AKCİĞERİN ELEKTRİKSEL MODELLENMESİ İLE BULANIK MANTIK TABANLI SOLUNUM CİHAZI (VENTİLATÖR) TASARIMI

Abstract

Ventilatörler solunum fonksiyonu bozulmuş olan canlıların solunumunu yapay olarak gerçekleştiren sistemlerdir. Yapılan bu yapay solunum işlemine de ventilasyon denilmektedir. Bilim insanları ventilatörlerin özelliklerini geliştirmek için birçok çalışma yapmışlardır. 90'lı yıllarda klasik kontrol teknikleri ile bu cihazın kontrolü yapılır iken, son yıllarda yapay zeka teknikleri kullanılarak cihazın kontrolü yapılmaktadır.Bu tez çalışmasında, önce akciğerin elektriksel modelleri elde edilmiş ve daha sonra bu modeller yardımı ile ventilasyonun benzetimi gerçekleştirilmiştir. 3 farklı akciğer modeli elde edilmiştir. Modelleme çalışmasında literatürde yaygınca kullanılan elektriksel direnç ve kapasite elemanları kullanılmıştır. Elde edilen akciğer modellerini solunum cihazı modeliyle birleştirerek hastanın ventilasyonunun benzetimi gerçekleştirilmiştir. Burada akciğer dinamikleri olan R ve C değerlerinin değiştirilmesi ile hastada meydana gelen değişimler incelenmiştir. Bu benzetimlerde kontrolör olarak bulanık mantık denetleyici kullanılmıştır.Bu tez çalışmasındaki amaç, akciğerin elektriksel modeli çıkarılarak bulanık mantık tabanlı bir akıllı solunum cihazının gerçekleştirilmesidir. Cihazda, anlık değerleri kullanan kapalı çevrim kontrol yapısı geliştirilmiştir. Bu amaç ile önce sistem donanımsal olarak gerçekleştirilmiş daha sonra ise sistemin istenilen şekilde çalışmasını sağlayan program yazılmıştır. Cihazın başarımını test etmek için Fırat Üniversitesi Hayvan Deneyleri Etik Kurulu'nun onayı alınarak 8 adet rat deneyi yapılmıştır. Bu testler sonucunda hedeflenen başarı kriterleri elde edilmiştir.

Ventilator is a machine that perfoms artificial respiration to person whose respiration has been disturbed. The process of that is called as ventilation. The scientists have made many studies to improve features of this device. At nineties, controlling of this device was implemented with classical control, in recent years, controlling of that has been implemented with artificial intelligence techniques.In this thesis, electrical models of lung were obtained firstly and then simulation of ventilation has been implemented with helping of these models. 3 different lung models were obtained. Resistance and capacity being used widely in literature were used to model lung. Simulation of patient?s ventilation was done by combining the obtained models and respiration device model. The change occuring in patient were investigated with helping of chancing lung dynamics values, R and C. At system, fuzzy logic was used as a controller.The main purpose of this thesis is to achieve design of an intelligent respiration device based on fuzzy logic by obtaining electrical model of the lung. At device, closed loop control structure that use instantaneous value of patient was developed. With this aim, firstly, the system was implemented in hardware and then the program thar provides to operate the system as desired was written. 8 rats experiments were done to test performance of device by taking upon the approval of Animal Experimental Ethics Committee of Firat University. The targeted successful criterias were obtained from experiments.