本發明涉及一種血糖調控系統，特別是關于一種模塊化血糖調控系統。

背景技術：

胰島素抵抗廣泛存在于2型糖尿病人群中。而且有相當一部分人群在確診為糖尿病之前就已經發生胰島素抵抗現象。機體攝入的葡萄糖需要在胰島素的作用下才能進入細胞內部完成代謝過程。胰島素抵抗可直接導致機體對葡萄糖利用率的下降，造成血糖持續升高，機體代償性的增加胰島素分泌，進而導致高胰島素血癥和代謝綜合征。胰島素抵抗的原因復雜，與遺傳、生活習慣、脂代謝異常密切相關，且互為因果。大體分為胰島素本身的生物活性降低或喪失和機體細胞受體發生改變、無法識別胰島素兩種情況。

胰島素是由人體胰腺B細胞分泌的、人體唯一的降糖激素。隨著年齡增加，機體功能衰退，肥胖或其它疾病的發展，胰腺B細胞無法分泌維持正常血糖濃度的胰島素，從而導致機體血糖濃度升高。

目前，胰島素抵抗和B細胞分泌功能障礙的評價采用以下方法：糖耐量擴展實驗、微小模型及HOMA指數。雖然這些方法簡單易行，但需要謹慎選擇適用人群。大多數情況下適用于縱向比較，在人群間進行橫向比較時，會產生很大的失真。

葡萄糖鉗夾實驗技術是目前公認的評價胰島素抵抗和B細胞分泌功能的金標準方法。葡萄糖鉗夾技術分為高胰島正常血糖鉗夾實驗(簡稱正糖鉗夾技術，用于評價胰島素敏感性)和高血糖鉗夾技術(簡稱高糖鉗夾技術，用于評價胰島B細胞分泌功能)。此技術廣泛用于胰島素敏感性和B細胞分功能的評價、臨床治療干預方案的評估、降糖藥物的代謝動力學研究等領域。

正糖鉗夾技術原理是：受試者空腹、清醒、靜臥，雙側靜脈放置留置針并維持靜脈開放。其中一側肘正中靜脈輸注大劑量胰島素，在短時間內形成優勢胰島素濃度，達到抑制受試者自身胰島素分泌的目的，隨后以恒定劑量持續輸注胰島素。同時輸入濃度為20％的葡萄糖溶液。另一側靜脈通路每隔5分鐘采集血標本，檢測血糖濃度；每20分鐘檢測受試者血漿胰島素濃度和C肽指標。整個實驗需耗時150分鐘。

根據測得的血糖結果，結合實驗操作人員的經驗和簡單計算，不斷調整葡萄糖溶液的輸注速度。最終使受試者血糖濃度維持在5mmol/L左右，即達到“穩態血糖濃度”并維持穩態30分鐘以上。達到穩態后，由于受試者自身的胰島素分泌被抑制，所以穩態期的胰島素濃度完全是外源性輸入的，并可以通過檢測得到具體的血漿胰島素濃度值。穩態期所輸入的葡萄糖完全在外源性的胰島素的介導下全部被代謝和利用。換言之，若受試者需要大量的葡萄糖輸入才能將血糖維持在5mmol/L的水平，說明其機體胰島素非常敏感，不存在胰島素抵抗；相反若僅需小劑量葡萄糖就可到達穩態，說明葡萄糖并未在胰島素的作用下進入細胞進行代謝，機體對胰島素不敏感，存在胰島素抵抗。

高糖鉗夾技術是用于評價受試者B細胞分泌功能。其原理為：受試者空腹、清醒、靜臥，雙側靜脈放置留置針并維持靜脈開放。其中一側肘正中靜脈輸注大劑量葡萄糖，使受試者血糖濃度在15分鐘內升高到基礎血糖加7mmol/L的水平，以最大限度激發實施者分泌胰島素。這期間需要每隔2分鐘抽取血液標本，檢測血糖濃度和胰島素濃度。并根據血糖濃度不斷調整葡萄糖輸注速度。此過程稱為胰島素分泌的第一時相。

在隨后的135分鐘內，每隔5分鐘采集受試者血液檢測血糖濃度。并根據血糖濃度變化不斷調整葡萄糖輸注速度，使受試者血糖濃度穩定在基礎血糖濃度加7mmol/L的水平。同時每隔20分鐘檢測胰島素濃度，即胰島分泌功能的第二時相。根據受試者胰島素分泌的時相和測得的胰島素濃度即可判斷受試者胰島功能是否受損。

綜上所述，鉗夾實驗目前以手工開展為主。實驗者需要每隔2-5分鐘進行血糖監測，記錄數據(包括檢測時間，檢測結果，輸注速度等)，并根據上述數據計算新的數據和受試者護理等工作。同時由于簡單的數學計算無法完全描述機體代謝過程，而且在5分鐘內完成上述操作是比較困難的。這種情況往往造成計算的數據失真較大，且對實驗者的實驗經驗要求非常高，從而限制此技術的推廣和應用。

技術實現要素：

針對上述問題，本發明的目的是提供一種模塊化血糖調控系統，該系統調控簡單、易操作，適用人群廣，準確率較高。

為實現上述目的，本發明采取以下技術方案：一種模塊化血糖調控系統，其特征在于：該系統包括檢測模塊、控制器、存儲器和輸液泵；所述檢測模塊用于將檢測到的血糖濃度數據傳輸至所述控制器，所述控制器根據接收到的血糖濃度數據得到輸注速度信息、葡萄糖輸注總量和胰島素敏感性M值，并將接收到的血糖濃度數據及其相應時間、得到的輸注速度、葡萄糖輸注總量和胰島素敏感性M值傳輸至所述存儲器內；所述控制器將輸注速度信息、葡萄糖輸注總量傳輸至所述輸液泵，控制所述輸液泵工作狀態。

優選地，所述檢測模塊與所述控制器之間的數據傳輸采用數據線傳輸或無線傳輸。

優選地，所述檢測模塊采用現有的血糖分析儀。

進一步，所述控制器內設置有計算處理模塊，所述計算處理模塊根據接收到的血糖濃度數據進行計算處理；所述計算處理模塊采用負反饋數學模型，根據計算結果的偏差計算反饋量，以修正當前的計算結果。

進一步，所述計算處理模塊內預置有葡萄糖輸注速度計算模塊和胰島素敏感指數計算模塊，通過計算結果實施繪制曲線、以擬合曲線方式實時輸出并不斷修正計算得出的輸注率。

進一步，在所述葡萄糖輸注速度計算模塊內，通過以下步驟計算獲得葡萄糖輸注速度：1)當前時刻的葡萄糖輸注速度計算公式：G_inf＝GV_i+GM_i(1)，式中，G_inf為當前時刻的葡萄糖輸注速度，GV_i為機體當前時刻的葡萄糖容量，GM_i表示預定時間內機體所代謝的葡萄糖的量；2)未進入機體細胞代謝而存在于外周體液、血液中的葡萄糖GV_i為：GV_i＝(G_d-G_i)×3.759×SA(2)，式中，G_d為目標血糖濃度；G_i為當前時刻的血糖濃度；3.759為轉換因子；SA表示受試者體表面積，單位為m²(平方米)；其中，受試者體表面積SA為：SA＝0.0061×H+0.0124×Kg-0.0099(3)，H為受試者身高，單位為cm，Kg為受試者體重，單位為Kg；3)將公式(3)代入公式(2)中得到未進入機體細胞代謝而存在于外周體液、血液中的葡萄糖GV_i的最終公式為：GV_i＝(G_d-G_i)×3.759×(0.0061×H+0.0124×Kg-0.0099)(4)；4)預定時間內機體所代謝的葡萄糖的量GM_i的計算公式為：GM_i＝GM_i-2×FM_i×FM_i-1(5)，式中，GM_i-2為10分鐘前的葡萄糖輸注速度；FM_i為代謝校正因子，FM_i＝(G_d-G_b)/(G_i-G_b)；FM_i-1為代謝校正因子，FM_i-1＝(G_d-G_b)/(G_i-1-G_b)；G_d為目標血糖濃度，G_b為基礎血糖濃度，G_i為當前時刻的血糖濃度，G_i-1為上一個時刻的血糖濃度；5)將公式(5)和公式(4)代入公式(1)中，得到最終完成的葡萄糖輸注速度：

進一步，在所述胰島素敏感指數計算模塊內，通過以下步驟計算得到胰島素敏感指數：1)假設穩態期區間為實驗m分鐘至n分鐘最終評價胰島素敏感性M的公式為：M＝[(T_n-T_m)/(Kg×Min)]-SC，式中，m<n；T_n為實驗n分鐘時的總的葡萄糖輸注量，單位為mg；T_m為實驗m分鐘時的總的葡萄糖輸注量，單位為mg；Kg為受試者體重；Min為穩態期時間，單位為分鐘；SC為葡萄糖空間修正量，SC＝(G_n-G_m)×0.095，G_n為實驗n分鐘時的血糖濃度，G_m為實驗m分鐘時的血糖濃度；2)根據最終評價胰島素敏感性M值計算胰島素敏感指數＝M/I×100％，其中，I為穩態期的平均胰島素濃度。

優選地，所述穩態期區間為實驗80分鐘至120分鐘。

本發明由于采取以上技術方案，其具有以下優點：1、本發明基于計算處理模塊，實時輸出并不斷修正計算得出的輸注率，可極大提高實驗的效率、精確性和重復性。2、本發明通過控制器和存儲器不但可實時記錄血糖監測時間、血糖濃度、輸注率、輸注量等實驗數據，而且任何數據的修改都可以被記錄下來。這樣既保證的實驗數據可溯源，同時也可讓操作者通過瀏覽這些數據不斷積累經驗。

附圖說明

圖1是本發明的整體結構示意圖。

具體實施方式

下面結合附圖和實施例對本發明進行詳細的描述。

如圖1所示，本發明提供一種模塊化血糖調控系統，其包括檢測模塊、控制器、存儲器和輸液泵。檢測模塊用于將檢測到的血糖濃度數據傳輸至控制器，控制器根據接收到的血糖濃度數據得到輸注速度信息、葡萄糖輸注總量和胰島素敏感性M值，并將接收到的血糖濃度數據及其相應時間、得到的輸注速度、葡萄糖輸注總量和胰島素敏感性M值等數據傳輸至存儲器內。控制器將輸注速度信息、葡萄糖輸注總量傳輸至輸液泵，控制輸液泵工作狀態。

上述實施例中，檢測模塊與控制器之間的數據傳輸可以采用數據線傳輸，也可以采用無線傳輸。

上述各實施例中，檢測模塊可以采用現有的血糖分析儀。

上述各實施例中，控制器內設置有計算處理模塊，該計算處理模塊根據接收到的血糖濃度數據進行計算處理。該計算處理模塊采用負反饋數學模型，根據計算結果的偏差計算反饋量，進而修正當前的計算結果。

上述實施例中，計算處理模塊內預置有葡萄糖輸注速度計算模塊和胰島素敏感指數計算模塊，通過計算結果實施繪制曲線、以擬合曲線方式實時輸出并不斷修正計算得出的輸注率。

其中，在葡萄糖輸注速度計算模塊內，通過以下步驟計算獲得葡萄糖輸注速度：

1)當前時刻的葡萄糖輸注速度計算公式：

G_inf＝GV_i+GM_i， (1)

式中，G_inf為當前時刻的葡萄糖輸注速度，每5分鐘更新一次。GV_i為機體當前時刻的葡萄糖容量，GV_i表示為未進入機體細胞代謝而存在于外周體液、血液中的葡萄糖；若外界輸入的葡萄糖不能及時進入細胞進行代謝清除，則葡萄糖會持續堆積在外周血液中，造成血糖濃度升高。GM_i表示預定時間內機體所代謝的葡萄糖的量。

2)未進入機體細胞代謝而存在于外周體液、血液中的葡萄糖GV_i為：

GV_i＝(G_d-G_i)×3.759×SA， (2)

式中，G_d為目標血糖濃度，即穩態血糖濃度；G_i為當前時刻的血糖濃度；3.759為轉換因子，用于將計算結果轉換為ml/h，便于輸液泵工作；SA表示受試者體表面積，單位為m²(平方米)。

其中，受試者體表面積SA為：

SA＝0.0061×H+0.0124×Kg-0.0099， (3)

H為受試者身高，單位為cm，Kg為受試者體重，單位為Kg。

3)將公式(3)代入公式(2)中得到未進入機體細胞代謝而存在于外周體液、血液中的葡萄糖GV_i的最終公式為：

GV_i＝(G_d-G_i)×3.759×(0.0061×H+0.0124×Kg-0.0099)。 (4)

4)預定時間內機體所代謝的葡萄糖的量GM_i的計算公式為：

GM_i＝GM_i-2×FM_i×FM_i-1， (5)

式中，GM_i-2為10分鐘前的葡萄糖輸注速度；由于葡萄糖輸注進入人體后，需要大約10分鐘的時間才能均勻分布到全身，因此，需要引用10分鐘前的葡萄糖輸注速度來計算當前的輸注率。FM_i為代謝校正因子，用以校正當前的輸注速度，FM_i＝(G_d-G_b)/(G_i-G_b)。FM_i-1為代謝校正因子，根據上一個血糖結果校正當前的輸注速度，FM_i-1＝(G_d-G_b)/(G_i-1-G_b)。其中，G_d為目標血糖濃度，G_b為基礎血糖濃度，G_i為當前時刻的血糖濃度，G_i-1為上一個時刻的血糖濃度。

5)將公式(5)和公式(4)代入公式(1)中，得到最終完成的葡萄糖輸注速度：

在胰島素敏感指數計算模塊內，通過以下步驟計算得到胰島素敏感指數：

1)假設穩態期區間為實驗m分鐘(T_m)至n分鐘(T_n)最終評價胰島素敏感性M的公式為：

M＝[(T_n-T_m)/(Kg×Min)]-SC， (6)

式中，m<n。T_n為實驗n分鐘時的總的葡萄糖輸注量，單位為mg。T_m為實驗m分鐘時的總的葡萄糖輸注量，單位為mg。Kg為受試者體重。Min為穩態期時間，單位為分鐘。SC為葡萄糖空間修正量。其中，SC＝(G_n-G_m)×0.095，G_n為實驗n分鐘時的血糖濃度，G_m為實驗m分鐘時的血糖濃度。

在一個優選實施例中，假設穩態期區間為實驗80分鐘(T80)至120分鐘(T120)最終評價胰島素敏感性的公式為：

M＝[(T₁₂₀-T₈₀)/(Kg×Min)]-SC。

2)根據最終評價胰島素敏感性M值計算胰島素敏感指數＝M/I×100％，其中，I為穩態期的平均胰島素濃度。

綜上所述，本發明在使用時，基于計算處理模塊實施繪制曲線、以擬合曲線方式實時輸出并不斷修正計算得出的輸注率，可極大提高實驗的效率、精確性和重復性。本發明通過控制器和存儲器不但可實時記錄血糖監測時間、血糖濃度、輸注率、輸注量等實驗數據，而且任何數據的修改都可以被記錄下來。這樣既保證的實驗數據可溯源，同時也可讓操作者通過瀏覽這些數據不斷積累經驗。

上述各實施例僅用于說明本發明，各部件的結構、尺寸、設置位置及形狀都是可以有所變化的，在本發明技術方案的基礎上，凡根據本發明原理對個別部件進行的改進和等同變換，均不應排除在本發明的保護范圍之外。