ES2334733B2 - ADAPTIVE CONTROL SYSTEM IN CLOSED LINK OF CONTINUOUS INSULIN INFUSION BY INVESTING A GLUCEMIA MODEL. - Google Patents

ADAPTIVE CONTROL SYSTEM IN CLOSED LINK OF CONTINUOUS INSULIN INFUSION BY INVESTING A GLUCEMIA MODEL. Download PDF

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Abstract

Sistema de control adaptativo en lazo cerrado de infusión continua de insulina por inversión de un modelo de glucemia.Adaptive closed loop control system continuous insulin infusion by inversion of a model of blood glucose

Se trata de un método de control glucémico en lazo cerrado que tiene por objetivo inducir normoglucemia en un paciente con diabetes. El método es aplicable mediante un sistema de infusión de insulina por vía intravenosa o subcutánea.It is a method of glycemic control in closed loop that aims to induce normoglycemia in a patient with diabetes The method is applicable through a system of insulin infusion intravenously or subcutaneously.

Utiliza como única fuente de información la medida de un sensor continuo de glucosa subcutáneo y emplea un modelo matemático de la dinámica de glucemia adaptado al paciente. La originalidad consiste en combinar un método de control por inversión de un modelo de glucemia con un método de ajuste adaptativo para controlar las desviaciones de glucemia por ingestas. Este método es aplicable a otros procesos en el campo médico, veterinario o industrial, siendo necesario disponer de un modelo matemático de su dinámica y que las variables a controlar sean de naturaleza continua.Use as the sole source of information the measurement of a continuous subcutaneous glucose sensor and employs a Mathematical model of blood glucose dynamics adapted to the patient. Originality consists in combining a control method by inversion of a blood glucose model with an adjustment method adaptive to control blood glucose deviations from intake. This method is applicable to other processes in the medical field, veterinary or industrial, being necessary to have a model mathematician of its dynamics and that the variables to be controlled are of nature continues.

Description

Sistema de control adaptativo en lazo cerrado de infusión continua de insulina por inversión de un modelo de glucemia.Adaptive closed loop control system continuous insulin infusion by inversion of a model of blood glucose

Sector técnicoTechnical sector

Esta invención se enmarca en el sector de control automático de sistemas biológicos y presenta como principal campo de aplicación la diabetes tipo 1 en la que es necesario un tratamiento con insulina, no obstante se puede aplicar en cualquier otro campo de la medicina que pretenda remediar, a través de la tecnología, una disfunción fisiológica mediante la dosificación de un fármaco al paciente. De igual modo y con la misma idea se puede aplicar al sector veterinario para la dispensación de fármacos a los animales. Asimismo se puede aplicar en el sector industrial para controlar en lazo cerrado cualquier sistema continuo en el tiempo del que se disponga información de las variables a controlar.This invention is part of the sector of automatic control of biological systems and presents as main field of application type 1 diabetes in which a insulin treatment, however it can be applied in any another field of medicine that seeks to remedy, through the technology, a physiological dysfunction by dosing A drug to the patient. In the same way and with the same idea you can apply to the veterinary sector for dispensing drugs to animals. It can also be applied in the industrial sector to control in closed loop any continuous system in time which is available information of the variables to control.

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Estado de la técnicaState of the art

Ya desde la década de los 70 se está intentando crear el Páncreas Artificial (PA) con distintos equipos de medida, de infusión y con métodos diversos de control glucémico [6]. La presente invención se encuadra en el campo del control glucémico en lazo cerrado.Already since the 70s is trying create the Artificial Pancreas (PA) with different measuring equipment, of infusion and with diverse methods of glycemic control [6]. The The present invention falls within the field of glycemic control in closed loop

Hasta la fecha son muchos los trabajos presentados en este campo y pocos los que se han llevado a la práctica, debido principalmente a la no disponibilidad de métodos efectivos de medida continua de glucosa y las dificultades para su posterior procesamiento. Uno de los problemas que presentan los métodos de control glucémico es la complejidad del escenario de funcionamiento debido en gran medida a las variaciones en la fisiología de los pacientes y las variaciones de las acciones diarias del paciente como son las ingestas y el ejercicio físico. A esta variabilidad hay que sumar los problemas de los retardos presentes en el proceso de control, como son el retardo asociado a la absorción de insulina y el retardo asociado a la medida subcutánea de la glucosa que se relaciona con la concentración en sangre que hubo un tiempo atrás (15-30 minutos). La mayoría de los métodos de control funcionan de forma reactiva a un error, por lo que el retardo de la acción de control (absorción de una infusión de insulina) pueden ocasionar situaciones de riesgo, debido a episodios de hipo e hiperglucemia, siendo el más comprometedor para la vida el primero.To date there are many jobs presented in this field and few who have taken the practice, mainly due to the unavailability of methods Effective continuous glucose measurement and difficulties for your post processing One of the problems presented by glycemic control methods is the complexity of the scenario of operation due largely to variations in the Physiology of patients and variations of actions Daily of the patient such as intakes and physical exercise. TO this variability must be added the problems of delays present in the control process, such as the delay associated with insulin absorption and the delay associated with the measurement subcutaneous glucose that is related to the concentration in blood that was a while ago (15-30 minutes). The most control methods work reactively to a error, so the delay of the control action (absorption of an insulin infusion) can cause risk situations, due to episodes of hypo and hyperglycemia, being the most compromising for life the first.

Hasta la fecha la comunidad científica ha trabajado principalmente con los siguientes tipos de algoritmos de control en lazo cerrado: control Proporcional Integral y Derivativo (PID), control por modelo predictivo (MPC), control borroso y control robusto, en sus versiones invariantes y adaptativa [3]. En el año 2001 aparece una patente que protege un dispositivo de dosificación de insulina basado en un método PID [5] y en 2006 Steil [15] realiza un experimento clínico con un regulador PID. Para evitar las hipoglucemias, una táctica utilizada en los controladores que dependen de un error, es elevar el nivel de referencia (valor ideal de la normoglucemia) lo que tiene como consecuencia un aumento de la glucemia media, alejando el control glucémico respecto de la acción médica ideal y comprometiendo la seguridad de la terapia por hiperglucemias.To date the scientific community has worked primarily with the following types of algorithms closed loop control: Proportional Integral and Derivative control (PID), predictive model control (MPC), fuzzy control and robust control, in its invariant and adaptive versions [3]. In the year 2001 appears a patent that protects a device from insulin dosage based on a PID method [5] and in 2006 Steil [15] conducts a clinical experiment with a PID regulator. For avoid hypoglycemia, a tactic used in drivers that depend on an error, is to raise the level of reference (ideal value of normoglycemia) what it has as consequence an increase of the average glycemia, moving away the control glycemic regarding the ideal medical action and compromising the Safety of hyperglycemia therapy.

Según la comunidad científica es necesario proponer un método adaptativo [4] ante las variaciones de los parámetros de los pacientes si se quiere conseguir unos resultados ajustados a cada paciente, además hay que desarrollar métodos que "cancelen" los retardos existentes. Por estos motivos, los autores centran su invención en el método de control adaptativo realimentado mediante inversión de un modelo de glucemia (o modelo del sistema glucorregulatorio), que ejecuta el sistema de control.According to the scientific community it is necessary propose an adaptive method [4] in the face of variations in patient parameters if you want to achieve results adjusted to each patient, we must also develop methods that "cancel" existing delays. For these reasons, authors focus their invention on the adaptive control method fed back by reversing a blood glucose model (or model of the glucoregulatory system), which runs the system of control.

Algunos trabajos ya ha sido presentados con control glucémico adaptativo como Fisher et al. [4] que en 1987 ya se plantearon la necesidad de utilizar sistemas de control adaptativos; en 1988 Woodruff et al. [7] propusieron un control adaptativo autosintonizado con un filtro de Kalman; en 1992 Jushász et al. [8] proponen un control adaptativo por modelo de referencia para un reducido número de medidas; en 1994 Candas et al. [9] propusieron un controlador adaptable con un modelo muy simple del sistema glucorregulatorio; en 2001 Bellazzi et al. [10] afirman que son buenas soluciones el control adaptativo por modelo de referencia (Regla del MIT) y los sistemas autosintonizados; 2003 Chee et al. [11] realizan un control adaptativo PID basado en tabla ajustable; en 2004 Hovorka [12] realiza un estudio de las técnicas adaptativas con pocas medidas y con medición continua, este estudio puede considerarse como la base de nuevas estrategias de control glucémico en lazo cerrado.Some papers have already been presented with adaptive glycemic control such as Fisher et al . [4] that in 1987 the need to use adaptive control systems was already raised; in 1988 Woodruff et al . [7] proposed a self-tuning adaptive control with a Kalman filter; in 1992 Jushász et al . [8] propose an adaptive control by reference model for a small number of measures; in 1994 Candas et al . [9] proposed an adaptable controller with a very simple model of the glucorregulatory system; in 2001 Bellazzi et al . [10] affirm that adaptive control by reference model (MIT Rule) and self-tuned systems are good solutions; 2003 Chee et al . [11] perform an adaptive PID control based on an adjustable table; In 2004 Hovorka [12] carried out a study of adaptive techniques with few measures and with continuous measurement, this study can be considered as the basis of new glycemic control strategies in closed loop.

También algunos trabajos han sido presentados referentes a la inversión de un modelo de glucemia como Neatposarnvanit y Boston que en 2002 [13] utilizaron esta técnica para definir unos estimadores de la insulinemia. Si bien no introdujeron el concepto de control en lazo cerrado por inversión del modelo de glucemia y no fueron utilizados como sistema de regulación automático.Also some works have been presented concerning the inversion of a blood glucose model as Neatposarnvanit and Boston that in 2002 [13] used this technique to define estimates of insulinemia. Yes well no they introduced the concept of closed loop control for investment of the glycemic model and were not used as a system of automatic regulation

La presente invención une la novedad del control glucémico por inversión de un modelo de glucemia con la adaptación de sus parámetros por un modelo de referencia que a su vez es un control glucémico en lazo cerrado por inversión ideal que no considera los retardos en la absorción de insulina ni en la medida, con el objetivo de realizar un cálculo automático de las dosis de infusión de insulina que se aplicaría directamente a una persona con diabetes.The present invention unites the novelty of control glycemic by inversion of a glycemic model with adaptation of its parameters by a reference model which in turn is a closed loop glycemic control by ideal inversion that does not consider delays in insulin absorption or measurement, in order to perform an automatic calculation of the doses of insulin infusion that would be applied directly to a person with diabetes

Los autores de la presente invención han presentado en un congreso nacional una propuesta preliminar de control glucémico por inversión invariante del modelo de Berger Rodbar Guyton y Lehmann [1][2]. En dicha propuesta [14] el control realizado es invariante, no incluye adaptación, e introduce una topología básica que permite construir un controlador adaptativo en pacientes simulados exclusivamente con el modelo de Berger Rodbar Guyton y Lehmann. El controlador por inversión descrito es muy simple e inaplicable en pacientes reales pues carece de un modelo del sensor de glucosa, tiene en cuenta exclusivamente la última administración de insulina y utiliza unos estimadores estáticos condicionados por el modelo anteriormente citado [1][2].The authors of the present invention have presented at a national congress a preliminary proposal of glycemic control by invariant inversion of the Berger model Rodbar Guyton and Lehmann [1] [2]. In said proposal [14] the control performed is invariant, does not include adaptation, and introduces a basic topology that allows to build an adaptive controller in patients simulated exclusively with the Berger Rodbar model Guyton and Lehmann. The investment controller described is very simple and irrelevant in real patients because it lacks a model of the glucose sensor, takes into account exclusively the latest administration of insulin and use static estimators conditioned by the aforementioned model [1] [2].

La presente invención tiene como novedad la definición de una nueva topología que permite que el método de inversión pueda aplicarse a pacientes reales pues tiene en cuenta el sensor continuo de glucosa y el dispositivo de infusión de insulina. Adicionalmente, para estimar la insulinemia del paciente considera las administraciones de insulina previas relevantes en el momento de actuación. Los estimadores han sido modificados y por tanto los métodos de estimación presentados en este documento también son novedades de esta invención. Otra novedad respecto al trabajo publicado [14] es el método concreto de adaptación, acorde a la topología conceptual, que adapta los parámetros del método inverso de infusión continua de una forma automática que podemos denominar como controlador inverso adaptativo. En la publicación [14] se menciona la posibilidad de la existencia del sistema adaptativo presentando una función de coste. En la presente patente se reivindica una función de coste alternativa con la que se han obtenido mejores resultados.The present invention has as a novelty the definition of a new topology that allows the method of investment can be applied to real patients as it takes into account the continuous glucose sensor and the infusion device insulin. Additionally, to estimate patient insulinemia considers the previous insulin administrations relevant in the acting moment The estimators have been modified and by both the estimation methods presented in this document They are also novelties of this invention. Another novelty regarding published work [14] is the concrete method of adaptation, according to the conceptual topology, which adapts the parameters of the method Inverse continuous infusion in an automatic way that we can denominate as adaptive reverse controller. In the publication [14] the possibility of the existence of the system is mentioned adaptive presenting a cost function. In this patent an alternative cost function is claimed with which they have obtained better results.

En el ámbito de la propiedad industrial si bien existen patentes de control adaptativo, no se ha encontrado ninguna que aplique el control adaptativo al control glucémico por inversión de un modelo. Solo se ha encontrado una referencia que protege un dispositivo de control glucémico con un método muy básico [5]. Allí se referencian otras patentes que han calculado de otras formas no automáticas las infusiones continuas por bomba de insulina.In the field of industrial property although there are adaptive control patents, none were found that applies adaptive control to glycemic control by Model inversion. Only one reference was found that protects a glycemic control device with a very method basic [5]. There are referenced other patents that have calculated from other non-automatic forms continuous infusions by pump insulin.

1.1. Descripción detallada de la invención1.1. Detailed description of the invention

La base del sistema de control adaptativo de control glucémico que se presenta en la invención es un control por inversión del modelo del sistema glucorregulatorio del paciente, también denominado modelo de glucemia, que obtiene la dosis, intravenosa y subcutánea, adecuada de insulina para inducir la normoglucemia. El método inverso adaptativo calcula la insulinemia óptima (11) para que las variaciones de glucemia idealmente sean nulas respecto a una glucemia de referencia (19) independientemente del estado metabólico y de las acciones del paciente como son las ingestas de alimentos y el ejercicio físico, consideradas como acciones perturbadoras del sistema de control metabólico. Hasta la fecha y hasta donde han podido indagar los autores, no se ha aplicado el concepto de control por inversión de un modelo de glucemia en el control glucémico en lazo cerrado, es decir, que utilice la medida la glucosa como base de cálculo de la siguiente dosis de infusión de insulina. El mecanismo de adaptación de los parámetros de control del regulador que calcula la insulinemia óptima se realiza por un sistema de adaptación basado en la regla del MIT (14) [16].The basis of the adaptive control system of glycemic control presented in the invention is a control by inversion of the patient's glucorregulatory system model, also called the blood glucose model, which gets the dose, intravenous and subcutaneous, adequate insulin to induce normoglycemia The reverse adaptive method calculates insulinemia optimal (11) so that blood glucose variations ideally be null with respect to a reference blood glucose (19) independently of the metabolic state and the actions of the patient such as food intakes and physical exercise, considered as disturbing actions of the metabolic control system. Until the date and as far as the authors have been able to inquire, it has not been applied the concept of control by investment of a model of glycemia in glycemic control in closed loop, that is, Use the glucose measurement as a basis for calculating the following insulin infusion dose. The mechanism of adaptation of control parameters of the regulator that calculates insulinemia Optimal is done by an adaptation system based on the rule from MIT (14) [16].

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Los pasos de los que consta el método adaptativo en lazo cerrado de dosificación de insulina por inversión de un modelo de glucemia que ejecuta el sistema de control son los siguientes para cada momento de actuación:The steps of the adaptive method closed loop insulin dosing by inversion of a blood glucose model that runs the control system are the following for each moment of action:

Paso 1: Step 1:
Medición de la glucemia (6) del paciente, por vía intravenosa o subcutánea, siendo dicho nivel dependiente de las ingestas de alimentos (4) del paciente y registro de un histórico finito de las administraciones previas de insulina (5) al paciente.Blood glucose measurement (6) of the patient, by route intravenous or subcutaneous, said level being dependent on the food intakes (4) of the patient and record of a history finite of previous insulin administrations (5) at patient.

Paso 2: Step 2:
A partir de las dosis de previas de insulina (5) se estima la insulinemia (7) del paciente mediante el uso de un modelo de dinámica de la absorción de insulina.From the previous doses of insulin (5), estimate the patient's insulinemia (7) by using a model of insulin absorption dynamics.

Paso 3: Step 3:
A partir de la medida de glucemia (6), de las dosis previas de insulina (5) y de la estimación de insulinemia (7) se estiman las perturbaciones generadas por la absorción de ingestas de alimentos (9), mediante un estimador de ingestas (8) definida por la ecuación 6.From the blood glucose measurement (6), of the doses previous insulin (5) and insulin estimation (7) are estimate the disturbances generated by the absorption of intakes of food (9), using a defined intake estimator (8) by equation 6.

Paso 4: Step 4:
A partir de la medida de glucemia (6), de la estimación de la insulinemia (7) y de la estimación de la absorción de ingestas (9), se calcula, utilizando un regulador inverso (10) definido por la ecuación 5, la insulinemia óptima (11). Dicha insulinemia óptima eliminaría la variabilidad de la glucemia del paciente debida a la absorción de ingestas de alimentos.From the blood glucose measurement (6), of the estimate of insulinemia (7) and estimate of absorption of intakes (9), is calculated, using a reverse regulator (10) defined by equation 5, optimal insulinemia (11). Bliss Optimal insulinemia would eliminate the variability of blood glucose patient due to the absorption of food intakes.

Paso 5: Step 5:
A partir de los resultados del paso 4 y, empleando un calculador de dosis de insulina (12), definido por la ecuación 8, se calcula la dosis, o bolo de insulina (5), necesaria para inducir normoglucemia en el paciente, que serán diferentes según sea la administración de la insulina por vía subcutánea o por vía intravenosa.From the results of step 4 and, using an insulin dose calculator (12), defined by the equation 8, the dose, or bolus of insulin (5), necessary for induce normoglycemia in the patient, which will be different depending on either the administration of insulin subcutaneously or via intravenous

Paso 6: Step 6:
Empleando un sistema de adaptación basado en la regla del MIT (14) para adaptar el método al paciente, definido según la ecuación 13, y a través de un lazo de control glucémico ideal de referencia, que no considera los retardos de medida de glucemia o absorción, se calcula la insulinemia de referencia (18) y la glucemia de referencia (19).Using an adaptation system based on the MIT rule (14) to adapt the method to the patient, defined according to equation 13, and through a glycemic control loop reference ideal, which does not consider the measurement delays of blood glucose or absorption, the reference insulinemia is calculated (18) and  reference blood glucose (19).

Paso 7: Step 7:
Se comparan la insulinemia de referencia (18) con la insulinemia (7) del paciente, y la glucemia de referencia (19) con la medida de glucemia (6) para obtener los errores de desviación insulinemia (22) y de glucemia (21). Con los errores, se define una función de coste, definida por la ecuación 12, para la obtención de las variaciones temporales de los parámetros de control del regulador inverso (10) y del calculador de dosis de insulina (12), elegidos como grados de libertad, que son la ganancia K_{IV} (15) y K_{u} (16) respectivamente, definidos según la ecuación 14, que se utilizan a su vez para ajustar la dosis de insulina que ha de administrarse a un paciente concreto, es decir para ajustar el lazo de control al paciente.The reference insulinemia (18) is compared with the insulinemia (7) of the patient, and the reference glycemia (19) with the blood glucose measurement (6) to obtain the errors of insulin deviation (22) and blood glucose (21) . With the errors, a cost function is defined, defined by equation 12, to obtain the temporary variations of the control parameters of the inverse regulator (10) and of the insulin dose calculator (12), chosen as degrees of freedom, which are the gain K IV (15) and K u (16) respectively, defined according to equation 14, which in turn are used to adjust the dose of insulin to be administered to a patient concrete, that is to say to adjust the control loop to the patient.

Paso 8: Step 8:
Validación de la dosis, o bolo de insulina, que se va a administrar al paciente utilizando unas normas de seguridad basadas en limitar los de bolos de insulina entre un mínimo y un máximo, y anular el bolo de insulina cuando ocurren episodios hipoglucémicos, según la ecuación 11. Una vez administrada la insulina al paciente comenzaría de nuevo el método con el paso 1.Validation of the dose, or bolus of insulin, which is you will administer to the patient using safety standards based on limiting insulin boluses between a minimum and a maximum, and cancel the insulin bolus when episodes occur hypoglycemic, according to equation 11. Once the insulin the patient would start the method again with the step one.

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La idea del regulador inverso (10) surge cuando se desea obtener la insulina adecuada para que, en condiciones de normoglucemia, los consumos, aportaciones externas de glucosa y transformaciones de la glucosa se compensen en todo momento. La dificultad de la inversión de un modelo de glucemia reside en la no linealidad del modelo que hay que invertir y sobre todo de las normas de seguridad. El modelo de glucemia del paciente viene dado por la siguiente ecuación:The idea of the inverse regulator (10) arises when it is desired to obtain adequate insulin so that, under conditions of normoglycemia, consumption, external glucose contributions and Glucose transformations are compensated at all times. The difficulty of reversing a glycemic model lies in the no linearity of the model to be reversed and especially of the safety rules. The patient's blood glucose model is given by the following equation:

1one

Donde G es la glucemia (6), G_{in} la absorción de la ingestas, G_{NHGB} el balance hepático, G_{out} el consumo periférico, G_{kid} la excreción renal o glicosuria, V el volumen de dilución de la insulina y t es el instante de tiempo de evaluación.Where G is glycemia (6), G in the absorption of intakes, G NHGB liver balance, G out peripheral consumption, G kid renal excretion or glycosuria, V The volume of insulin dilution and t is the instant evaluation time.

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En condiciones de normoglucemia no existe excreción renal, por lo que para conseguir que las variaciones sean nulas, se tiene que cumplir que:Under normoglycemia conditions there is no renal excretion, so to get the variations to be void, it must be met that:

100100

La relación de distribución de la ingesta de alimentos, entre la capacidad metabólica del hígado y el consumo periférico dependiente de la insulina, podemos considerarla del 50% en personas con diabetes [17]. El consumo periférico independiente de la insulina lo aporta el hígado, puesto que siempre tiene que existir independientemente de las ingestas. Con estas consideraciones se tiene que las variaciones glucémicas son:The distribution ratio of the intake of food, between the metabolic capacity of the liver and consumption insulin dependent peripheral, we can consider it 50% in people with diabetes [17]. Independent peripheral consumption of insulin is provided by the liver, since it always has to exist regardless of intake. With these Considerations are that glycemic variations are:

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Donde G_{out} (I_{eq}), es el consumo periférico dependiente de la insulinemia; G_{out} (G_{I}), es el consumo periférico independiente de la insulina y el resto de parámetros se detallan en [14].Where G out ( I eq), is the peripheral consumption dependent on insulinemia; G out ( GI ) is the peripheral consumption independent of insulin and the rest of the parameters are detailed in [14].

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Despejando de la ecuación anterior la insulinemia:Clearing from the previous equation the insulinemia:

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Donde I_{IVp}, I_{IVh} son las insulinemias parciales necesarias para absorber las proporciones x de ingestas dadas por el consumo periférico y el balance hepático respectivamente.Where I IVp, I IVh are the partial insulinemias necessary to absorb the x proportions of intakes given by peripheral consumption and liver balance respectively.

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Despejando de la ecuación 4 las insulinemias parciales y sumadas de forma ponderada con un offset:Clearing insulinemia from equation 4 partial and summed in a weighted way with an offset:

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donde: I_{IVo}, es la insulinemia óptima para absorber las ingestas (4) ajustada al paciente (1), a través de los siguientes grados de libertad: K_{IV}, es una ganancia de actuación e I_{IVb} que ajustaría el nivel mínimo de insulinemia. Los grado de libertad se eligen de tal forma que se ajuste el control glucémico a cada paciente.where: I IVo, is the optimal insulinemia to absorb the intake (4) adjusted to the patient (1), through the following degrees of freedom: K IV, is a performance gain and I _ IVb} that would adjust the minimum level of insulinemia. The degrees of freedom are chosen in such a way that the glycemic control is adjusted to each patient.

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La ecuación 5 define el regulador inverso (10) que se utiliza para obtener la insulinemia óptima (11), que eliminaría la variabilidad de la glucemia del paciente debida a la absorción de ingestas de alimentos.Equation 5 defines the inverse regulator (10) which is used to obtain optimal insulinemia (11), which would eliminate the variability of the patient's blood glucose due to absorption of food intakes.

Las perturbaciones más importantes sobre el nivel glucémico son las ingestas y el ejercicio físico. Con las ingestas se aumentan los niveles de glucosa y con el ejercicio aumentan o disminuyen dependiendo de los niveles de insulina. En el caso de perturbaciones generadas por ingestas de alimentos, para resolver el flujo de absorción de la ingesta de la Ecuación 2 es necesario "medir" las ingestas (4), lo que de forma práctica y eficiente es una tarea tan difícil como la de controlar la diabetes, por tanto se recurre a un método que realice una estimación de la absorción de las mismas. El estimador de ingestas (8) realiza un cálculo aproximado de la absorción de ingestas de alimentos (9) de las ingestas reales (4) sin necesidad de recurrir a una medida externa al método o a la intervención del paciente para proporcionar información detallada de las ingestas.The most important disturbances on the Glycemic level are intakes and physical exercise. With the intakes glucose levels are increased and with exercise increase or decrease depending on insulin levels. At case of disturbances generated by food intakes, to solving the intake absorption flow of Equation 2 is necessary to "measure" intakes (4), which in a practical way and Efficient is such a difficult task as controlling diabetes, therefore a method is used that estimates the absorption of them. The intake estimator (8) performs a approximate calculation of food intake absorption (9) of actual intakes (4) without the need to resort to a measure external to the patient's method or intervention to Provide detailed information on intakes.

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La novedad de la invención es la realización de un estimador de absorción de ingestas basado en un modelo de glucemia y condicionado por unos grados de libertad que puedan ajustarse a un paciente concreto. Este estimador de de absorción de ingestas (8) obtiene la estimación de la absorción de ingestas (9) mediante las siguientes ecuaciones:The novelty of the invention is the realization of an intake absorption estimator based on a model of glycemia and conditioned by degrees of freedom that can fit a specific patient. This absorption estimator of intakes (8) obtains the estimate of the absorption of intakes (9) by the following equations:

55

Donde \hat{G}_{in} es la estimación de la absorción; \hat{I}_{IV} es una estimación de la insulinemia del paciente; \hat{G} una estimación de la actividad glucémica y A y B grados de libertad para el ajuste del estimador a cada paciente.Where \ hat {G} in is the estimate of absorption; hat IV is an estimate of the patient's insulinemia; \ hat {G} an estimate of glycemic activity and A and B degrees of freedom for adjusting the estimator to each patient.

         \vskip1.000000\baselineskip\ vskip1.000000 \ baselineskip
      

El resultado directo del regulador inverso (10) es la concentración de insulina en plasma deseada para un control óptimo, es aplicable directamente vía intravenosa y por tanto no es aplicable directamente por vía subcutánea. Por tanto, se ha de plantear un calculador de bolos de insulina (12) que convierta el dato de insulinemia óptima (11), bajo unas normas de seguridad para salvaguardar la integridad física del paciente, en una infusión efectiva de insulina de administración vía subcutánea. El calculador de dosis de insulina (12) por inversión realiza un cálculo aproximado de las infusiones de insulina por vía subcutánea utilizando solamente la información de la insulinemia óptima (11), utilizando las siguientes ecuaciones:The direct result of the inverse regulator (10) is the desired plasma insulin concentration for a control optimal, it is directly applicable intravenously and therefore it is not directly applicable subcutaneously. Therefore, it has to raise an insulin bolus calculator (12) that converts the Optimal insulinemia data (11), under safety standards for safeguard the patient's physical integrity, in an infusion Effective insulin administration subcutaneously. The calculator insulin dose (12) per inversion calculates Approximate insulin infusions subcutaneously using only the information of optimal insulinemia (11), using the following equations:

66

Las discretizaciones de las ecuaciones diferenciales se han realizado por técnicas rectangulares; I_{IVo}, es la insulinemia óptima para cancelar la variabilidad glucémica; \hat{u}_{I}, es la estimación de las infusiones; f(k) es la absorción de 1U de insulina rápida y b es un parámetro cinético de la insulina; ver [14] para más detalles.The discretizations of the differential equations have been made by rectangular techniques; I IVo, is the optimal insulinemia to cancel glycemic variability; \ hat {I}, is the estimation of infusions; f (k) is the absorption of 1U of rapid insulin and b is a kinetic parameter of insulin; See [14] for more details.

De las ecuaciones anteriores se obtiene la dosis o bolo de insulina para administrar al paciente:From the above equations the dose is obtained or bolus of insulin to administer to the patient:

77

Donde: q_{i} son pesos de importancia, extraídos de las ecuaciones 7.Where: qi are important weights, extracted from equations 7.

         \vskip1.000000\baselineskip\ vskip1.000000 \ baselineskip
      

El control glucémico aporta un grado de libertad para la adaptación a cada paciente, pero además se ha de tener en cuenta el histórico de absorción debido a las dosis previas de insulina (5) y a la forma de administración, ya que el resultado es diferente si la infusión es subcutánea o intravenosa:Glycemic control provides a degree of freedom for adaptation to each patient, but also must be taken into history of absorption due to previous doses of insulin (5) and the form of administration, since the result is different if the infusion is subcutaneous or intravenous:

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- Vía subcutánea:- Subcutaneous route:

88

         \vskip1.000000\baselineskip\ vskip1.000000 \ baselineskip
      

- Vía intravenosa:- Intravenously:

99

Donde: K_{u} (16), es una ganancia de ajuste al paciente o sensibilidad de bolo, y es un grado de libertad obtenido para el control del bolo, Donde: q_{i} son pesos de importancia, extraídos de las ecuaciones 7, I_{IVo} es la insulinemia óptima propuesta por el regulador inverso (10) e \hat{I}_{IV} es una estimación de la insulinemia del paciente.Where: K u (16), is a patient adjustment gain or bolus sensitivity, and is a degree of freedom obtained for bolus control, Where: qi are important weights, extracted from Equations 7, I IVo is the optimal insulinemia proposed by the inverse regulator (10) and I IV is an estimate of the patient's insulinemia.

         \vskip1.000000\baselineskip\ vskip1.000000 \ baselineskip
      

Para la validación del bolo insulina subcutáneo se utilizan unas normas de seguridad (12) basadas en limitar los bolos de insulina entre un mínimo y un máximo y en condicionar el bolo de insulina cuando ocurren episodios hipoglucémicos, con lo que resulta una limitación del bolo insulina, según las ecuaciones:For validation of the subcutaneous insulin bolus safety standards are used (12) based on limiting insulin boluses between a minimum and a maximum and in condition the insulin bolus when hypoglycemic episodes occur, thereby  It is a limitation of bolus insulin, according to the equations:

1010

Donde u_{b} es un nivel basal de insulina y u_{m} un nivel máximo.Where u b is a basal insulin level and u m a maximum level.

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Otra de las novedades de la presente invención es un método concreto de adaptación, que podemos denominar como controlador inverso adaptativo. El método propuesto obtiene las variaciones temporales de los parámetros de control del regulador inverso (10) y del calculador de bolos de insulina (12), elegidos como grados de libertad, que son la ganancia K_{IV} (15) y K_{u} (16) respectivamente, que se utilizan a su vez para ajustar la dosis de insulina que ha de administrarse a un paciente concreto, es decir para ajustar el lazo de control al paciente. La adaptación se realiza mediante una ecuación recursiva obtenida por un sistema de adaptación basado en la Regla del MIT (14) [16].Another novelty of the present invention is a specific method of adaptation, which we can call as adaptive reverse controller. The proposed method obtains the temporary variations of the control parameters of the inverse regulator (10) and of the insulin bolus calculator (12), chosen as degrees of freedom, which are the gain K IV (15) and K _ {u} (16) respectively, which in turn are used to adjust the dose of insulin to be administered to a specific patient, that is to say to adjust the control loop to the patient. The adaptation is done through a recursive equation obtained by an adaptation system based on the MIT Rule (14) [16].

La presente invención aporta las siguientes novedades al método de adaptación basado en la Regla del MIT:The present invention provides the following developments to the adaptation method based on the MIT Rule:

--
Utilizar un control glucémico ideal de referencia en lazo cerrado que no considera los retardos de medida de glucemia o absorción de insulina.Use an ideal glycemic control of closed loop reference that does not consider measurement delays of blood glucose or insulin absorption.

--
Utilizar una función de coste compuesta por dos sumandos ponderados, uno que penaliza las desviaciones de glucemia, o sea, de las diferencias entre la glucemia del paciente respecto de la de referencia, y otro que penaliza las desviaciones en la insulinemia, es decir, de la insulinemia del paciente respecto de la de referencia.Use a compound cost function by two weighted addends, one that penalizes deviations from blood glucose, that is, the differences between the patient's blood glucose regarding the reference, and another that penalizes deviations in insulinemia, that is, of the patient's insulinemia Regarding the reference.

11eleven

Donde e_{G} es el error de penalización del desvío de la glucemia (21) medida respecto del modelo de referencia, e_{i} es el error de penalización de los retardos de absorción por las desviaciones de insulinemia (22) de las infusiones propuestas por el calculador de dosis, y x_{G} y x_{I} pesos de ponderación.Where e G is the error of criminalization of the blood glucose deviation (21) measured with respect to the reference model, e i is the error of criminalization of the absorption delays for insulinemia deviations (22) of the infusions proposed by the dose calculator, and x G and x I weights.

La regla del MIT establece que hay que variar los parámetros en el tiempo en dirección contraria al gradiente de la función de coste:The MIT rule states that you have to vary the parameters in time in the opposite direction to the gradient of The cost function:

1212

Después de realizar las derivadas parciales de las variables de interés respecto a los parámetros y reagrupar términos:After performing the partial derivatives of the variables of interest regarding the parameters and regrouping terms:

1313

Donde P_{I}, F_{I} y F_{G} son funciones resultantes de la derivación.Where P I, F I and F G are functions resulting from the derivation.

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1.2. Breve descripción de los dibujos1.2. Brief description of the drawings

Figura 1: Es la topología del sistema de control adaptativo en lazo cerrado de infusión continua de insulina por inversión de un modelo de glucemia, a partir de un sistema de adaptación basado en la regla del MIT (14) por modelo de referencia. El sistema de adaptación interacciona con el lazo de control del paciente (13) al paciente a través de los grados de libertad elegidos para el control glucémico, que son K_{IV} (15) y K_{u} (16), parámetros de control del regulador inverso y del calculador de dosis de insulina respectivamente. En el lazo de control del paciente (13) se encuentra el propio paciente (1) con sistema de infusión (23) y un medidor de glucosa (3) con el que se obtiene el valor de la glucemia (6) y los sistemas encargados de determinar la dosis óptima: el regulador inverso (10) con el que se obtiene la insulinemia óptima (11), el estimador de absorción de ingestas de alimentos (8) que propone la absorción de ingestas de alimentos (9) de las ingestas reales (4), el estimador de insulimemia del paciente (2) con el que se estima el valor de insulinemia (7) del paciente debido a las infusiones de insulina previas (5) y al calculador de dosis de insulina (12).Figure 1: It is the topology of the adaptive control system in closed loop of continuous insulin infusion by inversion of a glycemic model, based on an adaptation system based on the MIT rule (14) by reference model. The adaptation system interacts with the patient control loop (13) to the patient through the degrees of freedom chosen for glycemic control, which are K IV (15) and K u (16), control parameters of the inverse regulator and insulin dose calculator respectively. In the patient's control loop (13) is the patient (1) with infusion system (23) and a glucose meter (3) with which the blood glucose value (6) and the systems in charge are obtained to determine the optimal dose: the inverse regulator (10) with which the optimal insulinemia (11) is obtained, the food intake absorption estimator (8) that proposes the absorption of food intakes (9) from the actual intakes (4), the patient insulimemia estimator (2) with which the patient's insulinemia value (7) is estimated due to previous insulin infusions (5) and the insulin dose calculator (12).

Figura 2: Es la topología del control en lazo cerrado ideal en lazo cerrado, que no considera los retardos en la absorción de la insulina ni los retardos en la medida de glucosa. Dicha topología fija un modelo de glucemia de referencia (19) obtenida con un modelo de glucemia (17) y de insulinemia de referencia (18) obtenida a través de un regulador inverso ideal (20). Con los datos de la glucemia de referencia (19) y glucemia (6) del paciente e insulinemia de referencia (18) e insulinemia (7) del paciente se obtienen las desviaciones de glucemia (21) e insulinemia (22) con las que se ajusta de forma automática los parámetros K_{IV} (15) y K_{u} (16), parámetros de control del regulador inverso y del calculador de dosis de insulina respectivamente.Figure 2: It is the ideal closed loop control topology in closed loop, which does not consider insulin absorption delays or glucose measurement delays. Said topology sets a reference glycemia model (19) obtained with a glycemia model (17) and reference insulinemia model (18) obtained through an ideal inverse regulator (20). With the data of the reference glycemia (19) and glycemia (6) of the patient and reference insulinemia (18) and insulinemia (7) of the patient, the deviations of glycemia (21) and insulinemia (22) are obtained with which automatically adjusts parameters K IV (15) and K u (16), control parameters of the inverse regulator and insulin dose calculator respectively.

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1.3. Exposición detallada de un modo de realización de la invención1.3. Detailed exposition of an embodiment of the invention

En este apartado se describe una posible realización práctica detallada para que una persona con diabetes pueda tratar su enfermedad con la invención propuesta.This section describes a possible detailed practical realization for a person with diabetes You can treat your disease with the proposed invention.

Para comenzar a ejecutarse el método que ejecuta en el sistema de control propuesto en la presente invención es necesario medir la glucemia (6) del paciente, por ejemplo utilizando un sensor continuo de glucosa. Con la medida de la glucemia (6) y las dosis previas de insulina (5) que han sido administradas en instantes anteriores, se estima la insulinemia (7) del paciente con un estimador de insulinemia (2). La estimación de la insulinemia del paciente se utiliza: para estimar con un modelo de absorción de ingestas (8), la absorción de ingestas de alimentos (9) causada por las ingestas (4) y calcular el bolo de insulina con el calculador de dosis de insulina (12). Con el dato de estimación de la absorción de ingestas (9), de la insulinemia (7), y de la glucemia (6) se obtienen las variaciones temporales de los parámetros que adaptan el lazo de control del paciente (13) concreto. La adaptación se realiza mediante un modelo de referencia, que es un sistema de control ideal que no contempla los retardos de absorción de los bolos de insulina y ni en la medida de glucemia del paciente. Comparando el comportamiento ideal dado por el modelo de referencia y el comportamiento real del paciente, se obtienen unas desviaciones de la glucemia (21) e insulinemia (22) con las que se ajustan los parámetros del regulador inverso, K_{IV} (15), y del calculador de dosis, K_{u} (16), del lazo de control del paciente (13). Por último, se obtiene el valor efectivo de la dosis de insulina con el calculador de dosis de insulina (12).To begin to execute the method that is executed in the control system proposed in the present invention it is necessary to measure the blood glucose (6) of the patient, for example using a continuous glucose sensor. With the measurement of glycemia (6) and the previous doses of insulin (5) that have been administered in previous moments, the insulinemia (7) of the patient with an estimator of insulinemia (2) is estimated. The estimation of the patient's insulinemia is used: to estimate with a model of absorption of intakes (8), the absorption of food intakes (9) caused by the intakes (4) and calculate the bolus of insulin with the dose calculator insulin (12). With the data to estimate the absorption of intakes (9), insulinemia (7), and glycemia (6), the temporal variations of the parameters that adapt the control loop of the specific patient (13) are obtained. The adaptation is carried out by means of a reference model, which is an ideal control system that does not contemplate the delays of absorption of the boluses of insulin and nor in the measure of blood glucose of the patient. Comparing the ideal behavior given by the reference model and the real behavior of the patient, deviations of glycemia (21) and insulinemia (22) are obtained with which the parameters of the inverse regulator, K IV (15) are adjusted ), and of the dose calculator, K u (16), of the patient control loop (13). Finally, the effective value of the insulin dose is obtained with the insulin dose calculator (12).

1.4. Aplicación industrial1.4. Industrial application

La presente patente tiene su principal aplicación como sistema autónomo de infusión subcutánea de insulina para el tratamiento de la diabetes, pero también puede utilizarse en administración intravenosa de insulina aplicando directamente la salida del regulador sin el estimador de dosis o incluso puede aplicarse en cualquier otro sistema médico de administración controlada y autónoma de medicamentos en el campo médico como por ejemplo unidades de cuidados intensivos, o incluso en el campo veterinario. La aplicación en el campo industrial es la de controlador de procesos con variables continuas como son la temperatura, presión, variables cinemáticas, fuerzas, energía, potencia o el ph por citar algunas.This patent has its principal application as an autonomous system of subcutaneous insulin infusion for the treatment of diabetes, but it can also be used in intravenous administration of insulin by directly applying the regulator output without dose estimator or can even be applied in any other medical administration system controlled and autonomous medication in the medical field as per example intensive care units, or even in the field vet. The application in the industrial field is that of process controller with continuous variables such as the temperature, pressure, kinematic variables, forces, energy, power or ph to name a few.

Esta invención presenta una interesante aplicación en el campo del tratamiento de la diabetes, de tal forma que evita la intervención del paciente eliminando así la componente subjetiva que presentan las terapias con insulina. El método presentado decide por el paciente cuánta insulina se ha de administrar en cada instante, independientemente de si realiza una ingesta o está en periodo de ayuno. Además el método no solo es adaptable a los cambios y variaciones que puede sufrir el cuerpo humano a lo largo del tiempo, sino que se adapta a cualquier paciente. Por tanto se muestra la aplicación universal de la invención para el tratamiento de la diabetes, que podría ser instalado en cualquier sistema hardware y aplicado de una forma rápida a un paciente, reduciendo el tiempo que el endocrino necesita para el tratamiento de la diabetes de un paciente, reduciendo así el coste sanitario.This invention presents an interesting application in the field of diabetes treatment, in such a way which prevents patient intervention thus eliminating the component subjective that insulin therapies present. The method presented decides for the patient how much insulin has to be administer at any time, regardless of whether you perform a intake or is fasting In addition, the method is not only adaptable to changes and variations that the body may suffer human over time, but adapts to any patient. Therefore the universal application of the invention for the treatment of diabetes, which could be installed on any hardware system and applied in a way rapid to a patient, reducing the time that the endocrine you need to treat a patient's diabetes, thus reducing the health cost.

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Claims (7)

1. Sistema de control adaptativo en lazo cerrado de infusión continua de insulina por inversión de un modelo de glucemia configurado para determinar la dosis óptima de insulina para administrar al paciente diabético, por vía subcutánea o intravenosa, con objeto de inducir normoglucemia, que comprende:1. Closed loop adaptive control system of continuous insulin infusion by inversion of a model of blood glucose set to determine the optimal insulin dose to administer to the diabetic patient, subcutaneously or intravenously, in order to induce normoglycemia, which understands:
--
medidor de glucosa (3) configurado para obtener el valor de la glucemia (6) del paciente, por vía intravenosa o subcutánea y medios de registro de un histórico finito de las administraciones previas de insulina (5) al paciente,glucose meter (3) configured to obtain the patient's blood glucose value (6), by route intravenous or subcutaneous and means of recording a historical finite of previous insulin administrations (5) at patient,
--
estimador de insulinemia (2) configurado para estimar, a partir de las dosis previas de insulina (5), el valor de insulinemia (7) del paciente mediante el uso de un modelo de dinámica de la absorción de insulina,insulinemia estimator (2) configured to estimate, from the previous doses of insulin (5), the insulinemia value (7) of the patient by using a model of insulin absorption dynamics,
--
estimador de absorción de ingestas de alimentos (8) configurado para estimar la absorción de ingestas de alimentos (9), a partir de la medida de glucemia (6), de las dosis previas de insulina (5) y de la estimación de insulinemia (7),intake intake estimator of food (8) configured to estimate the intake intake intake of food (9), from the blood glucose measurement (6), of the doses previous insulin (5) and insulin estimation (7),
--
un regulador inverso (10) configurado para calcular la insulinemia óptima (11), capaz de eliminar la variabilidad de glucemia del paciente, a partir de la medida de glucemia (6), de la estimación de la insulinemia (7) y de la estimación de la absorción de ingestas (9),a reverse regulator (10) configured to calculate insulinemia optimal (11), capable of eliminating blood glucose variability of patient, from the blood glucose measurement (6), of the estimate of insulinemia (7) and of the estimation of the absorption of intakes (9),
--
un calculador de dosis de insulina (12) configurado para calcular la dosis o bolo de insulina para inducir normoglucemia, que variará en función de si la vía de administración es intravenosa o subcutánea,a insulin dose calculator (12) configured to calculate the insulin dose or bolus to induce normoglycemia, which will vary in function of whether the route of administration is intravenous or subcutaneous,
--
un sistema de adaptación basado en la regla del MIT (14) configurado para calcular la insulinemia de referencia (18) y la glucemia de referencia (19) para la adaptación del método al paciente concreto,a adaptation system based on the MIT rule (14) configured to calculate the reference insulinemia (18) and glycemia of reference (19) for adapting the method to the patient concrete,
--
medios de obtención de las variaciones temporales de los parámetros de control del regulador inverso (10) y del calculador de dosis de insulina (12), elegidos como grados de libertad, que son la ganancia K_{IV} (15) y K_{u} (16) respectivamente, que se utilizan a su vez para ajustar la dosis de insulina que ha de administrarse a un paciente concreto, es decir para ajustar el lazo de control al paciente,means for obtaining the temporary variations of the control parameters of the inverse regulator (10) and of the insulin dose calculator (12), chosen as degrees of freedom, which are the gain K IV (15) and K _ {u} (16) respectively, which in turn are used to adjust the dose of insulin to be administered to a particular patient, that is to say to adjust the control loop to the patient,
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medios de validación de la dosis, o bolo de insulina, para administrar al paciente en función de una limitación de los de bolos de insulina entre un mínimo y un máximo basados en criterios de seguridad y anular la administración del bolo de insulina en caso de un episodio hipoglucémico, ymedia of dose validation, or insulin bolus, to administer to patient based on a limitation of insulin boluses between a minimum and a maximum based on safety criteria and cancel the administration of the bolus of insulin in case of a hypoglycemic episode, and
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sistema de infusión (23) configurado para administrar la insulina al paciente (1).infusion system (23) configured to administer insulin to the patient (1).
           \vskip1.000000\baselineskip\ vskip1.000000 \ baselineskip
        
2. Sistema de control adaptativo según reivindicación 1 caracterizado porque el estimador de absorción de ingestas de alimentos (8) está configurado para realizar la estimación de la absorción de ingestas de alimentos (9) mediante la siguiente ecuación:2. Adaptive control system according to claim 1 characterized in that the food intake absorption estimator (8) is configured to estimate the absorption of food intake (9) by the following equation:
           \vskip1.000000\baselineskip\ vskip1.000000 \ baselineskip
        
1414
           \vskip1.000000\baselineskip\ vskip1.000000 \ baselineskip
        
Donde \hat{G}_{in} es la estimación de la absorción; \hat{I}_{IV} es una estimación de la insulinemia del paciente; \hat{G} una estimación de la actividad glucémica y A y B grados de libertad para el ajuste del estimador.Where \ hat {G} in is the estimate of absorption; hat IV is an estimate of the patient's insulinemia; \ hat {G} an estimate of glycemic activity and A and B degrees of freedom for estimator adjustment.
           \vskip1.000000\baselineskip\ vskip1.000000 \ baselineskip
        
3. Sistema de control adaptativo según reivindicaciones 1 y 2 caracterizado el regulador inverso (10) está configurado para realizar el cálculo de la insulinemia óptima (11) para la absorción de las ingestas (4) mediante la siguiente ecuación:3. Adaptive control system according to claims 1 and 2 characterized inverse regulator (10) is configured to perform the calculation of optimal insulinemia (11) for the absorption of intakes (4) by the following equation:
           \vskip1.000000\baselineskip\ vskip1.000000 \ baselineskip
        
15fifteen
           \vskip1.000000\baselineskip\ vskip1.000000 \ baselineskip
        
donde: I_{IVo}, es la insulinemia óptima para absorber las ingestas (4) ajustada al paciente (1), a través de los siguientes grados de libertad: K_{IV}, es una ganancia de actuación e I_{IVb} que ajustaría el nivel mínimo de insulinemia.where: I IVo, is the optimal insulinemia to absorb the intake (4) adjusted to the patient (1), through the following degrees of freedom: K IV, is a performance gain and I _ IVb} that would adjust the minimum level of insulinemia.
           \vskip1.000000\baselineskip\ vskip1.000000 \ baselineskip
        
4. Sistema de control adaptativo según reivindicaciones 1 a 3 caracterizado porque el calculador de dosis de insulina (12) está configurado para:4. Adaptive control system according to claims 1 to 3 characterized in that the insulin dose calculator (12) is configured to: - en el caso de que se administre al paciente por vía intravenosa, realizar el cálculo de la dosis de insulina mediante la siguiente ecuación:- in the case that the patient is administered intravenously, perform insulin dose calculation by the following equation:
           \vskip1.000000\baselineskip\ vskip1.000000 \ baselineskip
        
1616
           \vskip1.000000\baselineskip\ vskip1.000000 \ baselineskip
        
Donde: u_{IV} son las dosis de insulina intravenosas, K_{u} (16), es una ganancia de ajuste al paciente o sensibilidad de bolo y es un grado de libertad obtenido para el control del bolo, I_{IVo} es la insulinemia óptima propuesta por el regulador inverso (10) e \hat{I}_{IV} es una estimación de la insulinemia del paciente,Where: u IV are intravenous insulin doses, K u (16), is a gain of adjustment to the patient or bolus sensitivity and is a degree of freedom obtained for bolus control, I IVo} is the optimal insulinemia proposed by the inverse regulator (10) and I IV is an estimate of the patient's insulinemia, - en el caso de que se administre al paciente por vía subcutánea, realizar el cálculo de la dosis de insulina mediante la siguiente ecuación:- in the case that the patient is administered subcutaneously, perform insulin dose calculation by the following equation:
           \vskip1.000000\baselineskip\ vskip1.000000 \ baselineskip
        
1717
           \vskip1.000000\baselineskip\ vskip1.000000 \ baselineskip
        
Donde: u_{SC} son las dosis de insulina subcutáneas; K_{u} (16) es una ganancia de ajuste al paciente o sensibilidad de bolo y es un grado de libertad obtenido para el control del bolo; q_{i} son pesos de importancia, extraídos de las ecuaciones 7; I_{IVo} es la insulinemia óptima propuesta por el regulador inverso (10) e \hat{I}_{IV} es una estimación de la insulinemia del paciente.Where: u SC are subcutaneous insulin doses; K {u} (16) is a gain adjustment to the patient or bolus sensitivity and a degree of freedom is obtained for controlling the bolus; qi are important weights, extracted from equations 7; I IVo is the optimal insulinemia proposed by the inverse regulator (10) and I IV is an estimate of the patient's insulinemia.
           \vskip1.000000\baselineskip\ vskip1.000000 \ baselineskip
        
5. Sistema de control adaptativo según reivindicaciones 1 a 4 caracterizado porque la insulinemia de referencia (18) y la glucemia de referencia (19) se calculan en base a un control glucémico en lazo cerrado por inversión ideal, sin los retardos en las absorciones de los bolos de insulina ni en la medida de glucosa, o sea, un control directo por vía intravenosa.5. Adaptive control system according to claims 1 to 4 characterized in that the reference insulinemia (18) and the reference glycemia (19) are calculated based on a closed loop glycemic control by ideal inversion, without delays in the absorption of insulin bolus or glucose measurement, that is, a direct intravenous control.
           \vskip1.000000\baselineskip\ vskip1.000000 \ baselineskip
        
6. Sistema de control adaptativo según reivindicaciones 1 a 5 caracterizado porque para el ajuste de los grados de libertad del lazo de control del paciente (13) a través de la regla del MIT se emplea la siguiente función de coste:6. Adaptive control system according to claims 1 to 5, characterized in that the following cost function is used to adjust the degrees of freedom of the patient's control loop (13) through the MIT rule:
           \vskip1.000000\baselineskip\ vskip1.000000 \ baselineskip
        
1818
           \vskip1.000000\baselineskip\ vskip1.000000 \ baselineskip
        
Donde e_{G} es el error de penalización de las desviaciones de glucemia (21) medida respecto del modelo de referencia, e_{I} es el error de penalización por las desviaciones de insulinemia (22) de los retardos de absorción de las infusiones propuestas por el calculador de dosis, y x_{G} y x_{I} pesos de ponderación y los parámetros K_{IV} (15) y K_{u} (16) se ajustan según la ecuación:Where e G is the error of penalization of blood glucose deviations (21) measured with respect to the reference model, e I is the error of penalty for insulinemia deviations (22) of the absorption delays of the infusions proposed by the dose calculator, and x G and x I weights and the parameters K IV (15) and K u (16) are adjusted according to the equation:
           \vskip1.000000\baselineskip\ vskip1.000000 \ baselineskip
        
1919
           \vskip1.000000\baselineskip\ vskip1.000000 \ baselineskip
        
Donde P_{I}, F_{I} y F_{G} son funciones resultantes de la derivación; T_{S} es el periodo de ejecución del método.Where P I, F I and F G are functions resulting from the derivation; T S is the method execution period.
           \vskip1.000000\baselineskip\ vskip1.000000 \ baselineskip
        
7. Sistema de control adaptativo según reivindicaciones 1 a 6 caracterizado porque para la validación del bolo de insulina propuesto por el calculador de dosis de insulina (12), se obtienen las restricciones de infusión de insulina basadas en limitar los de bolos de insulina entre un mínimo y un máximo, y condicionar el bolo de insulina cuando ocurren episodios hipoglucémicos, de acuerdo a las ecuaciones:7. System according to adaptive control claims 1 to 6 characterized in that for the validation of insulin bolus proposed by the insulin dose calculator (12), restrictions insulin infusion based limit of insulin boluses are obtained from one minimum and maximum, and condition the bolus of insulin when hypoglycemic episodes occur, according to the equations: 20twenty Donde u_{IV} son las dosis de insulina intravenosas; u_{SC} son las dosis de insulina subcutáneas; u_{b} es un nivel basal de infusión; u_{m} un nivel máximo y G la medida de glucemia (6).Where u IV are intravenous insulin doses; u SC are subcutaneous insulin doses; u b is a basal level of infusion; u m a maximum level and G the blood glucose measurement (6).
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