Design, manufacturing and evaluation of a ventricular assistance device : implantable centrifugal blood pump

Orientadores: Antonio Celso Fonseca de Arruda, Aron José Pazin de AndradeTese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia MecânicaResumo: Uma Bomba de Sangue Centrífuga Implantável (BSCI) foi projetada e construída para assistência ventricular de longa duração no tratamento de pacientes portadores de doenças cardiovasculares. A proposta do projeto foi desenvolver um Dispositivo de Assistência Ventricular (DAV) com custos reduzidos, originalidade de desenho e tecnologia nacional. A geometria do rotor da bomba, aliando um cone em espiral com aletas centrífugas, deu origem ao pedido de Patente de Invenção (PI 0706163-3). O desenvolvimento de seus sistemas propulsores se inclui no Projeto Temático FAPESP nº 2006/58773-1. A metodologia baseou-se em testes individuais dos mancais, atuador e rotor, seguidos de testes do conjunto da BSCI em bancada, com sangue humano e em animais. Foram realizadas simulações numéricas por computador que resultaram no dimensionamento da bomba e definição da sua geometria. Foi testado o atrito nos mancais e os resultados que apresentaram maior durabilidade foram do par alumina-polietileno. Testes em dinamômetro resultaram na caracterização do propulsor eletromagnético, um motor sem escovas trifásico de corrente contínua, e seu controlador eletrônico baseado na técnica de controle sem sensores. Foram realizados testes de hemólise de acordo com as Normas ASTM F1830 e ASTM F1841 para quantificar os danos causados ao sangue pela BSCI e seu índice de hemólise foi de 0,0054 mg/100L, considerado excelente. Testes prospectivos em animais para avaliação do implante resultaram na possibilidade de posicionamento da bomba no tórax ou abdome. Após os testes realizados, a BSCI projetada e construída foi considerada uma opção segura para o tratamento das doenças cardiovasculares. Como trabalhos futuros, serão realizados mais testes em animais para avaliação do funcionamento da BSCI antes dos testes em pacientesAbstract: An Implantable Centrifugal Blood Pump was developed for long-term ventricular assistance in cardiac patients. In vitro tests were performed, as wear evaluation, performance tests and hemolysis tests in human blood. Preliminary tests were performed with a non-implantable pump in order to properly locate the inlet port. Numerical computational simulations were performed in order to predict its best geometry. Wear evaluations helped to select the best materials for double pivot bearing system proposed to achieve longer durability. Performance tests pointed the best impeller geometry. The Implantable Centrifugal Blood Pump was compared with other two blood pumps. One is a centrifugal blood pump for cardiopulmonary bypass and the other is a similar implantable device called Gyro - Nedo Pump. The proposed implantable centrifugal blood pump showed the best performance. But, its results showed a strong descendant curve in high flow. Other prototype was manufactured with a different inlet port angle to overcome this problem. According to ASTM, the normalized index of hemolysis (NIH) tests were performed "In Vitro" with human blood in closed circuit (mock loop) in normalized conditions, as flow of 5 L/min and total pressure ahead of 100 mm Hg. After six hours, NIH measured 0.0054 mg/100L that can be considered excellent since it is close to the minimum found in literature (between 0.004 g/ 100L e 0.02 g/ 100L). Prior to evaluate performance during "In Vivo" animal studies, anatomical studies were necessary to achieve best configuration and cannulation for Left Ventricular Assistance. Results were considered satisfactory and "In Vivo" tests will be performed looking forward to implant it in patientsDoutoradoMateriais e Processos de FabricaçãoDoutor em Engenharia Mecânic

Utilização de radiação UVC para desinfecção do ar nos ambientes / UVC radiation utilization to disinfect environments air

O presente trabalho apresenta o projeto de um dispositivo e os testes realizados em um sistema de auxílio na prevenção de contaminações pelo Sars-Cov2 com a desinfecção do ar pela utilização de UVC como ação germicida. O sistema foi testado com E.colis e proporcionou no ar tratado uma visível taxa de inativação das colônias de bactérias aspergidas em sua entrada

Single Axis Controlled Hybrid Magnetic Bearing for Left Ventricular Assist Device: Hybrid Core and Closed Magnetic Circuit

In previous studies, we presented main strategies for suspending the rotor of a mixed-flow type (centrifugal and axial) ventricular assist device (VAD), originally presented by the Institute Dante Pazzanese of Cardiology (IDPC), Brazil. Magnetic suspension is achieved by the use of a magnetic bearing architecture in which the active control is executed in only one degree of freedom, in the axial direction of the rotor. Remaining degrees of freedom, excepting the rotation, are restricted only by the attraction force between pairs of permanent magnets. This study is part of a joint project in development by IDPC and Escola Politecnica of Sao Paulo University, Brazil. This article shows advances in that project, presenting two promising solutions for magnetic bearings. One solution uses hybrid cores as electromagnetic actuators, that is, cores that combine iron and permanent magnets. The other solution uses actuators, also of hybrid type, but with the magnetic circuit closed by an iron core. After preliminary analysis, a pump prototype has been developed for each solution and has been tested. For each prototype, a brushless DC motor has been developed as the rotor driver. Each solution was evaluated by in vitro experiments and guidelines are extracted for future improvements. Tests have shown good results and demonstrated that one solution is not isolated from the other. One complements the other for the development of a single-axis-controlled, hybrid-type magnetic bearing for a mixed-flow type VAD.Brazilian Agency, Sao Paulo Research Foundation-FAPESP[2006/58773-1