本发明主要涉及医疗器械，更确切的说，涉及一种在人工胰腺中实现闭环控制的系统和方法。
背景技术：
对于正常健康的人，胰腺响应升高的血糖水平产生胰岛素并将其释放到血液中。存在于胰腺中的β细胞根据需要产生和分泌胰岛素到血液中。如果β细胞丧失功能或死亡，该症状称为i型糖尿病，如果β细胞产生不足量的胰岛素，则称该症状为ii型糖尿病，胰岛素必须从另一来源提供给患者的身体。
传统上，由于胰岛素不能口服，药用胰岛素主要通过注射使用。最近，利用输注泵的治疗案例有所增加，特别是对糖尿病患者输注胰岛素的胰岛素泵。例如，外部输注泵可以被佩戴在皮带上，口袋中或直接贴附到患者身体上，并且经由输注管将胰岛素递送到患者体内，输注管具有埋入皮下组织中的穿皮针或套管。用输注泵装置输注药物流体可以取决于患者的身体状况和所期望的治疗计划。然而，当前的胰岛素泵和其他糖尿病治疗仪器在基于患者的不同身体状况的不同治疗方案的切换方面受到限制。
使用闭环算法的理想治疗计划取决于对患者身体状况的准确判断，特别是对于其测量浓度容易受患者的动作影响的组织液中的连续葡萄糖监测来说。如果患者处于睡眠中，由于在肌肉和器官中发生比正常状态更少的活动，患者是否需要低血糖输注暂停或者预测低血糖输注暂停需要通过调整算法重新计算。此外，一些低优先级警报应该静音，以防干扰患者的正常睡眠。类似地，如果患者正在进行体育锻炼，葡萄糖传感器感测到的其间质葡萄糖值可能由于瞬时的挤压或伸展造成的组织液浓度的频繁变化而大幅波动，但是其葡萄糖水平不应被确定为异常。为了在人工胰腺中实现闭环算法，感测患者的活动水平和调整相关算法的结合是至关重要的。
技术实现要素：
为了克服现有技术的以上不足，本发明的一个目的是提供一种人工胰腺的闭环控制方法，其包括以下步骤：
通过设置在人工胰腺中的至少一个运动传感器感应患者的活动水平；
通过所述运动传感器向设置在所述人工胰腺中的至少一个处理器提供表征患者活动水平的信号；
通过处理器基于所述活动水平判断患者所处的生理状态；
通过处理器调整相关算法，其特征在于，对算法的调整至少部分基于运动传感器提供的信号；
通过处理器根据调整后的算法发送相应的指示用于人工胰腺的自动操作。
可选的，所述运动传感器包括加速度传感器，陀螺仪，姿态传感器中的一种或多种。
可选的，所述方法还包括当患者处于运动状态时根据不同的运动强度调整相应算法。
可选的，所述算法既包括低血糖暂停输注算法，还包括预测低血糖暂停输注算法以及告警门限算法。
可选的，所述方法还包括至少部分基于调整后的算法使所述人工胰腺在不同操作模式间自动切换。
可选的，所述方法还包括至少部分基于调整后的算法自动调整所述人工胰腺基础率模式的胰岛素输注量。
可选的，所述方法还包括对于不需要立即处理的低优先级告警，基于调整后的算法自动将所述人工胰腺切换至静音模式。
本发明的另一个目的是提供一种使用上述闭环控制方法的人工胰腺，包括：
一个贴片泵和一套动态血糖系统；
设置在所述人工胰腺任意部件中的至少一个运动传感器，用于感应患者的活动水平并提供相应信号；以及，
设置在所述人工胰腺任意部件中的至少一个处理器，用于判断患者所处的生理状态，调整相关算法并发送相应指示，对所述算法的调整至少部分基于所述运动传感器提供的信号。
可选的，所述人工胰腺还包括一个手持机；
设置在贴片泵、动态血糖系统或手持机中的至少一个运动传感器，用于感应患者的活动水平并提供相应信号；
以及设置在贴片泵、动态血糖系统或手持机中的至少一个处理器，用于判断患者所处的生理状态，调整相关算法并发送相应指示，对所述算法的调整至少部分基于所述运动传感器提供的信号。
可选的，所述人工胰腺的所述贴片泵和所述动态血糖系统彼此独立；
所述贴片泵和所述动态血糖系统中设置有至少一个运动传感器；
所述贴片泵和所述动态血糖系统中各设有一个处理器。
可选的，所述人工胰腺的所述贴片泵和所述动态血糖系统集成在一个单针集成人工胰腺中；所述单针集成人工胰腺中既设有运动传感器还设有一个处理器。
本发明具有如下优点：首先，在人工胰腺中引入运动传感器的应用可以更全面的掌握患者的活动水平，把运动和睡眠状态从通常的状态中区别开来，以实现更合理的治疗方案；其次，根据患者的不同活动水平和锻炼强度调整血糖相关算法可以提供更多可靠并适用的数据，使得人工胰腺能够依据算法调整进行自动操作，例如在低血糖或预测低血糖条件下暂停输注，在不同操作模式之间切换，以及调整具体操作模式的胰岛素输注量等操作，全面地反映了人工胰腺闭环控制的优点；第三，当感测到患者处于睡眠或锻炼状态时，使一些低优先级的告警静音可以减少对患者不必要的干扰，使得对治疗系统的使用更加舒适。总而言之，运动传感器在闭环人工胰腺中的应用使得系统能够基于患者的不同生理状态和锻炼强度进行算法调整，以提供更准确和可靠的血糖相关数据作为理想的治疗计划的基础，使用该方法的闭环人工胰腺以更复杂精密的方式满足了患者对糖尿病治疗系统的安全性和智能化的需求。
附图说明
图1‐3是患者佩戴本发明人工胰腺的示意图
图4‐9是本发明具体实施方式的示意图
具体实施方式
为实现上述技术目的，使得本发明的特点及优势更加浅显易懂，结合下述实施例具体说明本发明的各实施方式。
结合图1给出本发明闭环控制系统的一个实施例。图1展示了患者佩戴本实施例中设备的示意图：一个动态血糖监测系统1，用于实时监测患者的动态血糖，一个贴片泵2，用于向患者输注胰岛素。这两个设备各设有一个处理器，通过与一个便携式手持机3的处理器进行通讯，所述手持机3用于接收信号，处理和显示数据，以及发送指示。至少一个运动传感器设置在动态血糖监测系统1、贴片泵2、手持机3中的其一、其二或全部三个设备中，下文中将详细阐述。
结合图2给出本发明闭环控制系统的另一个实施例。图2展示了患者佩戴本实施例中设备的示意图：一个动态血糖监测系统1和一个贴片泵2，两个设备间通过各自的处理器进行通讯。至少一个运动传感器设置在动态血糖监测系统1和/或贴片泵2中，下文中将详细阐述。
结合图3给出本发明闭环控制系统的另一个实施例。图3展示了患者佩戴本实施例中单针集成型人工胰腺的示意图，所述单针集成型人工胰腺由和一个贴片泵2和一个内置于贴片泵2的一个动态血糖监测系统1集成，贴片泵2中设有一个处理器，用于接收信号，处理和显示数据，以及发送指示等功能。贴片泵2中还设有一个运动传感器。
结合图1和图4给出本发明的一个实施例。如图4所示，一个运动传感器101设于动态血糖监测系统1中，用于检测患者的活动水平并发送相应信号。所述动态血糖监测系统1中的一个处理器102从运动传感器101接收所述信号并部分基于所述信号调整相关算法，再将调整算法后处理得到的数据传给一个手持机3的处理器302。处理器302经过进一步处理数据决定是否需要对贴片泵2进行操作，如需要，则处理器302发送指示给贴片泵2的处理器202，指令贴片泵2自动完成相应操作。
本实施例中的运动传感器101是一个三轴加速度传感器101。
当患者处于体育运动状态时，其运动的开始和结束，以及运动的强度可由下述公式判断：
其中，
accpower表示加速度的幅值；
accx表示x轴方向的加速度值；
accy表示y轴方向的加速度值；
accz表示z轴方向的加速度值.
患者的姿态，即患者处于站姿、坐姿、躺姿，或由这些姿态中的一个变化到另一个，可以被三轴加速度传感器101所感应，也即是说，利用所述三轴加速度传感器101可以实时跟踪患者的姿态变化。当患者进入睡眠时，其状态可由下述公式判断：
accvar＝(accx-accx|pre)2+(accy-accy|pre)2+(accz-accz|pre)2
其中，
accvar表示加速度的变化值；
accx表示x轴方向的加速度值；
accy表示y轴方向的加速度值；
accz表示z轴方向的加速度值；
accx|pre表示前一时刻x轴方向的加速度值；
accy|pre表示前一时刻y轴方向的加速度值；
accz|pre表示前一时刻z轴方向的加速度值。
处理器102所调整的算法包括但不限于低血糖暂停输注算法，预测低血糖暂停输注算法，以及告警门限算法。如图4所示，调整算法后得到的数据发送到手持机3，手持机3中的处理器302判断是否要对贴片泵2进行操作。如果需要，处理器302发送指示到贴片泵2的处理器202，指令其自动完成算法调整后的相应操作。在判断患者处于睡眠或运动状态的情况下，所述操作包括但不限于基于低血糖暂停输注算法或预测低血糖暂停输注算法的输注暂停，操作模式的切换，基础率模式的胰岛素输注量调整，以及对于低优先级告警，将动态血糖监测系统1和贴片泵2切换至静音模式。
结合图1和图5给出本发明的一个实施例。如图5所示，一个运动传感器101设于动态血糖监测系统1中，产生的信号通过所述动态血糖监测系统1中的一个发信模块1021发送至手持机3的处理器302进行信号处理。手持机3的处理器302调整相关算法并判断是否需要对贴片泵2进行操作，所述算法调整部分基于来自所述运动传感器101的信号。如需要贴片泵2执行操作，则处理器302发送指示给贴片泵2的处理器202，指令贴片泵2自动完成相应操作。
结合图1和图6给出本发明的一个实施例。如图6所示，一个运动传感器301设于便携式手持机3中，当患者随身携带手持机3时用于感应患者的活动水平。运动传感器301产生的信号发送给同样设置在手持机3中的处理器302进行信号处理。手持机3的处理器302调整相关算法，并根据调整后的算法处理动态血糖监测系统1的处理器102提供的相应数据。所述算法的调整部分基于来自所述运动传感器301的信号。得到调整算法生成的数据后，处理器302进一步判断是否需要对贴片泵2进行操作，如需要贴片泵2执行操作，则处理器302发送指示给贴片泵2的处理器202，指令贴片泵2自动完成相应操作。
结合图2和图7给出本发明的一个实施例。如图7所示，一个运动传感器101设于动态血糖监测系统1中，运动传感器101检测患者的活动水平并发送相应信号给同样设于所述动态血糖监测系统1中的处理器102。处理器102接收所述信号并部分基于所述信号调整相关算法，再将调整算法后得到的数据直接发送给贴片泵2的处理器202。经过进一步数据处理，处理器202判断是否需要贴片泵2执行操作，如需要，则处理器202生成相关指令，指令贴片泵2自动完成相应操作。
结合图2和图8给出本发明的一个实施例。如图8所示，一个运动传感器201设于贴片泵2中，运动传感器201检测患者的活动水平并发送相应信号给同样设于所述贴片泵2中的处理器202。处理器202接收所述信号并判断患者所处的状态，具体地说，患者是否处于睡眠或体育运动状态。如是，则自动将贴片泵2切换至相应的模式，如睡眠模式或运动模式。同时，处理器202将包含患者运动状态及强度的信号发送给动态血糖监测系统1中的处理器102，供处理器102调整算法并基于调整后的算法重新计算血糖值，以反映患者的真实状况。
结合图3和图9给出本发明的一个实施例。如图9所示，一个单针集成人工胰腺包括一个贴片泵2和一个内置于所述贴片泵2的葡萄糖传感器111。一个运动传感器201设于所述单针集成人工胰腺中，一个用于接收信号、处理数据和发送指令的处理器202同样设于所述单针集成人工胰腺中。运动传感器201检测患者的活动水平并发送相应信号给处理器202，处理器202接收信号并部分基于所属信号调整算法，并用调整后的算法处理来自内置葡萄糖传感器111的数据，并判断是否需要所述单针集成人工胰腺执行操作。如需要，则处理器202生成相关指令，指令贴片泵2自动完成相应操作，以完成所述单针集成人工胰腺的闭环控制。
虽然本发明披露如上，但本发明并非限定于此。任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，均可作各种更动与修改，因此本发明的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。