CALIBRACIÓN DE ANALIZADORES DE DESFIBRILADOR

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1 Instituto Nacional de Tecnología Industrial Centro de Desarrollo e Investigación en Física y Metrología Procedimiento específico: PEE52 CALIBRACIÓN DE ANALIZADORES DE DESFIBRILADOR Revisión: Diciembre 2015 Este documento se ha elaborado con recursos del Instituto Nacional de Tecnología Industrial. Sólo se permite su reproducción sin fines de lucro y haciendo referencia a la fuente.

2 PEE52 Lista de enmiendas: Diciembre 2015 ENMIENDA DESCARTAR INSERTAR RECIBIDO Nº FECHA CAPÍTULO PÁGINA PÁRRAFO CAPÍTULO PÁGINA PÁRRAFO FIRMA 1 de 1

3 PEE52 Índice: Diciembre 2015 NOMBRE DEL CAPÍTULO REVISIÓN Página titular Diciembre 2015 Lista de enmiendas Diciembre 2015 Índice Diciembre 2015 Calibración de analizadores de desfibrilador Diciembre 2015

4 1. Objeto Establecer los métodos de calibración para analizadores de desfibrilador. 2. Alcance Este procedimiento solo es aplicable para verificar la función de analizador de desfibriladores. El mismo equipo puede incluir otras funcionalidades que deberán ser estudiadas con los correspondientes procedimientos. Energía máxima: 360 J. 3. Definiciones y abreviaturas Se encuentran en las normas de referencia, Manual de la Calidad, Plan de la Calidad y en el cuerpo de este procedimiento. 4. Referencias Ver el manual de uso del instrumento. 5. Responsabilidades 5.1. Los técnicos del laboratorio de calibradores en la ejecución de las calibraciones El Coordinador de la UT Electricidad supervisa las calibraciones, verifica que se siguen los procedimientos y comprueba los resultados. 6. Instrucciones 6.1. Descripción del sistema Para comenzar esta calibración se debe inspeccionar de manera visual el estado general del instrumento y de sus conexiones en particular. El multímetro usado como referencia (DMM) debe permanecer conectado a la tensión y frecuencia de línea de 220 V, 50 Hz en el laboratorio 6, a una temperatura de (23±2) C, con una humedad relativa ambiente comprendida entre 30 y 70 %. Se deberán usar cables blindados, con conectores de bajo potencial preferentemente siendo su longitud tan corta como sea posible Verificación de resistencia de carga De acuerdo al esquema de medición mostrado en la figura 1, se debe medir la resistencia del analizador de desfibriladores a cuatro terminales con el multímetro HP3458 utilizando la función 10 muestras, configurando al multímetro de la siguiente manera: Función: Resistencia (4 terminales) Rango: 100 Ω Lfilter: on Ocomp: on Ndig: 8 NPLC: 100 Math Null: on, conectando los terminales de medición a uno de los terminales del resistor a medir. 1 de 7

5 Analizador de desfibriladores HP3458 Fig.1: Esquema de medición para la verificación de resistencia de carga Verificación de ECG Las mediciones de ECG deberán realizarse de acuerdo al procedimiento de Calibración de simuladores de paciente Verificación de energía Se debe armar el esquema de medición mostrado en la figura 2. v 2 (t) Desfibrilador Analizador de desfibriladores Divisor resistivo v 1 (t) HP3458 Fig.2: Esquema de medición para la verificación de energía. El rango de energía del presente ensayo se encuentra entre 0-360J. En el presente procedimiento se descarga un desfibrilador, en paralelo, sobre el analizador de desfibriladores a calibrar y sobre un divisor resistivo de alta tensión llamado DRAT, cuya impedancia de entrada es de 10 kω y soporta una energía interna máxima de 10 J. En el máximo valor de energía que descarga el desfibrilador sobre el circuito paralelo, que es de 360J, dicho divisor resistivo recibe una energía máxima aprox. de 1,8 J, debido a que su resistencia de entrada es 200 veces mayor que la del analizador de desfibriladores bajo prueba. (ver ecuaciones (1), (2) y (3)). Con un multímetro HP3458, configurado en modo DCV, se muestrea la señal de salida del divisor utilizando el programa de muestreo Analizador_desf_energia, ubicado en la PC del laboratorio 6. El análisis de los datos entregados por este programa permite obtener v1(t), y luego, mediante la ecuación (1), obtenemos v2(t). Mediante otro programa, llamado DESFIB_2014, que recibe como entrada el vector de digitalización v1(t) entregado por el programa de muestreo, y los parámetros de la digitalización, se realiza el cálculo de la energía aplicada sobre el DRAT, que luego será cotejado con los valores que entrega el analizador de desfibriladores bajo prueba. La figura 3 muestra un ejemplo de una señal obtenida en el divisor, cuando se aplica con el desfibrilador una energía de 38 J. 2 de 7

6 Fig.3: Tensión de salida del divisor cuando se aplica con el desfibrilador 38 J. A partir de v1(t), y conociendo la relación del divisor, puede obtenerse v2(t) de acuerdo a la ecuación 1: v 2 (t) = R1 R2 v 1(t) (1) En donde R1 es la relación del divisor. R2 La figura 4 muestra la forma de onda de la tensión v2(t) para el caso del ejemplo anterior. Fig.4: Tensión de salida del divisor v2(t), obtenida a partir de v1(t), cuando se aplican con el desfibrilador 38 J. 3 de 7

7 Obteniendo el valor de la resistencia de carga del analizador de la medición realizada en el punto 6.2 de este procedimiento, y con la forma de onda de v2(t) calculada como se mencionó anteriormente, se puede calcular la potencia en el analizador como se muestra en la ecuación 2: P(t) = (v 2(t)) 2 R A (2) En donde R A es la resistencia de carga del analizador de desfibriladores, medida en el punto 6.2. Por último, la energía en el analizador (ec. 3) se obtiene como el área bajo la curva de la potencia calculada según la ec. 2: E = (v 2(t)) 2 0 R A dt (3) En el caso del ejemplo planteado, se obtiene que E = 38.6 J. Cabe aclarar que la integral se resuelve por métodos numéricos, aplicando la regla del Trapecio. Fig.5: Potencia en el analizador. El área bajo la curva representa la energía en el mismo. Por lo tanto, la energía obtenida según la ecuación 3 (valor de referencia), deberá ser comparada con la energía indicada por el analizador de desfibriladores para realizar un ajuste en caso de ser necesario, según el manual del instrumento Análisis de incertidumbre Para el caso de verificación de resistencia de carga, sección 6.2, debido a que el simulador de paciente es conectado directamente al multímetro HP3458, configurando al mismo para que mida resistencia, la incertidumbre combinada puede calcularse de la siguiente manera: 4 de 7

8 En donde, u 3458 = Exactitud del HP3458. u rep = Desvío estadístico de las mediciones (σ). U combinada = Incertidumbre combinada. Para la verificación de ECG, las incertidumbres pueden calcularse según el procedimiento Calibración de simuladores de paciente. En el caso de la medición de energía, el programa ya mencionado DESFIB_2014 es el que calcula la incertidumbre del ensayo. A partir de la ec. (3) establecemos: E = (v 2(t)) 2 dt = v R1 1(t) 0 R A 0 R A R2 2 dt (4) Llamando f (t) = v 1(t) R1 R2 2 R A y discretizando la integral a partir del método del trapecio, se tiene que: E = t s f 0 + f N 2 N 1 + f i (5) i=1 Siendo f 0 el valor en la primera muestra de la función f (t), f N el valor en la última muestra de la función f (t), N el número total de muestras y t s el período de muestreo. Y por lo tanto la incertidumbre en la energía puede calcularse a partir de la ec. 5 de la siguiente manera: u(e) = c 2 1 u(v 1 ) 2 + c 2 2 u(r1 R2) 2 + c 2 3 u(r A ) 2 + c 2 4 u(t s ) 2 Con: c 1 = 2 R1 1 R2 2 v R 1k t s = A c 2 = 2 (v 1k ) 2 1 R1 R A R2 t s = 2 R1 1 R2 2 t R s v 1k A 2 1 R1 R A R2 t s (v 1k ) 2 c 3 = (v 1k ) 2 R1 2 R2 1 R A 2 t s = R1 1 R2 2 2 R t s (v 1k ) 2 A c 4 = f 0 + f N 2 N 1 + f i i=1 En donde, u(v 1 ) Incertidumbre en la tensión, calculada de la misma manera que en el procedimiento Calibración de simuladores de paciente. 5 de 7

9 u(r1 R2) Incertidumbre en el divisor. u(r A ) Incertidumbre en la resistencia de carga del analizador a calibrar. u(t s ): Incertidumbre en el período de muestreo. Ver procedimiento Calibración de simuladores de paciente. t s : Período de muestreo configurado en el programa SiSa. v 1k : Valor de tensión de cada muestra en el índice k. Observación: Es importante aclarar que el error absoluto, cometido al discretizar la integral mediante el método del trapecio puede calcularse como: E D t f t i 12 M t s 2 Dado que t f y t i son los límites superior e inferior de la integral respectivamente, dicha diferencia se estima en 5 ms (ancho del pulso). Además, teniendo en cuenta que el t s 2 es de 1,08 x 10 8 ms 2, E D 4,52 x ms 3 M y por lo tanto el error por discretización se considera despreciable. Por ejemplo: Para el caso de aplicar 354 J se tiene una incertidumbre de 0,04 %. Fuente de incertidumbre i ν i Símbolo Tipo Distrib Intervalo (±) Factor u c i (c i u i ) 2 % contrib W-S Digitalización v1 de la tensión BN N 6,0E-07 J 2,0 3,0E-07 J ,81E+02 7,1E-09 1E-20 0% Relación del divisor resistivo BR R 2,6E-02 J 1,7 1,5E-02 J ,94E-01 3,4E-05 2E-13 1% R1/R2 Resistencia del RA analizador BR R 8,3E-03 J 1,7 4,8E-03 J ,89E+00 3,5E-04 2E-11 14% Período de integración BR R 9,8E-11 J 1,7 5,6E-11 J ,00E+07 1,3E-06 3E-16 0% Ts Tipo A A N 0 4,6E-02 J 3 1,00E+00 2,1E-03 1E-06 85% N 0,14 2,8 0, % Incertidumbre combinada () factor de cobertura grados de libertad Resultados Incertidumbre expandida (k=2.8) Incertidumbre expandida [%] (k=2.8) 0,05 2,8 4 0,14 0, Identificación y almacenaje Los simuladores de paciente a ser calibrados, se identifican de acuerdo a las instrucciones del Manual de la Calidad del INTI - Física y Metrología y se mantienen, desde que llegan, en el Área de Calibradores y Multímetros, laboratorio 6, ver capítulo 10 del Manual de la Calidad. Una vez calibrados, los equipos permanecen en el laboratorio 6 hasta su devolución al cliente. 6 de 7

10 6.7. Instrumentos a utilizarse Multímetro digital AGILENT 3458 A. Computadora del Laboratorio 6 UT Electricidad. Divisor resistivo de alta tensión DRAT. Programa de adquisición de datos Analizador_desf_energia Programa de cálculo de Energía e incertidumbres DESFIB_ Condiciones ambientales Durante la calibración la temperatura ambiente del laboratorio debe estar comprendida entre (23±2) C y la humedad relativa ambiente entre 30 % y 70 %. 7. Registros de la Calidad Las notas y observaciones escritas originales, copia u originales de las salidas de computadora (cuando corresponda), copia de los certificados emitidos, como así también copia de la orden de trabajo, registro de salida de instrumentos y toda otra documentación relacionada, se conservan de acuerdo al capítulo 12 del Manual de la Calidad del INTI - Física y Metrología. 8. Precauciones Según lo previsto en el decreto 937/74, artículo 1, sección d, es considerada ésta una tarea riesgosa. Por tanto, deben tomarse las precauciones necesarias para evitar el shock eléctrico. Las operaciones de cambio de conexión deben llevarse a cabo con todos los circuitos de tensión y corriente des-energizados. 9. Apéndices y anexos No aplicable. 7 de 7