Autor(es):
Pereira, Luís 
Data: 2010
Identificador Persistente: http://hdl.handle.net/10773/3929
Origem: RIA - Repositório Institucional da Universidade de Aveiro
Assunto(s): Engenharia mecânica; Dispositivos médicos; Implantes artificiais; Próteses; Geradores eléctricos
Descrição
A constante evolução tecnológica conduziu, nos últimos anos, a uma
redução quer nas dimensões, quer nos padrões de consumo dos diversos
sistemas instrumentados. Como consequência surgiu, gradualmente, a
necessidade de substituir os tradicionais métodos de ”alimentação” de
dispositivos médicos instrumentados, cujas fontes de energia se baseavam
na utilização de baterias. Não obstante, também novos dispositivos médicos
têm surgido, como resposta aos novos horizontes que estas tecnologias
proporcionam.
Este trabalho apresenta três propostas de sistemas de geração de energia
eléctrica, aplicados num modelo conceptual da prótese da anca
desenvolvida para o efeito. Todos eles foram criados com o objectivo
de gerar energia de forma independente de mecanismos exteriores ao
corpo humano e, com base em movimentos efectuados quotidianamente.
Foram utilizados dois tipos de geradores baseados no processo de indução
magnética e um sistema com recurso a materiais piezoeléctricos. O primeiro
consistiu no aproveitamento da vibração/impacto introduzido durante os
movimentos. O segundo sistema indutivo baseou-se no movimento relativo
da esfera da prótese, face a um componente acetabular magnetizado. Por
fim, um terceiro sistema baseou-se na carga mecânica aplicada à prótese
durante o movimento.
Os resultados revelaram que todos os sistemas desenvolvidos podem, de
facto, ser utilizados como geradores para este tipo de aplicação. Porém
existe a necessidade de optimização dos mesmos, assim como dos métodos
de ensaio disponíveis. The constant evolution of technology has led, in the last years, to a
reduction of size and energy needs of several instrumented systems. As a
consequence, gradually, the need of replace traditional power supplies, in
medical instrumented devices, whose energy sources were based on the use
of batteries. Nevertheless, new devices have also emerged, as a response to
the new horizons that these technologies provide.
This work presents three new systems for electric energy generation,
being all applied in the same conceptual model of a hip prosthesis, designed
for that purpose. All the systems were developed in order to generate
power independently from mechanisms outside human body and, based on
movements done everyday. Two types of generators based on magnetic
induction and a system using piezoelectric materials were built. The first
one use the mechanical energy that is generated during patient movements
and produce oscilations of a magnet that is located inside the prosthesis.
The second inductive system was based on the relative motion between the
sphere of the prosthesis, and a magnetized acetabular component. Finally
the third system, use the force applied to the prosthesis, during movement,
to deform a piezoelectric device.
The results reveal that all systems developed can, indeed, be used as
generators for this kind of application, however there is the need to optimize
them, as well as the test methods. Mestrado em Engenharia Mecânica
