КОНТРОЛЛЕР ИНФУЗИОННОГО УСТРОЙСТВА С НАБОРОМ РЕЖИМОВ ИНФУЗИИ
INFUSION DEVICE CONTROLLER WITH SET OF INFUSION MODES

Область техники, к которой относится изобретение
Настоящее изобретение относится к области инфузионной технологии, в частности к инфузии лекарственных средств, инфузионным устройствам и контроллерам инфузионных устройств. Изобретение, в частности, относится к инфузии лекарственного средства, выполняемой в нескольких режимах.
Уровень техники
Инфузионные устройства, хорошо известные из уровня техники, используются, например, при проведении терапии сахарного диабета посредством непрерывной подкожной инфузии инсулина (НПИИ), а также обезболивающей или противоопухолевой терапии, и поставляются на рынок рядом производителей. В контексте настоящего описании в общем случае предполагается, что конструкция, представленная в качестве примера, применима, в частности, для проведения НПИИ.
Инфузионные устройства, используемые для проведения НПИИ, выполнены, как правило, с возможностью непрерывного ношения их днем и ночью людьми, страдающими от диабета и называемыми также "пользователями". Эти устройства могут быть выполнены с возможностью скрытого ношения, например с помощью ременного зажима или в кармане брюк, и/или выполнены, в альтернативном варианте, с возможностью прикрепления непосредственно к телу с помощью липкого пластыря.
Инфузионные устройства, соответствующие уровню техники и используемые, например, для проведения НПИИ, содержат электронный блок управления, обычно на основе одного или более микропроцессоров или микроконтроллеров, называемый контроллером инфузионного устройства.
В контексте настоящего описания термин "инфузионное устройство" относится к устройству или системе с по меньшей мере одной базовой функцией, упомянутой выше. Инфузия, выполняемая посредством таких устройств, в любом случае представляет собой дозированную инфузию контролируемых объемов.
Инфузионные устройства, используемые, например, для проведения НПИИ, выполнены с возможностью проведения инфузии жидкого лекарственного средства, в частности инсулина, в соответствии с режимами инфузии по меньшей мере двух разных типов. Во-первых, они выполнены с возможностью автономного - то есть не требующего специального взаимодействия с пользователем или каких-либо манипуляций последнего, - проведения по существу непрерывной инфузии жидкого лекарственного средства в соответствии с обычно предварительно программируемой и изменяющейся со временем схемой базальной инфузии. Во-вторых, они выполнены с возможностью проведения, по запросу, инфузии больших болюсных доз лекарственного средства, например для компенсации потребления углеводов, а также для коррекции нежелательно высоких значений содержания глюкозы в крови.
Сущность изобретения
Возрастающая потребность в комфортном и качественном проведении терапии привела к разработке инфузионных устройств, способных выполнять, наряду с упомянутой выше инфузией базальных и болюсных доз, инфузию в других, более усовершенствованных, режимах, в которых введение лекарственного средства растягивается или распределяется в пределах продолжительного периода времени и имеет однообразный или неоднообразный характер. Некоторые устройства также позволяют проводить инфузию в нескольких режимах, совмещенных друг с другом.
Однако такое совмещение режимов инфузии значительно повышает функциональную сложность контроллера инфузионного устройства, в частности в отношении продолжительности и схемы проведения инфузии.
В публикации US 9180245 В2 описаны система и способ введения в организм предусмотренной для этого жидкости путем последовательной многочастной инфузии, причем событие последовательной многочастной инфузии включает множество дискретных событий инфузии. Если предусмотрена реализация одномоментного события инфузии, то реализация по меньшей мере части из множества дискретных событий инфузии, включенных в событие последовательной многочастной инфузии, приостанавливается и реализуется одномоментное событие инфузии.
Этот подход требует, однако, сравнительно сложного алгоритма управления. Кроме того, фактически реализуемая процедура инфузии не соответствует той, которая была в действительности запрограммирована или запрошена пользователем, что может привести к дезориентации последнего.
Главной целью настоящего изобретения является реализация усовершенствований по сравнению с известным уровнем техники в отношении инфузии лекарственных средств, выполняемой в нескольких режимах. Достижение этой цели позволяет благоприятным образом устранить, полностью или частично, вышеупомянутые недостатки, присущие уровню техники. Вышеупомянутая главная цель достигается, в общих чертах, на основе предмета изобретения, указанного в независимых пунктах формулы изобретения. Примеры и конкретные полезные варианты осуществления изобретения приведены в зависимых пунктах формулы изобретения, а также в настоящем описании.
Одним объектом изобретения, обеспечивающим достижение вышеупомянутой главной цели, является контроллер инфузионного устройства. Контроллер инфузионного устройства выполнен с возможностью управления приводом для дозированной инфузии лекарственного средства в соответствии с набором режимов инфузии. Контроллер инфузионного устройства выполнен также с возможностью управления инфузией на протяжении последовательности запланированных событий инфузии. Кроме того, контроллер инфузионного устройства выполнен с возможностью установления - для объема события инфузии, вводимого в ходе данного запланированного события инфузии, -привязки между долями объема событий инфузии и режимами инфузии, реализуемыми чередующимся образом.
Другим объектом изобретения, обеспечивающим достижение вышеупомянутой главной цели, является инфузионное устройство. Инфузионное устройство выполнено с возможностью инфузии лекарственного средства в течение длительного периода времени и предназначено для длительного и скрытого ношения, в частности для экстракорпорального ношения, пользователем. Инфузионное устройство содержит контроллер, соответствующий одному из вариантов осуществления изобретения, упомянутых выше и/или ниже. Инфузионное устройство также содержит привод, функционально связанный с контроллером инфузионного устройства. Привод также выполнен с возможностью соединения с резервуаром для лекарственного средства с целью выполнения инфузии последнего из этого резервуара.
Еще одним объектом изобретения, обеспечивающим достижение вышеупомянутой главной цели, является способ управления приводом для выполнения дозированной инфузии лекарственного средства из резервуара для лекарственного средства в соответствии с набором режимов инфузии. Способ включает управление инфузией на протяжении последовательности запланированных событий инфузии. Способ также включает установление - для объема события инфузии, вводимого в ходе данного запланированного события инфузии, - привязки между долями объема событий инфузии и режимами инфузии, реализуемыми чередующимся образом.
Другим объектом изобретения, обеспечивающим достижение вышеупомянутой главной цели, является компьютерный программный продукт. Компьютерный программный продукт включает энергонезависимый машиночитаемый носитель информации с записанной на нем компьютерной программой. Компьютерная программа может быть выполнена с возможностью инструктирования процессора с целью выполнения им действий в качестве контроллера инфузионного устройства и/или реализации способа согласно одному из вариантов осуществления изобретения, упомянутых выше и/или ниже.
Выражение "дозированная инфузия лекарственного средства" относится к инфузии, выполняемой посредством волюметрического насоса, в котором осуществляется регулирование объема вводимого лекарственного средства в зависимости от времени, обычно путем прямого объемного вытеснения из резервуара для лекарственного средства. Лекарственное средство представляет собой жидкость. В одном варианте осуществления изобретения, в частности относящемся к НПИИ, лекарственное средство может представлять собой жидкий инсулин. Могут быть использованы и другие лекарственные средства, такие как обезболивающие и противоопухолевые препараты. В ходе инфузии лекарственное средство поступает из обычного источника, в частности из обычного резервуара для лекарственного средства, такого как картридж.
Термин "объем" относится к объему жидкого лекарственного средства. Объем может быть, в принципе, выражен в любых физических единицах, таких как милли- или микролитры. Однако применительно к инфузии лекарственного средства и, в частности, к НПИИ объем часто выражают в международных единицах (ME или ЕД - "единица действия"), определяющих активную дозу лекарственного средства, отнесенную к данной концентрации, обычно 100 ЕД (1 миллилитр жидкости содержит 100 ЕД). В данном случае 1 ЕД соответствует 10 микролитрам абсолютного объема. Аналогичная зависимость применима к лекарственным средствам другой концентрации, например 40 ЕД (1 миллилитр жидкости содержит 40 ЕД) или 200 ЕД (1 миллилитр жидкости содержит 200 ЕД). Если не указано иное, то в настоящем описании предполагается использование лекарственного средства со 100 ЕД. Кроме того, объем может также быть выражен (как правило, но не обязательно) кратной величиной его приращения.
В общем смысле режим инфузии определяется объемом, подлежащим введению в зависимости от времени. Как будет более подробно описано ниже, конкретный режим инфузии может быть, в принципе, бесконечным по времени, так что инфузия выполняется, пока работает инфузионное устройство. Это, в частности, имеет место в случае базального режима. В альтернативном варианте конкретный режим инфузии может быть рассчитан на инфузию ограниченного и обычно предварительно заданного объема в течение ограниченного времени. Это, в частности, имеет место в случае болюсного введения лекарственного средства. Объем болюсной дозы лекарственного средства называется объемом болюса, а общее время болюсной инфузии - продолжительностью болюса. В отличие от базальной инфузии, болюсная инфузия обычно выполняется по запросу и может быть в любое время запрограммирована пользователем, например путем непосредственного ввода, вызова из соответствующего запоминающего устройства и/или автоматического вычисления с помощью калькулятора болюсов, хорошо известного из уровня техники.
В общем случае каждый из отдельно взятых режимов инфузии определяет, для данного события инфузии, соответствующий объем инфузии, который должен быть введен в ходе запланированного события инфузии. Как будет ясно из нижеследующего описания, некоторые объемы инфузии в некоторых режимах инфузии могут быть - и обычно являются, - равными нулю для данного запланированного события инфузии.
Выражение "управление инфузией на протяжении последовательности запланированных событий инфузии" означает, что событие инфузии происходит в соответствии с данной, обычно предварительно определенной, схемой. В одном варианте осуществления изобретения контроллер инфузионного устройства выполнен с возможностью запуска запланированных событий инфузии в точно определенные моменты времени, в частности через равные временные интервалы между последовательными запланированными событиями инфузии. Для запуска запланированных событий инфузии в контроллере инфузионного устройства предусмотрены часы, в частности часы реального времени. Типичные равные интервалы времени составляют, например, 3 минуты. В зависимости от общей конструкции и типа лекарственного средства могут использоваться и другие интервалы времени, например 1 минута, 2 минуты, 6, 10 или 20 минут. Интервал времени между запланированными событиями инфузии называется запланированным интервалом. Далее, в типичных вариантах осуществления изобретения запланированные события инфузии запускаются в заданное время суток, например в 0:00 (полночь), 0:03, 0:06, 0:09, 0:12 и т.д., то есть с запланированным интервалом 3 минуты. Продолжительность инфузии, запланированный объем которой должен быть введен в ходе запланированного события инфузии, обычно невелика по сравнению с интервалом времени между запланированными событиями инфузии и может находиться в диапазоне от миллисекунд до нескольких секунд в зависимости от активного режима инфузии и общей конструкции. Следует отметить, что объем события инфузии обычно не является постоянным, а изменяется от события к событию.
Объем события инфузии представляет собой общий объем, вводимый в ходе запланированного события инфузии. Объемная доля представляет собой часть (долю) объема запланированного события инфузии, привязанную к конкретному режиму инфузии, причем сумма объемных долей соответствует объему события инфузии. Установленная привязка между объемными долями и режимами инфузии является уникальной в том смысле, что к каждой объемной доле в любом случае привязывается один конкретный режим инфузии. Тем не менее, к одному и тому же режиму инфузии может быть привязано более одной объемной доли. В контексте настоящего описания привязка между объемными долями и режимами инфузии в общем случае рассматривается как привязка объемной доли к данному режиму инфузии. Однако в альтернативном варианте режим инфузии привязывается к данной объемной доле.
Поскольку установление привязки между объемными долями и режимами инфузии осуществляется для данного запланированного события инфузии чередующимся образом, объем не распределяется среди отдельных режимов инфузии последовательным образом, когда один режим инфузии следует за другим. Вместо этого общий объем, который относится (должен быть привязан) к конкретному режиму инфузии, разделяется на объемные доли, чередующиеся с объемными долями, относящимися (привязанными) к другим режимам инфузии. В некоторых вариантах осуществления изобретения чередующаяся инфузия может, в частности, представлять собой, полностью или частично, циклическую инфузию, при которой объемные доли привязываются к двум или более режимам инфузии циклическим образом.
Как будет ясно из нижеследующего описания, такой подход исключает необходимость в задержке выполнения инфузии в каком-либо режиме, пока не завершится другой режим инфузии. Это позволяет значительно снизить вычислительные затраты, требуемые для координации и планирования инфузии в активных режимах, а также уменьшить сложность алгоритма, выполняемого контроллером инфузионного устройства.
Кроме того, инфузия может проводиться, без каких-либо принципиальных ограничений, путем совмещенного либо единообразного выполнения нескольких режимов. Изобретение позволяет упростить планирование инфузии и, в частности, управление приводом в разных режимах, в частности для сложных сценариев, включающих совмещение нескольких режимов инфузии лекарственного средства.
В отношении настоящего изобретения важно понять, что установление привязки между режимами инфузии и объемными долями влияет на процесс работы контроллера инфузионного устройства, а также на характер представления пользователю информации об инфузии, в частности в режиме реального времени. Тем не менее, ввиду того, что в ходе инфузии лекарственное средство поступает из одного и того же источника, фармакологический эффект не зависит от привязки к режимам инфузии. Следует отметить, что в зависимости от режимов инфузии число объемных долей может быть равно нулю.
В одном варианте осуществления изобретения контроллер инфузионного устройства выполнен с возможностью привязки, циклическим образом, объемных долей к нескольким режимам инфузии. Как будет более очевидно из нижеизложенного, этот вариант осуществления изобретения может быть реализован особенно эффективным и несложным образом.
В одном варианте осуществления изобретения контроллер инфузионного устройства выполнен с возможностью управления, в ходе данного запланированного события инфузии, инфузией объема события инфузии в виде последовательности отдельных объемных пакетов. После выполнения инфузии объемного пакета возникает пауза перед инфузией следующего объемного пакета. Эта пауза позволяет восстановиться источнику энергии, обычно представляющему собой перезаряжаемую или неперезаряжаемую аккумуляторную батарею, питающую инфузионное устройство. Кроме того, данная мера ограничивает, часто желаемым образом, среднюю скорость инфузии. Как будет более очевидно из нижеизложенного, в зависимости от практической реализации и режимов инфузии объемный пакет может точно соответствовать объемной доле. Однако в альтернативном варианте объемный пакет может быть разделен на некоторое количество объемных долей, привязанных к разным режимам инфузии.
В одном частном варианте осуществления изобретения, предусматривающем использование объемных пакетов, контроллер инфузионного устройства выполнен с возможностью привязки объемных пакетов, следующих друг за другом, к разным режимам инфузии. В подобном варианте осуществления изобретения общий объем пакета привязывается к единственному режиму инфузии, вследствие чего формируется объемная доля.
В одном частном варианте осуществления изобретения, предусматривающем использование объемных пакетов, объемные пакеты могут иметь ограниченный объем. Соответственно предусматривается типичный предварительно заданный максимальный объем пакета, не превышаемый для отдельного объемного пакета. Кроме того, в одном варианте осуществления изобретения может быть предусмотрен типичный предварительно заданный неснижаемый объем пакета. Задание максимального объема пакета является целесообразным по вышеупомянутым причинам, в частности для обеспечения восстановления аккумуляторной батареи. Задание минимального объема пакета является целесообразным по соображениям точности измерений, поскольку чрезвычайно малые объемы очень сложно, если не невозможно, измерить с требуемой точностью. Контроллер инфузионного устройства может быть соответственно выполнен с возможностью активации привода для выполнения инфузии объемных пакетов с объемом, находящимся между минимальным и максимальным значениями. В другом частном варианте осуществления изобретения контроллер инфузионного устройства может быть соответственно выполнен с возможностью активации привода для выполнения инфузии объемного пакета, имеющего постоянный объем.
В одном частном варианте осуществления изобретения, предусматривающем использование объемных пакетов, контроллер инфузионного устройства выполнен с возможностью управления, в данном объемном пакете, инфузией в виде последовательности отдельных приращений объема и привязки каждого из приращений объема к какому-либо режиму инфузии. В этом варианте осуществления изобретения приращение объема определяет наименьший объем, который может быть введен в ходе инфузии и привязан к какому-либо режиму инфузии. В типичном конструктивном исполнении инфузионного устройства привод включает шаговый двигатель, а приращение объема соответствует шагу этого двигателя. Как более подробно описано ниже, все приращения объема в объемном пакете могут быть привязаны к одному и тому же режиму или к нескольким режимам инфузии. Если приращения объема привязаны к нескольким режимам инфузии, то все приращения объема, привязанные к одному и тому же режиму инфузии, образуют, как упоминалось выше, объемную долю. Кроме того, максимальный или постоянный объем пакета может соответствовать, например, 18 приращениям объема.
В одном частном варианте осуществления изобретения, предусматривающем использование объемных пакетов, контроллер инфузионного устройства выполнен с возможностью привязки приращений объема в данном объемном пакете к режимам инфузии в соответствии с порядком приоритетности, начиная с режима инфузии, имеющего самый высокий приоритет (режима инфузии с наивысшим приоритетом), и привязки приращений объема к режиму инфузии с более низким приоритетом, если приращения объема больше не могут быть привязаны к режиму инфузии с более высоким приоритетом. Отсутствие возможности привязки дополнительных приращений объема к режиму инфузии с более высоким приоритетом может иметь место в случае, если приращения объема в количестве, соответствующем запланированному объему инфузии в режиме с более высоким приоритетом, уже были привязаны к этому режиму. В этом варианте осуществления изобретения инфузионные приращения объемного пакета могут быть привязаны блочным образом к нескольким режимам инфузии в соответствии с порядком приоритетности, начиная с приоритета самого высокого уровня. Если все приращения объема привязаны к единственному режиму инфузии (режиму инфузии с наивысшим приоритетом), то объемный пакет в целом образует единственную объемную долю. Если приращения объема привязаны блочным образом к нескольким режимам инфузии, то каждый из блоков определяет соответствующую объемную долю. В одном из частных вариантов осуществления изобретения порядок приоритетности может изменяться циклическим образом.
В одном частном варианте осуществления изобретения, предусматривающем использование объемных пакетов, контроллер инфузионного устройства выполнен с возможностью установления привязки между объемным пакетом в целом и режимом инфузии и/или частями объемного пакета и несколькими режимами инфузии после выполнения инфузии этого объемного пакета. В этом варианте осуществления изобретения сначала выполняется инфузия объемного пакета. Затем его объем привязывается к одному или более режимов инфузии.
В идеальном случае объем, фактически вводимый в ходе инфузии, например в качестве объема события инфузии, соответствует объему, для введения которого активируется привод. Однако в реальности это не обязательно является гарантированным по причине, например, шаговых потерь (в зависимости от нагрузки), перебора или недобора. Поэтому эффективный объем инфузии, например эффективный объем события инфузии, может соответственно отклоняться от объема, для которого активируется привод. Поэтому в описанных выше вариантах осуществления изобретения, предусматривающих использование объемных пакетов, эффективный, то есть фактически вводимый, объем пакета может соответственно отклоняться от заданного командой объема пакета, для инфузии которого активируется привод. Аналогичным образом, в случае инфузии, выполняемой в виде последовательности инфузионных приращений, эффективное (не обязательно целое) число приращений может отклоняться от заданного командой числа, а эффективный объем события инфузии может отклоняться от заданного командой объема. В одном варианте осуществления изобретения установление привязки между объемными долями и режимами инфузии основано на эффективном объеме события инфузии. Контроллер инфузионного устройства может быть также выполнен с возможностью определения эффективных объемов, введенных в ходе инфузии.
В одном варианте осуществления изобретения набор режимов инфузии включает изменяющийся со временем и циклический, в частности циркадный, базальный режим. При проведении терапии посредством НПИИ базальная инфузия используется для покрытия потребности в инсулине, не зависящем от приема пищи, что необходимо для поддержания метаболизма. Базальный режим обычно является предварительно программируемым. Базальный режим обычно, но не обязательно, представляет собой циркадный (суточный) режим, то есть относится к периоду в 24 часа. В этом случае, который, если не указано иное, относится и к нижеследующему описанию, представленному в качестве примера, скорость базальной инфузии соответственно определяется в зависимости от времени суток. Как правило, профиль инфузии в базальном режиме сохраняется в запоминающем устройстве контроллера инфузионного устройства в форме схемы базальной инфузии, имеющей вид поисковой таблицы, содержащей общий объем или скорость (объем в единицу времени) базальной инфузии, указанные для интервалов времени, например для каждого часа или получаса суток. Скорость базальной инфузии на протяжении каждого интервала времени обычно является постоянной величиной, то есть скорость базальной инфузии в зависимости от времени выражается кусочно-постоянной функцией. В альтернативном варианте схема базальной инфузии может быть сохранена в виде не поисковой таблицы, а математической функции или параметров этой функции. Хотя процедура базальной инфузии может быть, как более подробно описано ниже, временно приостановлена или изменена пользователем (следствием чего явится отклонение от строгого циркадного профиля), введение базальной дозы обычно выполняется амбулаторной инфузионной системой автономно под управлением контроллера инфузионного устройства и не требует взаимодействия с пользователем. В типичных вариантах осуществления изобретения один из активных режимов инфузии всегда представляет собой базальный режим.
В наборе доступных режимов инфузии может быть предусмотрено более одного базального режима для альтернативного использования, причем один из них обычно бывает активным, например в случае сменной работы в дневную или ночную смену, в будние и выходные дни и т.п. Хотя в конкретный момент времени обычно активен и используется только один из этих режимов, настоящее изобретение не содержит ограничений в этом отношении, и контроллер инфузионного устройства может быть также выполнен с возможностью проведения, в случае необходимости, совмещенной инфузии в соответствии с более чем одним базальным режимом.
Basal
Basal
Basal_Hour
Basal_Hour
Basal
В приведенных ниже примерах предполагается, что базальная инфузия, определяемая базальным режимом, представлена кусочно-постоянной функцией для каждого часа суток. Объем V каждого запланированного события базальной инфузии для данного часа суток определяется выражением V=V/(60 мин./ Т), где Т - запланированный интервал, например 3 минуты, a V - объем базальной инфузии для данного часа суток. Следует отметить, что объем V каждого запланированного события инфузии остается постоянным на протяжении следующих друг за другом запланированных событий инфузии, пока остается постоянной скорость базальной инфузии.
Как упоминалось выше, хотя базальная инфузия обычно носит циклический и периодический характер, в строгом смысле это не является обязательным во всех случаях. В частности, контроллер инфузионного устройства может быть выполнен с возможностью предоставления пользователю права на временное изменение базальной инфузии путем ее увеличения или уменьшения сообразно конкретной ситуации, например в случае занятий спортом или болезни. Кроме того, контроллер инфузионного устройства может быть выполнен с возможностью оперативного установления связи с системой непрерывного измерения уровня гликемии и автоматического временного изменения, в частности уменьшения или приостановки, базальной инфузии в зависимости от сигнала, полученного системой непрерывного измерения уровня гликемии. Этот вариант осуществления изобретения является особенно полезным в смысле исключения или снижения вероятности возникновения нежелательных и потенциально опасных эпизодов гипогликемии в ходе проведения НПИИ.
В одном варианте осуществления изобретения набор режимов инфузии включает режим растянутого болюса, определяющий общий объем растянутого болюса, подлежащий введению в ходе ограниченного числа запланированных событий инфузии, причем контроллер инфузионного устройства выполнен с возможностью получения запроса на выполнение инфузии растянутого болюса.
Extended_Total
Extended
Использование растянутых болюсов при проведении НПИИ часто считается эффективным для покрытия потребности в инсулине при приеме пищи конкретного типа, метаболизируемой в организме в течение продолжительного периода времени, и может поэтому предусматривать необходимость непрерывной или повторяющейся подачи инсулина на протяжении, например, 1 часа, 2 часов или даже дольше. Инфузия растянутого болюса может быть, как правило, запрограммирована пользователем устройства в любое время по запросу, например путем ввода параметров инфузии либо загрузки их из запоминающего устройства как описано ниже и/или вычисления этих параметров с помощью калькулятора болюсов. В некоторых вариантах осуществления изобретения может быть предусмотрена независимая активация, одновременная или с перекрытием по времени, более чем одного режима растянутого болюса. Хотя для получения растянутого болюса могут быть использованы режимы инфузии разных типов, а инфузионное устройство может быть выполнено с возможностью проведения инфузии растянутых болюсов лекарственного средства, относящихся к разным типам, в настоящем описании здесь и далее предполагается, что инфузия растянутого болюса выполняется одинаковым образом, а именно: если V - общий объем растянутого болюса, a m - число следующих друг за другом запланированных событий инфузии, между которыми должен быть распределен этот болюс, то объем V события инфузии растянутого болюса для каждого из m запланированных событий инфузии Продолжительность инфузии растянутого болюса вводится пользователем, из практических соображений, в виде абсолютного времени, например как число часов/минут, а не число запланированных событий инфузии.
В одном варианте осуществления изобретения набор режимов инфузии включает режим стандартного (немедленного) болюса. Контроллер инфузионного устройства выполнен с возможностью получения запроса на выполнение инфузии стандартного болюса, а также с возможностью управления приводом для запуска инфузии стандартного болюса, выполняемой не синхронно с запланированными событиями инфузии.
Стандартный болюс представляет собой наиболее часто используемый в НПИИ тип болюса лекарственного средства, применяемый для покрытия потребности в инсулине при приеме метаболизируемой пищи разных типов, а также для снижения нежелательно повысившегося уровня содержания глюкозы в крови. Инфузия стандартного болюса может быть, как правило, запрограммирована пользователем устройства в любое время по запросу. Стандартный болюс может определяться своим объемом в качестве единственного параметра. После введения или программирования стандартного болюса, в частности его объема, немедленно начинается инфузия вне зависимости от запланированных событий инфузии. Это является благоприятным фактором, поскольку обычным требованием, предъявляемым к стандартному болюсу, является как можно более быстрое действие. Следует отметить, что объем болюса, например при проведении НПИИ, может быть сравнительно большим. Как правило, объем болюса составляет несколько ЕД и может в некоторых случаях достигать значения, например, 20 ЕД и даже больше.
В одном из частных вариантов осуществления изобретения контроллер инфузионного устройства выполнен с возможностью привязки, чередующимся образом, объемных долей к режиму стандартного болюса и к другим режимам инфузии, отличным от режима стандартного болюса. Из-за потенциально большого объема и несинхронности инфузии стандартного болюса она может пересекаться по времени с каким-либо запланированным событием инфузии, то есть инфузия стандартного болюса может происходить во время запланированного события инфузии. Благодаря чередующейся привязке объемных долей запланированного события инфузии к режиму стандартного болюса и других объемных долей к другим режимам инфузия стандартного болюса протекает во время запланированного события инфузии как его часть. При этом не требуется ни прерывание инфузии стандартного болюса для реализации запланированного события инфузии, ни приостановка инфузии в других режимах до завершения инфузии стандартного болюса. По завершении запланированного события инфузии может быть продолжена инфузия пока не введенной доли стандартного болюса (то есть доли, которая не была введена ни до, ни во время запланированного события инфузии как часть последнего).
В одном варианте осуществления изобретения набор режимов инфузии включает режим многоволнового болюса. Режим многоволнового болюса представляет собой комбинацию режимов стандартного болюса и растянутого болюса.
Аналогично описанному выше растянутому болюсу, многоволновой болюс может быть использован при проведении НПИИ для покрытия потребности в инсулине при приеме пищи конкретных типов. Он может быть, в частности, использован в случае пищи, одна часть которой метаболизируется в организме после приема в течение длительного времени, а другая часть - в течение короткого времени. Параметры многоволнового болюса, программируемые пользователем либо загружаемые из запоминающего устройства и/или вычисляемые с помощью калькулятора болюсов, могут включать его общий объем, объем доли, подлежащей введению в качестве стандартного болюса, и время, в течение которого выполняется инфузия доли, вводимой в качестве растянутого болюса. Хотя упомянутый режим многоволнового болюса полезен для выполнения инфузии соответствующих болюсов, в альтернативном варианте его можно запрограммировать как стандартный болюс и отдельный растянутый болюс.
Контроллер инфузионного устройства может быть, в принципе, выполнен с возможностью параллельного управления режимами инфузии в любом требуемом количестве. В типичных вариантах осуществления изобретения контроллер инфузионного устройства выполнен с возможностью параллельного управления базальным режимом, режимом стандартного болюса, одним или более режимами растянутого болюса и одним или более режимами многоволнового болюса. Возможно использование и других конструктивных вариантов. Следует также отметить, что могут быть также предусмотрены режимы других типов, в частности болюсные режимы, например модифицированный режим растянутого болюса, в котором инфузия распределяется по всему дополнительному (растянутому) периоду времени в соответствии с числом периодов обновления, а объем растянутой инфузии изменяется со временем.
В одном варианте осуществления изобретения контроллер инфузионного устройства выполнен с возможностью предоставления в режиме реального времени информации в отношении введенных объемов лекарственного средства. Такая информация может отображаться в режиме реального времени, обычно в численной и/или графической форме, на дисплее инфузионного устройства и/или какого-либо удаленного устройства, функционально связанного с инфузионным устройством. Информация в режиме реального времени может, в частности, предоставляться для всех типов болюсной инфузии и отображать уже введенный объем и/или объем, остающийся для инфузии. Известно, что многие пользователи стремятся, например при проведении НПИИ, вручную контролировать инфузию болюсов лекарственного средства на основании информации, отображаемой на дисплее. В этом смысле настоящее изобретение обладает особым преимуществом, обеспечивая требуемое плавное изменение, без заметных задержек и в режиме реального времени, информации о фактически введенном объеме. Известно, что задержки, обычно возникающие при проведении инфузии без чередования режимов в устройствах, соответствующих уровню техники, часто дезориентируют и раздражают некоторых пользователей. В контексте настоящего описания под информацией, поступающей в режиме реального времени, следует понимать информацию, которая непрерывно обновляется и отображает фактическую ситуацию с инфузией, относящуюся к одному или более режимам инфузии, в частности к уже введенным и/или к оставшимся и подлежащим введению объемам болюсов.
В одном варианте осуществления изобретения контроллер инфузионного устройства содержит набор накапливающих сумматоров. Каждый накапливающий сумматор связан с одним режимом инфузии и хранит объем инфузии, запланированный для введения в соответствии со связанным режимом инфузии. Установление привязки между объемной долей и режимом инфузии включает уменьшение содержимого накапливающего сумматора, связанного с этим режимом инфузии, на эту объемную долю.
Выражение "запланированный объем инфузии" означает, что этот объем должен быть введен инфузионным устройством без лишних задержек, то есть обычно как можно быстрее. Объемы инфузии могут быть сохранены в накапливающих сумматорах различным образом, например как абсолютные значения объема или как ЕД. Для простоты в нижеследующем описании предполагается, что эти объемы сохраняются в виде целого числа, а именно кратного значения приращения объема. Как будет более понятно из нижеследующего описания, накапливающий сумматор может рассматриваться как регистр, содержимое которого увеличивается в результате планирования введения объема в соответствии с режимом инфузии и уменьшается после соответствующего введения этого объема. Объем инфузии, сохраненный в накапливающем сумматоре в качестве запланированного для введения, может принимать, в принципе, любое значение и быть, в частности, больше максимального объема пакета.
В одном варианте осуществления изобретения контроллер инфузионного устройства выполнен с возможностью неоднократного выполнения программы управления инфузией. Программа управления инфузией включает: (а) определение, должна ли инфузия лекарственного средства выполняться в текущий момент времени в соответствии с набором режимов инфузии. Если установлено, что инфузия лекарственного средства должна выполняться, то программа управления инфузией включает, далее, активацию привода для выполнения инфузии объемного пакета из резервуара для лекарственного средства в виде последовательности приращений объема. Контроллер инфузионного устройства может быть также выполнен с возможностью установления привязки между приращениями объема в объемном пакете и режимами инфузии. Как упоминалось выше, приращения объема, привязанные к одному из обычных режимов инфузии, образуют объемную долю.
Неоднократное выполнение программы управления инфузией может быть периодическим, в частности в течение предварительно заданного периода. В типичном варианте осуществления изобретения инфузионное устройство, находящееся в рабочем режиме, выполняет эту программу повторяющимся и бесконечным образом. Программа управления инфузией выполняется в точно определенные моменты времени, в частности с соблюдением равных временных интервалов (интервалов управления инфузией) между последовательными событиями инфузии. Интервал управления инфузией может быть равен, например, 1 секунде. Интервал управления инфузией выбирается преимущественно таким образом, чтобы инфузия, соответствующая последовательно выполняемым программам управления, была фактически непрерывной с учетом фармакокинетики лекарственного средства. Говоря другими словами, инфузия, соответствующая ряду последовательно выполняемых программ управления инфузией, может рассматриваться как единственная инфузия, проводимая в течение длительного периода времени. Для запуска выполнения программы управления инфузией в контроллере инфузионного устройства могут быть предусмотрены часы. В типичном примере, который распространяется и на нижеследующее описание, интервал управления инфузией равен 1 секунде. Могут быть, однако, использованы и другие интервалы управления инфузией. Этот период является более продолжительным по сравнению со временем, требуемым для инфузии объемного пакета.
Следует, однако, отметить, что инфузия не обязательно выполняется в ходе каждого эпизода выполнения программы управления инфузией. Она выполняется только в том случае, если введение лекарственного средства должно быть проведено в текущий момент времени в соответствии с одним или более режимами инфузии. Как будет более понятно из нижеследующего описания, инфузия лекарственного средства на самом деле не выполняется в ходе выполнения большинства программ управления инфузией.
Basal
Extended
В варианте осуществления изобретения, предусматривающем неоднократное выполнение программы управления инфузией, обновление содержимого накапливающих сумматоров может происходить соответственно незадолго до наступающего запланированного события инфузии. В частности, содержимое накапливающего сумматора, связанного с базальным режимом инфузии, может быть соответственно увеличено на объем V события базальной инфузии, подлежащий введению как часть наступающего запланированного события инфузии. Содержимое накапливающего сумматора, связанного с режимом растянутого болюса, может быть соответственно увеличено на объем V события инфузии растянутого болюса, подлежащий введению как часть наступающего запланированного события инфузии. Запланированное событие инфузии включает один или несколько последовательных эпизодов выполнения программы управления инфузией, причем в каждой программе управления инфузией предусмотрено введение одного объемного пакета.
В этом варианте осуществления изобретения содержимое накапливающего сумматора, связанного с инфузией стандартного болюса, может быть соответственно увеличено на объем стандартного болюса не синхронно с другими накапливающими сумматорами во время программирования стандартного болюса или получения запроса на его инфузию. После этого инфузия стандартного болюса будет запущена, не синхронно с запланированными событиями инфузии, в результате следующего выполнения программы управления инфузией. Если инфузия стандартного болюса пересекается с запланированным событием инфузии, то она будет продолжаться как часть этого запланированного события и чередоваться с другими режимами инфузии, что станет более понятным из нижеследующего описания примеров осуществления изобретения.
В другом частном варианте осуществления изобретения, предусматривающем неоднократное выполнение программы управления инфузией, описанной выше, контроллер инфузионного устройства может быть выполнен с возможностью учета переноса между программами управления инфузией, отражающего расхождение между заданными и фактически введенными объемами инфузии. Этот вариант осуществления изобретения обладает тем преимуществом, что обеспечивает правильную привязку между введенными приращениями объема, с одной стороны, и режимами инфузии, с другой стороны, и соответствие режимам инфузии в случае расхождения. В этом варианте осуществления изобретения фактически введенные объемы инфузии будут приведены в соответствие режимам инфузии путем усреднения по нескольким программам управления инфузией.
Способы управления дозированной инфузией лекарственного средства, предлагаемые в настоящем изобретении, могут быть реализованы с помощью контроллеров инфузионных устройств и инфузионных устройств, соответствующих изобретению. Поэтому раскрытие сущности изобретения, выполненное явным образом в описанных вариантах осуществления изобретения применительно к контроллерам инфузионных устройств и/или инфузионным устройствам, одновременно относится к соответствующим вариантам осуществления способа, и наоборот. В частности, если в каких-либо вариантах осуществления изобретения предусмотрена возможность выполнения контроллерами инфузионных устройств и/или инфузионными устройствами какого-либо конкретного шага или ряда шагов, то способ, соответствующий изобретению, может включать этот шаг или ряд шагов. Аналогичным образом, если какой-либо способ может включать конкретный шаг или ряд шагов, то конструкция или исполнение соответствующих контроллеров инфузионных устройств или самих инфузионных устройств может предусматривать возможность выполнения этого шага или ряда шагов.
Краткое описание чертежей
На чертежах показано:
на фиг. 1 - схематическое функциональное изображение инфузионного устройства и связанных с ним элементов согласно одному из примеров осуществления изобретения,
на фиг. 2 - инфузионное устройство, показанное вместе с удаленным устройством, согласно другому примеру осуществления изобретения,
на фиг. 3 - операционная схема выполнения примерной программы управления инфузией,
на фиг. 4 - примерная операционная схема для определения объема, запланированного для инфузии в ходе выполнения программы управления инфузией,
на фиг. 5 - примерная операционная схема для установления привязки между объемными долями и режимами инфузии,
на фиг. 6 - пример инфузии как функции времени,
на фиг. 7 - подробное представление диаграммы, показанной на фиг. 6,
на фиг. 8 - другой пример инфузии как функции времени,
на фиг. 9 - подробное представление диаграммы, показанной на фиг. 8,
на фиг. 10 - пример привязки приращений объема к нескольким режимам инфузии.
Описание примеров осуществления изобретения
Нижеследующее описание приведено вначале со ссылкой на фиг. 1. На фиг. 1 представлено схематическое функциональное изображение инфузионного устройства 100 и связанных с ним элементов, соответствующих изобретению. Инфузионное устройство 100 включает контроллер 1 инфузионного устройства и привод 2. Оно также включает блок 11 вывода, блок 12 ввода и блок 13 удаленной связи, функционально связанные с контроллером 1 инфузионного устройства.
Контроллер 1 инфузионного устройства в целом выполнен в виде электронной схемы, обычно основанной на одном или более процессоров, таких как микрокомпьютеры и/или микроконтроллеры, и может также включать периферийные компоненты и защитные схемы, в целом известные из уровня техники. Контроллер инфузионного устройства Инфузионное устройство 100 также включает привод 2, выполненный с возможностью соединения в процессе работы с резервуаром 3 для жидкого лекарственного средства. Резервуар 3 вмещает жидкое лекарственное средство, предназначенное для инфузии. В данном примере предполагается, что жидкое лекарственное средство представляет собой жидкий препарат инсулина с концентрацией 100 ЕД/мл, а инфузионное устройство 100 выполнено с возможностью проведения НПИИ. Типичный объем резервуара в этом случае может находиться в диапазоне от 1 до 3 миллилитров. Привод 2 включает в данном примере вращательный шаговый двигатель 21, питаемый энергией и, следовательно, активируемый посредством контроллера 1 инфузионного устройства. В процессе работы шаговый двигатель 21 воздействует на редукторный узел 22, а редукторный узел 22 - на поршень, плотно размещенный с возможностью скольжения в корпусе картриджа 3, образующего резервуар для лекарственного средства. Редукторный узел 22 может включать один или более редукторов. Для преобразования вращательного движения, создаваемого шаговым двигателем 21, в поступательное смещение поршня картриджа предусмотрен винтовой привод, содержащий ходовой винт. Такое конструктивное исполнение привода 2 в целом соответствует так называемому шприцевому насосу. Дополнительно предусмотрен датчик 23 углового положения, механически связанный с валом шагового двигателя 21, а также связанный с контроллером 1 инфузионного устройства с целью мониторирования, или контроля, проведения инфузии.
Лекарственное средство из картриджа 3 вводится, контролируемым и измеряемым образом, в организм пользователя, или пациента, 900 через инфузионную линию 890 в соответствии со смещением поршня картриджа.
В одном варианте осуществления изобретения инфузионное устройство представляет собой компактное устройство, содержащее надежный водонепроницаемый корпус, выполненный с возможностью размещения картриджа 3 в предусмотренном для него отсеке. В этом варианте осуществления изобретения корпус имеет размеры и форму, удобные для ношения, например, с помощью ременного зажима или в кармане брюк. В данном случае инфузионная линия 890 обычно включает катетерную трубку длиной, например, от 0,5 до 1,5 м, снабженную инфузионной канюлей. Как правило, инфузионное устройство выполнено с возможностью его эксплуатации в течение нескольких лет.
В одном из альтернативных вариантов осуществления изобретения инфузионное устройство и, в частности, контроллер 1 и привод 2 выполнены с возможностью разъемного соединения с утилизируемой платформой, выполненной с возможностью прикрепления к коже пользователя посредством липкого пластыря. Кроме того, в этом варианте осуществления изобретения картридж 3 может быть выполнен с возможностью надежного зацепления бок о бок с инфузионным устройством 100 и соединения с платформой вместе с инфузионным устройством 100. После соединения устанавливается функциональная связь между редукторным узлом 22 и поршнем картриджа. Ходовой винт винтового привода может представлять собой неотъемлемую часть картриджа 3, а находящаяся с винтом в разъемном соединении приводная гайка - часть редукторного узла 22, или наоборот. В этом варианте осуществления изобретения инфузионная линия 890 может быть сокращена до инфузионной канюли, выступающей непосредственно из поверхности платформы, контактирующей с кожей. Срок службы инфузионного устройства 100 в этом варианте осуществления изобретения может составлять от нескольких недель до нескольких лет, тогда как типичный срок службы платформы и картриджа 3 находится в диапазоне от нескольких дней до, например, двух недель. Поэтому инфузионное устройство 100 используется с некоторым количеством последовательно заменяемых платформ и резервуаров и выполнено с возможностью присоединения и отсоединения без повреждений.
В другом варианте осуществления изобретения инфузионное устройство 100 и резервуар 3 выполнены как единое устройство, имеющее надежное водонепроницаемое конструктивное исполнение с липким основанием, позволяющим прикреплять его непосредственно к телу. В этом варианте осуществления изобретения устройство в целом имеет ограниченный срок службы от нескольких дней до нескольких недель с последующей утилизацией.
Источник питания, обычно в форме перезаряжаемой или неперезаряжаемой аккумуляторной батареи, может представлять собой часть инфузионного устройства 100 или быть выполнен как единый модуль с картриджем 3.
Блок 11 вывода может включать дисплей, например цифровой, буквенно-цифровой и/или графический. В контексте настоящего описания он, в частности, используется для вывода в режиме реального времени информации, касающейся введенных объемов лекарственного средства в соответствии с изложенным выше и ниже. Кроме того, он может использоваться для общего информирования пользователя и/или обратной связи с пользователем, а также для программирования. Блок 11 вывода может также включать индикатор, такой как тактильный индикатор (например, вибропейджер) и/или акустический индикатор (например, динамик/звонок) для обеспечения обратной связи с пользователем и предупредительной сигнализации.
Блок 12 ввода может включать одну или более кнопок и/или других элементов ввода данных, в целом известных из уровня техники. Блок 12 ввода используется для общего управления работой устройства и может, в частности, использоваться для программирования болюсов лекарственного средства, в частности стандартных болюсов, подлежащих введению.
Предусматриваемый по выбору блок 13 удаленной связи предназначен для установления связи с другим устройством, в частности с удаленным устройством управления (не показано). Такое устройство управления может представлять собой устройство, специально предназначенное для этой цели, либо устройство общего назначения, такое как смартфон, в котором запускается соответствующее приложение. Наряду с другими функциями, такими как общее сопровождение и мониторирование терапии, упомянутое другое устройство может использоваться, в качестве альтернативы или дополнения, для программирования инфузии в соответствии с одним или более режимами инфузии, однако профили инфузии в базальном режиме и в режимах растянутого и многоволнового болюса могут быть запрограммированы с помощью блока 12 ввода и блока 11 вывода. Следует отметить, что программирование режима инфузии в общем случае означает программирование его параметров.
Нижеследующее описание приведено с дополнительной ссылкой на фиг. 2, на котором представлено схематическое функциональное изображение контроллера 1 инфузионного устройства, показанного вместе с удаленным устройством 5, согласно другому примеру осуществления изобретения. Контроллер 1 инфузионного устройства в этом варианте осуществления изобретения отличается от показанного на фиг. 1, в частности, тем, что он содержит блок 11а вывода и блок 12а ввода с ограниченной функциональностью. В этом варианте осуществления изобретения блок 11а вывода представляет собой блок тактильной и/или акустической индикации, служащий, главным образом, для тревожной сигнализации. Блок 12а ввода представляет собой кнопку и используется в данном примере только для программирования стандартных болюсов с заданным приращением объема болюса, например 0,5 ЕД на одно нажатие. В удаленном устройстве 5 предусмотрены блок 11b вывода, блок 12b ввода и блок 13b удаленной связи, функционально связанный с блоком 13 удаленной связи инфузионного устройства 100 посредством какого-либо коммуникационного канала, как правило радиочастотного. В этом варианте осуществления изобретения блок 12b ввода и блок 11b вывода удаленного устройства в целом предназначены для управления работой и программирования инфузионного устройства 100. В частности, они выполнены с возможностью программирования параметров режимов инфузии, например объема стандартного болюса или объема инфузии для каждого часа суток в базальном режиме.
Нижеследующее описание приведено с дополнительными ссылками на фиг. 3-5. На фиг. 3 показана операционная схема высокого уровня, иллюстрирующая выполнение программы управления инфузией, осуществляемого, начиная с шага S, контроллером 1 инфузионного устройства с интервалом управления инфузией, составляющим примерно 1 секунду.
Контроллер 1 инфузионного устройства содержит набор накапливающих сумматоров, каждый из которых соответствует общему описанию, приведенному выше. Каждый накапливающий сумматор связан с одним режимом инфузии. Предполагается, лишь в качестве примера, что предусмотрены следующие пять режимов инфузии:
А Стандартный болюс
В Многоволновой болюс (доля стандартного болюса)
С Многоволновой болюс (доля растянутого болюса)
D Растянутый болюс
Е Базальная инфузия
Как было указано выше в общем описании, доли растянутого и стандартного болюсов в многоволновом болюсе программируются или вводятся совместно.
На шаге S01 определяется общий объем инфузии, планируемой в текущий момент времени. Этот общий объем определяется суммой объемов, сохраненных в накапливающих сумматорах для упомянутых в данном примере режимов А, В, С, D, Е как более подробно описано ниже применительно к фиг. 4.
На выполняемом по выбору шаге S02 определяется, равен ли общий объем запланированной инфузии по меньшей мере минимальному запланированному объему, который может соответствовать минимальному числу, например М=18, шагов шагового двигателя 21. Как поясняется ниже, это соответствует объему стандартного пакета. Если это не так, то операционный процесс заканчивается (шаг Е) и возобновляется снова по истечении интервала управления инфузией, когда начинает выполняться следующая программа управления инфузией. В одном варианте может быть предусмотрено меньшее минимальное число шагов двигателя (например, М'=4) и, соответственно, меньший минимальный объем пакета для последней объемной доли стандартного или растянутого болюса. Благодаря этому обеспечивается введение полного объема болюса без задержки до следующего запланированного события инфузии.
Если для инфузии запланировано по меньшей мере минимальное число шагов, то рабочий процесс продолжается шагом S03, на котором контроллер инфузионного устройства управляет шаговым двигателем 21, совершающим М шагов для введения объемного пакета, причем каждый шаг двигателя соответствует приращению объема.
effective
На следующем шаге S04 определяется число фактически выполненных шагов двигателя путем оценки сигнала датчика 23 углового положения, посылаемого им во время активации шагового двигателя 21. Следует отметить, что в зависимости от общей конструкции амбулаторного инфузионного устройства 100 и, в частности, привода 2, а также от способа контроля числа шагов, фактически совершаемых шаговым двигателем 21, это число может не соответствовать в точности числу М шагов, заданному для выполнения. Поэтому эффективное число M шагов и, соответственно, эффективное число приращений объема может, как было указано выше в общем описании, отличаться от заданного числа М шагов, результатом чего явится объем пакета, введенный на шаге S03. Эффективный объем пакета (определенный по числу шагов, фактически выполненных двигателем) может соответственно отличаться от заданного объема пакета.
effective
На следующем шаге S05 устанавливается привязка между эффективным числом M шагов, выполненных двигателем, и, соответственно, связанным с ним эффективным числом приращений объема инфузии и режимами инфузии, как более подробно описано ниже применительно к фиг. 5. Операционный процесс заканчивается (шаг Е) и возобновляется снова по истечении интервала управления инфузией, когда начинает выполняться следующая программа управления инфузией. Следует отметить, что различие между заданным и эффективным числом шагов и связанным с ним числом приращений объема и объемом пакета является хотя и благоприятным, но не абсолютно обязательным фактором, если можно обеспечить эффективное выполнение заданного числа шагов другими средствами.
На фиг. 4 показана более подробная операционная схема для определения общего объема, запланированного для инфузии в ходе выполнения программы управления инфузией (S01 на фиг. 3).
Scheduled
Scheduled
Операционный процесс начинается с шага S. На следующем шаге S10 инициализируется счетчик запланированных объемов, устанавливаемый на значение V=0. На следующем шаге S11 инициализируется счетчик режимов, устанавливаемый на значение n=1, обозначающее первый из режимов инфузии. На следующем шаге S12 определяется, равен ли нулю объем инфузии, сохраненный в накапливающем сумматоре для данного значения n счетчика режимов инфузии, и операционный процесс разветвляется в зависимости от результата. В случае отрицательного ответа операционный процесс продолжается шагом S13, на котором значение V счетчика запланированных объемов увеличивается на объем инфузии, сохраненный в накапливающем сумматоре, и операционный процесс продолжается шагом S14. В случае если на шаге S12 получен положительный ответ (объем инфузии равен нулю), шаг S13 пропускается и операционный процесс продолжается шагом S14, следующим непосредственно после шага S12.
На шаге S14 значение n счетчика режимов инфузии увеличивается на 1 для учета следующего режима инфузии. На следующем шаге S15 определяется, превышает ли значение n счетчика режимов инфузии число режимов инфузии. В случае положительного ответа операционный процесс заканчивается шагом Е. В случае отрицательного ответа происходит возврат к шагу S12, который соответствующим образом выполняется для следующего режима инфузии. Поскольку таким путем осуществляется охват всех режимов инфузии, порядок их активации не имеет решающего значения.
effective
На фиг. 5 показана более подробная операционная схема для установления привязки между эффективным числом M шагов, выполненных двигателем, и, соответственно, связанным с ним эффективным числом приращений объема инфузии и режимами инфузии (шаг S05 на фиг. 3).
effective
effective
Операционный процесс начинается с шага S. На следующем шаге S100 счетчик IC объема инициализируется посредством введенного эффективного объема пакета, определенного из эффективного числа M шагов двигателя на шаге S04 процесса, плюс, если применимо, перенесенного (положительного или отрицательного) объема. Как более подробно описано ниже, счетчик IC объема показывает число приращений объема, введенных на шаге S04, но пока не привязанных к какому-либо режиму. На следующем шаге S101 инициализируется счетчик циклов, устанавливаемый на значение n=1. Следует отметить, что введенный эффективный объем пакета задается непосредственно эффективным числом M шагов двигателя, если объемы рассматриваются как кратные суммы приращений объема.
(01)
На следующем шаге S102 определяется, является ли положительным, то есть отличным от нуля, значение, сохраненное в накапливающем сумматоре ACC, связанном с приоритетным режимом инфузии (см. шаг S108 ниже), и если да, то приращения объема являются привязанными к приоритетному режиму инфузии. Если это не так, то есть если объемы, привязываемые к приоритетному режиму инфузии, отсутствуют, то операционный процесс продолжается шагом S108 как описано ниже.
(01)
(01)
(01)
(01)
(01)
(01)
(01)
Если на шаге S102 установлено, что значение в накапливающем сумматоре ACC является положительным, то операционный процесс продолжается шагом S103. В этом случае по меньшей мере одно введенное приращение объема является пока не привязанным к какому-либо режиму инфузии. На шаге S103 объем, сохраненный в накапливающем сумматоре ACC, сравнивается со значением счетчика IC объема и операционный процесс продолжается в зависимости от результата. Если объем в ACC по меньшей мере равен значению счетчика IC объема, то операционный процесс продолжается шагом S106. На шаге S106 объем в ACC уменьшается на значение счетчика IC объема, то есть ACC=ACC-IC. На этом шаге S106 все оставшиеся приращения объема в объемном пакете привязываются к режиму инфузии с наивысшим приоритетом. Следовательно, общий объем приращений объема, привязанных на шаге S106, образует общую объемную долю. Поскольку никакие другие приращения объема текущего объемного пакета не доступны для привязки к какому-либо режиму инфузии, на следующем шаге S107 значение счетчика IC объема устанавливается на нуль и операционный процесс продолжается шагом S108. Как будет более понятно из нижеследующего описания, объем ACC может быть равен эффективному объему пакета или превышать его. В этом случае все приращения объема привязываются к данному режиму инфузии с наивысшим приоритетом как единственная объемная доля.
(01)
(01)
(01)
(01)
Если на шаге S103 установлено, что объем, сохраненный в накапливающем сумматоре АСС, меньше значения счетчика IC объема, то операционный процесс продолжается шагом S104. На шаге S104 значение счетчика IC объема уменьшается на величину объема в ACC На этом шаге число приращений объема, соответствующих объему ACC, привязывается к режиму инфузии с наивысшим приоритетом. Поскольку никакой другой объем не доступен для инфузии в соответствии с режимом инфузии, обладающим наивысшим приоритетом, значение соответствующего накапливающего сумматора устанавливается на нуль, то есть ACC=0. На следующем шаге S105 и операционный процесс продолжается шагом S108. Общий объем приращений объема, привязанных на шаге S104, образует общую объемную долю, которая, однако, меньше объема пакета в данном случае.
На следующем шаге S108 изменяется порядок приоритетности как описано ниже. Порядок приоритетности - это порядок, в котором приращения объема привязываются к режимам инфузии на шаге S104 или S106. Примеры двух порядков приоритетности приведены в таблицах 1-1 и 1-2.
В таблицах 1-1 и 1-2 символы (01), (02), … обозначают порядки приоритетности, указывая, в качестве примера, на порядок приоритетности до (таблица 1-1) и после (таблица 1-2). Порядок приоритетности (01) указан стрелкой и определяет приоритетный режим инфузии. Привязка приращений объема к этому приоритетному режиму инфузии осуществляется на шаге S104 или S106.
В предположении, в качестве примера, что порядок приоритетности согласно таблице 1-1 применим к выполнению описанных выше шагов S102…S107, приращения объема соответственно привязываются к режиму А стандартного болюса как к режиму с наивысшим приоритетом.
На шаге S108 порядок приоритетности изменяется путем циклической перестановки на одну позицию, и приобретает вид, показанный в таблице 1-2. Режимом с наивысшим приоритетом теперь соответственно становится режим В многоволнового болюса (доли стандартного болюса). В ходе следующих эпизодов выполнения шагов S102…S107 приращения объема будут, как описано ниже, соответственно привязаны к режиму В многоволнового болюса (доле стандартного болюса). С каждым эпизодом выполнения шага S108 происходит циклическая перестановка на одну позицию.
На следующем шаге S109 значение счетчика IC объема сравнивается с нулем и операционный процесс разветвляется в зависимости от результата. Если значение счетчика IC объема равно нулю, то все приращения объема в текущем пакете инфузии являются привязанными к какому-либо режиму инфузии и операционный процесс заканчивается шагом Е.
Если значение счетчика IC объема отлично от нуля, то не все приращения объема являются привязанными к какому-либо режиму инфузии и операционный процесс продолжается шагом S110, а значение п счетчика циклов увеличивается на единицу.
На следующем шаге S111 значение n счетчика циклов сравнивается с числом режимов инфузии, например 5 в данном примере. Если установлено, что значение n счетчика циклов не превышает число режимов инфузии, то это означает, что не все режимы инфузии были учтены для привязки приращений объема. В этом случае операционный процесс возвращается к шагу S102. Однако режим инфузии, к которому могут быть привязаны приращения объема, изменяется вследствие изменения порядка приоритетности на шаге S108. Следует отметить, что вследствие шага S102 приращения объема не привязываются к режиму инфузии с наивысшим приоритетом, если в соответствующем накапливающем сумматоре сохранено нулевое значение, что фактически выражается в пропуске этого режима в ходе привязки приращений объема к режимам инфузии.
Если на шаге S111 установлено, что учтены все режимы инфузии, то операционный процесс продолжается шагом S112. На шаге S112 счетчик IC объема устанавливается на перенесенный объем. Перенесенный объем представляет собой расхождение между заданным и фактически введенным объемом пакета. Операционный процесс заканчивается шагом Е.
В отношении операционной схемы, показанной на фиг. 5, следует также заметить, что шаг S112 выполняется только в случае наличия расхождения между заданным и фактически введенным объемом пакета и, соответственно, между заданным и фактически выполненным числом шагов шагового двигателя 21. Если оба значения совпадают, то операционный процесс заканчивается после шага S109.
Нижеследующее описание приведено с дополнительными ссылками на фиг. 6 и 7, иллюстрирующие инфузию в соответствии с базальным режимом и дополнительным режимом растянутого болюса. Сначала приводится описание со ссылкой на фиг. 6. Как и в других примерах, представленных ниже, отсчет времени по соответствующей оси в данном примере начинается в 00:00 (в полночь). Далее, предполагается, что содержимое накапливающих сумматоров может в общем случае устанавливаться, то есть увеличиваться, в соответствии с одним или более режимами инфузии и с запланированным интервалом Т=3 мин. (кроме стандартного болюса, как описано ниже), а программа управления инфузией выполняется периодически с интервалом управления инфузией, равным 1 сек. Следствием этого является запланированное событие инфузии, в ходе которого выполняется введение одного или более объемных пакетов каждые 3 минуты (где запланированное событие инфузии представляет собой последовательное введение одного или более объемных пакетов в соответствующем числе эпизодов выполнения программы управления инфузией). Запланированные события инфузии обозначаются как Sx, где х - порядковый номер.
Далее, показаны в виде столбиков, имеющих ширину (протяженность в направлении t), отображающую введенный объем, и соответствующих числу объемных пакетов или приращений объема. Каждое приращение объема связано с шагом, выполняемым шаговым двигателем 21. Следует отметить, что показанная ширина столбиков является сильно увеличенной и не отображает реальной продолжительности инфузии. Кроме того, предполагается, что вначале во всех накапливающих сумматорах сохраняется нулевое значение, показывающее отсутствие запланированной инфузии.
Basal
Basal
Basal_Hour
Basal
Basal
В момент запланированного события S0 (0:00 (полночь)) значение накапливающего сумматора ACC, связанного с базальным режимом, увеличивается на объем V события базальной инфузии, подлежащий введению и составляющий, например, 1/20 общего объема V базальной инфузии, запрограммированной на период между 0:00 (полночь) и 01:00. В ходе следующего эпизода выполнения программы управления инфузией общий объем, запланированный для введения (шаг S01 на фиг. 3; 4), устанавливается на значение, сохраненное в накапливающем сумматоре ACC. Поскольку во всех остальных накапливающих сумматорах сохранено нулевое значение, другие режимы инфузии не вносят в этот момент вклад в общий объем. Шаговый двигатель 21 активируется для выполнения инфузии объемного пакета (шаг S05 на фиг. 3). В качестве примера предполагается, что объем V события базальной инфузии соответствует числу n объемных пакетов, имеющих максимальный объем, соответствующий максимальному, равному в данном примере 18, числу приращений объема и, соответственно, шагов двигателя.
Basal
Basal
Basai
Basal
Basal
В ходе установления привязки между приращениями объема и режимами инфузии (фиг. 5) все приращения объема во введенном объемном пакете будут привязаны к базальному режиму и значение накапливающего сумматора ACC соответственно уменьшится. После выполнения программы управления инфузией накапливающий сумматор ACC сохранит объем, кратный (n-1) максимального объема пакета. Следовательно, в следующих эпизодах выполнения программы управления инфузией (то есть в течение каждой из следующих секунд при интервале управления инфузией, равном 1 секунде) вышеупомянутые шаги будут повторяться вплоть до введения полного объема V события базальной инфузии и сохранения в накапливающем сумматоре ACC нулевого значения (перенесенные объемы не учитываются из соображений простоты). Базальная инфузия соответственно распределяется по n последовательным эпизодам выполнения программы управления инфузией. На фиг. 6 вся базальная инфузия показана как событие 150 инфузии. Следует также отметить, что возникающие изменения порядка приоритетности не оказывают никакого влияния, поскольку выполняется только базальная инфузия. Следует, далее, отметить, что в операционной схеме, показанной на фиг. 5, используется только ветвь шагов S106, S107, поскольку в каждом эпизоде выполнения программы управления инфузией все приращения объема привязаны к базальному режиму (в данном примере это выражается в том, что объем V события базальной инфузии представляет собой целое число, кратное максимальному объему пакета).
Basal
После n последовательных эпизодов выполнения программы управления инфузией в накапливающем сумматоре ACC сохраняется нулевое значение, указывающее на отсутствие других запланированных событий инфузии. Поскольку во всех остальных накапливающих сумматорах также сохранено нулевое значение, в следующих последовательных эпизодах выполнения программы управления инфузией введение не выполняется.
Extended_Total
Extended
Extended
Extended_Total
Далее, как следует из примера, показанного на фиг. 6 и 7, на момент времени после первого запланированного события SO инфузии, но до следующего запланированного события S1 инфузии, запрограммирован растянутый болюс с общим объемом V. Программируемая продолжительность введения объема растянутого болюса составляет, в данном примере, 15 минут. Накапливающий сумматор ACC, связанный с режимом растянутого болюса, будет соответственно установлен на m=5 последовательных запланированных событий инфузии объема V=V /m.
Basal
Extended
Basal
Extended
Для каждого из следующих событий S1, S2, S3, S4, S5 инфузии значение как в накапливающем сумматоре ACC, связанном с базальным режимом, так и в накапливающем сумматоре ACC, связанном с режимом растянутого болюса, будет отлично от нуля. Для каждого из событий S1, S2, S3, S4, S5 базальная инфузия 150 и инфузия 160 растянутого болюса выполняются в комбинации и чередующимся образом как описано ниже применительно к фиг. 7. Следует отметить, что по завершении каждого запланированного события инфузии оба накапливающих сумматора ACC и ACC сохраняют нулевое значение и устанавливаются снова на значение, отличное от нуля, с наступлением нового запланированного события инфузии. Для ясности на фиг. 6 показаны только запланированные события S1, S2 инфузии. Запланированные события S3, S4, S5 инфузии (в 00:09, 00:12, 00:15) протекают аналогичным образом. На запланированном событии S5 инфузия растянутого болюса завершается и снова выполняется, аналогично ранее протекавшему событию S0, чисто базальная инфузия 150 (событие S6).
Extended
Basal
На фиг. 7 представлено подробное изображение события инфузии в 00:03 (S1). Для ясности здесь, во-первых, предполагается, что объем V инфузии растянутого болюса для каждого из запланированных событий инфузии равен объему V события базальной инфузии для каждого из таких запланированных событий. Отдельные объемные пакеты на фиг. 7 обозначены как 150-у (если относятся к базальной инфузии) или 160-у (если относятся к инфузии растянутого болюса), где у - порядковый номер.
Далее, в данном примере предполагается, что порядок приоритетности согласно таблице 1-1 применим к началу первого эпизода выполнения программы управления инфузией. Поскольку, однако, в данном примере в каждом из накапливающих сумматоров, связанных с режимами инфузии А (стандартный болюс), В (многоволновой болюс, доля стандартного болюса), С (многоволновой болюс, доля растянутого болюса), сохранено нулевое значение, к этим режимам инфузии не будут привязаны приращения объема, а будет повторно выполнен прогон последовательности S102→S108→S109→S110→S111. На шаге SI08 порядок приоритетности каждый раз изменяется путем циклической перестановки, вследствие чего происходит замена режима инфузии с наивысшим приоритетом, пока порядок приоритетности наконец не примет вид, соответствующий таблице 1-3:
Следовательно, приращения объема в объемном пакете 160-1, вводимом в этом эпизоде выполнения программы управления инфузией, привязаны к режиму D растянутого болюса. После выполнения шага S108 порядок приоритетности изменяется как показано в таблице 1-4 и базальный режим Е становится режимом с наивысшим приоритетом.
Следовательно, приращения объема в объемном пакете 150-1, вводимом в следующем эпизоде выполнения программы управления инфузией, привязаны к базальному режиму Е.
Basal
Extended
Представленная в настоящем описании процедура альтернативной привязки объемных пакетов к режиму D растянутого болюса и базальному режиму Е повторяется в следующих эпизодах выполнения программы управления инфузией объемных пакетов 160-2, 150-2, … 160-n, 150-n. После выполнения инфузии объемного пакета 150-n и соответствующей привязки к базальному режиму Е в обоих активных накапливающих сумматорах ACC и ACC опять сохраняется нулевое значение и в следующих эпизодах выполнения программы управления инфузией объемные пакеты не вводятся вплоть до нового обновления содержимого накапливающих сумматоров (S2). Объемные пакеты 160-1, 150-1, … 160-n, 150-n в сочетании образуют объем события инфузии, причем каждый из объемных пакетов образует объемную долю. В этом примере объемные доли прямо соответствуют объемным пакетам.
Extended
Basal
Extended
В варианте, который является более типичным с практической точки зрения, объем V инфузии растянутого болюса для каждого из запланированных событий инфузии превышает объем V события базальной инфузии. В этом сценарии за описанной выше процедурой последовало бы аналогичное продолжение. Однако вслед за последней базальной инфузией 150-n в накапливающем сумматоре ACC, связанном с режимом растянутого болюса, было бы по-прежнему сохранено значение, отличное от нуля, в соответствии с оставшейся объемной долей растянутого болюса. В этой ситуации инфузия растянутого болюса продолжилась бы только в последующих эпизодах выполнения программы управления инфузией.
Следует отметить, что конкретный порядок приоритетности в начале события инфузии не является ложным и зависит от истории прошлых инфузий.
Нижеследующее описание приведено с дополнительными ссылками на фиг. 8 и 9. Пример на фиг. 8 и 9 в значительной степени соответствует примеру на фиг. 6 и 7 и отображает сценарий, включающий базальную инфузию, инфузию растянутого болюса и дополнительную инфузию стандартного болюса.
Вначале ситуация соответствует описанному выше примеру и базальная инфузия 150 соответственно протекает как первое запланированное событие S0 инфузии.
Extended_Total
Immediate
В некоторых точках между S0 и S1 запрограммирован как растянутый болюс с общим объемом V, так и дополнительный стандартный болюс с объемом V. В данном примере растянутый болюс запрограммирован на общую продолжительность, составляющую лишь 9 минут, и вводится соответственно на протяжении 3 последовательных запланированных событий инфузии.
Immediate
Immediate
Immediate
Как упоминалось выше в общем описании, обновление содержимого накапливающего сумматора ACC происходит соответственно сразу вслед за программированием объема инфузии стандартного болюса (ACC=V), выполняемой не синхронно с запланированными событиями инфузии. Следовательно, инфузия стандартного болюса 164 начинается по существу немедленно со следующим эпизодом выполнения программы управления инфузией. Поскольку в накапливающих сумматорах, связанных с другими режимами инфузии, сохранено нулевое значение, к этим режимам инфузии вначале не будут привязаны объемные пакеты и, соответственно, приращения объема.
Immediate
Basal
Extended
Basal
Basal
Extended
Extended
Immediate
В данном примере объем V стандартного болюса является достаточно большим и не вводится полностью во время следующего запланированного события инфузии S1, вследствие чего происходит пересечение режимов. В этом случае происходит обновление накапливающих сумматоров ACC и ACC для базального режима и режима растянутого болюса (ACC=V и ACC=V) как упоминалось выше. В последующих эпизодах выполнения программы управления инфузией проводится базальная инфузия 150 и инфузия растянутого болюса 160, как более подробно описано применительно к фиг. 9. Следовательно, инфузия стандартного болюса 164 продолжается (между S1 и S2), поскольку в накапливающем сумматоре ACC все еще сохраняется значение, отличное от нуля. Кроме того, предполагается, что инфузия стандартного болюса выполняется не в полном объеме во время следующего запланированного события инфузии S2. Поэтому будет иметь место комбинированная инфузия как в случае S1. Затем продолжается инфузия стандартного болюса 164 вплоть до ее завершения. Во время следующего запланированного события инфузии S3 выполняется комбинация инфузии растянутого болюса и базальной инфузии как описано выше применительно к фиг. 6, 7.
На фиг. 9 представлено, аналогично фиг. 7, подробное изображение запланированного события инфузии S1 (вместе с предшествующей историей инфузии стандартного болюса, включающего три объемных пакета 164-1, 164-2, 164-3). В данном примере опять предполагается, что порядок приоритетности согласно таблице 1-1 применим к началу первого эпизода выполнения программы управления инфузией для S1. Объемный пакет в первом эпизоде выполнения программы управления инфузией соответственно привязан к режиму А стандартного болюса. В соответствии с описанным выше изменением порядка приоритетности путем циклической перестановки следующий объемный пакет 160-1 будет привязан к режиму D растянутого болюса, идущий после него объемный пакет 150-1 - к режиму Е базальной инфузии и т.д.
Видно, что объемные пакеты привязаны к режиму А стандартного болюса, режиму D растянутого болюса и базальному режиму Е чередующимся и переменным образом, причем каждый из объемных пакетов определяет объемную долю. В данном случае объем события инфузии соответствует общему объему, введение которого осуществляется как часть запланированного события инфузии и заканчивается последним эпизодом выполнения последовательности управления приводом, когда выполняется базальная инфузия или инфузия растянутого болюса. Последующее продолжение инфузии стандартного болюса можно рассматривать как событие, отдельное от запланированного события инфузии.
Блок 11 вывода может предоставлять в режиме реального времени информацию в отношении введенных объемов лекарственного средства, в частности для растянутого и стандартного болюсов, поступающую плавным образом, поскольку объемные пакеты распределены среди режимов инфузии. Кроме того, для приостановки инфузии в каком-либо режиме не требуется специальный алгоритм, поскольку все режимы инфузии реализуются одним и тем же последовательным образом. В частности, инфузия стандартного болюса не вызывает в моменты обновления существенную задержку инфузии в других режимах и сама не прерывается или существенно задерживается последними.
Basal
Extended
Immediate
Basal
Extended
Immediate
Extended
Basal
Immediate
Нижеследующее описание приведено с дополнительными ссылками на фиг. 10, где показано, как отдельные шаги шагового двигателя 21 или инфузии объемного пакета могут быть привязаны к разным режимам инфузии в программе управления инфузией в соответствии с еще одним примером. В отличие от ранее описанных примеров, в каждом из накапливающих сумматоров ACC, ACC и ACC сохраняется значение, которое меньше максимального объема пакета. Например, в накапливающем сумматоре ACC сохраняется объем, соответствующий 5 приращениям объема, в накапливающем сумматоре ACC - объем, соответствующий 10 приращениям объема, и в накапливающем сумматоре ACC - объем, соответствующий по меньшей мере 3 приращениям объема. Далее, в данном примере предполагается, что к началу операционного процесса применим порядок приоритетности согласно таблице 1-3. После активации шагового двигателя для инфузии объемного пакета, максимальный объем которого вводится в результате выполнения М=18 шагов двигателя, выполняется привязка шагов двигателя к режимам инфузии следующим образом: сначала 10 шагов (01-10) двигателя привязываются к режиму D растянутого болюса, вследствие чего в связанном с ним накапливающем сумматоре ACC сохраняется нулевое значение. После циклического изменения порядка приоритетности 5 приращений объема (11-15) привязываются к режиму Е базальной инфузии, вследствие чего в накапливающем сумматоре ACC сохраняется нулевое значение. После очередного циклического изменения порядка приоритетности оставшиеся 3 приращения объема (16-18) привязываются к режиму A стандартного болюса. Следует отметить, что в накапливающем сумматоре ACC не обязательно сохраняется в конце нулевое значение. Однако инфузия стандартного болюса может продолжиться в дальнейших эпизодах выполнения программы управления инфузией. В этом примере каждое из приращений объема, привязанных к одному и тому же режиму инфузии (например, 01-10, 11-15, 16-18), определяет объемную долю.