Avaliação de desempenho em um medidor eletromagnético de baixo custo desenvolvido para aplicações em simulação cardiovascular / Performance evaluation on low cost electromagnetic flow meter for cardiovascular simulation system application

RESUMO

Técnicas cirúrgicas, próteses e dispositivos implantáveis utilizados pela cardiologia estão em constante desenvolvimento. Alguns institutos de pesquisas e universidades desenvolvem simuladores hidrodinâmicos com capacidade de reproduzir os níveis de pressão e vazão do sistema cardiovascular humano, com pistões, válvulas, câmaras de complacência, dispositivos para ajustes e medição de pressão e vazão. Este artigo apresenta o desenvolvimento e a avaliação de um fluxômetro eletromagnético (FE). O custo elevado de um fluxômetro por ultrassom (FUS) pode inviabilizar algumas pesquisas com simuladores; desta forma, uma alternativa com menor custo é apresentada neste trabalho. Baseado na indução eletromagnética para medição de vazão em um fluido iônico, o FE desenvolvido mostrou ser uma solução de baixo custo. O transdutor foi montado em um tubo de plástico com diâmetro interno de 9,5 mm, excitado por um campo magnético de 0,35 T, possui 4 eletrodos que, ligados a um circuito eletrônico, fornecem tensão elétrica proporcional à velocidade do fluido. A equação da tensão induzida, técnicas para calibração, ensaios e resultados são apresentados. Para a realização dos ensaios, foram utilizados um simulador cardiovascular e um FUS como referência. Os dados foram obtidos por hardware e software da National Instruments. Dentre os resultados, destaca-se o baixo desvio padrão de 0,043 L/min do FE para uma vazão de 3,56 L/min. O maior erro porcentual relativo foi de 1,49 ± 1,25%. Em um dos gráficos de vazão do FE observou-se um comportamento não monotônico, confirmado por uma análise da resposta em freqüência, observando-se maior amplitude na segunda, terceira e quarta harmônicas. Os resultados indicaram que o FE pode substituir o FUS em aplicações com simuladores hidrodinâmicos.

ABSTRACT

Implantable devices, prosthesis and their associated surgical techniques in cardiology are constantly under development. Many research groups have been using hydrodynamic simulators as a tool to assist the development in cardiovascular area, capable to mimic pressure and flow found in human cardiovascular system. They are made with plastic tubes, compliances chambers, valves, moving diaphragms and clamps for pressure and flow adjustments. The high cost of ultrasonic flow meters (UF) may difficult, for some research groups, the development of their own mock systems. This paper presents a simple and low cost electromagnetic flow meter (EF) useful for those cardiovascular simulation systems. EF measures flow of ionic fluids based on electromagnetic induction. A special transducer was assembled directly on a plastic tube with 9.5 mm of inner diameter. The transducer has 4 electrodes and, when excited by a magnetic field of 0.35 tesla, detects electric tension that is proportional to the fluid velocity. In this paper, induced electric potential equation, calibration techniques, performance tests and results are presented. A cardiovascular simulation system was used as test setup with an UF (Transonic Systems Inc.) as comparative flow meter. The signals were acquired by a PCI-6036E card and processed with LabView® 7.1 (National Instruments). The results from EF showed a standard deviation (SD) of 0.043 L/min for a flow of 3.56 L/min. The largest relative error was of 1.49 ± 1.25%. In one flow signal from the EF, the non monotonic behavior suggests a rich harmonic signal, which was confirmed by an analysis in the frequency domain. In vitro performance tests indicated that our EF can substitute the commercial available UF for hydrodynamic simulator application.