13、使用模糊逻辑设计人工胰腺控制器

使用模糊逻辑设计人工胰腺控制器

1. 引言

1 型糖尿病是一种广泛存在的健康问题，当胰腺无法产生足够的胰岛素来调节血糖水平时就会发生。不受控制的高血糖（ hyperglycemia ）会对人体造成严重损害。因此，开发一种能够通过皮下注射适量胰岛素来持续监测和调节血糖水平的人工胰腺系统，是医疗设备发展的一个主要目标。本文将介绍如何设计和优化模糊推理系统（ FIS ）树来控制人工胰腺。

2. 人工胰腺系统概述

2.1 系统组件

人工胰腺系统主要由以下组件构成：
- 连续血糖监测（ CGM ）系统：定期测量糖尿病患者的血糖水平，并将信息传递给控制器。
- 控制器：根据接收到的血糖信息，驱动胰岛素泵注射最佳剂量的胰岛素，从而调节血糖水平。
- 胰岛素泵：按照控制器的建议，向患者注入精确剂量的胰岛素。

2.2 胰岛素剂量类型

控制器提供两种类型的胰岛素剂量：
- 基础剂量：在糖尿病患者禁食期间，持续提供少量胰岛素。
- 大剂量：在患者进食主要餐食时，短期内提供大量胰岛素，以帮助吸收食物中的葡萄糖。

2.3 控制器任务

控制器的主要任务是根据不同的血糖情况生成相应的胰岛素剂量：
- 高血糖：当血糖水平较高时（通常在 125 至 200 mg/dL 之间，具体取决于患者的禁食和用餐情况），控制器以大剂量模式提供高剂量胰岛素。
- 低血糖：当血糖水平较低时（通常低于 50 - 70 mg/dL ），控制器停止提供胰岛素。
- 正常情况：当血糖水平处于正常范围（通常在 80 至 100 mg/dL 之间）