Control of End-Tidal Gases in Anaesthesia Using Fuzzy Control Algorithms

Abstract

Tämän työn tavoitteena oli kehittää toimiva prototyyppi potilaan uloshengityskaasujen automaattiseen säätöön anestesiassa käyttäen sumeita säätöalgoritmeja. Työssä keskityttiin hapen ja sivukaasun konsentraatioiden säätämiseen säilyttäen yhteensopivuuden olemassa olevan anesteettisäätimen kanssa.

Työn alussa käytiin läpi anestesian perusteita sekä erilaisten anestesialaitteiden toimintaperiaatteita. Työssä käytettävän laitteiston oleellisiin osiin tutustuttiin perusteellisesti. Teorian esittelyssä käytiin läpi yleistä säätöteoriaa ja PID-säätöä sekä keskityttiin sumeaan säätöön.

Työn käytännön osassa toteutettiin korkean tason sumea säädin uloshengityspitoisuuksien säätöön sekä PID-säätimet tuorekaasu venttiileitä varten. Sumean säätimen tuloina olivat potilaan uloshengityskaasujen happi-, typpi-, ilokaasu- sekä anesteettipitoisuudet ja niiden asetusarvot sekä hapen pitoisuuden muutosnopeus. Lähtöinä olivat tuorekaasuvirtausten (happi, ilokaasu ja ilma) asetusarvot. Venttiilisäätimien tuloina olivat todelliset virtausnopeudet, muutosnopeudet sekä niiden asetusarvot ja lähtöinä venttiilien asetusarvot.

Lopputestauksessa käytettiin laskennallista potilassimulaattoria, jolla seurattiin kaasujen uloshengityspitoisuuksia muutettaessa happi ja anesteettiasetuksia sekä vaihdettaessa sivukaasua. Väliaikaiset ylitykset happipitoisuuksissa olivat 0 - 4vol% ja asettumisajat alle 5 minuuttia. Anesteettipitoisuuksien vaihtelu oli merkityksetöntä. Tavoitteet täyttyivät, mutta jatkokehitystä tarvitaan ennen kliinisiä testejä.