Mestrado Acadêmico em Engenharia Mecânica - PPGEM

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Navegando Mestrado Acadêmico em Engenharia Mecânica - PPGEM por Autor "Bock , Eduardo Guy Perpétuo"

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    Controle inteligente embarcado para dispositivos de assistência ventricular
    (Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia de São Paulo (IFSP), 2020-02-17) Santos, Bruno Jesus do; Bock , Eduardo Guy Perpétuo; Leão, Tarcisio Fernandes; Bock, Eduardo Guy Perpétuo; Toufen, Dennis Lozano; Miyagi, Paulo Eigi
    Este projeto consiste na concepção de estratégias para implementação de uma Técnica de Controle Automático (TCA) para Dispositivos de Assistência Ventricular (DAVs) em um sistema embarcado, com características de um sistema inteligente pela integração do processamento de dados em tempo real, arquitetura reconfigurável e com protocolos de comunicação baseado nos conceitos da Saúde 4.0. Os DAVs são utilizados para o tratamento de pacientes com Insuficiência Cardíaca (IC), seja como ponte para o transplante, recuperação ou como terapia de destino. Os principais componentes de um DAV são bomba de sangue rotatória, um controlador e baterias. O controlador é um equipamento que implementa as técnicas de controle para melhorar a eficiência e qualidade da assistência prestada pelo DAV. A Técnica de Controle Automático (TCA) aqui adotada envolve um sistema que ajuste a rotação da bomba de forma harmoniosa com os sistemas fisiológicos, sem o uso de sensores, e que considere o estado clínico e o nível de atividade física do paciente. Três camadas compõem a TCA: (i) controle Proporcional-Integral da velocidade de rotação do motor do DAV; (ii) controle de fluxo baseado em parâmetros fisiológicos estimados; e (iii) controle automático da velocidade de rotação do motor do DAV por lógica fuzzy. A TCA foi testada inicialmente em computador e sistemas de aquisição de dados, mas com esta estrutura não se tem a portabilidade do controlador, por isso, neste trabalho, como proposta de controle inteligente e reconfigurável em tempo real, a TCA foi embarcada e otimizada. O resultado da migração da 1ª Camada da TCA apresentou estabilidade no controle e aquisição de dados do atuador. O resultado da migração da 2ª Camada da TCA apresentou valores de estimação com erro médio 2,6 ± 0,7 % (ƿ=0,94; α=0,05) para o fluxo, 0,34 ± 0,1 % (ƿ=0,8; α=0,05) para o diferencial de pressão e 0,72 ± 0,7 % (ƿ=0,91; α=0,05) para a frequência cardíaca. O resultado da migração da 3ª Camada da TCA apresentou valores semelhantes entre o controle da lógica fuzzy rodando em PC e sistema embarcado. No ensaio in vitro do controle rotação de um protótipo de DAV acoplado a um simulador cardíaco, o valor ajustado de rotação do motor do DAV foi conservado mesmo com variação da resistência de bombeamento causado pelo sistema fisiológico, e no modo de controle automático da rotação do motor do DAV, ele acompanhou a demanda de assistência necessária, seja na evolução da IC, aumentando a assistência, ou na recuperação da função sistólica, diminuindo a assistência do DAV.