孙 超，孔雪华，高 军，陆凯旋，杜鹏翔

(燕山大学 河北省测试计量技术及仪器重点实验室，河北 秦皇岛 066004)

1 引 言

随着物质生活水平的提高和环境的变化，糖尿病日益成为严重危害人类健康的多发疾病。据统计，我国糖尿病患者人数达到1.144亿，已成为世界第一糖尿病大国，发病形式相当严峻。目前医学界还没有根治糖尿病的手段，胰岛素治疗是控制高血糖的重要手段，更是维持患者生命的唯一手段，人工胰脏系统被认为是治疗糖尿病最有前景的方法之一[1]。

双激素人工胰脏模拟了人体胰岛对血糖的生理调节方式，是最有希望控制血糖水平的办法。Damiano[2]提出了“双皮下注射”的理念，由模型预测控制(model predictive ontrol,MPC)和比例-积分-微分(proportional integral derivative,PID)分别控制胰岛素和胰高血糖素的注射速度[3]，减少低血糖的发生; Castle[4]用两个衰减记忆比例-微分(fading memor proportional differential,FMPD)控制器分别控制胰岛素和胰高血糖素的输注速度，证明了双激素血糖调节方法的临床可行性。但上述两项研究均采用两个独立的控制器，易造成胰岛素和胰高血糖素的同时输注。基于模型预测控制(MPC)的双激素切换控制方法[5]、基于内模的PID切换控制器(IMC-PID)[6,7]和双激素人工胰脏的经济模型预测控制[8]，设计了输入胰岛素、输入胰高血糖素和零输入(两种激素都不输入)3种子模式，利用博弈论确定切换律，在3种模式中切换以达到控制效果的最优，避免了两种激素同时输注的可能，但现有研究在运行效率和群体控制质量上仍有待提高。

目前，关于双激素人工胰脏子系统切换机制的研究大多存在运行效率和群体控制质量较低的问题。……