Actualización y desarrollo de un respirador humano artificial

Desarrollo de software para sistemas embebidos utilizando Herramientas CASE (Computer Aided Software Engineering)

El panorama actual de las herramientas para desarrollos de sistemas, las exigencias normativas y la gran sofisticación del hardware empleado exige que la ingeniería de software mejore sus prácticas de creación de aplicaciones informáticas promoviendo la documentación de los proyectos y la reutilización de partes del desarrollo. Por ello, es importante que la documentación del proyecto se realice en cada etapa del ciclo de vida (análisis, diseño, codificación, pruebas, y mantenimiento) para promover la productividad, la capacidad de mantenimiento y la calidad del proyecto.

El ventilador humano artificial es un respirador microprocesado (equipamiento de electromedicina) para el control mecánico o asistido de la ventilación de un paciente. Acorde al avance tecnológico y a las exigencias del mercado, la firma cliente, plantea la incorporación de nuevas tecnologías al equipo que mejoren su funcionalidad.

Pantalla del respirador

La versión recibida del equipo contenía un compacto proyecto de software que respondía a los requerimientos funcionales propuestos hasta el momento. Debido a que el software carecía de documentación que revelara la planificación y el progreso a lo largo del ciclo de vida del proyecto, el mismo dependía casi exclusivamente de los desarrolladores de turno.

En función a las necesidades del cliente se fijaron dos objetivos en el desarrollo de este trabajo, a) generar la documentación del desarrollo del equipo y b) incrementar sus prestaciones.

Con la formulación de una documentación detallada de cada una de las partes del sistema se pudo: proveer una semántica eficiente para capturar todos los componentes del sistema y las decisiones tácticas importantes; ofrecer un lenguaje común a todas las personas involucradas con el proyecto; controlar la coherencia entre los modelos conceptuales y el código correspondiente; posibilitar un mantenimiento ágil.

Con el desarrollo de nuevo software y con el diseño de un nuevo circuito electrónico se pudieron incorporar nuevas prestaciones al equipo, aportándole diferentes funcionalidades al respirador y optimizando la interfaz Usuario-Equipo a nivel visual y sonoro.

El incremento de las prestaciones del equipo se concretó con la incorporación de la función de medición del oxígeno en gas inspiratorio existente durante el proceso artificial de respiración humana. A partir de ello el equipo puede medir en forma continua dosificaciones de oxígeno en aire.

Las mejoras de la interfaz visual Usuario-Equipo se concretaron mediante un diseño más amigable de los gráficos vistos en pantalla y con la incorporación de tratamientos especiales a ciertos parámetros operativos. También se logró la incorporación de un nuevo sistema procesador de sonido y alarmas sonoras de acuerdo a la norma UNE-EN 475. Para la concreción de estas prestaciones se diseñó una nueva placa de soporte para el equipo con todas las actualizaciones requeridas. La misma se diseñó en cuatro capas, en montaje superficial.

Para la programación se utilizó lenguaje C, mientras que para la incorporación de funcionalidad al equipo se diseñó un nuevo circuito electrónico desarrollado en ORCAD por el equipo de trabajo. En cuanto a la implementación del modelado de sistemas se utilizó la metodología OOSE (Object Oriented Software Engineering); y como herramienta para la identificación y valoración de riesgos se utilizó el método AMFE (Análisis Modal de Fallas y Efectos), donde se enumeran las diferentes fallas potenciales, se identifican sus causas y las acciones recomendadas para su resolución.

Con la incorporación de herramientas y metodologías de modelado de sistemas se pudo proporcionar a la firma cliente una documentación detallada de cada una de las partes del sistema, independiente de la persona a cargo de la programación, promoviendo la eficiencia en el desarrollo y la adecuación en el cumplimiento de la normativa internacional de sistemas embebidos.

De acuerdo al gerente de la firma cliente TECME S.A., Sr. Ernesto Mañá, “El proyecto tuvo múltiples implicancias positivas, tanto para el presente como para el futuro de la empresa. Como beneficios inmediatos cabe destacar que el nivel de confiabilidad del nuevo software es tal que, desde su incorporación a la producción, se redujo a cero el número de fallas informáticas detectadas en campo. Por otro lado, la estructuración del software según las exigencias de normativas internacionales, la utilización de herramientas CASE y la posesión de una documentación completa asociada al mismo, permitió a la empresa independizarse del conocimiento de personas individuales. Las tareas de mantenimiento y actualización del software dejaron de tener ese ‘halo de misterio’ que hacía que sólo el programador que había diseñado el software podía ejecutarlas.

La adición de nuevas funciones al equipo permitió un mejor posicionamiento de la empresa tanto en el mercado local como en el externo. Por ejemplo, la incorporación al respirador de un control de porcentaje de oxígeno permitió acceder a licitaciones nacionales e internacionales con una importante ventaja competitiva en precio.

En resumen, el proyecto permitió lograr una importante mejora de la confiabilidad y mantenibilidad del software, con la consiguiente reducción de costos actuales y futuros. Estos aspectos, además de la incorporación de nuevas funciones permitió a la empresa diferenciarse netamente de la competencia local”.

A partir de este ejemplo concreto de aporte tecnológico, el INTI está en condiciones de brindar desarrollo de software para sistemas embebidos utilizando herramientas CASE. Esta forma de desarrollo es uno de los elementos que posibilita la validación de software en base a exigencias de normas internacionales, requisito ineludible para la comercialización, en mercados desarrollados, de sistemas que deben poseer una elevada seguridad de funcionamiento. Es por otro lado una metodología que posibilita actualizaciones rápidas y mantenimiento económico, aspectos claves para la competitividad en un entorno cambiante.

Este servicio está dirigido a entes privados o públicos dedicados al desarrollo y fabricación de equipamiento electromédico, científico, industrial o militar, que requieran elevada seguridad de funcionamiento y/o facilidad y economía de actualización y mantenimiento por razones competitivas o de servicio.

Autores: Reale, C.; Puntillo, C.; Galanzino, C. (INTI - Córdoba)