[發(fā)明專(zhuān)利]一種預(yù)防低血糖現(xiàn)象的閉環(huán)胰島素輸注系統(tǒng)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202011077604.8
• 申請(qǐng)日: 2020-10-10
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN112402731B
• 公開(kāi)（公告）日: 2023-05-26
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 金浩宇;劉文平;陳婷
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 廣東食品藥品職業(yè)學(xué)院;金浩宇;劉文平
• 主分類(lèi)號(hào): A61M5/142
• 分類(lèi)號(hào): A61M5/142
• 代理公司: 廣州粵高專(zhuān)利商標(biāo)代理有限公司 44102
• 代理人: 林麗明

本發(fā)明公開(kāi)了一種預(yù)防低血糖現(xiàn)象的閉環(huán)胰島素輸注系統(tǒng)，包括血糖值檢測(cè)模塊、控制器、胰島素泵和程序模塊，血糖值檢測(cè)模塊用于采集使用者的血糖值，血糖值檢測(cè)模塊的輸出端與控制器的輸入端信號(hào)連接；胰島素泵用于給使用者輸注胰島素，胰島素泵的輸入端與控制器的輸出端信號(hào)連接；程序模塊通過(guò)血糖值檢測(cè)模塊采集使用者的血糖值，結(jié)合CARIMA模型、最小方差控制算法和自適應(yīng)控制加權(quán)因子調(diào)節(jié)胰島素泵的輸注速率。本發(fā)明中所采用的自適應(yīng)控制加權(quán)因子會(huì)根據(jù)使用者的情況靈活調(diào)節(jié)自身的數(shù)值大小，在保證血糖控制效果的同時(shí)，有效降低低血糖發(fā)生風(fēng)險(xiǎn)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及胰島素泵輸注量估算領(lǐng)域，更具體地，涉及一種預(yù)防低血糖現(xiàn)象的閉環(huán)胰島素輸注系統(tǒng)。

背景技術(shù)

糖尿病是威脅人類(lèi)生命健康的重大慢性疾病之一，并且給社會(huì)的發(fā)展帶來(lái)了沉重的負(fù)擔(dān)。目前中國(guó)糖尿病患者人數(shù)約為1.164億，位列世界首位。人工胰腺，又被稱(chēng)為胰島素閉環(huán)輸注系統(tǒng)，能夠根據(jù)人體血糖波動(dòng)自動(dòng)輸注胰島素，從而控制糖尿病患者的血糖水平在設(shè)定的目標(biāo)區(qū)間內(nèi)。作為一種有效的糖尿病治療手段，人工胰腺已經(jīng)在多個(gè)歐美國(guó)家進(jìn)入長(zhǎng)期臨床試驗(yàn)階段，并且取得了良好的效果。

人工胰腺主要包括連續(xù)血糖監(jiān)測(cè)系統(tǒng)(Continuous?glucose?monitoring,CGMS)、智能控制算法(Control?algorithms)和胰島素泵(Insulin-infusion?pump,IP)三個(gè)部分。其中智能控制算法是人工胰腺技術(shù)的核心，直接決定胰島素注射療法的準(zhǔn)確性和血糖控制的有效性。廣義預(yù)測(cè)控制被廣泛應(yīng)用于人工胰腺智能控制系統(tǒng)，其具有較高的魯棒性，并且不需要豐富的臨床經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)構(gòu)建專(zhuān)家數(shù)據(jù)庫(kù)和進(jìn)行模型搭建。

雖然基于廣義預(yù)測(cè)控制的人工胰腺智能系統(tǒng)已經(jīng)在一型糖尿病患者的血糖控制方面取得了不俗的表現(xiàn)，但是其還存在一個(gè)突出的問(wèn)題，就是過(guò)量胰島素注射所導(dǎo)致的低血糖風(fēng)險(xiǎn)。目前，所采用的低血糖預(yù)防策略主要是引入胰島素代謝曲線并計(jì)算患者體內(nèi)的胰島素殘留。但是該策略有一個(gè)重要的缺陷就是個(gè)體差異較大，每個(gè)患者均需要測(cè)繪自身的胰島素代謝曲線。同時(shí)，該曲線受到患者飲食條件、運(yùn)動(dòng)條件和心情的影響，往往存在較大誤差。

專(zhuān)利公開(kāi)號(hào)CN110124151A公開(kāi)了一種基于自適應(yīng)參考曲線策略的廣義預(yù)測(cè)控制閉環(huán)胰島素輸注系統(tǒng)。然而，上述專(zhuān)利是通過(guò)自適應(yīng)參考曲線對(duì)血糖進(jìn)行控制，并不是通過(guò)自適應(yīng)控制加權(quán)因子對(duì)血糖進(jìn)行控制。

發(fā)明內(nèi)容

為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明的技術(shù)方案如下：

一種預(yù)防低血糖現(xiàn)象的閉環(huán)胰島素輸注系統(tǒng)，包括血糖值檢測(cè)模塊、控制器、胰島素泵和程序模塊，其中，

所述的血糖值檢測(cè)模塊用于采集使用者的血糖值，血糖值檢測(cè)模塊的輸出端與控制器的輸入端信號(hào)連接；

所述的胰島素泵用于給使用者輸注胰島素，所述的胰島素泵的輸入端與控制器的輸出端信號(hào)連接；

所述的程序模塊通過(guò)血糖值檢測(cè)模塊采集使用者的血糖值，結(jié)合CARIMA模型、最小方差控制算法和自適應(yīng)控制加權(quán)因子λ調(diào)節(jié)胰島素泵的輸注速率；

所述的自適應(yīng)控制加權(quán)因子λ通過(guò)下式進(jìn)行表達(dá)：

λ＝(ξ×u)^Δy

式中，所述的ξ表示預(yù)設(shè)值；所述的u表示偏離度；所述的Δy表示血糖值的變化量。

本發(fā)明具有以下有益效果：

1、本發(fā)明相較于已有的比例微積分控制、模糊邏輯控制和模型預(yù)測(cè)控制，本發(fā)明具有更高的魯棒性、搭建較為容易且不需要手動(dòng)輸入進(jìn)餐信息；

2、本發(fā)明采用了CARIMA預(yù)測(cè)模型、最小方差控制模型、閉環(huán)反饋校正和參數(shù)滾動(dòng)優(yōu)化，從而保證了預(yù)測(cè)的準(zhǔn)確性和控制的有效性；