一种皮下植入式血糖仪的自适应校准算法的制作方法

本发明专利涉及皮下植入式血糖仪实时血糖监测领域，特别涉及一种皮下植入式血糖仪的自适应校准算法。

背景技术：

随着我国社会经济的发展、生活方式的改变以及人口老龄化进程的加速，糖尿病及其并发症的患病率和致死率逐年升高。近年来兴起的动态血糖监测技术以其数据量更大更全、能反映血糖波动特征等优势，较传统的指血测量方法对血糖控制的效果更为显著，对于缓解糖尿病有重要意义。目前国内针对动态血糖监测的研究日益增多，但大多集中于传感器、微透析技术及无创监测等领域，而较少研究实用性更强的皮下植入式动态监测系统，致使其产品大多依赖进口，且精度不高，不利于在我国糖尿病人群中的推广。

为此，本申请人设计了一种皮下植入式血糖仪的自适应校准算法，旨在基于现有的研究基础上，通过信号采集端的移动窗双层筛选处理算法结合数据换算部分的实时自适应校准算法的双重校准模式来提高皮下植入式血糖仪整体的估算精度，以便于糖尿病患者更好地利用动态监测数据来指导血糖调控。

技术实现要素：

本发明专利针对上述现有技术中存在的实时监测血糖浓度的精度不高等缺陷，设计了一种皮下植入式血糖仪的自适应校准算法。本发明专利的校准算法能有效提高动态血糖监测的准确性，具有更高的校准精度和实用价值。

一种皮下植入式血糖仪的自适应校准算法，其包括如下步骤：

S1、通过移动窗双层筛选处理算法获得3min内的监测电流值；

S2、分别通过温度补偿、异常数据校正和信号衰减补偿对传感器进行信号漂移非线性补偿；

S3、对传感器进行灵敏度衰减校正；

S4、基于单点校准技术建立一个血糖估算的最优模型，实时估算血糖值。

在本发明所述的自适应校准算法中，S1避免了因动态采样误差导致的血糖换算结果准确度降低的问题，其主要操作包括：

首先对每1分钟内的6个原始采样电流去掉最高值和最低值后计算剩余4个采样值的平均值，再移动3个数据点为窗体，按上述方法筛选下一个值，分别得到3分钟内的5个中间值；再对这5个中间值进行第二层移动筛选，得到的最终电流存储值代表了3min内的检测电流。

在本发明所述的自适应校准算法中，S2对传感器的输出量进行信号漂移补偿，可使估算的血糖值较大程度上真实地反映测量值。其主要步骤包括：

以标准温度为基准，补偿因温度偏离所造成的的电流误差；假设温度补偿前的电流为I[0]，补偿后的电流为I[1]，监测温度较标准温度变化ΔT℃，补偿系数为a，传感器输出电流的温度补偿函数设为：

I[1]＝I[0]·(1±a·ΔT)

依据人体血糖3min内的瞬时变化量通常小于1mmol/L的原理，以灵敏度作为阈值补偿异常数据；

依据衰减补偿原理，即同一时间，背景电流的衰减与有效信号的衰减趋势相同，实现信号的衰减补偿。根据衰减变化规律，设衰减函数为：

d＝d0+A·exp(-kx)

式中：d为某时刻的背景电流，x为时间(min)，k为衰减系数，其他为待求常数。

在本发明所述的自适应校准算法中，步骤S3定期输入最新的参比血糖调整灵敏度，可避免由于传感器灵敏度衰减而造成的估算误差的影响。灵敏度校准方程是：

式中：Sn'为灵敏度校正时的单次斜率，GF(n)为当前校准的参比血糖，I[4](n)为单次校准时补偿后的电流值；Sn-1为上次校准后的斜率,Sn为调整后的斜率，g为斜率校准系数。

在本发明所述的自适应校准算法中，步骤S4利用单点校准技术将测量电流值转换为血糖估算值，相比于两点校准技术能有效地降低了参比血糖误差的影响。改进的单点校准技术为：

式中，S表示传感器的灵敏度，I和GF分别表示t时刻的测量电流和参比血糖，I(t)和G(t)分别表示t时刻的输出电流和血糖浓度。Ipolorization表示稳态时的极化电流，b表示稳态时传感器输出信号与背景电流的比值

在本发明所述的自适应校准算法中，提出优化传统的单点校准技术，考虑将监测时背景电流的影响。

【附图说明】

图1是自适应校准算法模型图

图2是移动窗双层筛选处理算法流程图

图3是异常数据校准流程图

【具体实施方式】

如图1所示是基于以上校准算法构建的皮下植入式血糖仪自适应校准算法模型图，其包括如下步骤：

S1、通过移动窗双层筛选处理算法获得3min内的监测电流值；

S2、分别通过温度补偿、异常数据校正和信号衰减补偿对传感器进行信号漂移非线性补偿；

S3、对传感器进行灵敏度衰减校正；

S4、基于单点校准技术建立一个血糖估算的最优模型，实时估算血糖值。

如图2所示，步骤S1移动窗双层筛选处理算法首先对每1分钟内的6个原始采样电流去掉最高值和最低值后计算剩余4个采样值的平均值，再移动3个数据点为窗体，按上述方法筛选下一个值，分别得到3分钟内的5个中间值；再对这5个中间值进行第二层移动筛选，得到的最终电流存储值代表了3min内的检测电流。

对于步骤S2中温度补偿是以标准温度为基准，补偿因温度偏离所造成的的电流误差。

图3为步骤S2中异常数据校准流程图，在实时动态监测过程中，若测量的瞬时电流值较上一个数据(3min以前)变化大于异常校正系数，则认为当前数据异常，此时用前一个正常数据对其进行校正，具体校准流程如图2所示，其中Ip[0],Ip[1]和Ip[2],Ip[3]分别代表上一个原始电流值、温度补偿后的电流值、异常校正后的电流值；Ic[0],Ic[1]和Ic[2],Ic[3]则分别对应当前处理的各值。异常数据校正后的最终结果记作I[3]。

步骤S2中的信号衰减补偿依据衰减补偿原理，即同一时间，背景电流的衰减与有效信号的衰减趋势相同，实现信号的衰减补偿。

步骤S3定期输入最新的参比血糖完成灵敏度的实时调整。

步骤S4利用单点校准技术将测量电流值转换为血糖估算值。

可以理解的是，对于本领域的普通技术人员，可以根据本发明的技术构思做出其它各种相应的改变与变形，而所有这些改变与变形都应属于本发明权利要求的保护范围。