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http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/39217| Título: | Análise termográfica dos efeitos diretos de jato de plasma atmosférico com diferentes ponteiras de fulguração |
| Título(s) alternativo(s): | Thermographic analysis of the direct effects of the atmospheric plasma jet with different flashing tips |
| Autor(es): | Silvestre, Lucas Fernandes |
| Orientador(es): | Maia, Joaquim Miguel |
| Palavras-chave: | Plasma de baixa temperatura Pressão atmosférica Termografia Engenharia biomédica Processamento de imagens Low temperature plasmas Atmospheric pressure Thermography Biomedical engineering Image processing |
| Data do documento: | 4-Dez-2025 |
| Editor: | Universidade Tecnológica Federal do Paraná |
| Câmpus: | Curitiba |
| Citação: | SILVESTRE, Lucas Fernandes. Análise termográfica dos efeitos diretos de jato de plasma atmosférico com diferentes ponteiras de fulguração. 2026. Dissertação (Mestrado em Engenharia Elétrica e Informática Industrial) - Universidade Tecnológica Federal do Paraná, Curitiba, 2025. |
| Resumo: | O jato de plasma em pressão atmosférica (APPJ) tem se consolidado como uma tecnologia promissora devido à sua simplicidade estrutural, baixo consumo energético e capacidade de gerar, em abundância, espécies reativas de oxigênio e nitrogênio, sem necessidade de sistemas de vácuo. Essa técnica tem sido aplicada em diferentes áreas, especialmente na medicina, em processos de esterilização, cicatrização e modificação de superfícies. Entretanto, a compreensão dos efeitos térmicos diretos desse tipo de plasma sobre tecidos biológicos ainda é limitada, sendo este um fator crucial para a segurança e eficácia de futuros protocolos clínicos. O presente trabalho teve como objetivo avaliar a variação de temperatura decorrente do contato direto entre jatos de plasma gerados por equipamentos de corrente contínua (CC) e alternada (CA) ou de radiofrequência, considerando a geometria das ponteiras aplicadoras em diferentes tecidos biológicos ex vivo. Aplicou-se plasma por 7 minutos, em regime contínuo, a três tipos de tecido biológico ex vivo: pele de porco, fígado bovino e pele de frango. Foram utilizadas diferentes ponteiras associadas a três equipamentos: PLASMED (CC), PLASMAX (CA) e NIOO (CA), mantendo-se a distância aproximada de 1 mm entre a saída do jato e a superfície das amostras. A aquisição termográfica foi realizada por meio de uma câmera infravermelha FLIR T540, com posterior processamento das imagens em software desenvolvido em MATLAB, registrando-se temperaturas mínimas, médias e máximas a cada 60 segundos. Os resultados demonstraram que a resposta térmica depende simultaneamente do tipo de tecido, da geometria da ponteira e da fonte de plasma. O equipamento do tipo CC apresentou perfis de variação mais estáveis, enquanto os do tipo CA evidenciaram maior variação térmica. Ponteiras de menor área de contato, como as do tipo agulha, concentraram a energia e resultaram em elevações iniciais mais acentuadas, sobretudo em tecidos de menor espessura, como a pele de frango. As ponteiras de geometria mais arredondada promoveram um aquecimento mais uniforme, com menores riscos de picos de temperatura. Entre os tecidos, o fígado bovino apresentou comportamento mais estável e valores médios mais elevados, atribuídos ao seu maior teor de água, enquanto a pele suína apresentou maiores amplitudes térmicas e a pele de frango mostrou maior suscetibilidade às oscilações. Conclui-se que a variação térmica induzida pelo plasma atmosférico é multifatorial, resultante da interação entre a fonte de energia, a geometria da ponteira e as propriedades físico-químicas do tecido-alvo. Esses achados reforçam que a segurança no uso biomédico do plasma não pode ser definida apenas pela potência do equipamento, mas exige a padronização das condições de aplicação. |
| Abstract: | The atmospheric pressure plasma jet (APPJ) has been consolidated as a promising technology due to its structural simplicity, low energy consumption, and ability to generate abundant reactive oxygen and nitrogen species without the need for vacuum systems. It has applications in various fields, particularly in medicine, for sterilization, wound healing, and surface modification processes. However, the understanding of the direct thermal effects of this type of plasma on biological tissues remains limited, which is a crucial factor for ensuring the safety and effectiveness of future clinical protocols. This study aimed to evaluate the temperature variation caused by the direct contact of plasma jets generated by direct current (DC), alternating current (AC), and radiofrequency-based devices, considering the geometry of the applicator tips used on different ex vivo biological tissues. Plasma was applied continuously for seven minutes on three types of ex vivo biological tissues: pig skin, bovine liver, and chicken skin. Different applicator tips were employed in association with three plasma devices: PLASMED (DC), PLASMAX (AC), and NIOO (AC), maintaining an approximate distance of 1 mm between the jet outlet and the sample surface. Thermographic data were acquired using a FLIR T540 infrared camera, and the images were subsequently processed with software developed in MATLAB to record minimum, mean, and maximum temperatures at 60-second intervals. The results showed that the thermal response depends simultaneously on the type of tissue, the tip geometry, and the plasma source. The DC device exhibited more stable temperature variation profiles, while the AC-based systems demonstrated greater thermal variability. Applicator tips with smaller contact areas, such as needle-type tips, concentrate energy and produce higher initial temperature rises, especially in thinner tissues, like chicken skin. Conversely, tips with more rounded geometries promoted more uniform heating, reducing the occurrence of temperature peaks. Among the tested tissues, bovine liver exhibited a more stable behavior and higher mean temperatures, which can be attributed to its higher water content. In contrast, pig skin showed a greater thermal amplitude, and chicken skin demonstrated higher susceptibility to oscillations. It can be concluded that the thermal variation induced by atmospheric plasma is multifactorial, resulting from the interaction between the energy source, the tip geometry, and the physicochemical properties of the target tissue. These findings highlight that the safety of biomedical plasma applications cannot be defined solely by device power but requires the standardization of application conditions. |
| URI: | http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/39217 |
| Aparece nas coleções: | CT - Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica e Informática Industrial |
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