Simulação e controle de um sistema de ventilação mecânica

Abstract

Com o advento da pandemia da Síndrome Respiratória Aguda Grave (SARS-CoV-2), foi identificada a extensa necessidade de equipamentos para o suporte ventilatório. Contudo, com a escalada da demanda houve também a necessidade do desenvolvimento de novos aparelhos, entretanto, o custo para tal é alto o que abre caminho para a utilização de ambientes simulados. Esses ambientes, que tem como propósito a redução de custos relacionados ao desenvolvimento de novos aparelhos, possibilitam o estudo de diferentes estratégias de controle e permitem identificar o que melhor se adéque ao cenário proposto. Para tal, será aprimorado ao longo deste trabalho um ambiente simulado desenvolvido pela universidade do MIT, onde deverá ser desenvolvido um sistema de controle com o propósito de adequar a resposta do ventilador pulmonar simulado. A modalidade ventilatória empregada será a VCV - Ventilação Controlada a Volume, onde o sinal de referência para esta deverá ser uma onda quadrada. Para a validação do trabalho desenvolvido, serão utilizadas as normas vigentes, em especial a ABNT NBR ISO 80601-2-12:2014, que determina os critérios de desempenho de equipamentos para esta finalidade. Ao final, esperasse que seja possível obter um simulador capaz de testar estratégias de controle em diferentes dinâmicas pulmonares.

With the advent of the Severe Acute Respiratory Syndrome (SAR-CoV-2) pandemic, the extensive need for ventilatory support equipment was identified. With the increase in demand, there will also be a need to develop new devices, however, the cost for this is high, which opens the way for the use of simulated environments. These environments, whose purpose is to reduce costs related to the development of new devices, allow the easy adjustment of control strategies and can help identify the best strategy for each scenario. To this end, a simulated environment developed by the University of MIT will be improved throughout this work by including a control system responsible for the simulated lung ventilator response. The ventilation mode used will be the VCV - Ventilation Controlled by Volume, where the reference signal for this must be a square wave. For validation of the work, current standards will be used, in particular ABNT NBR ISO 80601-2-12:2014, which determines the performance evaluation work of equipment for this purpose. As a result, this work will provide a simulator capable of testing control strategies considering different pulmonary dynamics.