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Título: Development and evaluation of a transcutaneous energy transfer system for medical applications
Título(s) alternativo(s): Desenvolvimento e avaliação de um sistema de transferência de energia transcutâneo para aplicações médicas
Autor(es): Trento, Nilton Spagnol
Orientador(es): Schneider, Fábio Kurt
Palavras-chave: Energia elétrica - Transferência
Materiais biomédicos
Sistemas de energia elétrica
Engenharia biomédica
Engenharia elétrica
Electric power - Transfer
Biomedical materials
Electric power systems
Biomedical engineering
Electric engineering
Data do documento: 30-Mai-2017
Editor: Universidade Tecnológica Federal do Paraná
Câmpus: Curitiba
Citação: TRENTO, Nilton Spagnol. Development and Evaluation of a Transcutaneous Energy Transfer System for Medical Applications. 2017. 140 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Elétrica e Informática Industrial) – Universidade Tecnológica Federal do Paraná, Curitiba, 2017.
Resumo: Transcutaneous energy transfer system (TETS) is a wireless power transfer technology used to deliver electrical energy through the skin to implanted devices in a non-invasive manner. It presents a promising solution for powering chronically medical implants since it can integrate transmission of power and information, as well as supply the required power without the constraints presented by the implantable batteries. The research project outlined in this thesis aims to contribute to the development of inductive-based TET systems by the means of a substantial introduction of the most relevant topics related to its medical applications and implementation, along with the design and evaluation of a TETS prototype able to transfer up to 20W. The results have demonstrated a promising solution regarding the topology used and its control characteristics, mostly due to its misalignment tolerance and achievable power efficiency. Although the temperature requirements in the secondary-side were not accomplished as a result of the high power losses obtained in the passive elements, it is very likely that a next version could accomplish lower operational temperatures values required by the respective safety standards, making it feasible to use the created prototype in future experiments with animals.
Abstract: Sistema de transferência de energia transcutânea (TET) é uma tecnologia de transferência de energia sem fio, utilizada para fornecer energia eléctrica através da pele para dispositivos implantados, de uma forma não-invasiva. Tais sistemas podem ser considerados como uma das mais promissoras soluções em termos de fornecimento de energia para implantes médicos de longa duração, uma vez que podem integrar tanto a transmissão de energia quanto de informação, assim como suprir a demanda de energia de implantes médicos sem as limitações apresentadas pelas baterias implantáveis. O projeto de pesquisa descrito nesta tese tem como principal objetivo contribuir para o desenvolvimento de sistemas TET baseado em métodos indutivos por meio de uma introdução substancial nos temas mais relevantes relacionados com às suas aplicações médicas e implementação, em conjunto com o desenvolvimento e avaliação de um protótipo capaz de transferir até 20W de energia. Os resultados apresentados demonstraram uma solução promissora em relação à topologia utilizada e das suas características de controle, principalmente devido à sua tolerância à desalinhamentos e alta eficiência energética. Embora os requisitos de temperatura no lado do secundário não foram alcançados, principalmente devido as perdas de potência elevadas obtidas nos elementos passivos, é provável que uma versão seguinte possa obter valores de temperaturas operacionais dentro dos valores propostos pelas respectivas normas de segurança, tornando viável o use do protótipo para futuras experiências em animais.
URI: http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/2592
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