保持闭环胰岛素管理系统的最大剂量限制
阅读说明：本技术 保持闭环胰岛素管理系统的最大剂量限制 (Maintaining maximum dose limits for closed-loop insulin management systems ) 是由 D.菲南 P.韦列什切丁 于 2018-03-29 设计创作，主要内容包括：本发明提供了一种用于糖尿病管理的系统和方法。所述系统包括输注泵、葡萄糖传感器以及控制器,所述控制器被编程为基于至少一个存储变量来控制胰岛素递送。所述控制器基于默认基础胰岛素递送速率、临时基础胰岛素递送速率、延长推注速率、或它们的组合来计算最大胰岛素递送速率。(The invention provides a system and method for diabetes management. The system includes an infusion pump, a glucose sensor, and a controller programmed to control insulin delivery based on at least one stored variable. The controller calculates a maximum insulin delivery rate based on a default basal insulin delivery rate, a temporary basal insulin delivery rate, an extended bolus rate, or a combination thereof.)
技术领域
本发明整体涉及糖尿病管理系统领域，并且更具体地讲，涉及建立胰岛素递送系统的胰岛素递送速率限制。
背景技术
糖尿病是一种慢性代谢疾病，该慢性代谢疾病起因于胰腺无法产生足够量的激素胰岛素，从而导致人体代谢葡萄糖的能力降低。这种失效会导致高血糖症，或血浆中存在过量的葡萄糖。单单持续性高血糖症或结合低胰岛素血症的持续性高血糖症与多种严重症状和危及生命的长期并发症相关联。因为还不可能恢复内源胰岛素的产生，所以需要提供恒定的血糖控制的持久治疗，以便始终将血糖水平保持在正常范围内。通过定期向患者的身体提供外部胰岛素来实现这种血糖控制，从而降低升高的血糖水平。
通过开发药物递送装置已经实现了糖尿病治疗的重大改善，这些药物递送装置缓解了患者在每日多次施用注射期间对注射器或药物笔的需求。这些药物递送装置允许以与自然发生的生理过程具有更多相似性的方式来递送药物，并且可被控制以遵循单独修改的规程的标准来给予患者更好的血糖控制。
这些药物递送装置可被构造为可植入式装置。另选地，递送装置可为具有输注器的外部装置，该输注器经由经皮***导管、插管或透皮药物传输(诸如通过贴片)来对患者进行皮下输注。可将外部药物递送装置安装在衣服上，并且更优选地隐藏在衣服下面或里面，或安装在身体上，并且通常经由内置到装置中或在单独的远程装置上的用户界面来控制该外部药物递送装置。
需要血糖监测或间质葡萄糖监测以利用这些装置实现可接受的血糖控制。例如，通过药物递送装置递送合适量的胰岛素需要患者频繁地确定其血糖水平。可将水平值输入到递送装置或泵中或控制器上，之后可针对默认的或当前正在使用的胰岛素递送特征(即剂量和定时)来计算合适的修改，该修改是用于相应地调节药物递送装置操作的。另选地或结合间歇式血糖测定，连续葡萄糖监测(“CGM”)可与药物递送装置一起使用。CGM允许对正输注到糖尿病患者的胰岛素进行闭环控制。
为了允许闭环控制，由控制器使用一种或多种算法来提供对递送到使用者的药物的自主调节。例如，可利用对观察到的葡萄糖水平具有反应性的比例-积分-微分算法(“PID”)，这些算法可基于人体内的葡萄糖和胰岛素之间的代谢相互作用的数学模型的规则来被调整。另选地，可使用模型预测控制算法(“MPC”)。MPC是有利的，因为MPC在确定MPC的输出时主动地考虑控制变化的近期效应(有时受到约束)，而PID通常仅涉及过去的输出来确定未来变化。可在MPC控制器中实施约束，使得在有限的“空间”内(例如，在规定的递送限制内)的解决方案得到保证，并且防止系统超过已达到的限制。
已知的MPC在以下文献中有所描述：美国专利No.7,060,059；美国专利申请No.2011/0313680、No.2011/0257627和No.2014/0180240；国际公布WO 2012/051344，Percival等人，“Closed-Loop Control and Advisory Mode Evaluation of anArtificial Pancreatic Beta Cell:Use ofProportional-Integral-DerivativeEquivalent Model-Based Controllers”，J.Diabetes Sci.Technol.，第2卷，第2期，2008年7月；Paola Soru等人，“MPC Based ArtificialPancreas；StrategiesforIndividualization andMeal Compensation”，Annual Reviews inControl 36，第118页-128页(2012年)；Cobelli等人，“Artificial Pancreas:Past,Present,Future”，Diabetes，第60卷，2011年11月；Magni等人，“Run-to-Run TuningofModel Predictive Controlfor Type 1Diabetes Subjects:In Silico Trial”，J.Diabetes Sci.Techn.，第3卷，第5期，2009年9月；Lee等人，“A Closed-Loop ArtificialPancreas Using ModelPredictive Control and a SlidingMealSize Estimator”，J.Diabetes Sci.Techn.，第3卷，第5期，2009年9月；Lee等人，“A Closed-LoopArtificialPancreas basedon MPC:Human FriendlyIdentification andAutomaticMealDisturbance Rejection”，Proceedings ofthe 17th World Congress，国际自动控制联合会，韩国首尔，2008年7月6日-11日；Magni等人，“Model Predictive Control of Type1Diabetes:An in Silico Trial”，J.Diabetes Sci.Techn.，第1卷，第6期，2007年11月；Wang等人，“AutomaticBolus andAdaptiveBasalAlgorithmfor theArtificialPancreaticβ-Cell”，Diabetes Techn.Ther.，第12卷，第11期，2010年；Percival等人，“Closed-LoopControl of an Artificial Pancreaticβ-Cell Using Multi-Parametric ModelPredictive Control”，Diabetes Res.，2008年；Kovatchev等人，“Control to Range forDiabetes:Functionality and Modular Architecture”，J.Diabetes Sci.Techn.，第3卷，第5期，2009年9月；以及Atlas等人，“MD-Logic Artificial Pancreas System”，DiabetesCare，第33卷，第5期，2010年5月。本申请中引用的所有文章或文献据此以引用方式并入本申请中，如同在本文中充分阐述的一样。
通常，MPC约束是仅基于基础递送速率来任意选择或确定的恒定最大值。然而，此类静态约束未能考虑临时基础速率和延长推注或组合推注的延长部分的影响。如果该约束导致积极控制，那么将导致胰岛素过量摄入和低血糖，而过于保守的约束则可能导致无效的控制。因此，需要对胰岛素递送输出的智能约束。
具体实施方式
本发明的发现是一种允许控制器确定糖尿病管理系统(例如，人工胰腺)中胰岛素剂量的动态约束的技术。这种动态约束是根据基础递送速率、临时递送速率和延长推注来确定的。有利地并且根据至少一种型式，胰岛素递送可安全地进行而不会不利地影响糖尿病管理系统的有效性。
根据第一方面，描述了一种用于确定闭环胰岛素管理系统的最大胰岛素递送速率的方法。该系统包括连续葡萄糖监测器，该连续葡萄糖监测器被配置为以离散的、大致(当没有葡萄糖数据丢失时)均匀的时间间隔连续地测量受试者的葡萄糖水平，并且以葡萄糖测量数据的形式提供在每个间隔处的葡萄糖水平。该系统还包括用于递送胰岛素的胰岛素输注泵以及可操作地联接到该泵和连续葡萄糖监测器的控制器。该方法包括经由处理器确定是否通过控制器将临时基础胰岛素递送速率施用或递送到使用者。该方法还包括在施用临时基础胰岛素递送速率时映射临时基础胰岛素递送速率以确定最大胰岛素递送速率，并且在未施用临时基础胰岛素递送速率时映射基础胰岛素递送速率以确定最大胰岛素递送速率。
在一个示例中，映射临时基础胰岛素递送速率包括将所得总基础胰岛素递送速率提高至预先确定的百分比以确定最大胰岛素递送速率。在另一个示例中，映射默认基础胰岛素递送速率包括将默认基础胰岛素递送速率提高至预先确定的百分比以确定最大胰岛素递送速率。控制器可使用模型预测控制算法(“MPC”)，并且映射可由子控制器执行，该子控制器是算法控制器。在另一个实施方案中，控制器可使用PID控制算法。该方法还可包括经由处理器确定是否激活延长推注。该方法还包括在激活延长推注时经由控制器将所确定的最大胰岛素递送速率提高一定延长推注的值，并且在没有激活延长推注时不改变所确定的最大胰岛素递送速率。该方法还包括经由处理器确定临时基础胰岛素递送速率是否为负值。该方法包括在临时基础胰岛素递送速率为负值时映射总基础胰岛素递送速率，并且在临时基础胰岛素递送速率为正值时忽略临时胰岛素递送速率并映射默认基础胰岛素递送速率。在一个示例中，最大胰岛素递送速率为基础速率的300％。在一个示例中，百分比增加为常数。
根据另一个方面，描述了一种用于确定胰岛素递送系统的最大胰岛素递送速率的方法。该系统包括连续葡萄糖监测器、胰岛素输注泵和血糖监测器。该方法包括将基础胰岛素递送速率提高至预先确定的百分比以确定最大胰岛素递送速率。
在一个实施方案中，该方法还包括经由处理器确定何时激活延长推注，并且在激活延长推注时经由控制器将所确定的最大胰岛素递送速率提高一定延长推注的值。该方法还可包括经由处理器确定是否施用临时基础胰岛素递送速率。当施用临时基础胰岛素递送速率时，该方法可包括经由处理器确定临时基础胰岛素递送速率是否为负值。当临时基础胰岛素递送速率为负值时，该方法可包括将所得总基础胰岛素递送速率提高至预先确定的百分比以确定最大胰岛素递送速率。当临时胰岛素递送速率为正值时，该方法还可包括将不受正临时基础速率影响的默认基础胰岛素递送速率提高至预先确定的百分比以确定最大胰岛素递送速率。
根据又一个方面，描述了一种用于糖尿病管理的系统。该系统包括连续葡萄糖监测器、用于递送胰岛素的胰岛素输注泵以及可操作地联接到该泵和血糖监测器的控制器。控制器被配置为使用控制算法以基于(除其他因素外)来自连续葡萄糖监测器的先前葡萄糖测量数据来预测至少一个未来葡萄糖值，并且基于基础胰岛素递送速率、临时基础胰岛素递送速率、延长推注、或它们的组合来确定在当前时间间隔处胰岛素输注泵的最大胰岛素递送速率。
如本文所用，术语“患者”、“使用者”和“受试者”是指任何人类或动物受试者，并且不旨在将这些系统或方法限制于人类使用，尽管本发明在人类患者中的使用代表优选的实施方案。此外，术语“使用者”不仅包括使用药物输注装置的患者，而且还包括看护人(例如，父母或监护人、护理人员或家庭护理员工)。术语“药物”可包括在使用者或患者体内引起生物反应的药物或其他化学物质，并且优选地为胰岛素。
图1示出了根据利用本发明原理的实施方案的糖尿病管理系统12。系统12包括药物递送装置14。在一个实施方案中，药物递送系统12还包括远程控制器16。药物递送装置14经由柔性管20连接到输注器18。
药物递送装置14被配置为通过例如通信链路22(诸如射频(“RF”)、
单独地或与CGM传感器26结合的葡萄糖仪28(例如，间歇式血糖仪)例如经由通信链路向控制器16和药物递送装置14中的任一者或两者提供数据。葡萄糖仪28可测量放置在测试条25上的流体样本。测试条25上的两个阴影线区域27以图形方式表示两个电极。控制器16可经由用户界面(诸如触摸屏)或其他设备呈现信息和接收命令，并且如下文参考图2的用户界面60所述。
控制器16、药物递送装置14和CGM传感器26可以任何组合被集成到多功能单元中。例如，控制器16可与药物递送装置14集成在一起以形成具有单个外壳的组合装置。输注、感测和控制功能也可被集成到单片人工胰腺中。在各种实施方案中，控制器16与葡萄糖仪28组合成具有外壳32的集成单片装置。这种集成单片装置可容纳测试条25。在其他实施方案中，控制器16和葡萄糖仪28是可彼此对接以形成集成装置的两个可分离装置。装置14、16和28中的每一者均具有被编程为执行各种功能的合适的微处理器(为了简洁起见未示出)。
药物递送装置14或控制器16还可被配置用于通过例如通信网络34与远程健康监测站30进行双向通信。一个或多个服务器37或存储设备38可经由网络34通信地连接到控制器16。在一个示例中，药物递送装置14经由通信链路(诸如RF、等)与个人计算机(36)通信。控制器16和远程站30还可被配置用于通过例如基于电话陆地的通信网络进行双向有线通信。远程监测站30的示例可包括但不限于个人计算机或联网计算机36、用于存储装置的服务器38、个人数字助理、其他移动电话、医院基地监测站或专用远程临床监测站。另选地并且尽管未在图1中示出，还可提供例如控制算法的云存储。
控制算法可以图1中所示的配置驻留在远程控制器16、药物递送装置14中或两者中。在一种配置中，控制器16将从药物递送装置14以及葡萄糖传感器26(例如，葡萄糖数据)无线地收集必要的信息(例如，胰岛素历史记录)，以允许药物递送装置14使用控制算法来计算待由药物递送装置14调整地递送的胰岛素的量。另选地，控制器16包括控制算法并且可执行基础剂量或推注计算，并且将这种计算的结果连同递送指令一起发送到药物递送装置14。在另选的实施方案中，可单独使用间歇式血糖仪28和生物传感器25或结合CGM传感器26使用，以向控制器16和药物递送装置14中的任一者或两者提供血糖数据。
参见图2，药物递送装置14包括药物递送机构或输注泵41(例如胰岛素泵和驱动机构)，其用于迫使胰岛素从胰岛素贮存器(例如，胰岛素药筒)通过连接到输注器(图1的18和20)的侧面端口并进入使用者的身体。药物递送装置14可包括接口按钮，并且这些按钮可为机械开关或电开关；然而，也可利用具有虚拟按钮的触摸屏界面。药物递送装置14的电子部件可被设置在例如位于外壳32内并形成本文所述的药物递送装置14的印刷电路板上。图2以简化的示意图形式示出了出于本实施方案的目的而设置在外壳32内的若干电子部件。药物递送装置14包括呈微处理器、微控制器、专用集成电路(“ASIC”)、混合信号处理器(“MSP”)、现场可编程门阵列(“FPGA”)、或它们的组合的形式的处理单元40，并且电连接到包括在印刷电路板上或连接到印刷电路板上的各种电子模块，如下文将描述的。处理单元40通过通信路径42电连接到例如无线模块44的收发器电路，该收发器电路连接到天线46，该天线从葡萄糖传感器接收上述传输的葡萄糖测量信息。
可包括显示处理器和显示缓冲器的显示模块48通过通信路径42电连接到处理单元40，以用于接收和显示如上所述的输出数据，并且用于在处理单元40的控制下显示用户界面输入选项。尽管未在图2中示出，但处理单元40对连接到印刷电路板的数字计时钟进行了电访问，以记录从葡萄糖传感器接收到的周期性葡萄糖测量的日期和时间，然后可根据需要访问、上传或显示这些日期和时间。与时钟相关联的是用于在处理单元40的编程控制下记录经过的时间、预设或预先确定的时间延迟的定时器。
存储器模块62通过通信路径42电连接到处理单元40，该存储器模块包括但不限于易失性随机存取存储器(“RAM”)、可包括只读存储器(“ROM”)或闪存存储器的非易失性存储器，以及用于连接到外部便携式存储器设备端口的电路。外部存储器设备可包括容纳在拇指驱动器、便携式硬盘驱动器、数据卡或任何其他形式的电子存储设备中的闪存存储器设备。板载存储器可包括由处理单元40执行以用于手持式通信单元16的操作的各种嵌入式应用程序和默认应用程序，如将在下文说明的。板载存储器也可用于存储使用者的葡萄糖测量的历史记录，包括与其相关联的日期和时间。如下所述，使用药物递送装置14的无线传输能力，可经由有线或无线传输将此类测量数据传送到所连接的计算机或其他处理装置。
无线模块44可包括用于经由一个或多个数字天线46进行无线数字数据传输和接收的收发器电路，并且通过通信路径42电连接到处理单元40。无线收发器电路可呈集成电路芯片、芯片组、可经由处理单元40操作的可编程功能、或它们的组合的形式。这些无线收发器电路中的每一者可与不同的无线传输标准(例如无线局域网IEEE 802.11(“WiFi”)、
电源模块70电连接到外壳32中的所有模块并电连接到处理单元40以向其供应电力。电源模块70可包括标准电池或可再充电电池或可在药物递送装置14连接到AC/DC电源时被激活的AC/DC电源。电源模块70还通过通信路径42电连接到处理单元40，使得处理单元40可监测在电源模块70的电池电源模块中剩余的电量水平。
葡萄糖水平或浓度可通过使用CGM传感器来测定。CGM传感器利用安培电化学传感器技术来测量葡萄糖，其中三个电极(未示出)可操作地连接到传感器电子器件并且被感测膜和生物界面膜覆盖，该感测膜和生物界面膜通过夹子附接。
电极的顶端与电解质相(未示出)接触，该电解质相是设置在感测膜和电极之间的自由流动的流体相。感测膜可包括覆盖电解质相的酶，例如葡萄糖氧化酶。在该示例性传感器中，设置反电极以平衡由在工作电极处测量的物质生成的电流。就基于葡萄糖氧化酶的葡萄糖传感器而言，在工作电极处测量的物质为H2O2。在工作电极处产生(并流动通过电路到反电极)的电流与H2O2的扩散通量成比例。因此，可产生代表间质液中的葡萄糖浓度的原始信号，因此可利用该原始信号来估计有意义的血糖值。合适的传感器和相关联的部件的细节在美国专利No.7,276,029中示出和描述，该专利以引用方式并入本文，如同在本申请中充分阐述的一样。在一个实施方案中，还可将来自Dexcom,Inc.(诸如
图3示出了图1中的系统的实施方案的示意图80。具体地讲，图3提供了MPC，其被编程到用于远程控制器16的控制逻辑模块24中。启用MPC的模块24接收期望的葡萄糖浓度或葡萄糖浓度范围82。
参见图3，启用MPC的控制逻辑24的第一输出可以是到药物递送装置14的胰岛素泵88的控制信号104，从而以预先确定的时间间隔将期望量的胰岛素90递送到受试者92中，该时间间隔可例如为每5分钟索引一次。葡萄糖传感器26测量受试者92体内的实际葡萄糖水平96，以便向控制算法提供所测量的葡萄糖水平98。
根据优选的实施方案，药物递送装置容纳泵递送模块、CGM模块和MPC模块。优选地，该实施方案采用了例如在美国专利No.8,526,587和美国专利申请No.14/015,831(这两个专利申请的全部内容均以引用方式并入本文)中公开的低血糖-高血糖最小化剂(“HHM”)系统，该每个系统均被集成在药物递送装置的外壳内。CGM模块被配置用于接收来自放置在患者身上的CGM传感器的信号。MPC模块可操作地连接到CGM模块以及泵递送模块，并且被配置为接收皮下葡萄糖信息以将其提供给所存储的算法，该算法也使胰岛素先前的所有递送都被知晓。这些数据用于计算葡萄糖水平的近期预测，并产生将减轻近期预测的或实际的高血糖或低血糖状况的胰岛素递送速率。然后，该速率由泵递送模块相对于与当前(例如，5分钟)间隔对应的患者设定速率来致动。针对每个后续时间间隔重复该规程。
用于MPC模块的示例性算法在美国专利No.8,562,587和No.8,762,070以及美国专利申请No.13/854,963和No.14/154,241(这些专利申请的全部内容均以引用方式并入本文)中进行了详细描述，该算法产生了用于基于基础速率、进餐活动和连续葡萄糖监测来控制胰岛素递送的预测值。如上所述，在该实施方案中以及对于该讨论的所有以下部分，使用HHM系统将胰岛素递送到患者。然而，如前所述，可利用其他已知的MPC或PID类型的递送系统和由此采用的预测算法。
设计并实施用于本发明的糖尿病管理系统的胰岛素递送的规则或约束，以最小化安全风险，同时最大化剂量的功效，或控制、算法。当患者的CGM指示低血糖事件或者控制算法预测到此类事件时，控制器将抑制部分或全部患者预定的胰岛素递送量，以便缓解(如果不能避免的话)低血糖事件。为减轻实际或预测的低血糖偏移，将允许该算法抑制多达100％的患者预定的胰岛素递送量。该患者预定的胰岛素递送量包括基础量，并且可包括临时基础量以及延长推注。
当患者的CGM 26指示高血糖事件或者控制算法预测到此类事件时，控制器将使胰岛素递送增加到高于患者预定的胰岛素递送量，以便缓解(如果不能避免的话)高血糖事件。为了保持这种增加的安全性和有效性，该算法对可递送的高于患者预定的胰岛素递送量的胰岛素的量具有特定的限制，即最大值。
图4呈现了示出用于确定最大胰岛素递送速率的方法110的实施方案的流程图或过程图。在该实施方案中，该方法采用了考虑基础递送速率的算法，并且如果使用者施用临时基础递送速率和延长推注，则该方法可包括临时基础递送速率和延长推注这二者。在该实施方案中，MPC控制器24包括若干子控制器，诸如主控制器、算法控制器和CGM控制器。在使用者输入时，由主控制器将基础速率、临时基础速率和延长推注保存在存储器中，并由算法控制器在计算中(诸如在计算最大胰岛素递送速率时)使用。在一个示例中，控制器以预先确定的时间间隔(例如，每五(5)分钟)计算最大胰岛素递送速率。
返回图4，当处理器确定是否施用临时基础递送速率时，该方法在框112处开始。如果没有施用临时基础递送速率，则在框114处，处理器映射默认基础速率(即，使用者最初预定的基础速率)而未施用临时基础速率或延长推注，以确定最大胰岛素递送速率。在该实施方案中，处理器确定最大胰岛素递送速率为默认基础速率的x％。在一个实施方案中，将最大胰岛素递送速率设定为默认基础速率的300％。基础速率的百分比增加可使用模拟来确定、诸如基于学习算法来自适应地确定，或者由患者或医护专业人员输入以及其他方法。在该实施方案中，百分比增加是固定的。在其他实施方案中，百分比增加可取决于一天中的时间或其他因素(诸如运动、疾病以及患者或护理人员的偏好)而变化。例如，可设定300％的百分比增加来确定整夜期间的最大递送速率，以在患者入睡时在安全方面出错，但因此可能不知道潜在的低血糖症。
在框116处，处理器确定是否激活延长推注。如果没有激活延长推注，则该方法在框118处结束，并且最大胰岛素递送速率被设定为默认基础速率的x％。如果激活了延长推注，则在框124处，处理器将使最大递送速率增加为：x％乘以默认基础速率加上延长推注速率的值，并且该方法在框118处结束，其中最大胰岛素递送速率确定为：
最大速率＝(默认基础速率的x％)+延长推注速率。
延长推注通常用于处理与碳水化合物相关的事件，诸如缓慢吸收的进餐或“吃草”时段。为了保守地处理这些与碳水化合物相关的事件，控制器仅能够抑制来自延长推注的胰岛素。控制器不能递送比所需求的更多的胰岛素，以防止胰岛素过量摄入和导致低血糖。因此，百分比增加永远不会被施用于延长推注量。
回到框112，如果施用了临时基础递送速率，则在框120处，处理器确定临时基础递送速率是否为负速率，这意味着总基础速率的递送速率小于默认基础速率的递送速率。如果临时基础递送速率为正值，则处理器忽略临时基础递送速率，即默认基础速率＝总基础速率，并且该方法移动到框114。如果临时基础递送速率为负速率，则最大递送速率确定为所得总基础速率的x％(例如，最大速率＝(默认基础速率+临时基础速率)的x％。在进行该计算之后，该方法移动到框116并确定是否施用延长推注。
当解决系统性临时代谢波动(诸如运动或疾病)时通常采用基础递送速率调节，并且这些基础递送速率调节通常与碳水化合物相关的事件无直接联系。因此，可将以临时基础递送速率的形式的基础递送速率调节考虑作为控制器的胰岛素递送目标。在具有负临时基础速率的情况下，该系统比施用的默认基础递送速率更保守。因此，当施用负临时基础速率时，百分比增加被施用。另一方面，在具有正临时基础递送速率的情况下，系统已经更具积极性，并且未将百分比增加施用于所施用的正临时基础递送。通过在施用正临时基础速率时将百分比增加施用于默认基础递送速率，而不是将百分比增加施用于所施用的正临时基础速率，控制器更有力地防止胰岛素过量摄入。
上述方法的两种另选方案是(i)使控制器的最大胰岛素递送完全基于有效总胰岛素递送速率，包括临时基础速率和延长推注；以及(ii)使控制器的最大胰岛素递送等同地基于临时基础速率(无论其是正还是负)，而不是基于延长推注。第一种情况(i)过于积极，因为百分比增加可由于正临时基础速率或延长推注而被施用于已经很高的速率。第二种情况(ii)也过于积极，因为百分比增加可再次被施用于已经很高的速率。
如上所示，最大胰岛素递送速率被确定为默认基础速率的x％(总基础速率的简并情况)、默认基础速率的x％加上延长推注速率(此类某一构成的总基础速率)，或默认基础速率加上临时基础速率的x％(当施用负临时速率时——总基础速率的另一构成)，或默认基础速率加上临时基础速率的x％(当施用负临时基础速率)加上延长推注速率(构成总基础速率的又一方式)。在一个示例中，每五分钟调用一次用于计算最大胰岛素递送速率的算法。
虽然上文已在恒定或固定百分比的背景中描述了最大胰岛素递送速率的确定，但在其他实施方案中，该百分比可以是基于各种因素(诸如患者或医护专业人员偏好、一天中的时间以及自适应学习系统等)可调节的。此外，该百分比也可以是基于不同的操作模式(诸如整夜模式或运动模式)可调节的。此外，可基于施用哪种类型的速率(即，默认基础速率与临时基础速率)以及是否激活延长推注来使用不同的百分比。此外，虽然上文已将最大胰岛素递送速率描述为与正临时基础速率无关，但在另选的实施方案中，可基于正临时基础速率来确定最大胰岛素递送速率。例如，与用于基于默认基础胰岛素递送速率来计算最大胰岛素递送速率的百分比相比，较小百分比可用于基于正临时基础速率来计算最大胰岛素递送速率。
将所确定的最大胰岛素递送速率保存在存储器62中，并且将可由胰岛素泵88递送的胰岛素的最大量限制为所确定的最大胰岛素递送速率。胰岛素泵88对胰岛素泵88能够递送的胰岛素量具有硬性限制。所确定的最大胰岛素递送速率的实施不能超过该硬性限制。
参见图5A至图5F，示出了用于计算最大胰岛素递送速率的各种示例性场景。在这些示例中，按每5分钟的样本示出递送速率，并且该x％＝300％，例如，最大胰岛素递送速率经计算为基础速率的300％。图5A示出了其中仅激活基础递送速率132的示例130。在该示例中，基础递送速率132为1.2U/hr，这相当于如图5A所示的0.1U/5分钟的样本。在该示例中，基础递送速率132的300％导致最大胰岛素递送速率134为0.3U/5分钟的样本，如图5A所示。参见上文所述的另选情况，这两种另选情况均不适用于本示例。
图5B示出了其中除了基础速率138之外还激活了延长推注140的示例136。在该示例中，基础速率138为1.2U/hr，这相当于0.1U/5分钟的样本，并且延长推注140在3时内为1.8U，这相当于0.05U/5分钟的样本。在该示例中，最大递送量142经计算为[(基础速率的300％)+延长推注速率]＝[(0.1的300％)+0.05]＝0.35U/5分钟的样本，如图5B所示。参见上述另选方案，使用另选方案(i)，最大递送量142经计算为：(总编程递送的300％)＝(0.15的300％)＝0.45U/5分钟的样本。此类最大递送是过于积极的，并且可能导致低血糖。
图5C示出了其中施用了正临时基础速率148的示例144。最大胰岛素递送速率150与正临时基础速率148无关。因此，忽略临时基础速率148并且基于基础速率146计算最大胰岛素递送速率150，如图5A所示。在该示例中，基础递送速率146为1.2U/hr，这相当于0.1U/5分钟的样本，并且最大胰岛素递送速率150被确定为基础递送速率146的300％。因此，在该示例中，最大胰岛素递送速率150被确定为0.3U/5分钟的样本，如图5C所示。参见上述另选方案，使用另选方案(i)或(ii)，最大递送量经计算为：(总编程递送的300％)＝(0.15的300％)＝0.45U/5分钟的样本。同样，此类最大递送是过于积极的，并且可能导致低血糖。
图5D示出了其中施用了负临时基础速率的示例152。在该示例中，默认基础速率以负临时基础速率的差值降低，从而导致了总基础速率154。在该示例中，在默认基础速率为1.2U/hr(0.1U/5分钟的样本)和差值负临时基础速率为-25％的情况下，所得总基础速率154为0.9U/hr，这相当于0.075U/5分钟的样本。最大胰岛素递送速率156经计算为[总基础速率的300％＝0.075的300％＝0.225U/5分钟的样本]。上述两种另选方案在这种情况下均不适用。
图5E示出了其中施用了正临时基础速率162并激活了延长推注164的示例158。在该示例中，最大递送量166根据延长推注速率164来计算，但与正临时基础速率162无关以防止胰岛素过量摄入。在该示例中，基础速率160为1.2U/hr(0.1U/5分钟的样本)，并且延长推注量164在3小时内为1.8U(0.05U/5分钟的样本)。忽略了+50％(即，0.6U/hr或0.05U/5分钟的样本)的正临时基础速率162的差值。因此，最大胰岛素递送速率166经计算为[(默认基础速率的300％)+延长推注速率]＝[(0.1的300％)+0.05]＝0.35U/5分钟的样本。参见上述另选方案，使用另选方案(i)，最大递送量经计算为：(总编程递送的300％)＝(0.2的300％)＝0.6U/5分钟的样本。使用另选方案(ii)，最大递送速率经计算为：(总基础速率的300％(不包括延长推注))＝0.15的300％＝0.45U/5分钟的样本。这两种结果都是过于积极的，并且可能导致低血糖。
最后，图5F示出了其中施用负临时基础速率导致得到总基础速率170并且激活了延长推注172的示例168。在该示例中，在基础速率为1.2U/hr(0.1U/5分钟的样本)和负临时基础速率为-25％的情况下，所得总基础速率160为0.9U/hr，这相当于0.075U/5分钟的样本。延长推注172在3小时内为1.8U，这相当于0.05U/5分钟的样本。因此，最大胰岛素递送速率174经计算为[(总基础速率的300％)+延长推注速率]＝[(0.075的300％)+0.05]＝0.275U/5分钟的样本。参见以上另选方案，使用另选方案(i)，最大胰岛素递送速率经计算为：总编程递送的300％＝0.125的300％＝0.375U/5分钟的样本。同样，该结果是过于积极的，并且可能导致低血糖。
虽然在前面的描述中已经使用了具体变型和例示性附图，但本领域的普通技术人员将认识到，这些变型和附图并非旨在进行限制。此外，在上述方法和步骤指示以一定顺序发生的某些事件的情况下，本领域的普通技术人员将认识到，可修改某些步骤的顺序，并且这些修改与对于本领域的合适技术人员而言将显而易见的修改一致。另外，某些步骤可在可能的情况下在并行过程中同时执行，以及按如上所述顺序执行。因此，在某种程度上，在本公开的实质内或等同于权利要求书中列举的特征的范围内存在变型，本专利的意图是也将覆盖那些变型。