Desenvolvimento e validação de um pneumotacógrafo de baixo custo baseado no sensor MPXV7002DP para monitoramento da ventilação

Abstract

A monitoração contínua da ventilação é essencial para o acompanhamento clínico respiratório. Dispositivos de referência possuem alta estabilidade e acurácia de medição, porém são compostos por eletrônica de alto valor agregado. O emprego de componentes acessíveis e manufatura aditiva surge como alternativa, mas introduz severas instabilidades analógicas ao sinal. Este trabalho apresenta o desenvolvimento e a validação de um pneumotacógrafo laboratorial (Add+Air), baseado no transdutor MPXV7002DP e no sistema em um chip (SoC) ESP32. A metodologia investigou os limites operacionais do sensor, validando experimentalmente que sua faixa de ± 2 kPa é adequada para a ventilometria, mas restrita para manovacuometria. O escopo da pesquisa focou em mitigar as deficiências intrínsecas ao hardware (ruído e deriva térmica) por meio de uma cadeia de processamento digital de sinais (DSP) em tempo real. A arquitetura integra calibração termodinâmica bilinear (K-Insp/K-Exp), Filtros Passa-Baixa (LPF) e Passa-Alta (HPF), além de uma malha de integração adaptativa operando a 50 Hz. A validação experimental em comparação a um sensor de referência comercial (Sensirion SFM3300-D) no simulador ativo IngMar ASL 5000 indicou a estabilização do sinal de volume sob as condições de bancada testadas, alcançando um viés sistemático nulo (0,000 mL). Sob fatores otimizados, o instrumento indicou alta correlação linear (R² = 0,9660), Erro Quadrático Médio (RMSE) de 0,03 L e Limites de Concordância de Bland-Altman de ± 60 mL. Conclui-se que o emprego adequado de malhas de processamento torna possível, em alguns casos, contornar as limitações analógicas e viabilizar métricas precisas a partir de instrumentação acessível.