Systém pro řízení mechanického směšovače kyslík/vzduch

Abstract

Předčasně narození novorozenci mají často výrazné respirační potíže a je u nich nutné zahájit umělou plicní ventilaci. Tato práce krátce rozebírá možnosti oxygenoterapie novorozenců, včetně možností zpětnovazebních řídících systémů. Následným cílem praktické části je konstrukce prototypu systému pro řízení mechanického směšovače kyslíku se vzduchem, který bude ovládán z počítače. K tomuto účelu byl použit krokový motor, který byl pomocí konstrukce z 3D tisku připevněn k hřídeli směšovače. Motor byl ovládán řadičem a deskou Arduino, celý systém pak byl řízen v prostředí Matlab Simulink, kde bylo také vytvořeno uživatelské rozhraní. Hotový systém byl následně ověřen v laboratorních podmínkách. Bylo provedeno měření pro dvě různé změny frakce a čtyři různé průtoky. Stejnou metodikou bylo následně proměřeno zpoždění na ventilátoru Fabian Acutronic Therapy. Výsledkem práce je vytvořený funkčí systém pro ovládání frakce na mechanickém směšovači kyslíku a vzduchu Sechrist Low Flow. Systém byl ověřen v laboratoři a bylo u něj prokázáno nižší zpoždění než má ventilátor Fabian Acutronic používající elektronický směšovač.Premature newborns often suffer from respiratory disease and require mechanical ventilation. This work briefly discusses the possibilities of oxygen therapy for newborns, including automated closed loop systems. The aim of the practical part is to construct a system for controlling a mechanical oxygen/air mixer, which will be driven from a computer. The aim was realized using a stepper motor attached to the mixer shaft with a 3D printed construction. The motor was controlled through a driver and an Arduino board, and the entire system was controlled by code in the Matlab Simulink, where a graphic user interface was created.The completed system was verified under laboratory conditions. Delay of the system was measured for two different changes of fraction and four different flows. The delay on the Fabian Acutronic Therapy ventilator was also measured using the same methods. The result of the work is a functional system for controlling the fraction on the mechanical oxygen/air mixer Sechrist Low Flow. The system was tested in the laboratory, where the change of fraction on the mechanical mixer had a shorter delay than on the Fabian Acutronic ventilator, which uses an electronic mixer.