара (на схеме отдельно не обозначен), управляющий работой привода 217 насоса, в частности исполнительного механизма привода вторичного резервуара. Кроме того, блок управления 250 амбулаторного инфузионного аппарата содержит узел управления исполнительным механизмом привода гидрораспределителя (на схеме отдельно не обозначен), управляющий работой привода 227 гидрораспределителя, в частности исполнительного механизма привода гидрораспределителя. В соответствии с настоящим изобретением блок управления 250 амбулаторного инфузионного аппарата также содержит узел 251 планирования дозаправки, работа которого подробнее поясняется ниже.
Следует заметить, что резервуары 300, 300' лекарственных средств и дозирующее устройство 100 представлены на схеме как компоненты, отдельные от амбулаторного инфузионного аппарата 200. Однако в рабочей конфигурации они могут механически подключаться к амбулаторному инфузионному аппарату 200 с образованием единого компактного устройства и/или могут вставляться в соответствующие отделения корпуса амбулаторного инфузионного аппарата, что обычно и реализуется. Кроме того, в некоторых вариантах осуществления изобретения дозирующее устройство 100 и один или оба из резервуаров 300, 300' лекарственных средств могут быть выполнены в виде общего агрегата.
Целесообразно, чтобы амбулаторный инфузионный аппарат был выполнен в виде накладного устройства, рассчитанного на то, чтобы при его использовании прикрепляться непосредственно к телу пациента 900, например на животе, как это общеизвестно из уровня техники. Это дает то преимущество, что заполняемый жидкостью объем интерфейса 890 места инфузии мал и предпочтительно может не приниматься во вникание. Если заполняемый жидкостью объем интерфейса места инфузии пренебрежимо мал, это выгодно с точки зрения необходимого переключения между инфузией инсулина и глюкагона, или в более общем случае между первым и вторым лекарственными средствами. Если этот заполняемый жидкостью объем не является пренебрежимо малым, его можно учитывать, как поясняется ниже.
Далее рассматривается фиг. 2, на которой иллюстрируется пример осуществления изобретения предлагаемого в изобретении способа. Осуществление способа начинается на шаге S1, когда пользователю, например больному диабетом, предоставляют новый амбулаторный инфузионный аппарат. Амбулаторный инфузионный аппарат рассчитан на использование в комбинации с первым и вторым первичными резервуарами и общим вторичным резервуаром (называемым "вторичным резервуаром"), как поясняется выше. Следует заметить, что осуществление представленных на фиг. 2, 3 способов основано на применении системы, содержащей амбулаторный инфузионный аппарат 200 и дозирующее устройство 100 и его компоненты, показанные на фиг. 1 и рассмотренные выше.
На следующем шаге S2 установки параметров амбулаторный инфузионный аппарат подготавливается и инициализируется для использования пользователем. Это включает в себя, в частности, программирование базального режима введения инсулина как первого лекарственного средства или нескольких базальных режимов, предназначенных, например, для рабочих дней и выходных дней, как поясняется выше. Во многих современных системах амбулаторный инфузионный аппарат содержит систему рекомендации болюсов или выполнен с возможностью подключения к такой системе. Система рекомендации болюсов предназначена для вычисления и предложения пользователю объемов болюсов лекарственного средства, в частности болюсов инсулина, подходящих для перекрытия объема употребленной пищи, в частности углеводов, и/или для снижения нежелательно повышенных значений глюкозы в крови. Вычисление объема болюса выполняется в зависимости от количества пищи, а возможно и от типа пищи и/или значения уровня глюкозы в крови, с использованием ряда специфических для конкретного пациента параметров расчета болюса, которые также задают, или программируют, на шаге S2. Если амбулаторный инфузионный аппарат, предоставленный на шаге S1, является устройством, предназначенным для замены ранее использовавшегося устройства, шаг S2 может включать в себя извлечение или заключаться в извлечении одного или нескольких параметров базальных режимов введения и параметров расчета болюсов из памяти ранее использовавшегося устройства, или из файла данных, в котором хранятся такие параметры.
На последующем шаге S3 обслуживания дозирующее устройство с вторичным резервуаром, а также первый первичный резервуар и второй первичный резервуар вставляют в амбулаторный инфузионный аппарат и соединяют с инфузионной канюлей непосредственно или посредством инфузионной трубки. Кроме того, выполняют дополнительные шаги, необходимые в контексте замены дозирующего устройства и/или вторичного резервуара, такие как прокачка. При этом предполагается, что оба первичных резервуара и дозирующее устройство с вторичным резервуаром обычно заменяют вместе друг с другом, например через отрезок времени, составляющий от нескольких суток до нескольких недель, в зависимости от индивидуальных потребностей пользователя. Дозирующее устройство и первичные резервуары также могут быть выполнены как единое целое. Вместе с тем, в качестве альтернативы, они может быть конструктивно раздельными и также могут заменяться отдельно друг от друга. Кроме того, глюкагон как второе лекарственное средство может инфузионно вводиться в значительно меньших объемах по сравнению с инсулином как первым лекарственным средством. Поэтому может быть предусмотрена возможность замены первого и второго первичных резервуаров независимо друг от друга.
На следующем шаге S4 вычисляют базовые оценочные объемы инфузии для использования во время нормальной работы. Базовые оценочные объемы инфузии включают в себя набор первых базовых оценочных объемов инфузии для инсулина и набор вторых базовых оценочных объемов инфузии для глюкагона. Набор первых базовых оценочных объемов инфузии включает в себя набор базовых оценочных объемов базальной инфузии и набор базовых оценочных объемов болюсной инфузии. Поскольку глюкагон как второе лекарственное средство инфузионно вводят только в виде болюсов, набор вторых базовых оценочных объемов инфузии учитывает только болюсную инфузию. Например, оценочный интервал времени задают как два часа, и для конкретных времен суток с интервалом 10 минут, т.е. для 0:00 (полночь), 0:10, 0:20, 0:30, 0:40, 0:50, 1.00 (1 час ночи), итак далее, вычисляют базовый оценочный объем болюсной инфузии и базовый оценочный объем базальной инфузии для инсулина, а также базовый оценочный объем болюсной инфузии для глюкагона. Набор базовых оценочных объемов базальной инфузии для инсулина вычисляют на основании базального режима инфузии. В качестве альтернативы вычислению на основании запрограммированного базального режима инфузии, оценочные объемы базальной инфузии можно вычислять на основании фактической базальной инфузии инсулина в прошлом, хранящейся в памяти, предназначенной для хранения истории прошлых инфузий. Этот подход выгоден тем, что он позволяет также учитывать типичные временные коррекции, которые происходили в прошлом. Набор базовых оценочных объемов болюсной инфузии для инсулина вычисляют на основании истории фактических болюсных инфузий в прошлом, хранящейся в соответствующей памяти самого амбулаторного инфузионного аппарата и/или во внешнем устройстве, таком как удаленный контроллер или устройство управления диабетом. Для вычисления данные извлекают из указанной памяти историй (шаг S4'). Для каждого времени суток, используемого как начальный момент времени, для которого выполняется вычисление, соответствующий оценочный объем болюсной инфузии вычисляют, например, как процентиль 80%, как поясняется выше в разделе описания, раскрывающем сущность изобретения. Вычисление выполняют, например, на основании исторических данных за несколько прошедших суток, в частности за трое или семь прошедших суток. Базовые оценочные объемы болюсной инфузии для глюкагона вычисляют в соответствии с теми же принципами, что и базовые оценочные объемы болюсной инфузии для инсулина.
После выполнения шагов S4, S4' выполняют штатную инфузию лекарственного средства. В качестве фонового процесса периодически и автоматически выполняют процедуру оценки объема заправки (шаги S5, S5'), подробнее поясняемую ниже.
Если во время нормальной работы любой из первичных резервуаров становится пустым, т.е. опорожняется, алгоритм продолжается переходом к шагу S6, на котором инфузия прекращается и выдается соответствующее сообщение. От шага S6 алгоритм возвращается к программе S3 обслуживания. Целесообразно, чтобы одно или несколько предупреждений выдавались заблаговременно до фактического опорожнения первичного резервуара, что позволило бы пользователю перейти к шагу S3 обслуживания и заменить дозирующее устройство и первичные резервуары в удобное для него время.
Далее рассматривается фиг. 3, на которой показан алгоритм выполнения действий, связанных с планированием (расчетом времени) дозаправки, а также еще одного связанного с ними действия во время нормальной работы амбулаторного инфузионного аппарата.
На шаге S10 начинается нормальная работа амбулаторного инфузионного аппарата для инфузии инсулина как первого лекарственного средства, т.е. амбулаторный инфузионный аппарат приводят в действие для автономной инфузии, т.е. инфузионного введения в организм, инсулина в базальном режиме введения, а также инфузии дополнительных болюсов инсулина по запросу.
На следующем шаге S11 текущий момент времени задают как время для выполнения оценки объема заправки. На следующем шаге S12 определяют оценочный объем заправки общего вторичного резервуара, который в данном случае служит первым вторичным резервуаром.
В вариантах осуществления изобретения, в которых заранее вычислены наборы базовых оценочных объемов болюсной инфузии для инсулина и глюкагона и базовых оценочных объемов базальной инфузии для инфузии инсулина, шаг S12 включает извлечение из памяти базового оценочного объема базальной инфузии и базовых оценочных объемов болюсов, связанных с текущим моментом времени, и определение оценочного объема заправки вторичного резервуара путем вычитания базового оценочного объема базальной инфузии и базового оценочного объема болюса для инсулина из текущего объема заправки вторичного резервуара. В альтернативных вариантах осуществления изобретения, в которых базовые оценочные объемы инфузии заранее не вычислены, оценочный объем заправки вторичного резервуара может вычисляться на шаге S12, как поясняется в разделе описания, раскрывающем сущность изобретения, с использованием в качестве начального момента времени текущего момента времени, а в качестве конечного момента текущего момента времени плюс оценочный интервал времени.
На следующем шаге S13 определяют, активны ли какие-либо временные коррекции инфузии инсулина. Данные в отношении такой временной коррекции можно извлечь (на шаге S5') из устройства или прибора для непрерывного измерения уровня глюкозы и/или из памяти амбулаторного инфузионного аппарата, в которой хранится информация о временных коррекциях. Если такая коррекция активна, шаг S13 дополнительно включает соответствующее изменение или обновление (актуализацию) оценочного объема заправки вторичного резервуара.
На следующем шаге S13' определяют, ожидается ли инфузия болюса глюкагона в оценочном интервале времени между текущим моментом времени и будущим моментом времени, и в зависимости от результата алгоритм разветвляется. Если инфузии болюса глюкагона не ожидается, алгоритм продолжается переходом к шагу S14, как поясняется ниже.
Если инфузия болюса глюкагона ожидается, алгоритм продолжается переходом к шагу S101. На шаге S101 определяют, ожидается ли, что инфузия болюса глюкагона произойдет до очередной следующей инфузии болюса инсулина, или же что инфузии болюса глюкагона не произойдет до очередной следующей инфузии инсулина, и в зависимости от результата алгоритм разветвляется. В еще одной общей реализации шага S13' определяют, будет ли очередной следующей инфузией инфузия инсулина или глюкагона.
Если на шаге S101 установлено, что до наступления фактического момента инфузии глюкагона ожидается очередная следующая инфузия инсулина или инфузия болюса инсулина, алгоритм снова переходит к шагу S14. В противном случае алгоритм продолжается переходом к шагу S102. На шаге S102 сначала выполняется вторая последовательность опорожнения. При выполнении второй последовательности опорожнения приводят в действие исполнительный механизм привода гидрораспределителя для переключения гидрораспределителя в первое состояние заправки, тем самым сообщая дозирующий цилиндр как общий вторичный резервуар с первым резервуаром лекарственного средства, после чего приводят в действие исполнительный механизм привода резервуара для уменьшения заполняемого жидкостью объема дозирующего цилиндра как общего вторичного резервуара до минимального объема. Таким образом дозирующий цилиндр опорожняют, вытесняя из него инсулин. В вариантах осуществления изобретения, в которых заполняемый жидкостью объем интерфейса 890 места инфузии не является пренебрежимо малым, при проведении второй последовательности опорожнения перед переключением гидрораспределителя из состояния подачи в первое состояние заправки может быть предусмотрено увеличение заполняемого жидкостью объема вторичного резервуара на заполняемый жидкостью объем интерфейса места инфузии, выполняемое путем отвода поршня в дозирующем цилиндре и сопровождающееся всасыванием инсулина, имеющегося в интерфейсе места инфузии, в дозирующий цилиндр, или вторичный резервуар.
На следующем шаге S103 приводят в действие исполнительный механизм привода гидрораспределителя для переключения гидрораспределителя во второе состояние заправки, тем самым сообщая дозирующий цилиндр как общий вторичный резервуар со выторым резервуаром лекарственного средства, в котором содержится глюкагон. Кроме того, на шаге S103 приводят в действие исполнительный механизм привода вторичного резервуара для увеличения заполняемого жидкостью объема дозирующего цилиндра как вторичного резервуара, тем самым заправляя дозирующий цилиндр глюкагоном. Целесообразно, чтобы объем заправки глюкагоном соответствовал количеству глюкагона, расчетно вводимому на основании оценочного объема болюсной инфузии для глюкагона.
На следующем шаге S104 ожидают ввода пользователем специальной команды на инфузию глюкагона. Далее, на шаге S104 при поступлении от пользователя команды на инфузию глюкагона приводится в действие исполнительный механизм привода гидрораспределителя для переключения гидрораспределителя в состояние подачи, после чего приводится в действие исполнительный механизм привода вторичного резервуара для уменьшения объема заправки дозирующего цилиндра как вторичного резервуара, что сопровождается инфузией глюкагона. Поскольку дозирующий цилиндр был заправлен глюкагоном заблаговременно, инфузия глюкагона может начаться немедленно при вводе соответствующей команды, что особенно эффективно. Следует заметить, что переключение гидрораспределителя в состояние подачи может выполняться в качестве альтернативы на шаге S103 после заправки дозирующего цилиндра глюкагоном. В конце инфузии глюкагона дозирующий цилиндр пуст, т.е. заполненный жидкостью объем вторичного резервуара минимален или равен нулю, либо он, по крайней мере, пренебрежимо мал. Затем алгоритм возвращается к шагу S11, как поясняется выше.
В вариантах осуществления изобретения, в которых амбулаторный инфузионный аппарат функционально связан с сенсором непрерывного мониторирования гликемии для работы в составе замкнутой системы с обратной связью, ожидание ввода пользователем специальной команды на инфузию глюкагона может не требоваться.
В практической реализации последовательность шагов S102, S103 и S104, непосредственно относящаяся к инфузии глюкагона как второго лекарственного средства, может включать в себя ряд дополнительных шагов и ветвей алгоритма, которые для наглядности и краткости на фиг. 3 не показаны. В частности, может возникнуть ситуация, когда инфузия глюкагона, ожидавшаяся на основании истории инфузий, на самом деле не состоялась. В такой ситуации алгоритм может предусматривать вытеснение глюкагона обратно во второй резервуар лекарственного средства. Кроме того, может возникнуть ситуация, когда пользователь решает ввести глюкагон, но в виде болюса иного объема, чем предполагалось. Если фактический объем болюса меньше ожидавшегося, в конце инфузии глюкагона дозирующий цилиндр не будет пустым. В этом случае шаг S104 может включать в себя переключение гидрораспределителя во второе состояние заправки и вытеснение оставшегося глюкагона обратно во второй резервуар лекарственного средства. Если же объем фактически заданного болюса больше ожидавшегося, первым приемом в организм может быть введен текущий объем заправки, после чего дозирующий цилиндр будет заправлен остальным объемом, который затем будет введен в организм вторым приемом, или сначала объем заправки дозирующего цилиндра может быть увеличен до требуемого объема, а инфузия глюкагона может быть выполнена в один прием.
В вариантах осуществления изобретения, в которых заполняемый жидкостью объем интерфейса 890 места инфузии не является пренебрежимо малым, шаг S104 может включать в себя, после инфузии глюкагона, увеличение заполняемого жидкостью объема дозирующего цилиндра как вторичного резервуара на заполняемый жидкостью объем интерфейса места инфузии, выполняемое путем отвода поршня в дозирующем цилиндре и сопровождающееся всасыванием глюкагона, имеющегося в интерфейсе места инфузии, в дозирующий цилиндр, или вторичный резервуар, после чего гидрораспределитель переключают во второе состояние заправки и вытесняют глюкагон в резервуар второго лекарственного средства.
На шаге S14 алгоритм разветвляется в зависимости от оценочного объема заправки инсулином как первым лекарственным средством.
Если оценочный объем заправки в будущий оценочный момент времени имеет положительное значение, алгоритм продолжается переходом к шагу S15. При этом соответственно предполагается, что в течение оценочного интервала времени вторичный резервуар не опорожнится. В этом случае выполняются факультативные шаги S15, S16, S17.
На шаге S15 оценивают время, прошедшее с последней дозаправки вторичного резервуара, посредством его сравнения с заданным временным интервалом обратного дозирования, составляющим, например, 12 часов, и в зависимости от результата сравнения алгоритм разветвляется. Если в пределах временного интервала обратного дозирования выполнялась дозаправка, алгоритм продолжается переходом к шагу S16, где никаких действий не требуется. В противном случае на шаге S17 выполняется последовательность действий по обратному дозированию.
При выполнении последовательности действий по обратному дозированию исполнительный механизм привода гидрораспределителя приводят в действие для переключения из состояния подачи в состояние заправки. Затем исполнительный механизм привода вторичного резервуара, когда он находится в режиме подачи, приводят в действие для уменьшения заполняемого жидкостью объема вторичного резервуара на небольшой объем обратного дозирования. После этого исполнительный механизм привода гидрораспределителя приводят в действие для переключения обратно из состояния заправки в состояние подачи. За счет уменьшения заполняемого жидкостью объема вторичного резервуара из вторичного резервуара в первичный резервуар вытесняется количество лекарственного средства, соответствующее объему обратного дозирования. Для случая, когда первичный резервуар представляет собой стеклянный или пластмассовый картридж с поршнем, установленным в стеклянном корпусе картриджа по плотной подвижной посадке, это связано с принудительным перемещением поршня картриджа внутри корпуса картриджа против направления его обычного перемещения на опорожнение картриджа, причем принудительное перемещение поршня картриджа вызывается толкающей силой, прикладываемой к поршню картриджа лекарственным средством. Таким образом преодолевается сила страгивания, или схватывания, между поршнем и корпусом картриджа, обычно увеличивающаяся, если поршень в течение определенного времени не страгивался с места. Такая сила страгивания может быть значительной и может существенно превышать втягивающее усилие, гидравлически прикладываемое к поршню за счет вытягивания жидкости из картриджа. Следует заметить, что шаги осуществления способа, связанные с обратным дозированием, также могут быть реализованы независимо как способ предотвращения залипания поршня.
После шага S16 или шага S17 алгоритм продолжается переходом к шагу S22, как поясняется ниже.
В альтернативных вариантах осуществления изобретения, когда сила страгивания особенно низка, или в вариантах осуществления изобретения, где используется другой тип первичного резервуара, такой как мешок, шаги S15, S16 и S17 могут быть не нужны.
Если оценочный объем заправки в конце имеет отрицательное значение, алгоритм после шага S14 продолжается переходом к шагу S18. На шаге S18 определяют, ожидается ли выполнение очередной следующей болюсной инфузии лишь по прошествии с текущего момента времени интервала времени, определяемого порогом тайм-аута по болюсу. Порог тайм-аута по болюсу в конкретном примере может составлять 20 минут, но также могут использоваться большие или меньшие значения. В случае утвердительного ответа алгоритм продолжается переходом к шагу S19, на котором устанавливают отсутствие необходимости в совершении в данный момент каких-либо действий. В противном случае алгоритм продолжается переходом к шагу S20, на котором определяют, превышает ли расчетный (ожидаемый) объем очередного следующего болюса пороговый объем болюса. Целесообразно, чтобы пороговый объем болюса задавался динамически по текущему объему заправки вторичного резервуара. В случае отрицательного ответа алгоритм также продолжается переходом к шагу S19. В противном случае алгоритм продолжается переходом к шагу S21, на котором инициируется дозаправка вторичного резервуара инсулином.
После выполнения шага S19 или шага S21, алгоритм продолжается переходом к шагу S22. На шаге S22 выполнение алгоритма приостанавливается до тех пор, пока текущий момент времени не будет соответствовать времени для очередного выполнения программы оценки объема заправки. На следующем шаге S23 определяют, пуст ли первичный резервуар. В случае утвердительного ответа алгоритм продолжается переходом к шагу S6, на котором алгоритм завершается и инициируется программа замены первичного резервуара, а при необходимости и дозирующего устройства с вторичным резервуаром. В случае отрицательного ответа алгоритм возвращается к шагу S11 для очередного выполнения программы оценки объема заправки.
Следует заметить, что, подобно шагам S15, S16, S17, шаги S18, S19, S20 являются факультативными. Выполнение шагов S18, S19 позволяет избежать проведения дозаправки в ситуациях, когда дозаправка должна была бы быть инициирована, но в действительности может быть ненужной ввиду типичной вариабельности в инфузии лекарственного средства, как это поясняется в разделе описания, раскрывающем сущность изобретения. Дополнительный шаг S20 позволяет избежать проведения дозаправки в текущий момент времени в ситуациях, когда следующий ожидаемый болюс, вводимый по запросу, все же удается ввести без предварительной дозаправки.