Resumen
Closed loop adaptive control system of continuous insulin infusion by inversion of a glycemia model. It is a closed loop glycemic control method that aims to induce normoglycemia in a patient with diabetes. The method is applicable through an intravenous or subcutaneous insulin infusion system. It uses the measurement of a continuous subcutaneous glucose sensor as a sole source of information and uses a mathematical model of blood glucose dynamics adapted to the patient. The originality consists of combining a method of control by inversion of a glycemia model with an adaptive adjustment method to control the deviations of glycemia by intakes. This method is applicable to other processes in the medical, veterinary or industrial field, being necessary to have a mathematical model of its dynamics and that the variables to be controlled are of a continuous nature. (Machine-translation by Google Translate, not legally binding)
Reivindicaciones
1. 1. Sistema de control adaptativo en lazo cerradode infusión continua de insulina por inversión de un modelo deglucemia configurado para determinar la dosis óptima de insulinapara administrar al paciente diabético, por vía subcutánea ointravenosa, con objeto de inducir normoglucemia, quecomprende: 2. - medidor de glucosa (3) configurado paraobtener el valor de la glucemia (6) del paciente, por víaintravenosa o subcutánea y medios de registro de un históricofinito de las administraciones previas de insulina (5) alpaciente, 3. - estimador de insulinemia (2) configuradopara estimar, a partir de las dosis previas de insulina (5) , elvalor de insulinemia (7) del paciente mediante el uso de un modelode dinámica de la absorción de insulina, 4. - estimador de absorción de ingestas dealimentos (8) configurado para estimar la absorción de ingestas dealimentos (9) , a partir de la medida de glucemia (6) , de las dosisprevias de insulina (5) y de la estimación de insulinemia (7) , 5. - unregulador inverso (10) configurado para calcular la insulinemiaóptima (11) , capaz de eliminar la variabilidad de glucemia delpaciente, a partir de la medida de glucemia (6) , de la estimaciónde la insulinemia (7) y de la estimación de la absorción deingestas (9) , 6. - uncalculador de dosis de insulina (12) configurado para calcular ladosis o bolo de insulina para inducir normoglucemia, que variará enfunción de si la vía de administración es intravenosa osubcutánea, 7. - unsistema de adaptación basado en la regla del MIT (14) configuradopara calcular la insulinemia de referencia (18) y la glucemia dereferencia (19) para la adaptación del método al pacienteconcreto, 8. - mediosde obtención de las variaciones temporales de los parámetros decontrol del regulador inverso (10) y del calculador de dosis deinsulina (12) , elegidos como grados de libertad, que son laganancia KIV (15) y Ku (16) respectivamente, que se utilizan a su vez para ajustar la dosis deinsulina que ha de administrarse a un paciente concreto, es decirpara ajustar el lazo de control al paciente, 9. - mediosde validación de la dosis, o bolo de insulina, para administrar alpaciente en función de una limitación de los de bolos de insulinaentre un mínimo y un máximo basados en criterios de seguridad yanular la administración del bolo de insulina en caso de unepisodio hipoglucémico, y 10. - sistema de infusión (23) configuradopara administrar la insulina al paciente (1) . 11. 2. Sistema de control adaptativo segúnreivindicación 1 caracterizado porque el estimador deabsorción de ingestas de alimentos (8) está configurado pararealizar la estimación de la absorción de ingestas de alimentos (9) mediante la siguiente ecuación: 12. Donde 13. \hat{G} 14. \hat{I} 15. \hat{G} 16. 3. Sistema de control adaptativo segúnreivindicaciones 1 y 2 caracterizado el regulador inverso (10) está configurado para realizar el cálculo de la insulinemiaóptima (11) para la absorción de las ingestas (4) mediante lasiguiente ecuación: 17. 4. Sistema de control adaptativo segúnreivindicaciones 1 a 3 caracterizado porque el calculador dedosis de insulina (12) está configurado para: 18. - en el caso de que se administre al pacientepor vía intravenosa, realizar el cálculo de la dosis de insulinamediante la siguiente ecuación: 19. Donde: uIV son las dosis de insulinaintravenosas, Ku (16) , es una ganancia de ajuste alpaciente o sensibilidad de bolo y es un grado de libertad obtenidopara el control del bolo, IIVo es la insulinemia óptimapropuesta por el regulador inverso (10) e 20. \hat{I} 21. - en el caso de que se administre al pacientepor vía subcutánea, realizar el cálculo de la dosis de insulinamediante la siguiente ecuación: 22. Donde: uSC son las dosis de insulinasubcutáneas; Ku (16) es una ganancia de ajuste alpaciente o sensibilidad de bolo y es un grado de libertad obtenidopara el control del bolo; qi son pesos de importancia, extraídos de las ecuaciones 7; IIVo es la insulinemiaóptima propuesta por el regulador inverso (10) e 23. \hat{I} 24. 5. Sistema de control adaptativo segúnreivindicaciones 1 a 4 caracterizado porque la insulinemiade referencia (18) y la glucemia de referencia (19) se calculan enbase a un control glucémico en lazo cerrado por inversión ideal, sin los retardos en las absorciones de los bolos de insulina ni enla medida de glucosa, o sea, un control directo por víaintravenosa. 25. 6. Sistema de control adaptativo segúnreivindicaciones 1 a 5 caracterizado porque para el ajustede los grados de libertad del lazo de control del paciente (13) através de la regla del MIT se emplea la siguiente función decoste: 26. Donde eG es el error de penalizaciónde las desviaciones de glucemia (21) medida respecto del modelo dereferencia, eI es el error de penalización por lasdesviaciones de insulinemia (22) de los retardos de absorción de lasinfusiones propuestas por el calculador de dosis, y xGy xI pesos de ponderación y los parámetrosKIV (15) y Ku (16) se ajustan según laecuación: 27. Donde PI, FI yFG son funciones resultantes de la derivación;TS es el periodo de ejecución del método. 28. 7. Sistema de control adaptativo segúnreivindicaciones 1 a 6 caracterizado porque para lavalidación del bolo de insulina propuesto por el calculador de dosisde insulina (12) , se obtienen las restricciones de infusión deinsulina basadas en limitar los de bolos de insulina entre unmínimo y un máximo, y condicionar el bolo de insulina cuandoocurren episodios hipoglucémicos, de acuerdo a las ecuaciones: 29. Donde uIV son las dosis de insulinaintravenosas; uSC son las dosis de insulinasubcutáneas; ub es un nivel basal de infusión;um un nivel máximo y G la medida de glucemia (6) .
