CPGEI (Doutorado) Rubens Alexandre Faria

Estudo e desenvolvimento de instrumentação para monitoração de parâmetros fisiológicos em pacientes submetidos à oxigenoterapia hiperbárica (HBO)

Resumo: A câmara hiperbárica, equipamento responsável pelo tratamento de diversos tipos de doenças ou síndromes, é crítico no que tange ao uso de instrumentação biomédica devido ao alto risco de fogo ou explosão por trabalhar com oxigênio (O2) sob pressão. No presente trabalho é descrito o desenvolvimento de um dispositivo biotelemétrico ativo, porém de baixo consumo e menor tensão possível envolvida, capaz de monitorar, em tempo real, o sinal de ECG de um paciente sob tratamento hiperbárico. Para minimizar a possibilidade de se gerar níveis de calor suficientes para iniciar uma explosão, optou-se pelo uso de circuitos eletrônicos que, comparativamente, pudessem operar com os menores níveis de energia. Além disto, procurou-se evitar o uso de materiais que em contato com o O2 puro pudessem causar reações químicas que levassem a uma explosão. Neste sentido, optou-se por alimentar o dispositivo usando-se células fotovoltaicas, evitando assim o uso de baterias. Para se chegar a este desenvolvimento, estudaram-se os níveis de campo elétrico necessários para a deflagração de faíscas elétricas (Curvas de Paschen) dentro de uma câmara hiperbárica protótipo contendo O2 sob pressão. Os resultados definem uma relação segura entre a tensão aplicada e a distância entre as partes condutoras de um circuito eletrônico dentro da câmara (trilhas da placa de circuito impresso ou terminais de componentes).
Palavras-chave: Câmaras hiperbáricas. Instrumentação biomédica. Biotelemetria. Circuitos de baixo consumo. Oxigênio sob pressão.

Study and development of instrumentation for monitoring of physiological parameters in patients treated in hyperbaric oxygen under pressure (HBOT)

Abstract: Hyperbaric chambers are equipments used to treat several illnesses or syndromes. However, it is very dangerous whenever electronic instrumentations are used inside it, because the chamber has oxygen (O2) under pressure and the equipment can produce fire, specially due to the production of sparks. In the present work, it is described the development of an active biotelemetric device. This circuit is capable to monitor, in real time, the ECG signal of a pacient during hyperbaric treatment. To minimize the possibility of generating temperature values high enough to initiate an explosion, it was opted to the use of electronic circuits that, comparativily, could operate with low levels of energy. Moreover, materials that in contact with the pure O2 could cause chemical reactions that led to an explosion, had been avoided. In this direction, it was opted to feed the device using fotovoltaic cells, thus preventing the use of batteries. To reach this development, the necessary levels of electric field for the deflagration of electric sparks had been studied (by Paschen’s Curves) and tests inside a prototype hyperbaric chamber, using O2 under pressure, had been executed. The final results can define a safety relation between applied voltage and between the conducting electronic circuit parts inside of the chamber (cupper trace and pads of the printed circuit board).
Keywords: Hyperbaric Chambers. Biomedical Instrumentation. Biotelemetry. Low power electronic circuits. Oxygen under pressure.

Lista de Publicações:
- R. A. Faria, A. Krzyzanovski e P.J.Abatti: Sistema biotelemétrico de baixo consumo para aquisição de dados em ambiente hiperbárico, Anais do XX Congresso Brasileiro de Engenharia Biomédica - Aguas de São Pedro - SP, 2006.

- FARIA, R. A. ; ABATTI, P. J. ; MEHL, A. A. ; MANCZAK, T. ; BRAUNER, V. . circuito biotelemétrico para detecção do complexo QRS em câmaras hiperbáricas. IFMBE Proceedings, v. 18, p. 444-447, 2007.

- R.A. FARIA, P.J. ABATTI, B.S. JUNIOR, A.A. MEHL, C.A. SCHARF, C. SILVA: ENSAIOS SOBRE A FAISCÂNCIA EM CÂMARAS HIPERBÁRICAS MONOPLACE, Pôster apresentado no XXI Congresso Brasileiro de Engenharia Biomédica - Salvador - BA - 2008.

- Rubens Alexandre de Faria, Paulo José Abatti, Thiago Manczak, Caroline Silva, Adriano Mehl: Amplificador de ECG de extra baixo consumo para aplicações em medicina hiperbárica, XXII Congresso Brasileiro de Engenharia Biomédica - Tiradentes - MG, 2010.

- Rubens Alexandre de Faria, Paulo José Abatti, Bertoldo Schneider Jr. and Adriano Antônio Mehl: Determination of the minimum sparking voltage in monoplace hyperbaric chamber environment. (submetido à revista IEEE em maio 2011)