[發明專利]一種基于自適應控制加權因子策略的胰島素輸注量控制方法

有效

• 申請號: 202011077903.1
• 申請日: 2020-10-10
• 公開（公告）號: CN112402732B
• 公開（公告）日: 2023-05-05
• 發明（設計）人: 金浩宇;劉文平;陳婷
• 申請（專利權）人: 廣東食品藥品職業學院;金浩宇;劉文平
• 主分類號: G16H40/60
• 分類號: G16H40/60;A61M5/142
• 代理公司: 廣州粵高專利商標代理有限公司 44102
• 代理人: 林麗明

本發明公開了一種基于自適應控制加權因子策略的胰島素輸注量控制方法，通過實時監測的人體血糖數據，利用CARIMA模型預測未來的血糖變化，然后采用最小方差控制調節自適應控制加權因子，使得胰島素泵能夠準確的控制胰島素輸注速率，降低人體血糖波動并將其控制在預定的目標區間。相較于已有的廣義預測控制算法，本發明中所采用的自適應控制加權因子會根據使用者的情況靈活調節自身的數值大小，在保證血糖控制效果的同時，有效降低低血糖發生風險。

技術領域

本發明涉及胰島素泵輸注量估算領域，更具體地，涉及一種基于自適應控制加權因子策略的胰島素輸注量控制方法。

背景技術

糖尿病是威脅人類生命健康的重大慢性疾病之一，并且給社會的發展帶來了沉重的負擔。目前中國糖尿病患者人數約為1.164億，位列世界首位。人工胰腺，又被稱為胰島素閉環輸注系統，能夠根據人體血糖波動自動輸注胰島素，從而控制糖尿病患者的血糖水平在設定的目標區間內。作為一種有效的糖尿病治療手段，人工胰腺已經在多個歐美國家進入長期臨床試驗階段，并且取得了良好的效果。

雖然基于廣義預測控制的人工胰腺智能系統已經在一型糖尿病患者的血糖控制方面取得了不俗的表現，但是其還存在一個突出的問題，就是過量胰島素注射所導致的低血糖風險。目前，所采用的低血糖預防策略主要是引入胰島素代謝曲線并計算患者體內的胰島素殘留。但是該策略有一個重要的缺陷就是個體差異較大，每個患者均需要測繪自身的胰島素代謝曲線。同時，該曲線受到患者飲食條件、運動條件和心情的影響，往往存在較大誤差。

專利公開號CN110124151A公開了一種基于自適應參考曲線策略的廣義預測控制閉環胰島素輸注系統。然而，上述專利是通過自適應參考曲線對血糖進行控制，并不是通過自適應控制加權因子對血糖進行控制。

發明內容

為解決上述技術問題，本發明的技術方案如下：

一種基于自適應控制加權因子策略的胰島素輸注量控制方法，包括以下步驟：

通過血糖值檢測模塊采集當前的使用者的血糖值；

根據當前的使用者的血糖值，通過CARIMA模型和丟番圖方程得到未來的使用者的血糖變化的預測值；

根據未來的使用者的血糖變化的預測值，通過最小方差控制模型計算胰島素泵的控制輸入增量；其中，最小方差控制使用的控制加權因子是自適應控制加權因子，所述的自適應控制加權因子λ通過下式進行表達：

λ＝(ξ×u)^Δy

式中，所述的ξ表示預設值；所述的u表示偏離度；所述的Δy表示血糖值的變化量；

基于閉環控制的思想，對胰島素泵的控制輸入增量進行迭代優化。

本發明具有以下有益效果：

1、本發明相較于已有的比例微積分控制、模糊邏輯控制和模型預測控制，本發明具有更高的魯棒性、搭建較為容易且不需要手動輸入進餐信息；

2、本發明采用了CARIMA預測模型、最小方差控制模型、閉環反饋校正和參數滾動優化，從而保證了預測的準確性和控制的有效性；

3、本發明采用了自適應控制加權因子策略，該策略可以在患者血糖出現下降趨勢的時候迅速調低胰島素注射速率，預防過量胰島素輸注所導致的低血糖現象。

在一種優選的方案中，所述的“根據當前的使用者的血糖值，通過CARIMA模型和丟番圖方程得到未來的使用者的血糖變化的預測值”

通過CARIMA模型和丟番圖方程，得到以下方程：

y(k+j)＝G_j(z^-1)Δu(k+j-1)+F_j(z^-1)y(k)(j＝1，2...n)