Mestrado em Automação e Controle de Processos

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Navegando Mestrado em Automação e Controle de Processos por Autor "Bock, Eduardo Guy Perpétuo"

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    Automatização de uma bancada de atrito e desgaste para seleção de materiais de uma bomba de sangue centrífuga implantável
    (Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia de São Paulo (IFSP) , 2016) Marques Júnior, Antonio Luiz; Bock, Eduardo Guy Perpétuo
    Uma Bancada de Ensaios de Atrito e Desgaste (BEAD) foi projetada e construída no Laboratório de Bioengenharia e Biomateriais do Instituto Federal de São Paulo (IFSP) para realizar a seleção de materiais utilizados em uma Bomba de Sangue Centrífuga Implantável (BSCI). A BSCI é um dispositivo que realiza a assistência ventricular de longa duração em pacientes com estágio avançado de insuficiência cardíaca, mantendo a circulação sanguínea e dando suporte à vida. A BSCI pode ser classificada como um Dispositivo de Assistência Ventricular (DAV) de terceira geração com mancais de apoio cerâmico-poliméricos para o eixo do rotor. Os testes são realizados na BEAD para avaliar o desgaste no mancal e eixo do rotor submetidos a fricção. A BSCI é composta por um motor de corrente contínua sem escova, o qual está acoplado magneticamente ao rotor da bomba. O rotor da bomba é suportado pelo eixo do rotor e os mancais cerâmicos. Durante os ensaios, a BEAD proporcionou o ajuste constante da força de contato entre os mancais e o eixo do rotor e uma lubrificação constante por meio de um fluido de viscosidade similar ao sangue, composto de água e glicerina, simulando a passagem do sangue dentro da BSCI. Na BEAD, uma célula de carga envia um sinal analógico para um circuito eletrônico, este sinal é apresentado na grandeza de força em um display de cristal líquido. O ajuste da velocidade é realizado por meio de um conversor eletrônico e um inversor de frequência. Os resultados dos ensaios com os pares tribológicos serviram para a seleção de materiais dos mancais visando maior durabilidade mecânica da BSCI. Foram confeccionados diversos tipos de mancais e eixos do rotor com dimensões pré-definidas. A metodologia utilizada para validação da BEAD foi a de calibração por comparação de pesos padrão com uma balança de precisão. Neste trabalho, não foi avaliada a vibração nos mancais. Entretanto, a BEAD tornou possível realizar o ensaio de atrito sob condições controladas e avaliar o desgaste de um determinado material a ser utilizado na BSCI. Em ensaios futuros, serão realizados ensaios conjugados de vibração e desgaste para uma avaliação mais precisa do atrito no interior da bomba.
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    Ferramenta computacional de supressão do sinal de atividade ventricular em eletrocardiograma
    (Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia de São Paulo (IFSP) , 13/04/2016) Paulo, Miriam Ferraz; Bock, Eduardo Guy Perpétuo
    A Fibrilação Atrial (FA) é uma das doenças cardíacas mais comuns e atinge entre 1,5% a 2% da população geral. Ela ocorre quando há o surgimento de múltiplas frentes de onda vagando nos átrios com padrões de propagação diferentes, isto afeta os ventrículos, o batimento cardíaco torna-se irregular e, normalmente mais rápido. Assim, no lugar da onda P do eletrocardiograma (ECG), que representa a despolarização dos átrios, apresenta-se uma linha de base flutuante. Apesar dos sintomas como, palpitações, cansaço repentino, tontura, desconforto para respirar, o paciente consegue conviver com a doença. Mas, com o passar dos anos, isso pode acarretar complicações, como o tromboembolismo sistêmico, podendo causar um acidente vascular cerebral ou trombose. O diagnóstico da fibrilação atrial requer confirmação pelo registro de ECG. Como a atividade atrial ocorre de maneira independente da atividade ventricular um dos caminhos para analisar e caracterizar a fibrilação atrial é cancelar a atividade ventricular, com a finalidade de observar somente a atividade atrial, através da supressão do complexo QRS e da onda T. Como a onda P representa a contração dos átrios, ao observá-la é possível detectar a FA e quando for existente analisar seu comportamento. Este trabalho apresenta uma ferramenta que realiza a supressão da atividade ventricular a partir de sinais de ECG com FA. Obtendo somente o sinal atrial fibrilatório, com a intenção de auxiliar o médico a extrair informações clínicas úteis dessa doença que é tão complexa de ser interpretada. O trabalho apresenta uma ferramenta computacional que executa a supressão da atividade ventricular de sinais ECG contendo fibrilação atrial, utilizando o método de ABS (Average Beat Subtraction – Subtração da Média dos Batimentos). Para avaliar o desempenho do algoritmo foram usados sinais de ECG com fibrilação atrial simulada a partir de sinais de pacientes saudáveis do banco de dados de sinais fisiológicos Physionet (MIT-BIH Normal Sinus Rhythm) e sinais de pacientes com FA (MIT-BIH Arrhythmia Database e AF Termination Challenge Database). Os sinais atriais fibrilatórios foram avaliados com a análise de Fourier e o pico espectral dominante que segundo a literatura deve estar dentro da faixa de 4 a 9 Hz. O desenvolvimento do projeto foi feito no ambiente MATLAB R2012b, The MathWorks, Inc., Natick, Massachusetts, United States. Os resultados foram satisfatórios e no futuro o algoritmo poderá ser utilizado em pacientes do Instituto Dante Pazzanese de Cardiologia fornecendo ECG real para validação do algoritmo.
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    Novo sistema de geração de feixe pulsado de íons do acelerador de partículas do Instituto de Física da Universidade de São Paulo
    (Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia de São Paulo (IFSP) , 2013) Silva, Evandro Drigo da; Bock, Eduardo Guy Perpétuo
    Foi proposta a substituição do sistema de feixe iônico pulsado do acelerador de partículas do Instituto de Física da Universidade de São Paulo baseado num sistema que utiliza tecnologia de Síntese Digital Direta como alternativa ao sistema baseado em tecnologia analógica da década de 70. Foi realizada a montagem de um novo circuito ressonante de potência, bem como os testes e ajustes necessários. Também foram realizados testes das características do amplificador de potência banda larga adquirido. Confirmaram-se uma maior estabilidade e a superior facilidade de sintonia do circuito proposto neste trabalho.
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    Redes neurais artificiais para estimar rotação de um dispositivo de assistência ventricular
    (IFSP, 30/03/2015) Silva, Marcelo Barboza; Bock, Eduardo Guy Perpétuo
    Em 2014, foi batido o recorde de transplantes de coração no Brasil, mais de 300 pacientes receberam o órgão e saíram da fila. Mesmo assim, 259 pessoas ainda aguardavam um coração disponível. De acordo com estudos, 25% dos participantes desta fila chegarão a óbito antes de receber o órgão. Entretanto em todos esses casos o coração ainda funciona parcialmente, o que mostra que talvez não fosse necessário o transplante. Em alguns casos, uma máquina que auxilie o bombeamento de sangue é o suficiente para que o paciente aguarde a cirurgia ou se recupere. Foi pensando desta maneira que o Dispositivo de Assistência Ventricular (DAV) foi desenvolvido. Seu funcionamento em conjunto com o coração diminui o trabalho mecânico do miocárdio para o bombeamento do sangue. Entretanto, observou-se o surgimento de estenose na válvula aórtica nos pacientes assistidos. Isto ocorre porque com auxílio mecânico, essa válvula não funciona corretamente. Um campo de pesquisa ainda em desenvolvimento dos órgãos artificias é o controle. O funcionamento natural dos órgãos humanos tem diversos processos fisiológicos que realizam o controle das suas funções. Muitos processos são desconhecidos, inclusive. A frequência cardíaca (FC), por exemplo, depende da pressão arterial, das atividades físicas e até das emoções. O objetivo deste trabalho é propor o controle da velocidade do motor de um DAV, a Bomba de Sangue Centrífuga Implantável (BSCI), através de um controle similar ao natural. Ao considerar a FC como um dado de entrada do controlador, diversas entradas serão consideradas. Tomando-se o funcionamento dos DAVs, cada pessoa apresenta variações nos parâmetros fisiológicos cardiovasculares. Acredita-se, portanto, que a utilização de inteligência artificial possa suprir as necessidades de um controle mais próximo do fisiológico. Durante a metodologia foi proposta uma rotina que analisa o eletrocardiograma (ECG) em tempo real, calcula a FC e, através de redes neurais artificiais (RNA), estima a rotação do motor do DAV. A rotação estimada e consequentemente o fluxo de sangue é proporcional à FC e ocorre de maneira a garantir o correto funcionamento da válvula aórtica. Os aplicativos em Matlab foram desenvolvidos seguindo esta rotina e testados em dezesseis ECGs do Banco de pacientes com insuficiência cardíaca do Physionet. Os resultados apresentados em simulações realizadas em Simulink foram considerados satisfatórios. Foi concluído que a estratégia de controle de um DAV deve evitar a estenose da válvula aórtica e levar em consideração a FC. Os resultados também demonstraram que este controle pode ser feito com RNA. Testes in vitro, melhorias na rotina e melhorias nos aplicativos serão conduzidos futuramente.