Implementazione ed ottimizzazione di un algoritmo di controllo in catena chiusa basato sulla pressione di prelievo del sangue in un dispositivo ECMO

I dispositivi extracorporei per ossigenazione trans membrana del sangue (ECMO) sostituiscono temporaneamente le funzionalità di cuore e polmoni, quando queste risultano gravemente compromesse. I componenti principali di un dispositivo ECMO sono l'ossigenatore a membrana, la pompa sistemica ed un sistema di monitoraggio dei principali parametri sanguigni del paziente. Tra questi riveste particolare importanza la pressione di prelievo del sangue che consente di verificare quanto è forte l'azione di aspirazione da parte della pompa del dispositivo. Questo lavoro di tesi, svolto presso MediCon Ingegneria, si è posto l'obiettivo di implementare e, successivamente, ottimizzare un controllo in catena chiusa basato sulla pressione di prelievo del sangue del dispositivo ECMOLife, già attualmente commercializzato da Eurosets. Si è, in particolare, sviluppato un controllore proporzionale-integrale-derivativo (PID) che fornisce una gestione automatica della velocità della pompa, con l'obiettivo di garantire un valore di pressione di prelievo maggiore o uguale rispetto ad un valore di set point impostato dall'operatore. L'algoritmo è implementato in linguaggio di programmazione C ed è, al momento, ottimizzato per una delle due famiglie di sensori di pressione supportati dal dispositivo (Metallux), prevedendo una sua futura azione per entrambe le famiglie di sensori. Una volta sviluppata la nuova funzionalità, si sono eseguiti dei test di validazione su circuito per paziente adulto/pediatrico e su circuito per paziente new born, che non hanno portato i risultati sperati a causa di un segnale di pressione di prelievo puntuale molto rumoroso. La procedura di ottimizzazione del sistema di controllo è ottenuta mediante un aumento della frequenza di campionamento del segnale di pressione di prelievo e la successiva introduzione di un filtro a media mobile, consentendo in questa maniera un'effettiva valutazione delle prestazioni del controllore stesso.