人工胰腺從技術上講是一種可穿戴、微型化的仿生測控儀器,它由連續(xù)血糖監(jiān)測系統(tǒng)、胰島素輸注系統(tǒng)及血糖控制算法三部分組成,是一種針對于糖尿病治療的最具潛力的技術方案。然而其臨床試驗的數(shù)據(jù)及結果顯明,人工胰腺尚未成熟且面臨諸多技術挑戰(zhàn),其中最為關鍵的是血糖控制算法如何應對生物系統(tǒng)的特殊控制需求,例如患者在進餐、運行、情緒等復雜環(huán)境下的血糖控制波動問題,各大機構紛紛致力于血糖控制算法的研究中并取得了一系列的成果。本論文首先對人工胰腺研究的重要意義與現(xiàn)狀進行了分析,繼而闡述了血糖控制算法環(huán)節(jié)的重要性,并對各大血糖控制算法進行了綜述;然后,針對于MPC血糖控制算法中仍舊存在的血糖控制問題,針對于其因過度控制原因而導致的餐后低血糖事件,重點研究了基于速率權重的MPC算法在理論上對血糖控制過程中規(guī)避餐后低血糖現(xiàn)象的有效性,也進一步利用Ⅰ型糖尿病模擬器中對基于速率權重的MPC算法在餐后血糖控制效果上的有效性進行模擬仿真并得到了驗證;其次,使用高精度柱塞泵、指尖血糖儀、皮下植入式葡萄糖傳感器以及自行設計了一套基于Matlab環(huán)境下的自動控制軟件搭建了人工胰腺實驗系統(tǒng),它能成為一個用于研究血糖控制算法以及其他... 

【文章來源】：天津大學天津市 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：80 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

IOB限制條件的時間權重曲線

圖 2-4 算法系統(tǒng)的輸入輸出流算法系統(tǒng)的輸入輸出流是糖尿病模擬器為血糖控制算法所提供的所有的外部輸入輸出的可用接口，如圖 2-4，左邊數(shù)據(jù)為算法的輸出（從上到下：基礎胰島素、餐時胰島素、靜脈胰島素、靜脈葡萄糖、碳水化合物、皮下普蘭林肽、皮下胰高血糖素），右邊為算法的輸入（從上到下：傳感器測得血糖數(shù)據(jù)、進餐提醒、時間控制參數(shù)、胰高血糖素注射、普蘭林肽注射、胰島素注射）。在基于速率權重的 MPC 算法中，使用了圖 2-4 所示用紅色橢圓線框所標注的輸入輸出口，除此之外，還調用了糖尿病人的生理參數(shù)，如圖 2-3 中的紅色橢圓線框標注，從上到下分別是病人的基礎胰島素值、日用胰島素總量、校正因子。下面逐一介紹算法所采用的三個外部輸入輸出口的設置。首先，在考慮此算法子系統(tǒng)與前后系統(tǒng)的仿真步長不一致的情況下，引入 Rate Transition 進行系統(tǒng)仿真步伐的調整與轉換，利用 Memory 模塊將系統(tǒng)的歷史血糖值以及胰島素計算量采入到算法的計算中，從而實現(xiàn)整個 MPC 算法在此模擬器中的植入使其可以順利進入模擬器的算法系統(tǒng)，進行糖尿病控制仿真，如圖 2-5、2-6 所示；其次，在其過程中需注意相應的胰島素單位的轉換與配合，如圖 2-6、2-7 中 K 模塊的

MPC算法的輸入-傳感器測量血糖值

【參考文獻】：
期刊論文
[1]用于人工胰腺的血糖閉環(huán)控制方法研究進展[J]. 姚玉峰,劉亞欣,黃博,鐘鳴.  中國生物醫(yī)學工程學報. 2013(06)
[2]人體血液與組織液中葡萄糖濃度延遲關系的研究進展[J]. 石婷,栗大超,李國卿,徐可欣.  醫(yī)學研究雜志. 2013(09)



本文編號：3289758