Adaptive controller for a low-cost mechanical ventilator

Resumen

La ventilación mecánica requiere un control preciso de variables como la presión y el flujo en las vías respiratorias para garantizar un soporte seguro y eficaz. Este trabajo propone un controlador adaptativo para regular la presión en un ventilador mecánico de bajo costo (VMAR+), considerando la variabilidad del paciente, las incertidumbres del modelo, las no linealidades del actuador y los retardos de comunicación. La estrategia combina control en cascada, acción feedforward y predictor de Smith. La resistencia y la distensibilidad pulmonares se estiman en línea mediante mínimos cuadrados recursivos, permitiendo actualizar continuamente el modelo y los parámetros del controlador. El sistema se valida experimentalmente en un pulmón artificial bajo distintas condiciones respiratorias, incluyendo cambios de distensibilidad. Los resultados muestran un control estable y una respuesta adecuada pese a las limitaciones del hardware, destacando el potencial del esquema propuesto para aplicaciones de ventilación mecánica en diferentes escenarios clínicos reales de uso hospitalario.