[发明专利]一种预防低血糖现象的闭环胰岛素输注系统

说明书

本发明公开了一种预防低血糖现象的闭环胰岛素输注系统，包括血糖值检测模块、控制器、胰岛素泵和程序模块，血糖值检测模块用于采集使用者的血糖值，血糖值检测模块的输出端与控制器的输入端信号连接；胰岛素泵用于给使用者输注胰岛素，胰岛素泵的输入端与控制器的输出端信号连接；程序模块通过血糖值检测模块采集使用者的血糖值，结合CARIMA模型、最小方差控制算法和自适应控制加权因子调节胰岛素泵的输注速率。本发明中所采用的自适应控制加权因子会根据使用者的情况灵活调节自身的数值大小，在保证血糖控制效果的同时，有效降低低血糖发生风险。

技术领域

本发明涉及胰岛素泵输注量估算领域，更具体地，涉及一种预防低血糖现象的闭环胰岛素输注系统。

背景技术

糖尿病是威胁人类生命健康的重大慢性疾病之一，并且给社会的发展带来了沉重的负担。目前中国糖尿病患者人数约为1.164亿，位列世界首位。人工胰腺，又被称为胰岛素闭环输注系统，能够根据人体血糖波动自动输注胰岛素，从而控制糖尿病患者的血糖水平在设定的目标区间内。作为一种有效的糖尿病治疗手段，人工胰腺已经在多个欧美国家进入长期临床试验阶段，并且取得了良好的效果。

人工胰腺主要包括连续血糖监测系统(Continuous glucose monitoring,CGMS)、智能控制算法(Control algorithms)和胰岛素泵(Insulin-infusion pump,IP)三个部分。其中智能控制算法是人工胰腺技术的核心，直接决定胰岛素注射疗法的准确性和血糖控制的有效性。广义预测控制被广泛应用于人工胰腺智能控制系统，其具有较高的鲁棒性，并且不需要丰富的临床经验数据构建专家数据库和进行模型搭建。

虽然基于广义预测控制的人工胰腺智能系统已经在一型糖尿病患者的血糖控制方面取得了不俗的表现，但是其还存在一个突出的问题，就是过量胰岛素注射所导致的低血糖风险。目前，所采用的低血糖预防策略主要是引入胰岛素代谢曲线并计算患者体内的胰岛素残留。但是该策略有一个重要的缺陷就是个体差异较大，每个患者均需要测绘自身的胰岛素代谢曲线。同时，该曲线受到患者饮食条件、运动条件和心情的影响，往往存在较大误差。

专利公开号CN110124151A公开了一种基于自适应参考曲线策略的广义预测控制闭环胰岛素输注系统。然而，上述专利是通过自适应参考曲线对血糖进行控制，并不是通过自适应控制加权因子对血糖进行控制。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明的技术方案如下：

一种预防低血糖现象的闭环胰岛素输注系统，包括血糖值检测模块、控制器、胰岛素泵和程序模块，其中，

所述的血糖值检测模块用于采集使用者的血糖值，血糖值检测模块的输出端与控制器的输入端信号连接；

所述的胰岛素泵用于给使用者输注胰岛素，所述的胰岛素泵的输入端与控制器的输出端信号连接；

所述的程序模块通过血糖值检测模块采集使用者的血糖值，结合CARIMA模型、最小方差控制算法和自适应控制加权因子λ调节胰岛素泵的输注速率；

所述的自适应控制加权因子λ通过下式进行表达：

λ＝(ξ×u)^Δy

式中，所述的ξ表示预设值；所述的u表示偏离度；所述的Δy表示血糖值的变化量。

本发明具有以下有益效果：

1、本发明相较于已有的比例微积分控制、模糊逻辑控制和模型预测控制，本发明具有更高的鲁棒性、搭建较为容易且不需要手动输入进餐信息；

2、本发明采用了CARIMA预测模型、最小方差控制模型、闭环反馈校正和参数滚动优化，从而保证了预测的准确性和控制的有效性；