A test application for ventilator development

Abstract

This Master of Science Thesis deals with the test application for ventilator development. The application was created especially to meet the requirements of testing the ventilator of AS/3TM Anaesthesia Delivery Unit (ADU) during its research and development phase. -In the beginning of the thesis some basic knowledge of the physiology of ventilation, anaesthesia, ADU and statistics is given. The work was based on the idea that tested objects were selected randomly by sampling method from test population. The whole population is extremely large; all the objects can not be tested. All the combinations of the ADU's certain parameters and properties of the used test lung are defined to be the population. The demands of a good statistical study were taken into consideration. One idea of implementing the random selection was discovered earlier in the project. In this thesis, the basic idea was first developed further and then implemented in the practise. -The practical result of this thesis was an application called SIMPAT to the spreadsheet program Excel. The functions are executed with the macro buttons so that making complicated operations is also possible for the other members of the project. SIMPAT creates the desired amount of test cases with given parameters in ADU. The parameters can be emphasised to desired values and some dependent values are calculated on the basis of generated parameters. The whole work concentrates on child anaesthesia and a sample of thousand child patients is randomised as an example. -The nature of this thesis was to create a theoretical solution to the problem and then apply it to the practise. The testing with simulated patients is very important and economical way to test ADU. With SIMPAT generating random test cases within specified ranges for different test needs is fast and easy, and the time saving is remarkable in comparison with an old test system. The output of SIMPAT can be used as an input for automatic testing; thus, the whole test procedure is effective and saved resources can be utilised elsewhere.

Työssä kuvaillaan ventilaattorin tuotekehitysvaiheen testaukseen tarkoitetun testisovelluksen suunnittelua. Sovellus kehitettiin erityisesti AS/3TM Anaesthesia Delivery Unit (ADU) anestesiakoneen ventilaattoria varten. Työn alkuosassa käydään läpi työhön liittyvät fysiologiset ja tekniset aihepiirit; mm. spontaani hengitys, mekaaninen ventilointi, lapsianestesian aikainen ventilointi pääpiirteissään, tärkeimmät asiat ADU:n ventilaattorista ja testauksesta sekä käsiteltävien parametrien kliininen merkitys. Asioita tarkastellaan erityisesti lapsianestesian vaatimukset huomioon ottaen, koska työn tulososassa tarkastellaan lapsiasetuksia. - Projektissa oli jo aikaisemmin idea halutun otantamenetelmän toteuttamisesta. Menetelmä ei kuitenkaan sellaisenaan täyttänyt kaikkia vaatimuksia. Yksinkertaistetusti idea oli se, että yksittäiselle parametrille arvotaan tietokoneen satunnaislukugeneraattorilla satunnaisluku ja sen jälkeen saatu luku suhteutetaan ja siirretään halutulle lukualueelle. Tässä diplomityössä kehitetään olemassa olevaa ideaa edelleen matemaattisesti, luodaan uusia menetelmiä teoreettisen idean sovittamiseksi ADU:un ja sen jälkeen laajennettu idea jalostetaan käyttökelpoiseen muotoon.- Käytännön tulos tästä työstä on sovellus nimeltä SIMPAT. Se on pitkälle jalostettu sovellus taulukkolaskentaohjelma Excel:iin. - Suunnittelutiloissa tapahtuva simulaatiotestaus on nähty tärkeäksi ja taloudelliseksi osaksi ADU:n testausta. SIMPAT:in avulla testitapausten luominen juuri halutuffle testialueille sekä säätöasetusten että johdannaisarvojen osalta on helppoa ja nopeaa. Vanhaan testausmenettelyyn nähden aikaa säästetään moninkertaisesti jo asetusten luomisvaiheessa. SIMPAT:in ulostuloa voidaan käyttää sisäänmenona ventilaattorin automaattiseen testaukseen; tällöin koko testausprosessi nopeutuu merkittävästi. /Kir10