闭环人工胰腺胰岛素输注控制系统的制作方法

本发明主要涉及医疗器械领域，特别涉及一种闭环人工胰腺胰岛素输注控制系统。

背景技术：

1、正常人的胰腺可根据人体血液中的葡萄糖水平，自动分泌所需的胰岛素/胰高血糖素，从而维持合理的血糖波动范围。而糖尿病患者的胰腺功能出现异常，无法正常分泌人体所需的胰岛素。糖尿病是代谢类疾病，为终身疾病。目前的医疗技术尚无法根治糖尿病，只能通过稳定血糖来控制糖尿病及其并发症的发生和发展。

2、糖尿病患者在向体内注射胰岛素之前需要检测血糖。目前的检测手段可以对血糖连续检测，并将血糖数据实时发送至显示设备，便于用户查看，这种检测方法称为持续葡萄糖检测(continuous glucose monitoring，cgm)。该方法需要检测装置贴在皮肤表面，将其携带的探头刺入皮下的组织液完成检测。根据cgm检测到的血糖值，输注设备将当前所需的胰岛素输入皮下，进而构成闭环或者半闭环人工胰腺。

3、目前，为了实现闭环或半闭环控制的胰岛素输注，比例-积分-微分(pid)算法和模型-预测-控制(mpc)算法被广泛研究，但由于pid算法结构简单，不适用于比较复杂的情景，而mpc算法面临准确模型很难建立及运算量大的困境，导致可能出现预测的输注偏差。

4、因此，现有技术亟需一种输注指令准确的闭环人工胰腺胰岛素输注控制系统。

技术实现思路

1、本发明实施例公开了一种闭环人工胰腺胰岛素输注控制系统，包括第一算法，第二算法和第三算法，第一算法计算第一胰岛素输注量i1，第二算法计算第二胰岛素输注量i2，第三算法计算对i1和i2进行优化计算，得到最终胰岛素输注量i3，通过对结果的进一步处理，使输注结果更准确和可靠，实现闭环人工胰胰岛素腺输注系统的精准控制。

2、本发明公开了一种闭环人工胰腺胰岛素输注控制系统，包括：检测模块，检测模块用于连续检测用户体内当前血糖值；输注模块包括输注处理器，输注处理器根据当前血糖值以第一算法计算第一胰岛素输注量i1；第二处理器，第二处理器根据当前血糖值以第二算法计算第二胰岛素输注量i2；与检测模块相连接的程序模块，用于控制检测模块和输注模块；和电子模块，电子模块以第三算法对第一胰岛素输注量i1和第二胰岛素输注量i2进行优化计算，得到最终胰岛素输注量i3，并将所述最终胰岛素输注量i3发送给输注模块，输注模块根据最终输注量i3进行胰岛素输注。

3、根据本发明的一个方面，第一算法和第二算法为经典pid算法、经典mpc算法、rmpc算法或rpid算法中的一种。

4、根据本发明的一个方面，风险rmpc算法和风险rpid算法分别在经典pid算法和经典mpc算法的基础上，将在原始物理空间不对称的血糖转换到在风险空间近似对称的血糖风险。

5、根据本发明的一个方面，rmpc算法和rpid算法的血糖风险空间转换方法包括分段加权法，相对值转换，血糖风险指数转换和改进的控制易变性网格分析转换的一种或多种。

6、根据本发明的一个方面，rmpc算法和rpid算法的血糖风险空间转换方法中还包括以

7、下一种或多种处理方式：

8、①扣除和预测的血浆胰岛素浓度估计成比例的分量；

9、②扣除在体内尚未起其作用的胰岛素量；

10、③采用自回归方法对血液葡萄糖和组织间液葡萄糖浓度感测延迟进行补偿。

11、根据本发明的一个方面，最终胰岛素输注量i3通过第一胰岛素输注量i1和第二胰岛素输注量i2的平均值进行优化：

12、①求解第一胰岛素输注量i1和第二胰岛素输注量i2的平均值

13、②将平均值带入到第一算法和第二算法中，调整算法参数；

14、③基于当前血糖值、调整参数后的第一算法和第二算法重新计算第一胰岛素输注量i1和第二胰岛素输注量i2；

15、④对①～③步进行循环计算，直至i1＝i2，最终胰岛素输注量i3＝i1＝i2。

16、根据本发明的一个方面，最终胰岛素输注量i3通过第一胰岛素输注量i1和第二胰岛素输注量i2的加权均值进行优化：

17、①求解第一胰岛素输注量i1和第二胰岛素输注量i2的加权均值其中α和β分别为第一胰岛素输注量i1和第二胰岛素输注量i2的加权系数；

18、②将加权均值带入到第一算法和第二算法中，调整算法参数；

19、③基于当前血糖值、调整参数后的第一算法和第二算法重新计算第一胰岛素输注量i1和第二胰岛素输注量i2；

20、④对①～③步进行循环计算，直至i1＝i2，最终胰岛素输注量i3＝i1＝i2。

21、根据本发明的一个方面，最终胰岛素输注量i3通过所述第一胰岛素输注量i1和所述第二胰岛素输注量i2与历史数据的统计分析结果i4进行比较后得到：

22、

23、根据本发明的一个方面，第二处理器为电子处理器，位于所述电子模块内。

24、根据本发明的一个方面，第二处理器为检测处理器，位于所述检测模块内。

25、根据本发明的一个方面，检测模块与输注模块互相电连接组成一个整体结构，并粘贴在皮肤的同一位置。

26、根据本发明的一个方面，检测模块与输注模块分别粘贴在皮肤的不同位置，并通过无线连接。

27、与现有技术相比，本发明的技术方案具备以下优点：

28、包括第一算法，第二算法和第三算法，第一算法计算第一胰岛素输注量i1，第二算法计算第二胰岛素输注量i2，第三算法计算对i1和i2进行优化计算，得到最终胰岛素输注量i3，通过对结果的进一步处理，使输注结果更准确和可靠，实现闭环人工胰胰岛素腺输注系统的精准控制。

29、进一步的第一算法和第二算法为rmpc算法或rpid算法中的一种将在原始物理空间不对称的血糖转换到在风险空间近似对称的血糖风险，充分利用rpid算法和rmpc算法的优势来面对复杂的情景，使人工胰腺在各种情况下都能提供可靠的胰岛素输注量，从而使血糖到达预计时刻的理想水平，实现闭环人工胰胰岛素腺输注系统的精准控制。

30、进一步的，胰岛素的最终输注指令是通过rmpc算法和rpid算法计算后得到的相同结果，使结果更加可行和可靠。

31、进一步的，胰岛素的最终输注指令是通过rmpc算法和rpid算法计算后得到的不同结果进行平均或加权优化后得到的相同结果，两套算法互为补偿，进一步提高输出结构的准确性。

32、进一步的，胰岛素的最终输注指令是通过rmpc算法和rpid算法计算后得到的不同结果与历史数据的统计分析结果进行比较后得到的，通过与历史数据的比较，从另一方面确保胰岛素输注量的可靠性。

33、进一步的，检测模块输注模块相连接组成一个整体结构，并粘贴在皮肤的同一位置。用户皮肤粘贴设备的数量将减少，进而减弱因粘贴较多设备对用户活动伸展的干扰；同时，也有效解决了分离设备之间无线通信不畅的问题，进一步增强用户体验。

技术特征：

1.一种闭环人工胰腺胰岛素输注控制系统，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的闭环人工胰腺胰岛素输注控制系统，其特征在于，所述第一算法和所述第二算法为经典pid算法、经典mpc算法、rmpc算法或rpid算法中的一种。

3.根据权利要求2所述的闭环人工胰腺胰岛素输注控制系统，其特征在于，所述风险rmpc算法和所述风险rpid算法分别在经典pid算法和经典mpc算法的基础上，将在原始物理空间不对称的血糖转换到近似对称的血糖风险空间。

4.根据权利要求3所述的闭环人工胰腺胰岛素输注控制系统，其特征在于，所述风险rmpc算法和所述风险rpid算法的血糖风险空间转换方法包括分段加权法，相对值转换，血糖风险指数转换和改进的控制易变性网格分析转换的一种或多种。

5.根据权利要求4所述的闭环人工胰腺胰岛素输注控制系统，其特征在于，所述风险rmpc算法和风险rpid算法的血糖风险空间转换方法中还包括以下一种或多种处理方式：

6.根据权利要求1所述的闭环人工胰腺胰岛素输注控制系统，其特征在于，所述最终胰岛素输注量i3通过所述第一胰岛素输注量i1和所述第二胰岛素输注量i2的平均值进行优化：

7.根据权利要求1所述的闭环人工胰腺胰岛素输注控制系统，其特征在于，所述最终胰岛素输注量i3通过所述第一胰岛素输注量i1和所述第二胰岛素输注量i2的加权均值进行优化：

8.根据权利要求1所述的闭环人工胰腺胰岛素输注控制系统，其特征在于，所述最终胰岛素输注量i3通过所述第一胰岛素输注量i1和所述第二胰岛素输注量i2与历史数据的统计分析结果i4进行比较后得到：

9.根据权利要求1所述的闭环人工胰腺胰岛素输注控制系统，其特征在于，所述第二处理器为电子处理器，位于所述电子模块内。

10.根据权利要求1所述的闭环人工胰腺胰岛素输注控制系统，其特征在于，所述第二处理器为检测处理器，位于所述检测模块内。

11.根据权利要求1所述的闭环人工胰腺胰岛素输注控制系统，其特征在于，所述检测模块与所述输注模块互相电连接组成一个整体结构，并粘贴在皮肤的同一位置。

12.根据权利要求1所述的闭环人工胰腺胰岛素输注控制系统，其特征在于，所述检测模块与所述输注模块分别粘贴在皮肤的不同位置，并通过无线连接。

技术总结
本发明公开了一种闭环人工胰腺胰岛素输注控制系统，包括：检测模块，检测模块用于连续检测用户体内当前血糖值；输注模块包括输注处理器，输注处理器根据当前血糖值以第一算法计算第一胰岛素输注量I<subgt;1</subgt;；第二处理器，第二处理器根据当前血糖值以第二算法计算第二胰岛素输注量I<subgt;2</subgt;；与检测模块相连接的程序模块，用于控制检测模块和输注模块；和电子模块，电子模块以第三算法对第一胰岛素输注量I<subgt;1</subgt;和第二胰岛素输注量I<subgt;2</subgt;进行优化计算，得到最终胰岛素输注量I<subgt;3</subgt;，并将所述最终胰岛素输注量I<subgt;3</subgt;发送给输注模块，输注模块根据最终输注量I<subgt;3</subgt;进行胰岛素输注。通过对结果的进一步处理，使输注结果更准确和可靠，实现闭环人工胰胰岛素腺输注系统的精准控制。

技术研发人员：杨翠军
受保护的技术使用者：上海移宇科技股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/11