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1. 5 con componentes al alcance de cualquier estudiante de ingenier a o tecnicatura electr nica 2 1 SIMULADOR CARDIACO Tal como se puede apreciar en el diagrama de bloques de la Figura 1 este equipo posee 3 etapas bien definidas En a primera etapa se trata de proporcionar una onda de frecuencia alta en el orden de los KHz mediante un oscilador que utiliza un cristal de 4 KHz Con esto se genera una onda cuadrada bien definida cuya frecuencia es dividida en la etapa siguiente merced a un divisor secuencial para as obtener se ales con frecuencias de 240 a 30 Hz manteniendo las caracter sticas de la onda cuadrada inicial ver Figura 2 Tres se ales de este bloque son aplicadas al segundo bloque a D 1v L h PD yy EE p EE g A al HA nn H gt 1mv Ev cn cI2 A Figura 1 Tal como se puede apreciar en la Figura 2 la forma de salida del segundo bloque consiste en la superposici n de 3 ondas diferentes correspondientes a la Onda P el complejo QRS y la Onda T Para obtener estas ondas la se al cuadrada es modificada por un filtro Pasabajo logrando as la curvatura deseada de la Onda P De manera similar pero con otro nivel de atenuaci n 1 2 de la Onda P la tercera se al es filtrada para lograr la Onda T correspondiente La segunda onda es atenuada y filtrada a trav s de un filtro Pasa Alto con lo que se logra reproducir el Complejo QRS Fi2. INSTRUMENTAL BIOM DICO DE BAJO COSTO PARA PRUEBAS DE ELECTROCARDIOGRAPFOS DESFIBRILADORES E INCUBADORAS NEONATALES Rolando P rez Barriga 1 2 Sergio Lucero 2 Norberto Lerendegui 2 1 Laboratorio de Desarrollo e Investigaci n en Bioingenier a Instituto Universitario CEMIC Av Las Heras 2990 Buenos Aires Argentina 2 Postgrado de Dise o y Mantenimiento de Equipos M dicos ITBA CEMIC Av Eduardo Madero 399 Buenos Aires Argentina rolpbOhotmail com bioingsergiolucero O hotmail com CATEGOR A Postgrado AREA TEM TICA Bioingenier a e Ingenier a Biom dica RESUMEN El chequeo preventivo de equipos m dicos tales como electrocardi grafos desfibriladores cardioversores incubadoras neonatales y servocunas es un procedimiento com n y rutinario en la mayor a de los hospitales sanatorios y cl nicas ya sea que cuenten o no con un Laboratorio de Bioingenier a o de Ingenier a Cl nica Es ta tarea se realiza con instrumentos de prueba que resultan onerosos para muchas instituciones de salud las que habitualmente no pueden contar con el n mero adecuado de estos instrumentos para atender el parque instalado Sin embargo los ensayos m s importantes de los equipos mencionados podr an realizarse con instrumentos m s simples En este trabajo se presentan tres instrumentos de bajo costo que fueron desarrollados y que est n al alcance de cualquier instituci n de salud de Latinoam rica Los dispositivos d
3. Se implementaron 3 equipos que poseen las siguientes caracter sticas 3 1 SIMULADOR DE ECG e 12 conectores de doble contacto con resorte de soporte para conector tipo bayoneta o banana y conector de espiga macho para el tipo broche hembra e Conector DB15 para los modelos Digitales e Salida de frecuencia seleccionable 60 120 y 240 lpm e Forma de Onda ECG cuadrada triangular e Ganancia Seleccionable Ya 1 1 2 y 2 e Salida normalizada de 1 V del complejo cardiaco e Fquipo liviano alimentado a bater a 9 Volt Se realizaron pruebas de campo con diversos electrocardi grafos y se comp araron los resultados obtenidos con el simulador cardiaco marca Biotek modelo ECGplus N S 126648 origen EEUU 7 verific ndose lo siguiente e Las formas de onda son similares a las de referencia e Los valores de frecuencia concuerdan con los registrados por el electrocardi grafo y el monitor card aco e Los valores de amplitud y duraci n de los complejos difieren en 10 m ximo con respecto al instrumento de referencia Todos los equipos m dicos descalibrados fueron identificados mediante los dos simuladores Todos los equipos m dicos correctamente calibrados fueron identificados con los dos simuladores 3 2 PROBADOR DE DESFIBRILADOR Este equipo posee las siguientes caracter sticas e Dos electrodos para asiento de las paletas desfibriladoras tanto para paletas tipo adulto como para paletas tipo pedi trico e Select
4. da la importancia de Una correcta medici n y un correcto registro de la actividad cardiaca en el caso del electrocardi grafo Lacapacidad de entrega de la energ a requerida para desfibrilar en el caso del desfibrilador y La eficacia para mantener una temperatura controlada en el caso de la incubadora Dado el alto costo de estos instrumentos de simulaci n y calibraci n que existen en el mercado la mayor a de los servicios de mantenimiento biom dico o ingeniar a cl nica carecen de ellos Por lo tanto los chequeos y calibraciones se realizan con instrumental inadecuado o lo que es peor no se realizan con la frecuencia requerida Por otro lado se tiene el caso de algunas instituciones que poseen estos instrumentos m dicos pero por poseer muchas sedes no cuentan con el n mero necesario En consecuencia la prueba y la calibraci n rutinaria se ven negativamente afectados por el riesgo de roturas que conlleva el transporte regular de estos instrumentos de una sede a la otra Adicionalmente un an lisis de funcionamiento de los tres equipos m dicos mencionados sugiere que ser a muy til el disponer de instrumentos de prueba con capacidades limitadas que permitan chequear las funciones principales de los equipos m dicos tarea que podr a ser realizada por personal no calificado La Direcci n el CEMIC Centro de Educaci n M dica e Investigaciones Cl nicas Dr Norberto Quirno encomend a la unidad de Desarr
5. e 5mm de espesor y 10 cm de di metro con una separaci n de 15cm esto facilitan el empleo de paletas de uso adulto y pedi trico La se al es aplicada a un arreglo resistivo que funciona como divisor de tensi n con una resistencia de carga de 50 Q 50 W la cual simula la impedancia tor cica Mediante el divisor de tensi n es reducida a valores compatibles con la electr nica Posteriormente esta tensi n se aplica a un rectificador de onda completa y seguido por un capacitor obteni ndose un valor de C C Finalmente la se al de CC deber activar los indicadores de potencia LEDS los cuales encender n de acuerdo con el nivel de tensi n o energ a aplicada 3 7200 V y 200 Y gt 5 maes Figura 4 Cabe se alar que para el uso de este equipo se deber seleccionar mediante un selector del panel frontal uno de los dos rangos disponibles Pedi trico 5 a 100J Adulto 100 a 400J El equipo posee un autotest que permite visualizar el funcionamiento de los Leds mediante un pulsador ubicado en el panel 2 3 SIMULADOR DE SENSOR DE TEMPERATURA PARA INCUBADORAS Este sencillo instrumento se utiliza para chequear el sistema de control de temperatura y el funcionamiento de las alarmas de las incubadoras sin necesidad de contar con un sensor t rmico y evitando tener que reproducir condiciones ambientales a distintas temperaturas El dispositivo desarrollado es bastante sencillo Est basado en la curva de respuesta del sensor t
6. e trabajo han sido dise ados para poder garantizar el buen funcionamiento de los equipos m dicos involucrados dentro de un margen de error compatible con los l mites de calidad establecidos El costo de desarrollo de estos dispositivos es bajo y se encuentra al alcance de cualquier Instituci n de Salud de Latinoam rica Los equipos desarrollados est n orientados al personal usuario los operarios de mantenimiento general y los laboratorios con especialistas en ingenier a biom dica o ingenier a cl nica 5 REFERENCIAS Barea Navarro R Instrumentaci n Biom dica Universidad de Alcal Departamento de Electr nica Del Aguila C Electromedicina Editorial HASA Nueva Librer a 2da Ed 1994 Boylestad R Nashelsky L Teoria de Circuitos Editorial 6 edici n National Semiconductor Instrumentation Amplifier Linear Brief 1 March 1969 Coughlin R F Priscoll F F Amplificadores Operacionales y Circuitos Integrados Editorial MEDIX Manual de Usuario de la Incubadora MEDIX 305 BIOTEK Simulador cardiaco ECGplus Operation Service Manual BIOTEK Analizador de Desfibrilador QED User Service Manual ADA Na
7. ermistor 10K25 ver Figura 5 que es el que utiliza la empresa MEDIX 6 fabricante y proveedora de la mayor a de las incubadoras y servocunas utilizadas en los centros m dicos argentinos incluyendo el CEMIC Typical Thermistor Output Curve 10 000 Ohm Curve 2 s Resistance Ohm Temperature C Figura 5 Tal como se puede apreciar en la Figura 5 los valores de la resistencia del sensor var an entre 10 KQ y 5 KQ para un rango de temperatura de 25 C a 40 C Utilizando la curva de transferencia se seleccionaron 5 valores de resistencia para la simulaci n del Sensor de Aire ver Tabla 1 Un sexto valor de resistencia de O ohm se utiliz para simular una condici n de falla por cortocicuito La condici n de falla por termistor abierto se simula desconectando el dispositivo RESISTENCIA 6 77 KQ 34 1 E Tabla 1 De manera similar se seleccionaron 5 valores de resistencia para simular el Sensor de Piel Para optimizar la visualizaci n se limit el rango entre 6 19KQ y 5 0KQ que corresponden a un rango de temperatura de 36 3 C a 41 5 C ver Tabla 2 RESISTENCIA TEMPERATURA 6 19 KQ 36 3 C 5 59 KQ 38 8 o C 5 36 KQ 40 0 o C 5 14 KQ 41 0 o C 5 00 KQ 4150 Tabal 2 Sabiendo que el Sensor de Piel cuenta con los pines 4 y 5 para pruebas de mantenimiento y que al cortocircuitar dichos pines se logra activar la alarma de sobretemperatura se coloc un pulsador para esta simulaci n 3 RESULTADOS
8. esarrollados est n orientados al personal usuario y a los encargados de mantenimiento ABSTRACT The preventive testing of medical equipment such as electrocardiograph defibrillator cardioverter and infant incubator is a standard and regular procedure in most hospitals and medical centers regardless they have or not a clinical engineering laboratory This task is performed with the aid of test instruments that are costly for many medical institutions which do not have as many instruments as required Nevertheless the most important tests can be carried out with simpler instruments In this paper three low cost biomedical instruments to test the above mentioned medical equipment are presented These devices were targeted to be used by medical practitioners and maintenance personnel The cost of the instruments can be afforded by any medical center in Latin America KEYWORDS Electrocardi grafo Cardioversor Desfibrilador Incubadora Neonatal Servocuna Simulador Probador 1 INTRODUCCI N En el Mercado existe una gran variedad de equipos m dicos destinados a registrar y medir la actividad el ctrica del coraz n provey ndole al m dico informaci n sobre posibles patolog as cardiacas 1 Estos equipos son muy comunes en los establecimientos de salud Pueden encontrarse en los servicios de emergencia cardiolog a y consultorios externos present ndose como monitores cardiacos o como electrocardi grafos Asimismo el registro y monit
9. nalmente mediante un sumador discreto se logra obtener el complejo cardiaco que deber ser regulado para tener un valor de amplitud m xima de 1V Finalmente la ltima etapa est compuesta por un divisor de tensi n donde se logra obtener una se al del orden de 1mV tensi n pico a pico Esta se al mediante un arreglo resistivo genera las se ales correspondientes a BI brazo izquierdo BD brazo derecho PI pierna izquierda AVR AVL y AVF as como tambi n de V1 V2 V3 V4 V5 y V6 El valor de PD pierna derecha corresponde a la referencia Figura 2 2 2 PROBADOR DE DESFIBRILADOR Para este dise o se parti de la forma de onda y de los valores de salida de un Desfibrilador comercial con onda de Lown ver Figura 4 Para un nivel de energ a desfibrilatoria de 360 Joules los valores pico de tensi n pueden ser pr ximos a 10000V 7000V 5000V de acuerdo con el valor del capacitor de descarga 8 16 32 microfaradios Los valores de intensidad de corriente pueden llegar a 50 A Debido a estos niveles stos niveles de tensi n y corriente se deber tener cuidado con los detalles de la implementaci n Un esquema simplificado del dise o se muestra en la Figura 3 Simulador de Impedancia de Torax Figura 3 La se al proveniente del Desfibrilador se aplica mediante las paletas de Desfibrilaci n del Equipo a los electrodos de captaci n porta electrodos que consisten en dos placas circulares de acero quir rgico d
10. ollo e Investigaci n en Bioingenier a de la Gerencia de Log stica el desarrollo de instrumentos de prueba de bajo costo a fin de poder realizar la calibraci n y el mantenimiento en forma r pida y confiable Los nuevos equipos desarrollados podr n ser utilizados en diversos establecimientos de salud y en el caso de diagnosticar el mal estado de los equipos ensayados solicitar su calibraci n reparaci n o reposici n seg n sea el caso En particular en el CEMIC nos ayudar a aumentar la frecuencia de mantenimiento y reducir la carga de tarea de los simuladores y calibradores sofisticados comerciales de la sede principal Esto est favorecido por el hecho de que los equipos desarrollados est n orientados a que los propios usuarios puedan usarlos para detectar las fallas mediante el uso de un sencillo manual de operaci n y la capacitaci n adecuada Una estimaci n inicial indica que la reducci n en el costo de inversi n de estos equipos es de 10 a 1 con lo que estos instrumentos se hacen accesibles a la mayor a de los sanatorios y hospitales del pa s y de Latinoam rica En este informe se presentan tres instrumentos de prueba recientemente desarrollados en el CEMIC 2 MATERIALES Y M TODOS En los tres instrumentos presentados en este informe se ha buscado el equilibrio entre un resultado confiable con un margen de error del entre el 5 y 10 y por sobre todo un bajo costo Por esto opt por dise os anal gicos y digitales 3 4
11. or de impedancia tor xica para el uso pedi trico o adulto Sistema de autotest para probar el estado de funcionamiento de los Leds indicadores Simulador de onda cardiaca de 1 mV con conexiones LA RA LL y RL para el caso de cardioversores Se realizaron pruebas de campo con diversos Desfibriladores y se compararon con los obtenidos con el Analizador de Desfibrilador marca Biotek modelo QED 6 N S 126729 origen EEUU 8 Las pruebas iniciales son alentadoras obteni ndose repetibilidad en las indicaciones Se identific la necesidad de contar con una llave selectora para trabajar con desfibriladores que posean distintos capacitores de descarga 8 16 32 microfaradios 3 3 SIMULADOR INCUBADORAS Este prototipo cuenta con las siguientes caracter sticas e Simulador de Sensor de Piel con 6 posiciones donde se emulan temperaturas de 36 C 36 5 C 37 C 38 C y 40 C y el caso de sensor en cortocicuito e Simulador de Sensor de Aire con 6 posiciones donde se emulan temperaturas de 25 C 30 C 31 C 32 C y 33 C y el caso de sensor en cortocicuito e Pulsador para mostrar el funcionamiento de la alarma de sobre temperatura 39 C Se realizaron las pruebas con diversas Incubadoras y Servocunas respondieron en forma correcta a lo esperado El m ximo error observado fue de 0 5 C Se determin que el 100 de las incubadoras del CEMIC estaban en condiciones adecuadas 4 CONCLUSIONES Los instrumentos presentados en est
12. oreo de ECG tambi n se realizan en quir fanos unidades de cuidados intensivos salas de recuperaci n y neonatolog a Por otro lado en casi todos los servicios donde existe riesgo de fibrilaci n salas de Di lisis Resonancia Magn tica Tomograf a Angiograf a entre otras es dable esperar la presencia de desfibriladores o cardioversores con o sin capacidad de monitoreo de ECG 2 Es importante recordar que estos equipos desfibriladores permiten mediante un choque el ctrico tratar los casos de fibrilaci n ventricular en los que se dispone de solo algunos minutos para restituir nuevamente la actividad cardiaca normal y salvarle la vida al paciente Adicionalmente los servicios de Neonatolog a utilizan incubadoras neonatales para proporcionar un ambiente t rmico neutro adecuado al reci n nacido prematuro y as evitar las elevadas p rdidas de calor por evaporaci n conducci n radiaci n y convecci n y as facilitar el crecimiento y desarrollo del neonato en un medio ambiente semejante al tero materno 1 Tanto las Incubadoras Neonatales como las Servocunas tienen un sistema de calentamiento que permite que el prematuro mantenga su temperatura corporal entre 36 0 y 36 5 C Como todo equipo m dico los dispositivos mencionados requieren un mantenimiento preventivo regular y un chequeo rutinario Es aconsejable que el mantenimiento y la calibraci n sean realizados por un especialista utilizando instrumental de precisi n da
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