可植入的人工胰腺或可帮助有效控制糖尿病患者机体的血糖水平

  1型糖尿病患者需要持续监测血糖并且每天注射胰岛素来维持病情，近日，刊登在国际杂志Industrial & Engineering Chemistry Research上的一项研究报道中，来自国外的研究人员通过研究开发了一种可植入的“人工胰腺”，其可以帮助连续监测个体机体的血糖水平，并且根据患者需求自动释放患者所需的胰岛素。
  1型糖尿病，此前被称作青少年糖尿病，其在美国影响着大约125万个体的健康，而且在这些患者中大约有20万患者年龄在20岁以下。当个体机体免疫系统破坏胰腺使其不能产生胰岛素时糖尿病就开始发生，胰岛素可以将血糖转化成为能量；因此为了补充机体缺失的胰岛素，糖尿病患者就必须每日摄入胰岛素。
  当前胰岛素的给药途径主要包括每日多次注射胰岛素会利用胰岛素泵疗法，这两种方法都需要患者主动地追踪葡萄糖水平并且计算所需胰岛素的剂量，然而在个体所需胰岛素时和胰岛素注射入体内发挥的时间上存在一个明显的时间差，为此本文研究者就想开发一种新型策略来对患者机体的胰岛素进行自动无针式给药。
  研究者开发了一种新型算法，其可以帮助监测患者机体的血糖水平，同时计算患者所需的胰岛素剂量；这种算法可以同一种植入到患者机体的设备一同工作，尤其是开发出了可植入人工胰腺，其可以有效克服当前设备的短板。这种算法的计算机测试可以模拟患者进餐后、夜晚睡眠期间机体血糖水平的上升和下降。
  最后研究者表示，这种可植入的胰腺组织可以在目标范围的近乎80%的时间内对患者机体的血糖进行监测，后期研究者将利用这种设备在动物机体中进行检测，他们希望这种新型技术可以快速应用于糖尿病患者的治疗中。（转化医学网360zhyx.com）
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Design and Evaluation of a Robust PID Controller for a Fully Implantable Artificial Pancreas
Ind. Eng. Chem. Res.       DOI: 10.1021/acs.iecr.5b01237
Lauren M. Huyett , Eyal Dassau , Howard C. Zisser , and Francis J. Doyle , III*
Treatment of type 1 diabetes mellitus could be greatly improved by applying a closed-loop control strategy to insulin delivery, also known as an artificial pancreas (AP). In this work, we outline the design of a fully implantable AP using intraperitoneal (IP) insulin delivery and glucose sensing. The design process utilizes the rapid glucose sensing and insulin action offered by the IP space to tune a PID controller with insulin feedback to provide safe and effective insulin delivery. The controller was tuned to meet robust performance and stability specifications. An anti-reset windup strategy was introduced to prevent dangerous undershoot toward hypoglycemia after a large meal disturbance. The final controller design achieved 78% of time within the tight glycemic range of 80–140 mg/dL, with no time spent in hypoglycemia. The next step is to test this controller design in an animal model to evaluate the in vivo performance.