“人工胰脏”的容错控制研究

随着物质生活条件的提高以及环境的恶化，糖尿病患者人数正在以惊人的速度增长。"人工胰脏"被公认为是治疗糖尿病的最有前途的方案之一，它主要由三部分组成：动态血糖检测系统（CGM）、胰岛素泵和连接两者的自动控制算法。CGM和胰岛素泵已经面世，研究和设计可行的自动控制算法尚处于起步阶段。人工胰脏是医疗设备，它的可靠性和安全性尤为重要，然而目前的CGM和胰岛素泵还不成熟，故障时有发生，因此，利用容错控制理论和技术提高人工胰脏的可靠性和安全性是本项目的研究目标。主要研究内容包括：针对设备故障，设计故障检测和分离算法；针对状态故障（低血糖），设计故障预报算法和最佳胰岛素泵关闭/恢复时间；基于双通道系统结构，统一设计和优化胰岛素和胰高血糖素的输送速度，避免低血糖发生。本项目的开展将为人工胰脏的实现提供理论依据，进而造福广大糖尿病患者及其家人，因此具有重要的理论和现实意义。

随着物质生活条件的提高以及环境的恶化，糖尿病患者人数正在以惊人的速度增长。“人工胰脏”被公认为是治疗糖尿病的最有前途的方案之一，它主要由三部分组成：动态血糖检测系统（CGMS）、胰岛素泵和连接两者的自动控制算法。CGMS 和胰岛素泵已经面世，研究和设计可行的自动控制算法尚处于起步阶段。人工胰脏是医疗设备，它的可靠性和安全性尤为重要，然而目前的CGMS 和胰岛素泵还不成熟，故障时有发生，因此，利用故障诊断和容错控制提高人工胰脏的可靠性和安全性是本项目的研究目标。主要研究成果包括：设计了多种血糖闭环控制和血糖预测算法，并在临床上测试了部分算法；针对血糖动态中的重复性，设计了多种迭代学习控制策略，并证明其收敛性和鲁棒性；基于多元统计理论，设计了多种故障诊断策略，并进行了仿真测试。在本项目的支持下，出版了一本专著，发表了27篇学术论文（11篇SCI论文），获得一项发明专利授权。