Metodologia de avaliação metrológica da medição de energia para analisadores de desfibriladores e cardioversores / Methodology for metrological evaluation of power measurement for defibrillators and cardioverters analyzers

Neste artigo descreve-se uma pesquisa na qual se desenvolveu um analisador de desfibriladores e cardioversores e se executou sua avaliação metrológica, sendo apresentados os resultados obtidos. A avaliação das incertezas de medição do analisador foi realizada de acordo com as determinações da versão brasileira do EA-4/02 - Expressão da Incerteza de Medição de Calibração publicado pelo INMETRO. Os resultados obtidos mostraram-se adequados às exigências de exatidão determinadas pelas normas ANSI/AAMI DF2 (American..., 1996) e ANSI/AAMI DF80 (American..., 2003), tendo apresentado uma incerteza expandida relativa para as medições de energia igual a 1,0% no pior caso. Nesta pesquisa foi também realizada uma análise da incerteza definicional do processo de calibração utilizado e avaliou-se a capacidade do processo. Para os cálculos da capacidade do processo, foi determinado um erro máximo para as medições de energia igual a 5% ou 1,0 J, o que for maior. Este erro máximo é igual a 1/3 do erro máximo admissível para a energia entregue pelos desfibriladores, em outras palavras, é igual ao erro máximo admissível para um instrumento de medição pela Norma ANSI/AAMI DF2 (American..., 1996). Os resultados obtidos para a capacidade do procedimento de calibração mostraram-se adequados para as especificações de um analisador de desfibriladores e cardioversores, tendo obtido como resultado, no pior caso, um índice de capacidade Cm igual a 2,87, que é bem superior, portanto, a 1,0, sendo este o limite mínimo para que o procedimento seja considerado capaz de calibrar a medição de energia sem atribuir uma incerteza definicional demasiadamente grande.

This paper describes a research involving the development of a defibrillator and cardioversor analyzer and its metrological evaluation. The evaluation results are presented. The evaluation of measurement uncertainties was performed according to the directives of the Brazilian version of the EA-4/02 - Expressing Uncertainty in Calibration Measurements - published by INMETRO. The results conformed to the accuracy prescriptions defined in the ANSI/AAMI DF2 (American..., 1996) and ANSI/AAMI DF80 (American..., 2003) standards, presenting an expanded relative uncertainty of energy measurements of 1.0% in worst cases. An uncertainty analysis was performed for the calibration process employed in the research and the process capacity was evaluated. A maximum error of 5% or 1.0 J, whichever is greater, was determined for the energy measurements taken to calculate process capacity. The maximum error is 1/3 of the maximum error acceptable for the energy delivered by the defibrillators, i.e., it is the maximum error acceptable for a measurement device according to the ANSI/AAMI DF2 (American..., 1996) standard. The results for the capacity of the calibration procedure were shown to be appropriate for the specifications of a defibrillator and cardioversor analyzer. At worst case the capacity index Cm was 2.87, well above the threshold of 1.0, which is the minimum value needed to consider the procedure as capable of calibrating energy measurements without incurring in a large definition uncertainty.

Especificações mínimas aceitáveis de um analisador de desfibriladores e cardioversores / Minimum acceptable specifications for a defibrillator and cardioverter analyzer

Esta pesquisa objetiva recomendar especificações que os analisadores de desfibriladores e cardioversores devam apresentar, tais como: erro máximo de medição, resolução, condições de operação e recursos desejáveis. As recomendações apresentadas baseiam-se nos quesitos demandados para a realização dos ensaios previstos pelas normas NBR IEC  60601-2-4:2005 e ANSI/AAMI  DF80:2003. Uma avaliação das especificações fornecidas de quatro analisadores importados (Fluke  QED6, Fluke Impulse  7000, MTK-Biomed  Delta 3000  MKII e NETECH Delta  3000) e dois analisadores nacionais (Transmai  JM-01 e Ourox  JAU-100) também foi realizada, tendo encontrado diversas falhas de especificações em todos os analisadores. Estas falhas vão desde o não fornecimento de dados a condições aquém das desejáveis para um analisador de desfibriladores e cardioversores. Os problemas mais graves encontrados estão relacionados à não apresentação de especificações tais como precisão, exatidão de medição, erro máximo de medição ou outra informação que por sua vez auxiliaria na determinação do intervalo de abrangência para a medida, como a de energia pelo analisador Transmai  JM-01, algo inaceitável para um instrumento de medição, incertezas elevadas e condições de operação aquém das necessárias para a realização dos ensaios determinados pelas normas NBR IEC  60601-2-4:2005 e ANSI/AAMI  DF80:2003.

This study aims to recommend specifications for defibrillator and cardioverter analyzers, such as maximum permissible measurement error, resolution, operating conditions and desirable features. The recommendations are based on the test requirements from the ABNT  NBR IEC  60601-2-4:2005 and ANSI/AAMI  DF80:2003 standards. An evaluation of the specifications provided by four imported analyzers (Fluke QED 6, Fluke Impulse  7000, MTK-Biomed  Delta 3000  MKII and NETECH Delta  3000) and two Brazilian analyzers (Transmai  JM-01 and Ourox  JAU-110) has also been performed, and several problems were found with specifications of those analyzers. These problems range from unsupplied data to less than desirable conditions for a defibrillator and cardioverter analyzer. The most serious problems encountered are related to the lack of specifications such as precision, accuracy, maximum permissible measurement error or other specifications that would help determine the coverage interval of the measure, an unacceptable  mistake for a measurement instrument. Other problems were related to measurement error and operating conditions not complying with the requirements of the ABNT  NBR IEC  60601-2-4:2005 and the ANSI/AAMI  DF80:2003 standards.

Simple procedure for evaluation of the frequency response of flow transducers used in spirometry / Procedimento simples para avaliação da resposta em frequência de transdutores de vazão usados em espirometria

In this research, we present a simple mechanical assembly for evaluation of frequency response of flow transducers. Also, two pneumotachometer/pressure transducer (PPT) ensembles were evaluated with this setup. The accuracy of the measurements depended mainly on the physical dimensions of a piston, without need for a closed-loop control for the generated flow, which would demand a pre-calibrated electronic pressure transducer or an optical position detection device. The gain and phase curves found for both evaluatedPPTs are presented. We conclude that the presented mechanism is suitable to evaluate the dynamic response of these PPTs in the range between 1.0 and 50.0  Hz. Regarding the evaluated PPTs, we concluded that the gain curves in the whole dynamic range of both assemblies were 0 and +2.63  dB for PPT assembly 1, and 0 and +6.70  dB for PPT assembly 2.

Este trabalho apresenta um sistema mecânico simples para levantamentoda resposta em freqüência de transdutores de vazão de gás. Dois conjuntos de pneumotacômetro/transdutor de pressão (PPT) foram avaliados com este sistema. A exatidão das medidas dependeu principalmente das dimensões de um pistão, sem a necessidade de controle com malha fechada da vazão gerada, o que demandaria o uso de um transdutor de pressão eletrônico pré-calibrado ou um dispositivo óptico para detecção de posição. As curvas de ganho e defasagem dos dois conjuntos PPT avaliados são apresentadas. É possível concluir que o mecanismo apresentado é capaz de avaliar a resposta dinâmica destes PPTs na faixa de 1,0 a 50,0  Hz. Em relação à avaliação dos PPTs, concluiu-se que as curvas de ganho em toda a faixa dinâmica avaliada em ambos PPTs ficaram entre 0 e +2,63  dB para o conjunto PPT 1 e entre 0 e +6,70  dB para o conjunto PPT 2.

Spectral analysis of respiratory flow and gas concentrations / Análise espectral de fluxo e concentrações de gases respiratórios

In this research we obtained samples of human respiratory flow, oxygen concentration and carbon dioxide concentration signals from 20 healthy subjects and evaluated the average power spectral density (PSD) of these signals. For each subject,the respiratory samples were acquired in four progressive levels of exercise in a cycle ergometer. Auto regressive moving average models were designed to represent the PSD found in each phase. An average PSD of the four levels was also calculated. Results have shown that the bandwidth of O2 concentration, CO2 concentration and flow signals was 8  Hz, 7 Hz, and 15  Hz, respectively, within the dynamic range of 50  dB. The PSD curves found can be used for optimal filter design for signal enhancing in fast on-line measurement of these signals.

Nesta pesquisa foram registradas amostras dos sinais respiratórios de fluxo, concentração de oxigênio e concentração de gás carbônico em 20 voluntários saudáveis. A densidade espectral de potência (DEP) média foi então calculada. Para cada voluntário, as amostras dos sinais foram registradas em quatro intensidades progressivas de esforço físico em uma bicicleta ergométrica. Para representar a DEP encontrada em cada fase foram ajustados modelos auto-regressivos de média móvel. Uma DEP média entre as quatro intensidades também é fornecida. Os resultados mostraram que as larguras de banda dos sinais de concentração de O2, concentração de CO2 e fluxo foram 8  Hz, 7  Hz e 15  Hz, respectivamente, dentro de uma faixa dinâmica de 50  dB. As curvas de DEP encontradas podem ser usadas em projetos de filtros ótimos para equalização destes sinais em medições em tempo real.

Improvement of gas exchange measurements in ergospirometry with the use of optimal filters for O2 and CO2 transducers

O aperfeiçoamento da acurácia em dedições de trocas gasosas respiração-a-respiração em seres humanos requer um método adequado de compensação da estreita banda de passagem dos transdutores de gás utilizados. Apesar de um projeto de filtros ótimos para estes transdutores requerer técnicas como filtragem de Wiener ou aproximações recursivas por mínimos quadrados, estas técnicas ainda não têm sido aplicadas em trnsdutores para ergoespirometria. Neste trabalho é proposto um método para projetos de filtros digitais para tais transdutores com aplicação em ergoespirometria. Os filtros obtidos foram aplicados em sinais adquiridos com transdutores de dióxido de carbono, transdutores de oxigênio eletroquímicos e um transdutor de oxigênio paramagnético. Duas técnicas foram avaliadas com sucesso: um algoritmo adaptativo NLMS modificado e um filtro FFT-Wiener modificado. Os filtros ótimos foram projetados utilizando o critério de mínimo erro quadrático médio. A densidade espectral de potência média dos sinais de concentrações de oxigênio e dióxido de carbono foi considerada no cálculo dos filtros ótimos. O desempenho dos filtros foi avaliado com um mecanismo simulador de respiração com as trocas gasosas controladas. As medidas de trocas gasosas obtidas com e sem os filtros ótimos foram comparadas com os valores preditos pelo simulador. Os resultados mostraram que os filtros ótimos podem reduzir em até 8 vezes a subestimação média nas medições das trocas gasosas. A tendência de aumento do erro de medição com o aumento da freqüência respiratória também foi reduzida em até 65 por cento.

Problemas de segurança e desempenho em equipamentos eletromédicos relacionados aos diferentes padrões de alimentação elétrica / Medical electrical equipment safety and performance problems related to different standards or mains supply

Alguns problemas encontrados na certificação de equipamentos eletromédicos relacionados aos diferentes padrões de alimentação elétrica existentes no Brasil e em outros países são apresentados. Para analisá-los foi executado um conjunto de ensaios (medeições da potência de entrada, corrente de fuga para o terra, temperaturas excessivas e parâmetros de saída) em um grupo de equipamentos eletromédicos operando em diferentes padões de alimentação elétrica. Adicionalmente, foi proposto e executado um ensaio complementar de conexão à tensão errada para verificar a segurança de equipamentos com comutação manual de tensão de alimentação. Resultados com diferenças bastante significativas entre as cinco condições de alimentação utilizadas foram obtidos, demonstrando as deficiências que podem ocorrer na utilização de Memorandos de Entendimento (MoU) realizados para aproveitar certificações pré-existentes, assim como a necessidade de regulamentação complementar para o processo. Conclui-se que há necessidade de uma adaptação normativa para corrigir algumas imperfeições das normas nacionais e internacionais. Essa adaptações deveriam incluir, pelo menos: prescrições claras relativas às condições de alimentação elétrica nas quais os equipamentos devem ser ensaiados e certificados no Brasil; um ensaio adicional, como o proposto nesta pesquisa, para avaliar a segurança de equipamentos com comutação de tensão de alimentação através de chave manual; e prescrições sobre quais plugues de rede são aceitáveis para o uso no Brasil.

Qualificaçäo do ruído de imagem de um sub-sistema de cineangiocoronariografia / Qualification of image nose of a cineangiocoronariography sub-system

Este trabalho refere-se à avaliação dos ruídos estático, dinâmico e total (espectro de Wiener) de um sub-sistema utilizado em Sistemas de cineangiocoronariografia e constituido por uma câmara de TV, uma central de TV e um monitor de 100 Hz.

Abstract - This work refers to the evaluation of static, dynamic and total noise (Wiener Spectrum) of a subsystem incorporating TV camera, TV central and a 100 Hz monitor, usually included in a cineangiocoronariographic system

Simulaçäo da funçäo de transferência de modulaçäo (MTF - Modulation Transfer Function) de um sistema de cineangiocoronariografia / Simulation of modulation transfer function (MTF - Modulation Transfer Function) of a cineangiocoronariography system

Este trabalho refere-se à estimativa da Função de Transferência de Modulação (MTF) de um sistema simulado de cineangiocoronariografia para dois tipos de Intensificadores de Imagem.

Abstract - This work refers to an estimation of the Modulation Transfer Function (A1TF) of a cineangiocoronariography simulated system for two models of lmage lntensifiers

Avaliaçäo clínica de um sistema microcontrolado multicanal portátil para estimulaçäo elétrica funcional com deficientes motores / Clinical evaluation of the portable multichannel for functional electrical stimulation with disabled patients

Este trabalho refere-se à avaliação clínica com deficientes físicos motores de um estimulador elétrico funcional portátil, microcontrolado e multicanal (8 canais independentes com 8 parâmetros ajustáveis por canal). A verificação da funcionalidade do sistema de estimulação elétrica funcional proposto foi realizada com 8 pacientes e através de ensaios de bancada (artigo complementar)

Abstract - This work refers to a clinica] evaluation with disabled patients of a portable multichannel (8 independent channels with 8 adjustable parameters each channel) stimulator for functional electrical stimulation. The valipation of the utility of the functional electrical stimulator was done with eight disabled patients and laboratory tests (supplementary paper).

Sistema microcontrolado multicanal portátil para estimulaçäo elétrica funcional / Portable multichannel system for functional electrical stimulation

Este trabalho refere-se ao desenvolvimento de um estimulador elétrico funcional portátil, microcontrolado (80C32) e multicanal (8 canais com 8 parâmetros ajustáveis por canal), através do qual pretende-se restabelecer a atividade motora funcional em pacientes acometidos de lesão medular desde que estes sejam elegíveis para tratamento utilizando a técnica de estumulação elétrica funcional (FES). O estumulador gera um estímulo, em corrente elétrica, adequado para ativação neuromuscular usando pulso bifásico retangular com modulações AM, PWM e FM, de acordo com ensaios realizados em bancada e com pacientes (artigo complementar)

Abstract - This work refers to the development of a portable multichannel (8 independent channels with 8 adjustable parameters each channel) stimulator for functional electrical stimulation. incorporating a microcontroller 80C32. to recover the motion in patients with spinal cord injury since they are elegible for the treatment using the functional electrical stimulation technique (FES). The stimulator generates a stimulus. in electrical current, for neuromuscular activation with double-phase retangular pulses with AM, PWM and FM modulation. according to laboratory tests and patients stimulation (supplementary paper)