“人工胰臟”的容錯控制研究

《“人工胰臟”的容錯控制研究》是依託北京化工大學，由王友清擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：“人工胰臟”的容錯控制研究
• 依託單位：北京化工大學
• 項目類別：面上項目
• 項目負責人：王友清

項目摘要

隨著物質生活條件的提高以及環境的惡化，糖尿病患者人數正在以驚人的速度增長。人工胰臟被公認為是治療糖尿病的最有前途的方案之一，它主要由三部分組成：動態血糖檢測系統（CGM）、胰島素泵和連線兩者的自動控制算法。CGM和胰島素泵已經面世，研究和設計可行的自動控制算法尚處於起步階段。人工胰臟是醫療設備，它的可靠性和安全性尤為重要，然而目前的CGM和胰島素泵還不成熟，故障時有發生，因此，利用容錯控制理論和技術提高人工胰臟的可靠性和安全性是本項目的研究目標。主要研究內容包括：針對設備故障，設計故障檢測和分離算法；針對狀態故障（低血糖），設計故障預報算法和最佳胰島素泵關閉/恢復時間；基於雙通道系統結構，統一設計和最佳化胰島素和胰高血糖素的輸送速度，避免低血糖發生。本項目的開展將為人工胰臟的實現提供理論依據，進而造福廣大糖尿病患者及其家人，因此具有重要的理論和現實意義。

結題摘要

隨著物質生活條件的提高以及環境的惡化，糖尿病患者人數正在以驚人的速度增長。“人工胰臟”被公認為是治療糖尿病的最有前途的方案之一，它主要由三部分組成：動態血糖檢測系統（CGMS）、胰島素泵和連線兩者的自動控制算法。CGMS 和胰島素泵已經面世，研究和設計可行的自動控制算法尚處於起步階段。人工胰臟是醫療設備，它的可靠性和安全性尤為重要，然而目前的CGMS 和胰島素泵還不成熟，故障時有發生，因此，利用故障診斷和容錯控制提高人工胰臟的可靠性和安全性是本項目的研究目標。主要研究成果包括：設計了多種血糖閉環控制和血糖預測算法，並在臨床上測試了部分算法；針對血糖動態中的重複性，設計了多種疊代學習控制策略，並證明其收斂性和魯棒性；基於多元統計理論，設計了多種故障診斷策略，並進行了仿真測試。在本項目的支持下，出版了一本專著，發表了27篇學術論文（11篇SCI論文），獲得一項發明專利授權。