Sistema Informático Crítico
Hay muchos tipos de sistemas informáticos críticos, desde
sistemas de control para dispositivos y
maquinarias hasta sistemas de información y comercio electrónico. Éstos podrían
ser excelentes casos de estudio para un
libro de ingeniería del software, ya que con frecuencia se usan en su
desarrollo técnicas avanzadas de ingeniería del software. Sin embargo, comprender estos sistemas puede resultar
muy difícil, puesto
que es necesario comprender las características y restricciones del
dominio de la aplicación en el que operan.
La diabetes es una
enfermedad relativamente común en la
cual el cuerpo humano
no es capaz de producir suficiente cantidad de una hormona llamada
insulina. La insulina metaboliza
la glucosa en la sangre. El tratamiento convencional de la diabetes
comprende inyecciones frecuentes de insulina fabricada
genéticamente. Los diabéticos miden sus niveles de azúcar en la sangre
usando un medidor externo
y calculan la dosis de insulina
que deberían inyectarse.
El problema de este tratamiento es que el nivel de insulina
en la sangre no depende solamente del nivel de glucosa en la sangre,
sino que también depende del momento en el que se inyectó la insulina.
Esto puede conducir a niveles
muy bajos de glucosa en la
sangre (si hay demasiada insulina) o niveles
muy altos de azúcar en la
sangre (si hay muy poca
insulina). Una bajada de
azúcar en la sangre constituye, a corto plazo, un problema más serio, ya que puede ocasionar un mal funcionamiento
del cerebro de forma temporal y, en
última instancia, provocar la inconsciencia
y la muerte. A largo plazo, un nivel
alto continuado de azúcar en la sangre
puede conducir a daños en los
ojos, en los ríñones, y problemas de
corazón.
Los avances de hoy en
día en el desarrollo de sensores
miniaturizados hacen posible el desarrollo de sistemas de suministro automático de insulina. Estos sistemas monitorizan el nivel de azúcar en la sangre
y suministran la dosis
adecuada de insulina en el momento en el que se necesita. Los sistemas de suministro de insulina como
el mencionado ya existen para el tratamiento de pacientes
en hospitales. En el futuro, será
posible para muchos diabéticos llevar dichos sistemas
de forma permanente adheridos a
su cuerpo.
Un sistema de
suministro de insulina controlado por
software funciona utilizando un micro sensor incrustado en el
paciente para medir algún parámetro de la sangre que sea proporcional al nivel de azúcar. Dicha información es enviada al controlador de la bomba. El controlador calcula el nivel de azúcar y
la cantidad de insulina que se
necesita. A continuación envía señales a
una bomba miniaturizada para suministrar la insulina a través de una aguja adherida permanentemente en el paciente.
La siguiente Figura
muestra los componentes y la
organización de la bomba de
insulina:
Y esta otra figura
muestra un modelo de flujo
de datos que ilustra
cómo una entrada de un nivel de azúcar en la sangre se transforma en una secuencia de comandos de control de la bomba:
Hay dos requerimientos de alto nivel de confiabilidad para este sistema de bomba
de insulina:
- El sistema deberá estar disponible para suministrar insulina cuando sea necesario.
- El sistema deberá funcionar de forma fiable y suministrar la cantidad correcta de insulina para contrarrestar el nivel actual de azúcar en la sangre.
Un fallo en el sistema
podría, en principio, provocar
que se suministren dosis excesivas de insulina, y esto constituiría una amenaza
para la vida del paciente. Es particularmente importante que no se produzcan
sobredosis de insulina.
