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

Abstract

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.

Abstract: This research presents the design of an oxygen auto-regulation control system based on fuzzy logic, which allows delivering an exact quantity of the fraction of inspired oxygen FIO2 to the patient based on the oxygen saturation levels. For this, it was performed the math modeling of hemoglobin dissociation curve from data obtained by oximetry relating oxygen saturation O2 and Oxygen pressure PAO2. Then, a proportional valve for medical applications was modeled; this receives a current signal obtained from the air-oxygen blend. Finally, it was designed a fuzzy controller from the Sugeno type with one input, one output for the valve and eleven fuzzy rules specified from the interview with medical specialists. A feasible type research was done, supported on a field design and a documentary one. Results shown the effectiveness of the fuzzy controller to keep the valve to an exact level of FIO2 consisting of an air-oxygen blend.