Caracterização de um espectroradiômetro comercial para avaliação de irradiância de fototerapia neonatal: Characterization of a commercial spectroradiometer for irradiance evaluation in neonatal phototherapy

O presente trabalho apresenta a caracterização de um espectroradiômetro considerando a calibração nas escalas de comprimento de onda e irradiância espectral, juntamente com a avaliação de sua linearidade e a influência da variação angular na geometria de medição e da polarização da luz incidente. Os resultados mostram que para a aplicação na avaliação de fototerapia neonatal a calibração da escala de irradiância é crítica com variações entre valores teóricos e medidos de até 10 % e a avaliação da linearidade obtida foi 4 % por ordem de grandeza da irradiância, o que demonstra necessidade da caracterização do espectroradiômetro incluindo sua calibração para correta avaliação da irradiância de fototerapia neonatal

Contribution to Brazilian public health and metrology in the area of neonatal phototherapy.

Um sistema para medição de irradiância espectral de equipamentos de fototerapia neonatal, uma lâmpada padrão de irradiância espectral utilizando lâmpadas comerciais de filamento de tungstênio tipo FEL e uma fonte LED com características de emissão estável, variação igual ou menor que 0,03%/hora, na faixa espectral de fototerapia em dois comprimentos de onda de 470 nm e 525 nm foram desenvolvidos nesta pesquisa. O sistema de medição de irradiância espectral foi utilizado para a calibração da lâmpada padrão desenvolvida em irradiância espectral na faixa de 380 a 780 nm, com incerteza variando de ±2,7% a ±7,9%, que por sua vez, foi submetida a uma comparação bilateral de irradiância espectral com um Laboratório norte americano acreditado à rede metrológica de seu país pela Norma Técnica ABNT/NBR/ISO 17025:2017, sendo todos os resultados da comparação bilateral satisfatórios e com valores do módulo do erro normalizado menores que 0,87. O mesmo sistema de medição de irradiância espectral foi utilizado para determinar o valor de referência da irradiância espectral da fonte LED desenvolvida, que foi utilizada para realizar um programa de comparação interlaboratorial de irradiância espectral entre empresas brasileiras dos setores de fabricação de equipamentos médicos de fototerapia, Laboratórios de avaliação de equipamentos médicos e hospitais que possuíssem maternidade. Os resultados do programa interlaboratorial de irradiância no Brasil foram avaliados pelo módulo do erro normalizado e de um total de 10 medições feitas pelos participantes 7 foram insatisfatórias, com erro normalizado maior que a unidade. Os resultados obtidos neste programa interlaboratorial de irradiância no Brasil indicam uma necessidade de melhoria nos processos de controle e medição para obtenção de uma melhor qualidade nas medições de irradiância de fototerapia neonatal, tanto no tratamento da icterícia quanto na redução dos efeitos colaterais do tratamento com fototerapia neonatal. Dentre as principais ações identificadas para a melhoria da qualidade das medições de irradiância destacam-se um melhor conhecimento do fenômeno medido e seus elementos de influência, um dimensionamento do intervalo de calibração e o uso de procedimentos de verificação intermediária dos instrumentos de medição.A system for measuring the spectral irradiance of neonatal phototherapy equipment, a standard spectral irradiance lamp using commercial FEL-type tungsten filament lamps and a LED source in two phototherapy wavelengths (470 and 525 nm) with stable-emission characteristics and variation equal to or less than 0.03%/hour were developed in this research. The spectral irradiance measurement system was used to calibrate the standard lamp developed in spectral irradiance in the range of 380 to 780 nm, with uncertainty range from ± 2.7% to ± 7.9%. This calibrated lamp was subjected to the bilateral comparison of spectral irradiance with a North American Laboratory accredited to ISO 17025:2017 standard and all bilateral comparison results were satisfactory with values of the normalized error module lower than 0.87. The same spectral irradiance measurement system was used to determine the spectral irradiance reference value of the LED source developed, which in turn was used to promote Laboratory intercomparison of spectral irradiance between Brazilian companies in the field of medical equipment phototherapy manufacturing, medical equipment evaluation laboratories and hospitals that had a maternity unit. The results of Brazilian irradiance intercomparison were evaluated by the normalized error module and from a total of 10 measurements made by the participants, 7 resulted unsatisfactory, with a normalized error greater than the unity. These results obtained in the Brazilian irradiance intercomparison indicate a need for improvement in the control and measurement processes to obtain better quality in the irradiance measurements of neonatal phototherapy, which is necessary, both in the treatment of jaundice and in the reduction of the side effects of the neonatal phototherapy treatment. Among the main actions identified to improve the quality of irradiance measurements are a better knowledgement about of the phenomenon measured and its influencing elements, a sizing of the calibration interval and the use of procedures for intermediate verification of measurement equipment

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Neste trabalho é apresentado um sistema de processamento de imagens do padrão de franjas fotoelásticas isocromáticas, para a avaliação quantitativa da diferença entre as tensões principais em um modelo. O método foi escolhido entre diversos métodos de processamento de imagens fotoelásticas propostos na literatura. A técnica adotada foi a Fotoelasticidade RGB, na qual a análise das tensões é feita com base nas cores do padrão de franja, principalmente por esta não necessitar da intervenção do usuário na determinação da ordem de franja. A montagem experimental foi composta de um polariscópio, uma prensa e uma câmera fotográfica digital. A obtenção da diferença entre as tensões principais foi feita através das cores do padrão de franjas isocromáticas. Para isso, foi realizada uma calibração das cores das franjas e suas respectivas ordens. O resultado experimental foi comparado à solução analítica de um disco em compressão diametral. A presença de ruído no resultado experimental foi eliminada com a utilização de um algoritmo computacional, e outras discrepâncias foram associadas ao material usado na confecção do modelo bem como a não-uniformidade no sistema de carga. O sistema de processamento de imagem mostrou-se eficiente em sua função, sendo a identificação da ordem de franja possível apenas no intervalo de 0,5 a 3 ordens, o que influi diretamente nos valores da diferença entre as tensões principais medidas.This work presents an image processing system of photoelastic isochromatic fringe used for quantitative evaluation of the difference between principal stresses. Among many techniques available in literature, the RGB Photoelasticity was chosen, where the strength analysis is done based on the color of the fringe partner. The main reason for this choice is because this technique finds out the fringe order without any operator\'s contribution. A polariscope, a load system and a digital photographic camera composed the experimental setup. The difference between principal stresses was evaluated by isochromatic fringe color, provided that a calibration between fringe order and fringe color was made. The experimental results were compared with the analytical solution of a disc under diametrical compression. These results were affected by noise that was removed using a computational algorithm. Other anomalies were related to the material used in the model and non-uniformity in the load applied. The image processing system demonstrated to be efficient. However, the system could evaluate the fringe order from the range of 0,5 to 3 that limited the evaluation of the difference between principal stresses