葡萄糖传感器信号稳定性分析的制作方法_4

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提供至其他系统单元(例如,控制器12、滤波器和/或校 准单元456等)。
[0099] 图10是根据一种实施方式的的示例控制器12的至少一部分的示意图,其中控制 器12包括传感器信号可靠性分析器1002,分析器1002可包括非生理性异常检测器1008和 /或响应能力检测器1010。如图所示,控制器12可包括传感器信号可靠性分析器1002,并 且控制器12可包括或可有权使用样本序列1004并且可W产生至少一个报警信号1006。
[0100] 对于某些示例实施方式,样本序列1004可包括在多个采样时刻从传感器信号 16(例如,还可W是图1或图9中的传感器信号)获取的多个样本。因而,样本序列1004可 包括至少一个传感器信号(例如,传感器信号16)的多个样本,并且可W是对患者的血糖水 平的响应。
[0101] 传感器信号可靠性分析器1002可W考虑样本序列1004的一个或一个方面来评 价传感器信号的至少一个可靠性方面。至少部分基于运些评价,传感器信号可靠性分析器 1002可W产生至少一个报警信号1006。可W在所述评价表明传感器信号可能不足W可靠 来证明将患者的健康托付给基于所述不可靠传感器信号的闭环葡萄糖控制决策时发出运 样的报警信号1006。在示例实施方式中,报警信号1006可包括由控制器12发出的至少一 个命令22 (例如,还可W是图1和图9中的命令)。例如,报警信号1006可W提供至人机界 面65 (例如,图9中的人机界面)和/或膜岛素递送系统34 (例如,图9中的膜岛素递送系 统)。选择性地和/或附加地,报警信号1006可W提供至控制器12的另外的元件和/或单 元(例如,控制器12的内部的元件或单元)。
[0102] 控制器12的示例传感器信号可靠性分析器1002可包括非生理性异常检测器1008 和/或响应能力检测器1010。在某些示例实施方式中,非生理性异常检测器1008可W考虑 样本序列1004的一个或一个W上的方面来分析传感器信号的至少一个纯度方面。如果评 价显示传感器信号由于传感器信号可能另外包括使真实的血糖水平数值模糊的虚假波动 而不足够纯,可W发出报警信号1006。仅作为示例,一个或一个W上非生理性异常可包括至 少一个传感器信号的与患者的血糖浓度不相关的或另外不表示患者血糖浓度的虚假动态。 在运样的情形下,所述一个或一个W上非生理性异常的表征可包括使用所述至少一个传感 器信号的样本序列检测所述至少一个传感器信号的虚假动态。非生理性异常检测器1008 的示例实施方式在本文下面进一步特别参考图11至图13B进行描述。
[0103] 在某些示例实施方式中,响应能力检测器1010可W考虑样本序列1004的一个或 一个方面来分析传感器信号的至少一个稳定性方面。如果评价显示传感器信号由于其可能 随着时间的推移偏离真实血糖浓度数值而不足W稳定,可W发出报警信号1006。仅作为示 例,样本序列1004的潜在趋势可W反映所述至少一个传感器信号由于该至少一个传感器 信号响应患者的血糖水平的响应能力的变化而偏离所述患者血糖水平的偏差的增长程度。 响应能力检测器1010的示例实施方式在本文下面进一步参考图14至图16C进行描述。
[0104] 图11是根据一种实施方式的示例非生理性异常检测器1008的示意图,其中检测 器1008可包括传感器信号纯度分析器1104。如图示,非生理性异常检测器1008可包括或 可有权使用样本序列1004、定量偏差度量测定器1102、传感器信号纯度分析器1104、和报 警发生器1106。定量偏差度量测定器1102可估计定量偏差度量1108。传感器信号纯度分 析器1104可包括至少一个纯度阔值1110。
[0105] 对于某些示例实施方式,样本序列1004可W提供至定量偏差度量测定器1102。样 本序列1004可W从至少一个传感器信号获取(例如,如图9和图10所示),所述至少一个 传感器信号可W从一个或一个W上皮下传感器获得(例如,如图9所示)。总体而言,定量 偏差度量测定器1102可W确定定量表示患者的血糖水平和至少一个传感器信号之间偏差 的至少一个度量。
[0106] 更具体而言,定量偏差度量测定器1102可W至少部分地基于样本序列1004测定 (例如,计算、估计、确定、W上的组合等)评价定量偏差的至少一个度量(例如,定量偏差度 量1108)W表征通过至少一个传感器信号表示患者的血糖水平的一个或一个W上非生理 性异常。在一种示例实施方式中,评价定量偏差的至少一个度量可反映由一个或一个W上 皮下葡萄糖传感器产生并从一个或一个W上皮下葡萄糖传感器获得的至少一个传感器信 号的明显的可靠性。在另外的示例实施方式中,评价定量偏差的至少一个度量可W反映至 少一个传感器信号的噪声水平和/或至少一个传感器信号的伪差水平。定量偏差度量1108 可W提供至传感器信号纯度分析器1104(例如,从定量偏差度量测定器1102提供)。
[0107] 在示例实施方式中,定量偏差度量1108可W反映传感器信号是否被非生理性异 常影响和/或传感器信号被非生理性异常影响的程度,所述非生理性异常例如噪声、传感 器伪差、信号突然中断、运动相关的伪差、失去传输、W上的组合等等,仅举几例。作为示例 而非限制,定量偏差度量1108可W与上述的方差或微分有关。例如,评价定量偏差的度量 可包括信号和/或信号样本的随机因子的方差表示。作为另外的例子,评价定量偏差的度 量可包括通过主分量分析产生的残差子空间表示的方差表示。然而,运些仅仅是评价定量 偏差的度量的例子,而所请求保护的主题并不限于运些方面。
[010引传感器信号纯度分析器1104可W至少部分基于评价定量偏差的度量(例如,定量 偏差度量1108)对至少一个传感器信号进行至少一个纯度评价。运样的纯度评价可包括包 含定量偏差度量1108和一个或一个W上纯度阔值1110 (例如,至少一个预定阔值)的至少 一次比较。如果传感器信号的纯度因为一个或一个W上非生理性异常不利地影响了该传感 器信号对患者的血糖水平的表示而受到损害,那么传感器信号纯度分析器1104可W使报 警发生器1106发出报警信号1006。
[0109] 图12是根据一种实施方式的用于处理可存在于葡萄糖传感器信号中的非生理性 异常的示例方法的流程图1200。如图所示,流程图1200可包括五个操作框1202-1210。尽 管操作1202-1210W特定的顺序显示和描述,应当理解,在不脱离所请求保护的主题的情 形下,可WW备选的顺序和/或方式(包括W不同数目的操作)进行。可执行流程图1200 的至少一些操作W使其与其他操作完全地或部分地重叠。此外,尽管下面的说明可参考某 些其他附图所示的特定方面和特征,但可W使用其他方面和/或特征执行本方法。
[0110] 对于某些示例实施方式,在操作1202,可W获得响应患者的血糖浓度水平的至少 一个传感器信号的样本序列。在操作1204,可W至少部分基于所述至少一个传感器信号的 样本序列确定至少一个度量,W表征所述至少一个传感器信号对患者的血糖水平的表示中 的一个或一个W上非生理性异常。
[0111] 在操作1206,所述至少一个传感器信号表示患者的血糖水平的可靠性可W至少部 分地基于所述至少一个度量进行评价。在操作1208,可W响应所述至少一个度量与所述至 少一个预定阔值的比较产生报警信号。在一种示例实施方式中,可W通过下述方式产生报 警,所述方式为:启动信号向血糖控制器指示产生所述至少一个传感器信号的传感器在获 取样本序列的至少部分时间没有可靠地工作。在另外的示例实施方式中,可W通过下述方 式产生报警,所述方式为:呈现至少一个人类可感知的表示产生所述至少一个传感器信号 的传感器在获取样本序列的至少部分时间没有可靠地工作的指示。
[0112] 在操作1210,可W至少部分地响应评价出的所述至少一个传感器信号的可靠性 改变患者的膜岛素输注治疗。例如,患者的膜岛素输注治疗可W通过下述进行改变:改变 (例如,增加或减少)输注的膜岛素的数量、停止膜岛素的输注、延迟输注直到获取更多的 样本、切换到另外的传感器、切换到手动模式、改变应用至给定传感器和/或从给定传感器 获取的样本的相对权重、W上的任意组合,等等,仅举几例。
[0113] 对于某些示例实施方式,持续性葡萄糖监测传感器可W在葡萄糖氧化酶的帮助下 通过氧化局部葡萄糖来测量ISF中葡萄糖的浓度。传感器输出可W是与ISF中的葡萄糖浓 度直接成比例的电流信号(isig,纳安培(nAmps))。由于各种原因(例如,免疫反应、运动 伪差、传感器区域上的压力、葡萄糖的局部消耗等),传感器电流可W显示不一定与患者的 实际血糖水平的动态相关的突然的虚假动态。运样的虚假传感器动态可W归类为包括传感 器噪声和/或传感器伪差或可W归类为与传感器噪声和/或传感器伪差相关。
[0114] 可W实施各种技术中的一种或一种W上技术来检测运样的传感器噪声和/或伪 差。作为示例而非限制,下面将描述通过动态主分量分析值PCA)的故障检测W用于检测传 感器噪声和/或传感器伪差。主分量分析(PCA)可W使用多元统计通过将多维源数据投影 到低维空间W降低源数据的维度数目。PCA可W包括将原始变量线性变换为彼此不相关的 一组新的变量。
[0115] 对于一种示例实施方式,让'X'为数据矢量。此处,'X'可W包括传感器电流样本 的时间序列,如等式(1)所示:
[0116] X=[isig"isigt1,…,isigtJ(D
[0117] 其中,
[011引t:电流抽样点
[0119] 数据矢量'X'可W由其均值集中并且通过与其标准差相除进行缩放,如等式(2) 所示:
(2)
[012引Xavc:X的均值
[0123] Xstd=X的标准差,由下限Xlb和上限XUB限定
[0124] 可W通过将数据矢量'X'W下述方式堆放产生动态矩阵:
(3)
[0126] Z矩阵(S)的协方差可W使用奇异值分解进行分解来获得包含特征矢量(P)的矩 阵(例如,也称为载荷矩阵)和包含特征值A的对角矩阵,如下所示:
[0127] S=P?A?pT(4)
[012引运样变换后的数据可W写为如等式(5)所示:
[0129] y=pT*z(5)
[0130] 其中,
[013" 2 二片韦子,J
[0132] 由于数据冗余,原始数据可W通过较少数目的主分量进行表示。运可W产生等于 (或接近)零的一个或一个W上特征值。因此,第一个'k'(例如,k可W等于2)特征值, 及其相应的特征矢量,可W用来形成PCA模型,省略其他特征值和特征矢量。缩放后的新主 分量可W写为如等式(6)所示:
[0133] .F二八.Z (6)
[0134] PCA模型中的统计量和相应的残差空间可W分别通过豪太林化(Dtelling)T2统计 和/或Q统计进行核查。T2统计可W表明模型质量和可W解释模型子空间的归一化方差。 Q统计可W表明残差子空间的大小和可W表示W残差子空间形式表达的随机噪声/伪差的 方差。
[0135] 豪太林T2统计可W通过等式(7)获得:
[013引 了2二yT?y(7)
[0137] 用于残差子空间的Q统计(对于各时间点而言,可W是单值)可W使用等式(8) 确定:
[0138] Q=三T.(!-Pb.巧)-Z (X)
[0139] 当Q统计超出预定(例如,纯度)阔值(例如,所表示的Qth),可W发出指示出现 的随机传感器噪声和/或伪差达到指示传感器信号不可靠的程度的一个或一个W上报警。
[0140] 因此,在某些示例实施方式中,至少一个度量的确定可W包括至少部分基于至少 一个传感器信号的样本序列确定所述至少一个传感器信号的残差部分并且确定与所述至 少一个传感器的残差部分相关的至少一个数值。
[0141] 在进一步的示例实施方式中,所述至少一个传感器信号的一个或一个W上主分量 可W至少部分基于所述至少一个传感器信号的样本序列进行确定。运样,残差部分的确定 进一步可包括至少部分基于所述确定出的一个或一个W上主分量确定所述至少一个传感 器信号的残差部分。W及,与所述残差部分相关的至少一个数值的确定进一步可包括估计 与所述至少一个传感器信号的残差部分相关的子空间表达的随机噪声的特征,其中所述特 征包括描述数据关于该数据的均值如何分布的一个或一个W上数值。
[0142] 图13A和图13B描绘了根据一种实施方式的曲线图1300和1350,其中曲线图1300 和1350分别图示了设及第一传感器和第二传感器的非生理性异常的传感器信号值和测得 的血糖值的比较。如图所示,曲线图1300(例如,曲线图1302和1304)对应第一传感器。曲 线图1350(例如,曲线图1352和1354)对应第二传感器。
[0143] 为了形成用于曲线图1300和1350的数据,回顾对从闭环临床试验获取的数据进 行的传感器故障分析。两个传感器插入在1型糖尿病患者上,数据采集持续36小时。沿着 从葡萄糖分析器(也称为YSI)获得的内插的血糖度G)浓度给传感器电流(isig)作图。
[0144] 如图示,沿着所有四幅曲线图1302、1304、1352、1354的横坐标轴,时间(分钟)描 绘为从200到2000。曲线图1302和1352沿左纵轴描绘了isig(nAmps)从O至1] 40,沿右纵 轴描绘了BG(mg/dL)从0到300。曲线图1304和1354沿纵轴描绘了Q统计分别为从0到 3,从0到2。沿曲线图1304和1354在Q= 1 (例如,Qth的一个示例)水平地画出虚线。
[0145] 在曲线图1302和1352中,实线表示电流传感器信号值(isig),虚线表示测量的 血糖度G)。在曲线图1304和1354中,实线表示用于Q统计的数值。曲线图1302和1352 中的圆圈或圆点表示Q统计超出预定阔值(例如,Q?= 1)的时间点。通过将曲线图1304 和1354中具有较高Q统计数值(例如,在Qth= 1的虚线之上)的时间分别与曲线图1302 和1304中的实线比较,很明显,较高的Q值对应由于传感器信号的不纯而产生的所述实线 相对于所述虚线偏离较快的时间。还可W看出:在闭环临床试验期间,(曲线图1300中的) 传感器1比(曲线图1350中的)传感器2的噪声大。
[0146] 图14是根据一种实施方式的可包括传感器信号稳定性分析器1404的示例的响应 能力检测器1010的示意图。如图示,响应能力检测器1010可包括或可W有权使用样本序 列1004、潜在趋势度量测定器1402、传感器信号稳定性分析器1404、W及报警发生器1406。 潜在趋势度量测定器1402可W估计潜在趋势度量1408。传感器信号稳定性分析器1404可 包括至少一个稳定性阔值1410。
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