Автоматизация неинвазивной искусственной вентиляции для новорожденных на основе обработки сигналов давления и концентрации кислорода в газовоздушной смеси

M V. Babich, E A. Koshcheeva, A A. Chupov

Аннотация


Работа посвящена разработке системы управления дыхательным контуром аппарата искусственной вентиляции легких (ИВЛ) для поддержки маневра рекрутмента легких недоношенных новорожденных детей. Так как в современных аппаратах ИВЛ их настройка для проведения маневра рекрутмента легких недоношенных новорожденных детей осуществляется вручную путем подстройки механического клапана, создание системы управления дыхательным контуром позволит существенного сократить время настройки и уменьшить количество ошибок, возникающих при ее проведении.
В работе предложена архитектура системы управления дыхательным контуром аппарата ИВЛ, состоящая из двух контуров регулирования: один для регулирования давления дыхательной смеси, второй для регулирования концентрации кислорода в дыхательной смеси. Упрощенная модель системы управления дыхательным контуром, разработанная в среде динамического моделирования динамических систем MATLAB Simulink, позволила оценить работоспособность данной архитектуры. Для поиска коэффициентов регуляторов системы управления использовались методы CHR и ручная настройка на основе знаний о работе системы.
Для оценки устойчивости модели системы был использован критерий Найквиста. Применение критерия Найквиста позволило сделать вывод об устойчивости системы управления дыхательным контуром.
Для оценки работоспособности системы управления дыхательным контуром был разработан макет схемы управления и произведено его тестирование. На основе тестирования был сделан вывод об адекватности разработанной модели и работоспособности предложенного технического решения.

Ключевые слова


управление искусственной вентиляцией легких; моделирование системы; прибор контроля и диагностики; пневматическое оборудование; обработка сигнала; надежность изделия

Полный текст:

Без имени

Литература


Шабалов Н. П. Неонатология. М.: МЕДпресс-информ; 2004. 608 с.

Гордеев В. И., Александрович Ю. С., Паршин Е. В. Респираторная поддержка у детей. СПб.: ЭЛБИ-СПБ; 2009. 176 с.

Александрович Ю. С., Пнениснов К. В. Респираторная поддержка при критических состояниях в педиатрии и неонатологии. М.: ГЭОТАР-Медиа; 2020. 272 с.

Boel L., Broad K., Chakraborty M. Non-invasive respiratory support in newborn infants. Paediatrics and Child Health. 2018;28(1):6–12. DOI: 10.1016/j.paed.2017.10.007.

Ткаченко А. К., Устинович А. А. Неонатология. Минск: Вышэйная школа; 2009. 494 с.

Сергеева К. М., Смирнова Н. Н., Суровцева А. П. Физиология и патология периода новорожденности. СПб.: Издательство СПбГМУ, 2008. 68 с.

Марченков Ю. В., Мороз В. В., Измайлов В. В. Патофизиология рекрутирующей вентиляции и ее влияние на биомеханику дыхания. Анестезиология и реаниматология. 2012;(3):34–41.

Шмидт Р. Ф., Ланг Ф., Хекман М. Физиология человека с основами патофизиологии. М.: Лаборатория знаний; 2019. 494 с.

Баранов А. А., Щеплягина Л. А. Физиология роста и развития детей и подростков (теоретические и клинические вопросы). М.: ГЭОТАР-Медиа; 2006. 432 с.

Shalish W., Kanbar L., Kovacs L., Chawla S., Keszler M., Rao S. et al. Assessment of extubation readiness using spontaneous breathing trials in extremely preterm neonates. JAMA Pediatr. 2020;174(2):178–185. DOI: 10.1001/jamapediatrics.2019.4868.

Hawkes C. P., Ryan C. A., Dempsey E. M. Comparison of the T-piece resuscitator with other neonatal manual ventilation devices: A qualitative review. Resuscitation. 2012;83(7):798–802. DOI: 10.1016/j. resuscitation.2011.12.020.

Youney J. A comparison and evaluation of common PID tuning methods. Electronic Theses and Dissertations. 3423. 2007. Available at: https://stars.library.ucf.edu/etd/3423


Ссылки

  • На текущий момент ссылки отсутствуют.


URAL RADIO ENGINEERING JOURNAL

2022