基于生活方式事件检测的控制器

摘要

提供一种用于增强药物自动输送的控制器和相关的传感器系统。控制器和相关的传感器系统是基于对特定身体生活方式事件的检测和判断。具体例如，泵增强系统包括：六轴加速计传感器、陀螺仪俯仰传感器和控制器。控制器配置为接收来自六轴加速计传感器的运动数据和来自陀螺仪俯仰传感器的方向数据。控制器提供泵指令信号，用于基于运动数据和方向数据改变对用户的药物输送率。当泵是胰岛素泵时，泵增强系统即是胰岛素泵增强系统，为控制用户的血糖水平提供精确的胰岛素控制。

说明书

技术领域

本发明内容一般涉及一种基于生活方式事件检测的控制器和相关的传感器系统，更具体地说，涉及一种用于基于特定生活方式事件的检测和判断而增强药物自动输送的控制器和相关的传感器系统。在一个方面，所述控制器和相关的传感器系统涉及胰岛素泵的操作，更特别涉及一种胰岛素泵增强系统(IPAS)，用于基于生活方式事件检测协助胰岛素泵向用户输送胰岛素。

背景技术

尽管通过胰岛素泵进行的糖尿病管理取得了进展，但即使在引入和集成了具有“封闭回路”方法的连续葡萄糖监测后，传统的胰岛素泵系统对于个人的生理、生活方式和运动变化方面仍然无法具备令人满意的检测和补偿能力。所有这些情况经常导致血糖水平的意外升高和/或降低，常常使血糖水平超出预期、目标或可接受的血糖范围。

举例来说，个人仅仅是苏醒这样的日常行为，就会触发激素的释放，从而导致其血糖水平上升。在非糖尿病患者中，血糖水平被有机地调整，因此这些情况不会被注意到。然而，在糖尿病患者中，没有(或只是有限的)生理机制来识别和补偿这些情况。目前，糖尿病的治疗通常依靠“事后”的矫正措施，使不断变化的血糖水平回到正常范围。

即使是使用“封闭回路”胰岛素泵治疗，相较于血糖水平上升的治疗需求，糖尿病患者还不断面临着与之相反的问题。正常的身体活动，如工作、散步或运动，经常会使糖尿病患者的血糖水平下降到危险的低水平。更复杂的是，在某些情况下，在血糖水平升高期间，同样的体力消耗实际上会进一步增加血糖水平到危险的程度。

整体控制问题的核心在于：胰岛素泵是遵循严格的、以一天中的时间为基础的胰岛素输送过程，以及只有在偏差已经发生或正在发生的情况下才能对异常的血糖水平作出响应。

在最好的情况下，传统的胰岛素泵或封闭回路胰岛素泵本质上仅限于对组织间隙液葡萄糖水平的变化作出间接响应，而组织间隙液葡萄糖水平本身就是对真实血糖水平的一种延迟测量。目前的治疗方法缺乏动态地、自动地主动增加或减少胰岛素输送率的能力，因此，这种方法仅能处理生活方式或生理活动所引发的后果。

发明内容

根据第一方面，可以提供一种基于生活方式事件检测的控制器，更特别指一种基于特定生活方式事件的检测和判断而增强药物自动输送的控制器。

例如，在一个实施例中，胰岛素泵增强系统可以包括：主体、加速计传感器、陀螺仪俯仰传感器和控制器。加速计传感器可以设置在主体上，并配置为基于所检测的运动输出运动数据。陀螺仪俯仰传感器可以设置在主体上，并配置为基于所检测的方向输出方向数据。控制器可以与加速计传感器和陀螺仪俯仰传感器通信。此外，控制器可以配置为接收运动数据和/或方向数据。控制器可以配置为基于运动数据和/或方向数据生成泵指令信号。泵指令信号可以包括改变胰岛素泵的胰岛素输送率的信号。

改变胰岛素泵的胰岛素输送速度的信号可以是减少或增加胰岛素流量的信号、启动胰岛素流量的信号、停止胰岛素流量的信号，或输送大剂量(bolus amount)胰岛素的信号。

根据另一实施例，控制器可以配置为在时间加权的基础上分析运动数据和/或方向数据。此外，控制器可以配置为利用数据模式匹配算法来提供对用户发生的生活方式事件的判断。所述数据模式匹配算法可以利用用户先前输入的模式数据。泵指令信号可以完全或部分地基于所判断的生活方式事件。

控制器还可以配置为接收表示在用户体内循环的胰岛素水平的循环胰岛素水平数据。泵指令可以完全或部分地基于循环胰岛素水平数据。

控制器可以配置为接收表示在用户体内的血糖水平的血糖水平数据。泵指令信号可以完全或部分地基于血糖水平数据。

控制器可以配置为分析循环胰岛素水平数据和血糖水平数据。泵指令信号可以完全或部分地基于循环胰岛素水平数据和血糖水平数据的分析。

根据另一方面，控制器可以配置为根据所判断的生活方式事件分析循环胰岛素水平数据和血糖水平数据。泵指令信号可以完全或部分地基于根据所判断的生活方式事件的循环胰岛素水平数据和血糖水平数据的分析。

根据又一实施例，控制器可以配置为在时间加权的基础上分析运动数据和/或方向数据。控制器可以配置为利用数据模式匹配算法来将运动数据与存储在泵增强系统中的一个或多个预定的运动数据模式进行比较。控制器可以进一步配置为判断用户摄取的食物类型、用户摄取的所述食物量，以及由用户摄取衍生的碳水化合物负荷中的至少一个。控制器可以配置为基于所判断的食物类型、所判断的食物量，以及所判断的碳水化合物负荷中的至少一个来判断目标胰岛素量。泵指令信号可以完全或部分地基于所判断的目标胰岛素量。

根据另一实施例，控制器可以包括存储器并配置为在存储器中存储控制器在用户的生活方式事件期间接收的运动数据和方向数据。此外，运动数据和方向数据可以与多种类型的生活方式事件中特定类型的生活方式事件相关。

根据一实施例，胰岛素泵增强系统可以结合至并且可操作地连接到与用户接触的内部或外部胰岛素泵内。

根据一实施例，胰岛素泵增强系统的主体可以是配置为让用户穿戴的独立可穿戴装置。可穿戴装置可以配置为穿戴在肢体上，例如穿戴在用户手臂的手腕处，并且可操作地连接到与用户接触的内部或外部胰岛素泵。

根据另一实施例，胰岛素泵增强系统可以包括麦克风，其配置为检测音频并基于所检测的音频输出音频数据。控制器可以配置为接收所述音频数据。泵指令信号可以完全或部分地基于由控制器接收的音频数据。

根据再一实施例，控制器可以包括存储器，并被配置为在存储器中存储控制器在摄取食物期间接收的某些先前存储的音频数据。控制器还可以配置为接收来自用户的识别输入，以定义和匹配先前摄取食物且与控制器接收的音频数据相匹配的特定食物类型。控制器可以配置为存储与输入所表示的特定食物类型相关的音频数据。此外，控制器可以配置为基于存储的音频数据判断特定食物类型。

控制器可以配置为将控制器在先前摄取特定类型的食物期间所接收的运动数据和方向数据存储到存储器中。在存储器中，运动数据和方向数据可以与多个食物类型中的特定食物类型相关。

控制器可以配置为基于存储的运动数据和方向数据或其他身体摄取特征，接收用户对特定食物类型的身体摄取特征的选择。

根据一实施例，控制器可以配置为基于运动数据、方向数据和音频数据中的至少一个，从存储在存储器中的多个食物类型中选择特定食物类型。控制器可以进一步配置为基于选择特定食物类型而生成泵指令信号。

控制器可以配置为估算用户摄取的热量，并维持代表用户在一段时间内摄取的热量总和的连续热量计数。此外，控制器可以配置为当用户摄取的热量总和大于或等于预定的热量阈值时生成信号。

控制器可以配置为估算用户摄取的碳水化合物量，并维持代表用户在一段时间内摄取的碳水化合物总和的连续碳水化合物计数。此外，控制器可以配置为当用户摄取的碳水化合物总和大于或等于预定的碳水化合物阈值时生成信号。

根据另一实施例，胰岛素泵增强系统可以包括指示发射装置，其配置为发出声音或振动。控制器可以可操作地连接到指示发射装置，并配置为当控制器确定用户对确认声音或振动没有响应时，增加声音水平和/或振动水平，并增加声音和/或振动的持续时间。

控制器可以可操作地连接到通信装置，并且可以配置为当控制器判断用户对升级的一系列警报声或振动没有响应时激活通信装置。可选地，当通信装置被激活时，可以发送紧急呼叫或消息，其中包括与用户相关的实时医疗信息和/或位置信息。

根据另一方面，泵增强系统可以包括：主体、至少一六轴加速计传感器、陀螺仪俯仰传感器，以及控制器。六轴加速计传感器可以设置在主体内或主体上，并配置为基于所检测的运动输出运动数据。陀螺仪俯仰传感器可以设置在主体内或主体上，并配置为基于所检测的方向输出方向数据。控制器可以可操作地连接到六轴加速计和陀螺仪俯仰传感器，并配置为接收运动数据和/或方向数据。控制器可配置为基于运动数据和/或方向数据生成泵指令信号，其中，泵指令信号可包括改变泵的物质输送率的信号。

根据另一方面，一种增强泵系统的方法包括：监测运动数据和/或方向数据，以及基于运动数据和/或方向数据生成泵指令信号。泵指令信号可包括改变泵的物质输送率的信号。泵系统可包括：装置主体；加速计传感器，其设置在装置主体内或装置主体上并配置为基于所检测的运动输出运动数据；陀螺仪俯仰传感器，其设置在装置主体内或装置主体上并配置为基于所检测的方向输出方向数据；以及控制器，其连接到加速计和陀螺仪俯仰传感器，控制器配置为接收运动数据和/或方向数据。控制器可以执行生成泵指令信号。

通过对于实施例及其特征的描述，并通过附图说明和补充，本发明的上述和其他目的、特征和优点将显而易见。

附图说明

图1显示了根据本发明的实施例的示例性启用了IPAS的胰岛素泵；

图2显示了根据本发明的实施例的示例性启用了IPAS的腕带式装置；

图3显示了图1中根据本发明的实施例的IPAS的操作的示例性流程图；

图4显示了图1中根据本发明的实施例的IPAS的操作的示例性流程图；

图5显示了图1中根据本发明的实施例的IPAS的操作的示例性流程图；以及

图6显示了图1中根据本发明的实施例的IPAS的操作的示例性流程图。

具体实施方式

在进一步详细描述各种实施例之前，应理解本发明内容不限于所描述的特定实施例。还应理解的是，本文描述的方法和装置可以根据其应用而进行适当的调整和修改，并且本文描述的装置、系统和方法亦可以用于其他合适的应用中，并且这类其他添加和修改并不会偏离其范围。

尽管为了简单起见，各种特征已经在不同的图中显示，但在不偏离本发明的范围的情况下可以组合各种特征对于所属技术领域的技术人员来说应该显而易见。

根据某些方面，根据本发明内容与泵增强系统(PAS)或与胰岛素泵增强系统(IPAS)相关的控制器可提供改进的泵操作或胰岛素泵操作控制方案，以及用于泵或胰岛素泵的装置和系统。

例如，本发明提供了一种胰岛素泵增强系统(IPAS)，所述系统独特地提供了一种封闭回路胰岛素泵，可以实时了解用户正在进行的各种生理和/或生活方式活动，以便对所述活动进行动态主动自动补偿，以更好地维持糖尿病患者(或其他人)的血糖水平在“理想”目标范围内。这种主动性是非常重要的，因为与“正常”(非糖尿病)有机溶液的作用相比，无论是通过手动注射过程还是通过胰岛素泵将胰岛素机械式插入人体，都无法对糖尿病患者的血糖水平生成同样的即时血糖响应。

血糖水平的变化和这些变化随后由组织间隙液读数反映出来之间有时间迟延，因此，现有的“事后”胰岛素输送响应和对外部生活方式因素的矫正方法通常导致不良的“超出范围”情况。虽然胰岛素泵通常能够基于固定、预定的排程提供不同的预设基础胰岛素输注(输送)率，但这些输注率无法考虑到胰岛素泵用户在不同排程上的典型变化。

例如，对于糖尿病患者在苏醒时由于“黎明现象”而经历的葡萄糖水平的上升，现有技术所能做到最好的是静态编程以允许在预先设定的特定时间范围内增加基础胰岛素输送。然而，这种方法的明显问题是，除非患者完全遵守对应于预期胰岛素输送量增加的严格时间排程，否则这种定时增加的胰岛素输送水平将与实际的葡萄糖水平胰岛素需求不一致，并可能导致血糖水平异常的低或高。

鉴于每天“现实世界”的众多变化，为了维持一致的睡眠时间以预测激素的释放时间，而精确地实现准确的入睡时间和准确的苏醒时间，几乎不可能持之以恒。由于现有设计的胰岛素泵不具备识别睡眠模式改变的能力(如平日的睡眠时间和周末或假期的睡眠时间之间的改变等)，因此现有的治疗方法存在固有的时间问题，无法对“黎明现象”的血糖变化作出适当的响应。

类似地，传统的胰岛素泵没有办法对自发的身体活动作出主动响应，无论是在紧急情况下(如在紧急疏散期间必须逃跑避难)，或为了娱乐(如网球或其他体育活动自发多打了计划之外的一局)，结果，即使是封闭回路胰岛素泵也只能免强试图在事后被动地减少或暂停胰岛素的输送，以维持控制。

在“传统”(未启用PAS或未启用IPAS)“智能手表”或类似装置能够生成报告或保存关于总步数或其他身体活动的信息的情况下，这些装置仅显示诸如燃烧的热量和已走过距离的先前信息，并且没有配置以基于此类信息执行自动响应性行动来控制或修改胰岛素泵。相反地，根据本发明的一方面，控制器(例如，集成到IPAS中的控制器)使用传感数据来自动判断并提供对胰岛素泵的胰岛素输送率的有益变化(例如，增加和/或减少胰岛素输送率)。胰岛素泵增强系统(IPAS)的新颖使用方法首次使封闭回路胰岛素泵具有生理和/或身体情况感知能力，以便使胰岛素输送水平与身体的实际胰岛素需求更好地匹配，例如，其可以结合一个或多个六轴加速计/陀螺仪俯仰传感器(或其他数量的轴的加速计)，并且其数据输出可以通过人工智能软件程序进行实时处理和分析。IPAS也非常适用于常见问题情况，即胰岛素泵用户在运动前和/或运动中忘记暂时中止胰岛素泵的输送，和/或忘记为预计或已摄取的碳水化合物负荷补充大剂量胰岛素。上述两种情况都会导致潜在的严重的血糖偏移，根据本发明的实施例，通过使用IPAS可以避免这种情况。

就本发明内容而言，术语“生活方式”包括诸如以下事件：个人当前的睡眠状态(例如，判断个人是清醒还是在睡眠)；个人当前的运动或身体运动状态(或动作状态)；个人当前的食物摄取状态(吃、嚼、喝等)；以及个人实时识别当前正在摄取的特定食物以及已摄取的所述食物的总量。通过IPAS为胰岛素泵提供“生活方式”情况意识增强，使封闭回路胰岛素泵能够监测并自动矫正可能改变用户血糖水平的身体消耗活动；对一系列摄取的食物进行“实时”监测、识别和胰岛素补偿；并能够监测个人的睡眠/清醒状态，补偿睡眠结束时激素释放对用户血糖水平的变化。

根据某些方面，控制器与胰岛素泵增强系统(IPAS)相关。IPAS可以配置为不同的实体实施例，其中三个示例性的实施例包括：

1)IPAS组件完全集成到启用IPAS的胰岛素泵主体内。泵的集成IPAS传感器的数据由IPAS内的相关人工智能子系统处理，并将衍生指引提供给胰岛素泵的输送系统(或胰岛素泵输送系统的控制器)，以便采取行动。

2)实施例#1的配置，通过额外使用实际上独立的第二个六轴加速计和陀螺仪俯仰传感器，以及集成在腕戴式装置上的麦克风而进一步增强，所述腕戴式装置放置在胰岛素泵用户的手臂或手腕上(最好是惯用手臂或手腕)，作为启用IPAS的智能手表或作为专有的IPAS可穿戴装置。从这些额外的传感器输出的数据会传输到配备IPAS的胰岛素泵(例如通过无线通信手段)，其中，新增的数据流会结合与泵集成的传感器所提供的数据，这两个数据流随后由胰岛素泵内的人工智能子系统处理。

3)用于未启用IPAS封闭回路胰岛素泵的配置。在这种配置中，所有的IPAS传感元件以及IPAS数据处理功能都实际上集成到“智能手表”或其他IPAS可穿戴装置的主体中，其被穿戴在胰岛素泵用户的手腕或手臂上(例如惯用手腕或手臂)。内置的六轴加速计和陀螺仪俯仰传感器，以及麦克风皆用作输入装置。在此实施例中，启用IPAS的臂戴式装置本身会计算补充胰岛素和/或修改输送指令，然后将所述指令无线传输给“传统”胰岛素泵，即未配备IPAS的胰岛素泵，以便执行。所述胰岛素泵还会将“实时”参数，如血糖水平和循环胰岛素，传输给IPAS装置。

在感知到新发现的生活方式并传达给胰岛素泵的第一个例子中，增强的泵现在能够动态地判断用户的睡眠状态或清醒状态，并主动对胰岛素输送率进行补偿性调整，使之与清醒时所估算身体释放的激素相称。有了这种新生活方式的感知，胰岛素的降糖作用现在可以更好地定时，以将IPAS感应到胰岛素泵用户的身体清醒状态时所释放的相称胰岛素，与清醒时激素释放的血糖上升作用相匹配。

根据本发明的实施例，与IPAS相关的控制器可以基于个人的身体方向来判断个人处于睡眠状态或非睡眠状态。例如，无论所述个人的身体方向是否处于睡眠特征的位置以及长时间处于运动减少的状态，IPAS都可以通过其六轴加速计和陀螺仪俯仰传感器，类似地识别个人的身体定位和长期缺乏运动，并将此数据与表示所述个人为睡眠状态的已存储模板相匹配。相反地，当与IPAS相关的控制器通过所检测的多轴运动而检测到个人从有限运动、长期睡眠状态的位置变为直立位置时，则IPAS也可以判断非睡眠状态的位置(或清醒状态或早晨苏醒)。IPAS人工智能子系统可以通过算法来判断，例如，包括时间加权运动分析(以防止暂时苏醒被错误地解释为早晨苏醒)，以及观察所检测的运动范围和速度，以便从实际的清醒状态中过滤掉个人在各种睡眠阶段的典型瞬时运动和位置转移。

由于与IPAS相关的控制器具有检测用户睡眠状态的固有能力，IPAS不仅有能力提前或延迟基于时间预编程的基础率，而且还可以根据实际观察到的条件，例如遇到睡眠或在时区间旅行，来修正和调整固定/预设的基础率。同样地，根据本发明的实施例，IPAS可以暂时偏移当前的基础率，以便更好地与即时或预测近期的身体胰岛素需求相一致。

IPAS的睡眠/清醒判断也可以提供关键的用户条件判断和响应。在与配备IPAS的胰岛素泵相关的控制器在其用户被认为在睡眠而感测到异常低(或过高)的血糖读数的情况下，其可以增加警告警报的音量，以及延长此警报的持续时间至超出其正常白天参数，因为唤醒一个正在睡眠的低血糖水平的人可能特别具有挑战性。在一些实施例中，如果配备IPAS的胰岛素泵在完成增强的警报程序后没有感测到用户已清醒，则与IPAS相关的控制器配置为假定用户已经失去意识(或没有响应)，并自动命令附近的移动装置拨打紧急电话寻求医疗帮助。同时，与IPAS相关的控制器可以使胰岛素泵自动暂停胰岛素输送。如果个人没有响应，同时观察到极低的血糖指标，则IPAS可以配置为自动暂停胰岛素输送和/或输送提升葡萄糖的输液，如升糖素。在血糖水平过高的情况下，IPAS可配置为自动提供适当的大剂量胰岛素，以避免或矫正酮症状况。例如，与IPAS相关的控制器可以通过蓝牙无线通信或类似方式命令附近的移动装置。即使昏迷的人可能无法说话，数字化的语音信息也会向急救人员说明紧急医疗情况的性质，并且，如果无法通过增强的911系统获得位置信息的话，则通过移动装置的GPS或其他位置信息技术转达用户的位置。可选地，IPAS可以向急救人员提供观察到的血糖水平，以便第一响应者更及时地了解情况并采取行动。

在第二个例子中，未启用IPAS的胰岛素泵完全无法了解其用户“时时刻刻”的生活方式活动，因此没有能力主动偏离其预设的输送设置。众所周知，体育活动会根据运动当下的血糖水平，降低或提高糖尿病患者的血糖水平，而影响糖尿病患者的血糖水平。通过使用集成的多轴加速计和俯仰感应传感器(或独立的辅助多轴加速计和陀螺仪俯仰传感器)，胰岛素泵能够连续(或半连续)地了解用户的运动/体育活动，并相应地动态和主动调整用户的胰岛素输送率，而不是像传统胰岛素泵装置那样试图被动地矫正由运动衍生的血糖水平变化。

根据本发明的实施例，IPAS可以实现对用户“范围内”的葡萄糖读数的改进。现在可以立即检测到(或几乎立即检测到)运动或身体活动的变化，以便在开始运动时立即(或接近立即)改变用户的基础胰岛素率。人工智能(A.I.)逻辑可用于分析用户当前的血糖水平，以及判断(当前)循环胰岛素水平(由胰岛素泵提供)，以便在需要时由泵进行适当的胰岛素调整。如果运动时的瞬间循环胰岛素水平被认为是足够的，并且所检测的血糖水平在“正常”范围内(或在预定范围内)，则与IPAS相关的控制器可以配置为使胰岛素泵偏向于停止或降低与所感测的水平和运动时间相称的胰岛素输送基础率。如果在运动开始时，所检测的血糖水平远高于正常水平(或高于预定的阈值)和/或循环胰岛素水平较低(或低于预定的阈值)，则与IPAS相关的控制器可以配置为使胰岛素泵提供大剂量胰岛素和/或增加其基础率以补偿运动，以防止运动引起的血糖水平进一步升高。

运动或其他剧烈活动(例如打网球)的判断可以通过人工智能运动算法进行，所述算法可以基于有多少轴启动回报运动超过预定的运动阈值水平、所述回报中的轴的偏移范围，以及任何重复的节奏模式(以检测跑步或其他特定活动)进行判断。算法可以设计为过滤掉“错误的”运动报告情况，例如当个人乘坐汽车时(重复的上下起伏)，以便不将所述垂直上下“弹跳”与可能和跑步相关的垂直运动混淆。运动算法会注意到，虽然存在垂直运动(以及可能的其他运动)，但其偏移距离与运动的期望偏移距离相比是有限的，并且缺少向前运动和其他轴读数，以及节奏模式也非常不同。

胰岛素泵增强系统(IPAS)不限于本文所述的生活方式的例子。传统胰岛素泵没有直接感测生活方式的手段，由于这一缺陷，泵完全不知道用户的食物摄取情况。由于没有“实时”方法来感测摄取的碳水化合物负荷，传统的封闭回路泵无法感测摄取的食物，只是间接和被动地感测用户的血糖水平正在向或已超过目标范围或比率上升，然后才启动矫正措施。即使是在胰岛素泵用户在进食前手动注射大剂量胰岛素的情况下，这种行动也只是对随后可能或可能不摄入多少碳水化合物的一种猜测。

通过本发明，配备IPAS的胰岛素泵不仅可以同时获得表示食物摄取的实时信息，而且在许多情况下，甚至可以估算并向泵提供精确的食物类型、实际摄入的食物量、计算出的衍生已摄取碳水化合物负荷、所述食物的血糖指数，以及针对所述摄取的补偿性大剂量胰岛素和释放时机。这使得胰岛素泵能够立即(或接近立即)和同时主动地将补充的胰岛素剂量与摄入的食物量和类型相匹配，而未配备IPAS的泵需要以不完善的“事后”方式对所述食物摄取进行被动性补偿。

例如，在一个人吃爆米花的情况下，穿戴IPAS传感器的惯用手(或非惯用手)从固定的“供应容器”中取出食物并将爆米花送到嘴里时，以明显的模式重复移动。通过分析所述活动期间来自一个或多个六轴加速计传感器和/或一个或多个陀螺仪俯仰/横摆/滚动传感器的数据，独特的重复模式使控制器(例如，具有结合的人工智能算法)能够记录所检测的手臂和手部运动，这可以准确地保存为代表正在摄取特定食物的模板。控制器/人工智能系统不仅可以分析所述运动的重复多轴位置、速度和节奏，而且还可以在判断腕带式装置处于离用户嘴边最近的位置时，从腕部安装的麦克风生成数字化的音频文件。通过区分他们独特的咀嚼声以及咀嚼声的持续时间，音频文件可以进一步帮助人工智能算法区分，例如，正在吃爆米花的人和正在吃薯片的人。

通过判断和分析手放在嘴边或靠近嘴边的“停留”时间，以及手和手腕在离开嘴边之前连续的角运动的次数和类型，可以进一步定量判断已经摄取的食物，并且通过补充的简单计算，可以计算每个这样的运动循环的瞬时碳水化合物摄取水平，并判断补偿性“大剂量”胰岛素。通过在接近摄取发生时(并以适当的补偿水平)输注胰岛素，并根据所识别的食物的血糖指数进行调节，就可以实现胰岛素和碳水化合物负荷的卓越主动匹配。

食物类型的变化是相当广泛的。通过让个人“记录”所吃的各种食物以及所记录食物的数据标签，根据本发明实施例的与IPAS相关的控制器可以很容易地匹配和参考碳水化合物值、血糖指数、热量等，以精确地定制胰岛素泵所需的输送值，以匹配胰岛素需求和时间，从而补偿摄取食物时引起的血液中葡萄糖水平升高。

通常与吃各种食物相关的身体运动和节奏对于某些食物来说可能是相当独特的。这方面的例子包括但不限于：吃玉米、吃苹果(每咬一口后有独特的“回弹”)、舔冰激凌甜筒、剥香蕉和吃香蕉等。因未吃东西时独特的身体动作和/或与每种食物相关的吃东西的声音，所以可以在与IPAS相关的控制器中生成和/或预先存储一系列专门的食物模板。此外，通过用户手动将食物类型输入IPAS，例如按下腕戴式装置上的按钮并说出特定食物的名称，对于难以基于食物模板自动识别的食物，便可以调用(或识别)碳水化合物和热量信息，并且，IPAS将监测摄取量以解析(或判断)碳水化合物负荷和大剂量胰岛素。对于低碳水化合物的食物，如肉类，IPAS可以在摄取前识别肉类切割的独特运动(如果用户准备待摄取的食物)。

不仅是实际摄取饮料的声音特征，而且实际的瓶子或容器所生成(或缺少)的声音对于识别饮料(及其碳水化合物含量)方面可能特别重要。例如，一次性塑料水瓶，因为其不需要处理碳酸化的压力，通常由比“苏打水”瓶更薄的塑料材料制成，因此其在被拿取和饮用时会生成独特的“塑料弯曲/劈啪”声。这种独特的塑料水瓶声音将被IPAS用来判断无热量/零碳水化合物的摄取正在发生。相反地，碳酸饮料将使用不同类型的瓶子，并生成不同的摄取/碳酸化声音。关于判断碳酸饮料是“健康饮料”还是普通饮料(其相应的碳水化合物含量大不相同)，IPAS算法只需要分析用户在摄取时的血糖水平，就可以做出合理的区分。因为IPAS的用户被假定为糖尿病患者，所以除非用户在摄取时的血糖水平很低(在这种情况下需要摄取“普通”苏打水或类似的饮料)，否则饮料总是被假定为“健康饮料”。

每种食物在摄取时在嘴里都有独特位置和旋转呈现方式的组合、独特的咬合模式和声音、吸汁声、咀嚼噪音、手部回缩旋转定位等。

在一些实施例中，与IPAS相关的控制器可以不基于预先存储的食物模板直接识别食物的类型，而是使用匹配过程，其中单独的食物模板由用户在摄取期间记录和保存，然后用户手动识别和登记每种不同的食物。随后的食物识别可以通过IPAS自动将主动食物摄取与已保存模板的已保存数字化运动和声音模式进行实时比较来完成。当进行匹配时，碳水化合物水平、血糖指数、热量信息和其他信息会提供给胰岛素输送系统，以判断胰岛素输送量和所述输送量的时间。

与IPAS相关的控制器判断摄取食物类型所使用的算法可以包含一个或多个验证方法以提高准确性。这些方法之一是只在IPAS运动分析判断用户的手处于接近其嘴边的位置时，允许食物音频匹配(由腕带式装置捕获)。通过使用这种“音频门控”，IPAS可以防止当多人吃同一类型的食物，或在目标IPAS附近吃其他类型的食物时进行错误分析。所述音频门控还在本质上提供了一定程度的隐私，因为只要系统没有检测到手举起并靠近嘴边，手腕上的麦克风就会被静音。因此，当IPAS被判断为不在IPAS用户的嘴边附近时，IPAS可以不从麦克风记录音频数据，或者如果IPAS正在记录音频数据，则忽略所记录的音频数据。

在一些实施例中，与IPAS相关的控制器配置为最初包含一些“通用”运动模板，以立即允许识别苏醒、跑步或其他活动。IPAS配置为不仅允许用户使用自己定制的个性化模板生成和替换所述“通用”模板，以进一步提高事件识别和准确性，还可以补充存储模板的范围。定制的个性化模板也可以取代通用运动模板，或者作为其补充用于识别苏醒、跑步或其他活动。

根据本发明的实施例，与IPAS相关的控制器的另一个好处是在低血糖症发作时发挥作用。在某些情况下，个人通常会过度补偿其碳水化合物的摄取，以治疗低血糖的直接症状。在一些实施例中，IPAS配置为监测即时血糖水平、循环胰岛素量以及摄取的碳水化合物量。与IPAS相关的控制器可以配置为向用户提供“过量”保护警报，以防止过度摄取碳水化合物而导致高血糖症。通过IPAS将所述摄取与即时葡萄糖水平以及循环胰岛素量进行比较，便可以通过监测即时碳水化合物摄取来计算(或判断)将用户的血糖水平正常化所需的适当碳水化合物量，并在过度补偿点发出警报。

在一些实施例中，控制器可以与泵增强系统(PAS)相关。PAS也可用于输送其他可输注药物或其他可输注物质，例如但不限于用于治疗帕金森氏症的药物。在这个使用例子中，输注药物的输送时间和量可以与即时需求相匹配，例如，由PAS检测到的颤抖程度增加来决定。

就本发明的目的而言，虽然主要公开的应用是用于增强胰岛素泵，但相同或类似的硬件配置，在稍作软件修改后，也可用于其他目的。在控制器的另一实施例中，自动食物摄取感测也可以用作“摄取”热量监测器，相较之下现有的装置只会回报“已燃烧”的热量，而不是已摄入的。在一些实施例中，配置为热量摄取监测的控制器可以选择性地配置为：一旦在一天中的某个时间达到或未能达到目标热量摄取量，就提供触觉或视觉警报或其他指引通知。

本发明提供了一种与感测和判断“生活方式”活动的系统相关的控制器。

根据某些具体的实施例，提供一种用于感测和判断胰岛素泵用户的“生活方式”活动的胰岛素泵增强系统(IPAS)。如图1所示，根据本发明的实施例的胰岛素泵增强系统10集成到具有泵主体12的胰岛素泵100中，并且/或者与其可操作地通信。IPAS10包括：控制器14、加速计传感器16、陀螺仪俯仰传感器18、指示发射装置20，以及发射器22。加速计传感器可以是多轴加速计传感器，例如六轴加速计传感器。

控制器14可操作地连接到六轴加速计传感器16、陀螺仪俯仰传感器18、指示发射装置20，以及发射器22。虽然控制器14显示为与六轴加速计传感器16、陀螺仪俯仰传感器18、指示发射装置20，以及发射器22物理连接，但控制器14也可以通过无线通信方法和连接与这些元件“连接”。

六轴加速计传感器16配置为检测运动(或移动)并输出运动数据(或移动数据)。控制器14配置为接收和/或记录或存储来自六轴加速计传感器16的运动数据。陀螺仪俯仰传感器18配置为检测方向并输出方向数据。控制器14配置为接收和/或记录来自陀螺仪俯仰传感器18的方向数据。指示发射装置20配置为以各种声音水平发射一种或多种声音(例如，警报声)和/或显示一种或多种视觉指示器(例如，闪烁的光)。控制器14与指示发射装置20可操作地连接。发射器22配置为与一个或多个通信装置通信。

控制器14配置为与胰岛素泵100通信并接收各种胰岛素泵100数据。例如且不限于，控制器14可以接收胰岛素泵100的用户的循环胰岛素水平数据、胰岛素泵100的用户的回报的血糖水平数据和/或胰岛素泵100的当前或排程胰岛素输送率数据。控制器14与主胰岛素泵100可操作地连接。控制器14还与发射器22可操作地连接，以使发射器22在基于运动数据、方向数据、音频数据、循环胰岛素水平数据、回报的血糖水平数据和/或当前或排程胰岛素输送率数据，在满足一个或多个预定标准时触发自动紧急呼叫或消息。

如图2所示，IPAS10进一步集成到可穿戴装置24中，和/或与其可操作地通信。在本实施例中，可穿戴装置24是腕带式装置。IPAS10包括位于可穿戴装置24中的六轴加速计传感器25和陀螺仪俯仰传感器26。IPAS20进一步包含麦克风28。麦克风28配置为检测音频并输出音频数据。控制器14配置为从麦克风28接收音频数据，和/或可穿戴装置24包括额外的控制器，其配置为将运动数据、方向数据和/或音频数据分配给控制器14。应该容易理解的是，麦克风28可以设置在可穿戴装置24的其他位置和/或有额外的麦克风。

在一些实施例中，控制器14设置在可穿戴装置24中或其上。在一些实施例中，控制器14设置在胰岛素泵100中或其上，如图1所示，并且第二控制器设置在可穿戴装置24中或其上。第二控制器配置为与第一控制器14和/或胰岛素泵100的专用控制器通信。

参考图3，流程图30显示了根据本发明的实施例的图1的IPAS10的示例性操作方法。在方块32，控制器14监测从一个或多个六轴加速计传感器16、六轴加速计传感器25收到的运动数据和从一个或多个陀螺仪俯仰传感器18、陀螺仪俯仰传感器26收到的方向数据。在方块34，控制器14判断运动数据和/或方向数据是否已经改变。如果控制器14判断运动数据和/或方向数据没有变化，那么控制器14返回到方块32进行监测。如果控制器14判断运动数据和/或方向数据有变化，则控制器14进入方块36，其中控制器14会分析运动数据和方向数据的变化。控制器14进入方块38，其中控制器14会针对可以为时间加权的运动数据和方向数据，比较存储在IPAS10中的特征模板的相似性。如果控制器14判断运动数据和/或方向数据与存储的特征模板不相似，则控制器14返回到方块32进行监测。如果控制器14判断运动数据和/或方向数据与存储的模板相似，则控制器14判断所检测的运动和方向与摄取食物相关，并进入识别特征模板方法。

参照图4，流程图39显示了根据本发明的实施例，当运动数据和/或方向数据在方块38(图3)被判断为与食物摄取特征相似时，图1的IPAS10的示例性特征模板操作方法。控制器14进入方块40，其中控制器14可选地接收来自麦克风28(图2)的音频输入42。控制器14会针对一段时间内判断为与摄取食物同时进行的相对应运动数据、方向数据和/或音频数据，比较一个或多个存储的食物摄取模板的相似性。如果控制器14判断所述数据与存储的食物摄取模板相似，则控制器会进入方块48，其将在下文中更详细地讨论。如果控制器14判断所述数据与存储的食物摄取模板不相似，则控制器会进入方块44，并要求用户输入正在摄取的食物类型。如果没有收到用户输入，则控制器14返回到方块32进行监测。如果收到用户输入，则控制器14进入方块46，并将运动数据、方向数据和/或音频数据存储为对应于所提供输入的新食物摄取模板。新的食物摄取模板会存储(例如在与控制器相关的存储器中)，以便未来在方块40进行食物摄取模板比较。然后，控制器14会进入方块48。

在方块48，控制器14会判断被识别为表示用户正在摄取的食物的特定食物类型。控制器14进入方块50，其中控制器14检查用户的回报的血糖水平(例如通过查询胰岛素泵100)。如果回报的血糖水平大于或等于预定的阈值(例如100mg/dl)，则在方块52，控制器14会生成泵指令信号，使胰岛素泵100根据控制器14判断的已摄取(或摄入)的碳水化合物负荷量向用户提供大剂量胰岛素，从而改变胰岛素泵100的当前或排程的胰岛素输送率。如果回报的血糖水平低于预定的阈值(例如100mg/dl)，则在方块54，控制器14会检查用户体内的循环胰岛素水平(例如通过查询胰岛素泵100)。如果循环胰岛素水平低于预定的阈值，则在方块56，控制器14会生成泵指令信号，根据控制器14判断的已摄取(或摄入)的碳水化合物负荷量向用户提供大剂量胰岛素。如果循环胰岛素水平高于预定的阈值，则在方块58，控制器14不生成泵指令信号，或者生成从当前或预定的胰岛素输送率中降低胰岛素输送率的泵指令信号。然后，控制器14返回方块32进行监测。

有利的是，控制器14配置为在方块44、46处要求和接收来自用户的输入，允许控制器14重复学习用户特有的身体特征和/或举止。存储的模式对用户是个性化的，允许控制器14更准确地识别食物模板(或其他模板)。控制器14可以配置为存储用户输入的任何数量的模板，使控制器14有能力存储几乎无限的用户特有的模式。存储用户特有的模式的能力有利地允许控制器14“学习”与食物模板(或其他模板)相对应的用户倾向(或先前输入的模式数据)。例如，用户在从事身体生活方式活动时可能倾向于生成一个或多个独特的运动、方向或声音，控制器14一旦将其存储，就可以识别为特定的模板。因此，当用户再次从事所述生活方式事件时，例如以特定的身体方式吃薯片，则控制器14配置为识别所述生活方式事件，并相应地生成如本文所公开的泵指令信号。

参照图5，流程图60显示了根据本发明的实施例，当运动和/或方向数据在方块38(图3)被判断为与运动特征相似时，图1的IPAS10的示例性操作方法。在方块62，控制器14会比较运动数据和/或方向数据与特定运动特征的相似性。在方块64，如果控制器14判断运动数据和/或方向数据不对应于特定的运动特征，则控制器14会返回方块32监测。如果控制器14判断所述数据确实对应于特定的运动特征，则控制器14会进入方块66，其中控制器14会检查回报的血糖水平。如果回报的血糖水平低于第一阈值，则控制器14会进入方块68并生成泵指令信号，指示胰岛素泵100暂停胰岛素输送或减少胰岛素输送。如果回报的血糖水平高于第一阈值但低于第二阈值(例如250mg/dl)，则控制器14会进入方块70，并检查用户体内的循环胰岛素水平。如果循环胰岛素水平低于第一胰岛素阈值，则控制器14会进入方块72，并维持现有的胰岛素输送率(或至少不使胰岛素输送率发生显著变化)。如果循环胰岛素水平高于第二胰岛素阈值，则控制器会进入方块74并降低胰岛素基础率。参照方块66，如果血糖水平大于第三阈值，则控制器14会进入方块76并判断增加与特定运动特征相称的胰岛素输送率和/或大剂量胰岛素，控制器14会生成泵指令信号以使胰岛素泵100输送所判断的相称胰岛素率或大剂量胰岛素。

类似于上述结合图4讨论的方法，控制器14可以配置为要求用户输入要存储为对应于已记录运动特征的运动模板。在一些实施例中，控制器14无需要求用户输入运动或食物模板。即使控制器14没有要求，用户也可以输入相对应的模板。输入的模板与IPAS10的记录数据一起存储。在一些实施例中，存储为模板的记录数据会对应于用户在输入模板之前的预定时间量内所记录的数据，例如但不限于1分钟、2分钟或3分钟。在一些实施例中，用户可以选择哪些记录的数据与输入的模板相关。例如，用户可以选择输入模板之前的时间量，或者用户可以选择一天中较早发生的一段记录数据，例如，如果用户从下午1点到下午2点打网球，则当天晚些时候在下午6点用户不打网球时，用户可以选择打网球的时间作为网球运动特征或模板存储。

参照图6，流程图78显示了根据本发明的实施例，当运动和/或方向数据在方块38(图3)被判断为类似于睡眠特征时，图1的IPAS10的示例性操作方法。在方块80，控制器14判断检测到睡眠状态。控制器14会进入方块82，其中控制器14继续监测运动数据和/或方向数据以判断睡眠到清醒的转换，这可以基于数据的时间加权评估。如果没有检测到睡眠到清醒的转换，则控制器返回方块80，检查数据是否与睡眠特征相似，如果处于睡眠状态，则返回方块82，判断是否发生了睡眠到清醒的转换。如果控制器14判断已经发生睡眠到清醒的转换(例如，通过表示用户正在移动或行走的运动数据，或者表示IPAS10的方向已经改变的方向数据)，则控制器14会进入方块84，检查用户的回报的血糖水平。如果回报的血糖水平低于第一阈值，则控制器14会进入方块86，其中控制器14判断，不需要如本文所讨论的提供大剂量胰岛素来补偿与转换为清醒状态相关的激素释放。如果回报的血糖水平高于第二阈值，则控制器14会进入方块88，其中控制器14判断增加胰岛素输送率和/或提供大剂量胰岛素以补偿用户的激素释放，然后控制器14会生成泵指令信号以使胰岛素泵100以适当的输送率释放适当的胰岛素。然后，控制器14返回方块32进行监测。

在一些实施例中，IPAS10完全位于胰岛素泵100中或其上(例如图1)。在一些实施例中，IPAS10位于胰岛素泵100中或其上以及(多个)可穿戴装置24中或其上(例如图1和图2)，并且如本文所公开的，可穿戴装置24中的IPAS10元件配置为与胰岛素泵100中的IPAS10元件通信和工作。在一些实施例中，IPAS10完全位于可穿戴装置24中或其上(例如图2)，并且配置为与未集成IPAS胰岛素泵(即本身不具有任何IPAS功能)通信和工作，其中可穿戴装置24中的IPAS10会补充或覆盖未集成IPAS胰岛素泵功能的至少一些控制，从而使胰岛素泵像集成IPAS胰岛素泵一样运行。在一些实施例中，用户可能穿戴一个或多个具有IPAS10元件的可穿戴装置，例如但不限于用户的每个手腕上的可穿戴装置。

有利的是，启用IPAS的泵配置为提供比未启用IPAS的泵更多的优势。例如，如果没有IPAS为胰岛素泵提供用户睡眠状态的实时指示，传统的胰岛素泵可能会不考虑当下情况而生成不必要的警报。例如，一些胰岛素泵可能会追踪其储液槽中剩余的胰岛素量，并且泵可能在各种胰岛素剩余水平都会发出指示情况的警报。这样做的结果是，即使情况还不太严重，胰岛素泵的用户仍经常被惊醒以采取某些行动，如更换储液槽，而且在半夜刚被惊醒时做这种行动是不明智的。在一些实施例中，启用IPAS的胰岛素泵可以判断用户是否正在睡眠，并且如果判断警报只是建议性的，而不是时间或情况关键性的，启用IPAS的胰岛素泵可以推迟这种警报和/或通知，直到用户苏醒和/或警报的状态变成时间关键性的为止。

前面对本发明的实施例的描述是为了说明和描述的目的。其不旨在穷举或将本发明限制为所公开的形式。根据上述公开内容，明显的修改和变化是可能的，并且应被视为在本发明内容的范围和精神之内。所描述的实施例是为了最好地说明本发明的原理及其实际应用，以使所属技术领域的技术人员能够在各种实施例中利用本发明，并根据所设想的特定用途进行各种修改。