人工胰脏中血糖预测模型的关键问题研究

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2、李鹏．名；指导教师：王弼陆（研究员）／．，中国科学晓苏州生物医学工程技术研究所，，．学位类别：工学博古举科专业：机城电子工程－培养单位；中国科肇院长春光学糕密化械与物理研究所，Ｈ；＾＇、－．＇Ｙ＾＾８心＇、－■，彌ＢＡ‘＇－视攀彝Ｐ誦独创性声明本人郑重声明：所提交的学位论文是本人在导师指导下独立进行研巧工作所取得的成果。据我所知，除了特别加标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人己经发表或撰写过的研究成果。对本人的研巧做出重要贡献的个

3、人和集体，均己在文中作了明确的说明。本声明的法律结果由本人承担。学位论文作者签名：李爾ｆｅｕｒｎ：么）瓜．Ｉ么、ｆｔｆ学位论文使用授权书本学位论文作者完全了解中国科学院大学及中国科学院长春光学精密机械与物理研究所有关保留、使用学位论文的规定，目Ｐ：中国科学院大学及中国科学院长春光学精密机械与物理研究所有权保留并向国家有关部口或机构送交学位论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权中圉科学院大学及中国科学院长春光学精密机械与物理研究所可将学位论文的全部或部分内容编入

4、有关数据库进行检索，可Ｗ采用影印、缩印或其它复制手段保存、茫编本学位论文。（保密的学位论文在解密后适用本授权书）学位论文作者签名：余施指导教师签名：日期：每近中日ｍ：７ｎｉｔ．１２，＼＼ｙ学工位论文作者毕业后去向：通作单位：电话：讯地址：邮编：AStudyonKeyProblemsofBloodGlucosePredictionModelinArtificialPancreasforType1DiabetesByPengLiADissertationSubm

5、ittedtoUniversityofChineseAcademyofSciencesInpartialfulfillmentoftherequirementForthedegreeofDoctorofmechatronicengineeringChangchunInstituteofOptics,FineMechanicsandPhysics,ChineseAcademyofSciencesDecember,2015摘要人工胰脏中血糖预测模型的关键问题研究博士（机械电子工程）导师：王弼陡摘要人工胰脏是传统

6、胰岛素强化治疗的延伸，能协助一型糖尿病患者进行血糖管理，使其血糖维持在正常范围内。传统意义的人工胰脏包含三个部分：持续血糖监测装置（血糖传感器），以一定时间间隔测量血糖浓度；注射执行装置，定量注射胰岛素调节血糖浓度；闭环控制算法，根据血糖测量值计算出合适的胰岛素注射量和注射时间。由于技术条件的限制，现有的人工胰脏系统并不能完全满足一型糖尿病患者血糖管理需求，改善闭环算法是提升控制性能的关键。模型预测控制是人工胰脏最常用的闭环算法。血糖预测模型是预测控制的基础，控制性能与模型预测准确度息息相关。因此，为了提高

7、人工胰脏闭环性能，本文集中研究血糖预测模型应用于人工胰脏闭环的关键问题。血糖预测模型功能是根据历史血糖测量值预测未来血糖水平的波动。根据建模原理不同，血糖预测模型可以归纳为数据驱动模型和葡萄糖-胰岛素生理模型两类。数据驱动时间序列模型最为常用，但其血糖预测精度受到血糖测量值不准确、辨识方法等众多因素的影响。本文从数据驱动时间序列模型入手，分析实际因素和辨识过程对时间序列血糖模型辨识的影响。仿真数据用于评估模型类别、个体差异和进食不确定性对辨识结果影响，临床数据用来评估参数估计方法对模型辨识的影响。葡萄糖-胰

8、岛素生理模型是根据人体血糖代谢过程建立的一系列数学表达式。生理模型中多数参数都有实际的物理意义，所以可以量化代谢过程中的影响因素，如胰岛素敏感度等。因此，生理模型应用于人工胰脏闭环算法设计有其独特的优I摘要势。本文尝试将生理模型应用于闭环算法设计，但这个过程中实现存在以下难题。1)复杂的生理模型往往受限于众多参数和复杂的结构，并不能直接应用于人工胰脏闭环；2)在人工胰脏往小型化可穿戴化发展的过程中，硬件实现是生理