Modelado de Sistemas Fisiolgicos. Prctica 2: Sistema respiratorio [GONZALEZC21210380]

Autor

Gonzalez Garcia Josselin

Ingeniera Biomdica, Departamento de Ingeniera Elctrica y Electrnica, Tecnolgico Nacional de Mxico/IT Tijuana. Blvd. Alberto Limn Padilla s/n, Tijuana, C.P. 22454, B.C., Mxico. Email: l21210380@tectijuana.edu.mx

Objetivo general

Disear un controlador que permita formular un protocolo de tratamiento para que un paciente con enfisema (caso) presente la misma presin alveolar que un individuo sano (control).

Actividades

1. Calcular analticamente la funcin de transferencia del sistema pulmonar.
2. Establecer el modelo de ecuaciones integro-diferenciales.
3. Determinar el error en estado estacionario y la estabilidad del sistema en lazo abierto.
4. Construir el diagrama de bloques para formular un protocolo de tratamiento en un paciente (caso) con base en la respuesta de un individuo sano (control).
5. Disear el controlador con Simulink utilizando el bloque PID Controller y la herramienta Tune para sintonizar los valores ptimos para cada una de las ganancias kP, kI y kD.
6. Ilustrar el cambio de flujo del aire y el volumen tidal en respuesta de las siguientes formas de onda de presin sinusoidal en la apertura de la va area [Pao(t)]: a) 15 respiraciones por minuto con una amplitud (A) de 2.5 cmH2O, es decir, respiracin normal. b) 30 respiraciones por minuto con una amplitud (A) de 1.5 cmH_2O, es decir, respiracin elevada o taquipnea.
7. Determinar la respuesta a la funcin sinusoidal [u(t)=Asin(wt)] en el intervalo t 0,30, en Python, Simulink y Multisim en lazo abierto y en lazo cerrado con el controlador.
8. Elaborar el diagrama biolgico del sistema con BioRender.com
9. Discutir los resultados obtenidos en la experimentacin in silico y elaborar el reporte de la prctica.

Docente

Dr. Paul A. Valle

Posgrado en Ciencias de la Ingeniera [PCI] y Departamento de Ingeniera Elctrica y Electrnica [DIEE], Tecnolgico Nacional de Mxico/IT Tijuana. Blvd. Alberto Limn Padilla s/n, Tijuana, C.P. 22454, B.C., Mxico. Email: paul.valle@tectijuana.edu.mx

Lecturas

[1] Paul. A. Valle, Syllabus para la asignatura de Modelado de Sistemas Fisiolgicos, Tecnolgico Nacional de Mxico/IT Tijuana, Tijuana, B.C., Mxico, 2025. Permalink: https://www.dropbox.com/scl/fi/4gl55ccrjm9yulvziikxs/Modelado-de-Sistemas-Fisiologicos.pdf

[2] M. C. Khoo, Physiological Control Systems Analysis Simulation, and Estimation, 2nd ed. Piscataway, New Jersey, USA: IEEE Press, 2018.