Topics in design and analysis of transcutaneous energy transfer to ventricular assist devices (2013)
- Authors:
- Autor USP: FERREIRA, DANIELA WOLTER - EP
- Unidade: EP
- Sigla do Departamento: PEA
- Subjects: ENERGIA ELÉTRICA (TRANSFERÊNCIA); VENTRÍCULO CARDÍACO (ASSISTÊNCIA); DISPOSITIVOS E INSTRUMENTOS MÉDICOS
- Language: Inglês
- Abstract: Esse trabalho estuda um sistema de transferência de energia transcutâneo (TET) que, tal qual um transformador de alta frequência, usa campos eletromagnéticos para transferir potência de fora do corpo a um órgão artificial dentro do corpo. Assim, a pele passa a ser parte do acoplamento magnético entre o primário (bobina externa) e o secundário (bobina interna). Dessa forma, a bobina externa (transmissor) é excitada por um circuito oscilador, gerando corrente alternada de alta frequência e transfere energia ao sistema secundário interno (receptor) que contém uma bobina associada a um circuito retificador seguido de amplificadores e reguladores para alimentar o órgão artificial e/ou uma bateria recarregável interna. Devido à diversidade de áreas para pesquisar, esta tese teve as bobinas de TET como objetivo principal, explorando alguns aspectos dos circuitos eletrônicos que afetam diretamente o projeto adequado das bobinas. Simulações de diferentes configurações de bobinas (com diferentes tipos de material magnético e diferentes dimensões geométricas dos núcleos) e diferentes parâmetros elétricos foram realizados através de softwares de Método dos Elementos Finitos (FEM). Essas análises com e sem capacitores de ressonância série (SRCs) observaram o comportamento das bobinas considerando o rendimento, a regulação, a taxa de absorção específica (SAR) e densidade de corrente induzida na pele. Os resultados dessas simulações também facilitou um procedimento de otimização usando o método de Kriging, sem a necessidade de novas simulações via FEM. Em paralelo com o processo de optimização, diferentes protótipos físicos foram criados e testados para validar as simulações e explorar o comportamento das bobinas. O aumento da temperatura nas bobinas e os limites dos circuitos eletrônicos foram observados, sugerindo novas estratégias de otimização.Uma vez que o cálculo da temperatura é demasiado complicado, esta pesquisa sugere o uso de um fator, aqui denominado "fator térmico", para indiretamente considerar esse aumento de temperatura. Além disso, uma vez que o AO requer uma potência constante, a carga do transformador de TET foi modelada como uma resistência variável. Esta tese propõe um algoritmo para calcular este valor de resistência variável diretamente nas simulações com FEM. Assim, foi proposto um outro procedimento de otimização com a nova estratégia mencionada, interagindo diretamente com a aplicação de FEM. Neste segundo caso, os métodos de homogeneização foram utilizados para simplificar a malha sem ignorar correntes de Foucault, e os efeitos pelicular e de proximidade, permitindo simulações precisas de bobinas com fios mais grossos e em frequências mais altas. Os resultados de ambas as simulações foram discutidos brevemente no final para avaliar configurações elegíveis para serem montadas.
- Imprenta:
- Data da defesa: 06.09.2013
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ABNT
FERREIRA, Daniela Wolter. Topics in design and analysis of transcutaneous energy transfer to ventricular assist devices. 2013. Tese (Doutorado) – Universidade de São Paulo, São Paulo, 2013. Disponível em: http://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/3/3143/tde-10072014-160024/. Acesso em: 16 fev. 2026. -
APA
Ferreira, D. W. (2013). Topics in design and analysis of transcutaneous energy transfer to ventricular assist devices (Tese (Doutorado). Universidade de São Paulo, São Paulo. Recuperado de http://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/3/3143/tde-10072014-160024/ -
NLM
Ferreira DW. Topics in design and analysis of transcutaneous energy transfer to ventricular assist devices [Internet]. 2013 ;[citado 2026 fev. 16 ] Available from: http://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/3/3143/tde-10072014-160024/ -
Vancouver
Ferreira DW. Topics in design and analysis of transcutaneous energy transfer to ventricular assist devices [Internet]. 2013 ;[citado 2026 fev. 16 ] Available from: http://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/3/3143/tde-10072014-160024/
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