Diseño de un sistema médico asistencial de autorregulación de oxígeno por monitoreo no invasivo, basado en lógica difusa

Autores/as

  • Adalberto Ospino Castro Universidad de la Costa
  • Carlos Robles Algarín Universidad del Magdalena
  • Alejandro Duran Pabón Universidad del Magdalena

DOI:

https://doi.org/10.15665/rp.v12i2.289

Palabras clave:

Lógica difusa, Autorregulación de oxígeno, Fracción inspirada de oxígeno, Saturación de oxígeno, Presión de oxígeno

Resumen

En este artículo de investigación científica y desarrollo tecnológico, se presenta el diseño de un sistema de control
de autorregulación de oxígeno, mediante lógica difusa, que permite suministrar a un paciente una cantidad exacta
de la fracción inspirada de oxígeno FIO2 teniendo en cuenta los niveles de saturación de oxígeno. Para tal efecto,
se realizó el modelado matemático de la curva de disociación de hemoglobina a partir de datos obtenidos por
oximetría que relacionan la saturación de oxígeno O2 y la presión de oxígeno PAO2. Posteriormente, se realizó el
modelado de una válvula proporcional para aplicaciones médicas, la cual recibe una señal de corriente obtenida a
partir de la mezcla de aire y oxígeno. Finalmente se diseñó el controlador difuso tipo Sugeno con una entrada, una
salida para la apertura de la válvula y once reglas difusas definidas a partir de la entrevista con especialistas. De
esta forma se realizó una investigación del tipo factible soportada en un diseño de campo y en uno documental.
Los resultados obtenidos demostraron la efectividad del controlador difuso para mantener la válvula en un nivel
exacto de FIO2 compuesto por la mezcla de aire y oxígeno.

Citas

M. S. Urschitz, W. Horn, A. Seyfang, A. Hallenberger,

T. Herberts, S. Miksch, C. F. Poets, “Automatic control of

the inspired oxygen fraction in preterm infants: a randomized

crossover trial”, American journal of respiratory and

critical care medicine, 170(10), 1095-1100, 2004.

J. M. Arnal, M. Wysocki, D. Novotni, D. Demory, R.

Lopez, S. Donati, “Safety and efficacy of a fully closedloop

control ventilation (IntelliVent-ASV) in sedated ICU

patients with acute respiratory failure: a prospective randomized

crossover study”, Intensive Care Med., 38(5), 781-

, 2012.

F. T. Tehrani, S. Abbasi, “Evaluation of a computerized

system for mechanical ventilation infants”, International Journal

of Clinical Monitoring and Computing., 23(2), 93-104, 2009.

J. A, Johannigman, R. Branson, D. Lecroy, G. Beck,

“Autonomous control of the inspired oxygen concentration

during mechanical ventilation of the critically injured

trauma patient”, J Trauma., 66(2), 386-392, 2009.

K. L. Rice, M. F. Schmidt, J. S. Buan, F. Lebahn, T. K.

Schwarzrock, “AccuO2 oximetry driven oxygen conserving

device versus fixed dose oxygen devices in stable

COPD patients”, Respiratory Care, 56(12), 1901-1905, 2011.

F. Lellouche, E. L´Her, “Automated oxygen flow titration

to maintain constant oxygenation”, Respiratory Care,

(8), 1254-1262, 2012.

F. Lellouche, P. A. Bouchard, T. Laubscher, S. Blackburn,

E. L’Her, M. Wysocki, “Prospective randomized controlled

study com- paring conventional ventilation versus a fully

closed-loop ventilation (IntelliVent) in post cardiac surgery

ICU patients”, Intensive Care Med., ,36(1), 752, 2010.

N. Claure, E. Bancalari, “Automated closed loop control

of inspired oxygen concentration”, Respiratory care,

(1), 151-161, 2013.

J. A. López, R. Araque, A. Matiz, “Auto-mixer: equipment

for the reduction of risks associated with inadequate oxygen

supply”, Revista Ingeniería e Investigación, 34 (1), 60-65, 2014.

A. Zin, T. Florencio, F. Fortes, “Brazilian guidelines

proposal for screening and treatment of retinopathy of

prematurity”, PubMed., 70 (5), 875-883, 2007.

R. Vardhan, Retinopathy of Prematurity. India: Jaypee

Brothers Medical Pub, 2006, pp. 10-21.

A. Esquinas, Guía Esencial de Metodología en Ventilación

Mecánica No Invasiva. Colombia: Editorial Médica Panamericana,

, pp. 1-6.

M. Ballestrini, Como se Elabora el Proyecto de Investigación.

Venezuela: Editorial Caracas BL, 2002, pp. 20-45.

R. Araque, A. Matiz, (2004) Diseño e implementación

de un sistema de autorregulación de oxígeno con monitoreo

no invasivo por pulsoximetría. Trabajo de Grado, Pontificia

Universidad Javeriana, 2004.

A. Ospino, (2011) Sistema médico asistencial de autorregulación

de oxigeno por monitoreo no invasivo, basado

en lógica difusa. Trabajo de Maestría, Universidad Rafael

Belloso Chacín, 2013.

V. Sarita, K. Katiyar, P. Pradhan, “Analytical study of

human respiratory system”, Int. J. of Appl. Math and Mech.,

(5), 39-45, 2009.

N. Claure, C. D’Ugard, E. Bancalari, “Automated adjustment

of inspired oxygen in preterm infants with frequent

fluctuations in oxygenation: a pilot clinical trial”,

The Journal of Pediatrics, 155 (5), 640-645, 2009.

K. Passino, S. Kurkovich, Fuzzy Control. USA: Addison

Wesley Longman, 1998, pp. 23-110.

J. Timothy, Fuzzy Logic with Engineering Applications.

England: John Wiley & Sons, 2004, pp. 1-114.

C. Smith, A. Corripio, Control Automático de Procesos.

México: Limusa, 1995, pp. 266-283.

M. I. El Adawy, A. M. El-Garhy, F. O. Sawafta, “Design

of Fuzzy Controller for Supplying Oxygen in Subacute

Respiratory Illnesses”, International Journal of Computer

Science Issues (IJCSI), 9(3), 192-206, 2012.

K. Saihi, J. C. Richard, X. Gonin, T. Krüger, M. Dojat, J.

Brochard, “Feasibility and reliability of an automated controller

of inspired oxygen concentration during mechanical

ventilation”, Critical Care, 18(1), 1-10, 2014.

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