Información detallada Tesis (Metadatos y Resúmenes)

Título:
Diseño e implementación de un radiómetro portátil para control de equipos de fototerapia
Autor:
Oyarzún Gallardo, Marcelo Andrés; Arce Reinoso, José Alfredo
Profesor Patrocinante:
Lovengreen van der Meijden, Charlotte Ch. E.
Grado a Optar:
Ingeniero Electrónico - Licenciado en Ciencias de la Ingeniería
Materia:
radiómetro; radiómetro - diseño; fototerapia - instrumentación - equipo de control
Universidad:
Universidad Austral de Chile
Facultad:
Facultad de Ciencias de la Ingeniería
Escuela:
Escuela de Electricidad y Electrónica
Año de Aceptación:
2007
Resumen:
La presente investigación, consiste en el diseño e implementación de un radiómetro portátil que mida la irradianza emitida por las unidades de fototerapia que se utilizan para el tratamiento de la Ictericia (coloración amarillenta de la piel y las mucosas) que se presenta en recién nacidos (RN) con niveles elevados de bilirrubina en la sangre. La fototerapia consiste en un conjunto de lámparas fluorescentes que emiten una mayor radiación en el espectro violeta-azul de la luz entre 425 a 475 nm, degradando la molécula por tres reacciones químicas: fotoisomerización, fotoxidación y isomerización estructural. Este último, es la vía más importante para disminuir los niveles séricos de bilirrubina y se relaciona decuadamente con dosis de fototerapia mayores a 6 μW/cmˆ2/nm. Con un espectrorradiómetro de alta resolución (modelo SUV-100, Biospherical Instruments, San Diego, CA) se estudió la irradianza emitida por los tubos de una unidad de fototerapia del tipo Air Shields (con 2 tubos fluorescentes azules y 2 luz día), caracterizando la emisión de los tubos para diferentes tiempos de uso y altura entre las lámparas y RN. Los distintos barridos de detección fueron realizados entre 250 nm hasta 600 nm, observando que la mayor parte de la energía radiante emitida por las lámparas se encuentra representada en un lóbulo principal que está presente en la banda de los 425 a 475 nm. También se obtuvo una curva de absorción promedio de tres muestras de bilirrubina usando un espectrofotómetro (UV-500) y se constató que ésta tenía su máxima absorbancia en la banda 425-475 nm. Para conocer la distribución superficial de la emisión de irradianza a una misma altura entre las lámparas y la cuna del RN, se usó un equipo portátil con un sensor PAR (Photosynthetically Active Radiation) (Model 192, Li- Cor, Lincoln, NE) que mide la radiación visible total. Acorde a los resultados obtenidos en el estudio mencionado anteriormente se diseñó la electrónica del equipo considerando que debía ser portátil. El equipo se divide en 4 etapas, una de entrada, de procesos, etapa de alimentación y periféricos. La etapa de entrada es la más relevante porque captura y transforma los cambios de irradianza en variaciones de voltaje, que son manipulables por medio de las demás etapas. La etapa de proceso, por medio de un microcontrolador PIC16F877A (Microchip Technology Corporation, Chandler, AZ), es la encargada de supervisar, controlar e interpretar las señales de las otras etapas para su correspondiente visualización por el usuario. Según las mediciones generadas en terreno, el radiómetro portátil fue capaz de caracterizar el campo lumínico (distribución espacial) de diferentes equipos de fototerapia actualmente en uso en el Hospital Base Valdivia. Estos resultados fueron óptimos para las unidades de fototerapia del tipo Air Shields, aceptables para las unidades del tipo luz día y cercano al limite efectivo para fototerapia de las cunas radiantes.
Abstract:
Jaundice occurs in newborn infants when high levels of bilirubin in the blood cause a yellowing of the skin and mucosa (hyperbilirubinemia). This report presents the design and implementation of a portable radiometer that measures the irradiance emitted by phototherapy lamps used in the treatment of jaundice. Phototherapy treatment units consist of fluorescent lamps that emit radiation mostly in the violet-blue region of the spectrum, between 425 to 475 nm. On exposure, bilirubin is degraded by three chemical processes: photoisomerization, photoxidation and structural isomerization. Of these, the latter process is the most important mechanism for decreasing serum bilirubin. It has been shown that Jaundice is successfully treated using phototherapy doses above 6 μW/cmˆ2/nm. To design the appropriate photodetector systems, the spectral emission of a phototherapy unit fitted with two blue fluorescent tubes and two daylight tubes (Air Shields Inc., Hatboro, PA) was measured using a high resolution spectroradiometer (model SUV-100, Biospherical Instruments, San Diego, CA). The emission of tubes with different duty cycles and different heights between lamps and the level where the newborn is placed, were analysed. The scans were carried out between 250nm and 600nm. The emission was maximum in the range between 425nm and 475nm. Not surprisingly, this range coincides with the absorption band of the three samples of bilirubin analyzed using a UV-500 Spectrophotometer. The spatial distribution of the irradiance emitted by the lamps was investigated using a spectrally integrating portable irradiance sensor (Model 192, Li-Cor, Lincoln, NE). In addition to spectral sensitivity, the need for portability was a crucial design goal. The instrument was divided into four stages: entrance, process, power, and peripherals. The entrance is the most important part of the design because it includes the detection of the light and the transformation to an electrical signal. A Peripheral Interface Controller (PIC) microcontroller 16F877A (Microchip Technology Corporation, Chandler, AZ) was used for processing. This chip is responsible for monitoring, controlling and interpreting the signals from the other stages as well as the data display shown to the user. Measurements made in situ with the new irradiance monitoring system were used to characterize the radiation field of different phototherapy units currently in use at the Hospital in Valdivia. These measurements showed that Air Shields phototherapy units (with two blue tubes) are optimal for the treatment of jaundice; the units that use only daylight tubes are acceptable; and the type of units known as “cunas radiantes” (irradiated cradles) are at the minimum effective limit for treatment of neonatal jaundice.
Palabras Clave:
radiómetro; radiómetro - diseño; fototerapia - instrumentación - equipo de control
Editor:
Universidad Austral de Chile - Sistema de Bibliotecas - Programa Cybertesis
Formato:
text/pdf
Idioma:
es
Copyright:
Oyarzún Gallardo, Marcelo Andrés; Arce Reinoso, José Alfredo
Dirección Electrónica:
http://cybertesis.uach.cl/tesis/uach/2007/bmfcio.98d/doc/bmfcio.98d.pdf