Foi desenvolvido um diafragma de elevada vida útil e biocompatibilidade a ser utilizado em um dispositivo de assistência ventricular esquerda(DAV) eletromecânico de dimensões reduzidas e totalmente implantável. Foi realizado teste de resistência do diafragma de poliuretana com superfície texturizada. O teste avaliou sua resistência para experimentos In Vivo de até quinze dias com o DAV implantado em bezerro. Uma superfície de endotélio natural tem excelente tromboresistência. A quantidade e as características da neointima formada em um DAV são determinadas pela superfície do material, hemodinâmica e condições físico-patológicas. O implante de patch na aorta abdominal de porco isola as variáveis que normalmente estão presentes durante a utilização do DAV e que interferem na hemocompatibilidade do material. A avaliação das características do material foi obtida com o seu implante na parede da aorta descendente em contato com o fluxo sanguíneo. Diferentes tipos de superfície de contato foram avaliadas em sete experimentos In Vivo. Este estudo está voltado para as reações de interface sangue / material. Um estudo histológico foi realizado ao final de cada experimento para analisar as interações entre o sangue e o material, quantificando e qualificando a intima neo formada sobre a superfície de contato, calcificação e deposições de elementos constituintes do sangue / It has been developed a high lifetime and biocompatible diaphragm to be used in a Left Ventricle Assist Device (LVAD) that is a reduced dimension totally implantable electromechanical device. It has been performed an endurance test on a textured diaphragm made of polyurethane. This test has evaluated the diaphragm resistance to be used in In Vivo tests with the LVAD implanted for fifteen days in calves. A natural endothelial cell surface has excellent thromboresistant characteristics. The quantity and the characteristics of the neointima formed into LVAD are determined by the material surface, hemodynamics of the blood through the device, and the physico-pathological conditions. The patch implantation into the abdominal aorta of pigs has isolated some normal variables that usually are present during LVAD utilization and that may interfere on the material biocompatibility. The evaluation of the material’s characteristics has been enhanced through its implantation at the descending aorta wall in contact with blood flow. Different kinds of contact surfaces of specific polyurethane are tested in seven In Vivo experiments. This study is totally focused in the reaction of the blood-material interface. A histogical study is performed in the end of every animal experiment to analyze the interactions between blood and biomaterial. It’s emphasized the quantification and qualification of the neointima over the blood contact surface, calcification, and blood depositions

Foi desenvolvido um diafragma de elevada vida útil e biocompatibilidade a ser utilizado em um dispositivo de assistência ventricular esquerda(DAV) eletromecânico de dimensões reduzidas e totalmente implantável. Foi realizado teste de resistência do diafragma de poliuretana com superfície texturizada. O teste avaliou sua resistência para experimentos In Vivo de até quinze dias com o DAV implantado em bezerro. Uma superfície de endotélio natural tem excelente tromboresistência. A quantidade e as características da neointima formada em um DAV são determinadas pela superfície do material, hemodinâmica e condições físico-patológicas. O implante de patch na aorta abdominal de porco isola as variáveis que normalmente estão presentes durante a utilização do DAV e que interferem na hemocompatibilidade do material. A avaliação das características do material foi obtida com o seu implante na parede da aorta descendente em contato com o fluxo sanguíneo. Diferentes tipos de superfície de contato foram avaliadas em sete experimentos In Vivo. Este estudo está voltado para as reações de interface sangue / material. Um estudo histológico foi realizado ao final de cada experimento para analisar as interações entre o sangue e o material, quantificando e qualificando a intima neo formada sobre a superfície de contato, calcificação e deposições de elementos constituintes do sangue / It has been developed a high lifetime and biocompatible diaphragm to be used in a Left Ventricle Assist Device (LVAD) that is a reduced dimension totally implantable electromechanical device. It has been performed an endurance test on a textured diaphragm made of polyurethane. This test has evaluated the diaphragm resistance to be used in In Vivo tests with the LVAD implanted for fifteen days in calves. A natural endothelial cell surface has excellent thromboresistant characteristics. The quantity and the characteristics of the neointima formed into LVAD are determined by the material surface, hemodynamics of the blood through the device, and the physico-pathological conditions. The patch implantation into the abdominal aorta of pigs has isolated some normal variables that usually are present during LVAD utilization and that may interfere on the material biocompatibility. The evaluation of the material’s characteristics has been enhanced through its implantation at the descending aorta wall in contact with blood flow. Different kinds of contact surfaces of specific polyurethane are tested in seven In Vivo experiments. This study is totally focused in the reaction of the blood-material interface. A histogical study is performed in the end of every animal experiment to analyze the interactions between blood and biomaterial. It’s emphasized the quantification and qualification of the neointima over the blood contact surface, calcification, and blood depositions

Atualmente, sabe-se que grande parte dos acidentes graves ocorridos envolvendo uma diversidade de sistemas como plataformas de petróleo, aeronaves ou plantas de processos industriais, poderiam ser evitados caso possuíssem dispositivos de controle projetados especificamente para manter a segurança durante a ocorrência de falhas no funcionamento dos mesmos. Por outro lado, observam-se complicações em realizar o controle de sistemas remotos em que é possível não haver garantia de monitoração em tempo real, como o caso de sondas espaciais ou robôs de exploração. Neste contexto, podem-se encontrar ambas as dificuldades no controle do funcionamento de um Dispositivo de Assistência Ventricular (DAV) que desempenha a função de auxiliar o bombeamento de sangue para o sistema circulatório de um paciente com insuficiência cardíaca. Este tipo de dispositivo, quando usado para terapia de destino, deve apresentar um elevado nível de segurança, pois, caso haja falha, o risco de morte é eminente. Por sua vez, o sistema deve apresentar um elevado índice de autonomia, já que as características comportamentais e fisiológicas de um paciente estão em constante mudança e afetam diretamente o modo como deve ocorrer a interação entre o DAV e o sistema cardiovascular do paciente. Sendo assim, há uma necessidade premente de aprimoramento do projeto de sistemas de controle de DAVs autônomos e seguros. A proposta do presente trabalho consiste em aplicar conceitos mecatrônicos para o projeto de um sistema de controle de DAVs e, considerando a natureza dos sinais que indicam a ocorrência de falhas, considerar a teoria de Sistemas a Eventos Discretos (SED), ferramentas de análise de risco e técnicas de diagnóstico e tratamento de falhas para a obtenção de modelos de controle considerando-se uma arquitetura modular e distribuída. Desta forma, foi desenvolvida uma arquitetura de controle supervisório para DAVs considerando características de variações de comportamento do sistema circulatório do paciente e do próprio DAV. Esta arquitetura de controle contempla o diagnóstico e tratamento de falhas desenvolvendo um método para a classificação de falhas e, de acordo com a severidade de cada uma delas é proposto um sistema de controle que atua na regeneração ou degeneração do DAV para um estado seguro, v observando, também, o cumprimento de normas médicas e técnicas de segurança. Para atingir este objetivo, propõe-se uma sistemática para o projeto do sistema de controle para DAVs considerando o aspecto multidisciplinar pertinente a este contexto. A base dessa sistemática consiste em realizar uma efetiva análise de risco do sistema utilizando a ferramenta de estudo HAZOP (Hazard and Operability Studies). A partir do conhecimento obtido sobre o comportamento do sistema em situações críticas desenvolvem-se modelos formais utilizando rede Bayesiana e rede de Petri para o diagnóstico e tratamento das possíveis falhas. O comportamento do DAV controlado pode ser analisado de duas formas: (i) a partir de ensaios in vitro utilizando técnicas de análise por simulação e ferramentas computacionais adequadas, além de testes em simuladores cardiovasculares físicos que emulam interação com o sistema circulatório humano; (ii) a partir de ensaios in vivo em animais que poderão ser utilizados para simular modelos físicos de insuficiência cardíaca e permitir uma avaliação fidedigna dos efeitos do implante do DAV. O procedimento proposto foi aplicado para um caso real de desenvolvimento de um DAV envolvendo uma equipe de pesquisadores da Escola Politécnica da USP e do Instituto Dante Pazanesse de Cardiologia. Assim, é possível obter-se um sistema de controle autônomo e seguro que atenda normas técnicas aderentes a esse assunto e os rigorosos requisitos de projeto impostos a essa classe de sistema. / Nowadays, it is kwon that the several of severe disasters compromising a great variety of systems such as oil platforms, aircrafts or industrial plants, could have been avoided if these systems had controllers designed specifically to maintain the safety levels in case of fault. On the other side, many complications are observed on performing the control of remote systems, where there is no guarantee of real time monitoring of the system, as in space probes or reconnaissance robots. In this context, both obstacles can be found on the control of ventricular assist devices (VAD), which have the role of assisting to pump the blood into the patients circulatory system, in case of irregular heartbeat or heart failure. Devices such as the VAD must possess very high safety levels, as in case of fault, the consequences are severe and might result on the dead of the patient. Nevertheless, these systems must have high degree of autonomy, as the patients physiology and behavior are constantly changing, and these changes impact directly the interactions between the VAD and the patient´s cardiovascular system. Thus, there is a pressing need to improve the design of safe and autonomous control systems for VADs. The present work proposes applying mechatronic concepts to the development of control systems for VADs, considering the nature of the fault indicating signals, as well as the Discrete Event Systems (DES) theory and through the application of tools for risk analysis, and fault diagnostic and treatment techniques aiming the development of control models based on modular and distributed architectures. Thereby, a VAD supervisory control architecture was developed, where the behavior variations of the patient´s circulatory system as well as of the VAD were taken into consideration. This control architecture features the diagnostic and treatment of faults, where methods for faults classification where developed, and according to the severity each fault is proposed a control system that performs the regeneration or degeneration of the VAD to a secure state and is according to medical standards and safety techniques. To achieve this goal is proposed a systematic for the design of the VAD control system considering the multidisciplinary context of the device. The foundation of this systematic is the performance of an effective risk analysis through the use of the toolset known vii as HAZOP (Hazard and Operability Studies). From the knowledge acquired about the system behavior during critical conditions, formal models are developed employing Bayesian Networks and Petri Nets for the diagnostic and treatment of faults. The behavior of the controlled VAD can be analyzed in two possible ways: (i) from in vitro experiments, through the use of simulation analysis tools and proper computational tools, as well as tests on real cardiovascular simulators, where the interactions between the VAD and the human circulatory system can be emulated; (ii) from in vivo experiments, animals can be used to simulate physical models of irregular heartbeat or heart failure and allow reliable valuations of the VAD implant. The proposed procedure was applied on the VAD development, which was performed by a team of researchers from the Escola Politécnica da USP and from the Instituto Dante Pazanesse de Cardiologia. Thus, is possible to achieve an autonomous and safe control system that complies with the applicable technical standards, as well as the strict project requirements for this class of system.

Orientador: Prof. Dr. Pai Chi Nan / Dissertação (mestrado) - Universidade Federal do ABC, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Biomédica, 2014. / A alta demanda de transplantes de coração não é suprida pela quantidade de doadores do órgão. Diferentes alternativas aos transplantes são pesquisadas, sendo uma delas a utilização de bombas de sangue centrífugas (BSC) com mancal magnético (MM), apresentando maior durabilidade do que demais bombas. Porém acredita-se que o fluxo contínuo produzido por essas bombas possa causar danos no organismo em longo prazo, havendo a necessidade da utilização de fluxo sanguíneo pulsátil. O objetivo do trabalho foi produzir fluxo sanguíneo pulsátil sincronizado com o coração do paciente com uma BSC com MM. Para a produção do fluxo pulsátil foi feita a alteração da velocidade de rotação da BSC de acordo com os sinais eletrocardiográficos (ECG) do paciente. Foram utilizadas três fontes de sinal de ECG para os testes: gerador de funções, simulador de paciente e voluntário. O algoritmo implementado no Simulink® inferiu os instantes dos batimentos cardíacos seguintes identificando regiões acima de um determinado limiar (fixo e móvel) de amplitude máxima (picos QRS), que correspondem ao início dos batimentos. Calculou-se a média (fixa e móvel) da taxa de batimentos e inferiu-se o instante de tempo aproximado do pico QRS seguinte no sinal de ECG. A velocidade de rotação da BSC foi aumentada nos instantes inferidos para os QRS e após algum tempo foi reduzida. A resposta do motor foi avaliada no ar utilizando sinais degraus e velocidades de rotação definidas pelo algoritmo como entrada. As velocidades reais do motor foram obtidas utilizando a amostra do gerador e do voluntário. A possibilidade de produção de fluxo pulsátil nas condições encontradas foi avaliada. O algoritmo permitiu a identificação dos picos dos complexos QRS, o cálculo da taxa de batimentos e a inferência dos batimentos seguintes. Os valores de erro absolutos e relativos entre os instantes inferidos e reais foram baixos para os sinais das três fontes, tendo valores máximos aproximados de 0,5s (120 a 60bpm) e 51% (60 a 90bpm) para as amostras do gerador e do simulador, e de 0,157s e 15,94% para a amostra do voluntário. A elevação da velocidade de rotação de referência para 1900rpm ocorreu nos instantes dos valores inferidos e após 0,4s a velocidade foi reduzida para 1500rpm. Os momentos de elevação da velocidade de rotação se apresentaram sincronizados com os instantes dos batimentos. O tempo de resposta do motor foi de 0,04s. A estabilização das oscilações da velocidade real ocorreu após 2s, com máximos e mínimos acima e abaixo dos valores de referência, e médias das oscilações aproximadamente de 1700rpm, de acordo com a frequência do ECG. Houve sincronização entre a velocidade de referência e a real. As amplitudes de oscilação elevadas indicaram que os parâmetros do controlador do motor deveriam ser modificados para sua utilização em uma aplicação na água, com velocidade variável de entrada, e para seu ganho variável estar em intervalos de estabilidade. Outro dispositivo é necessário para medir fluxo e pressão do sistema produzindo fluxo pulsátil. / The high demand for heart transplants is not supplied by the number of donors. Alternatives to transplants are being researched, being one of these the use of centrifugal blood pumps (CBP) with magnetic bearing (MB), which have higher durability than other types of pumps. Nevertheless it is believed that the continuous flow generated by these pumps may cause long-term damage to the body, being necessary the use of pulsatile blood flow. The objective of this work is to produce pulsatile blood flow synchronized with the heart of the patient using a CBP with MB. The synchronized pulsatile flow was done by changing the rotational speed of the pump, according to the electrocardiographic (EKG) signals of the patient. Three different sources of EKG signal were used: a function generator, a patient simulator and a volunteer. The algorithm, implemented on Simulink®, inferred the moments of the following heart beats by finding points, above a certain threshold (fixed and moving), of maximum amplitude (QRS complexes) on the EKG signal. The mean of the heart beat rate (fixed or moving) was calculated and the instant of the next QRS peaks were inferred. The rotational speed of the CBP was increased on the moments of the QRS inferred and decreased after some time. The motor response was evaluated on air, using step signals and rotational speeds defined by the algorithm as inputs. The motor rotational speeds were obtained with the generators¿ and the volunteer¿s samples. The possibility of generation of pulsatile flow was evaluated. The algorithm identified the QRS complexes peaks, calculated the mean heart rate and inferred the following heart beats. The absolute and relative errors between the inferred and the real instants of the QRS peaks were low for the signals of the three sources, with maximum approximate values of 0,5s (120 to 60bpm) and 51% (60 to 90bpm) for the function generator and the simulator samples, and of 0,157s and 15,94% for the volunteer sample. The increase of the reference rotational speed to 1900rpm was done on the instants of the inferred values of QRS complexes, with reduction to 1500rpm after 0,4s. The moments in which the rotational speed is on its maximum values are about the same as the QRS complexes of the signal. The motor response was of 0,04s. The stabilization of the oscillating speed occurred after 2s, with maximum and minimum values above and below the reference ones, and mean values around 1700rpm, according to the heart beating rate. Synchronization between the reference and real rotational speeds was observed. The high amplitudes of the oscillations pointed out that the motor driver parameters should be changed to be used with variable rotational speed input and for the variable gain to remain between the driver stability values. Another device is required to measure flow and pressure of the system producing pulsatile flow.

Atualmente, sabe-se que grande parte dos acidentes graves ocorridos envolvendo uma diversidade de sistemas como plataformas de petróleo, aeronaves ou plantas de processos industriais, poderiam ser evitados caso possuíssem dispositivos de controle projetados especificamente para manter a segurança durante a ocorrência de falhas no funcionamento dos mesmos. Por outro lado, observam-se complicações em realizar o controle de sistemas remotos em que é possível não haver garantia de monitoração em tempo real, como o caso de sondas espaciais ou robôs de exploração. Neste contexto, podem-se encontrar ambas as dificuldades no controle do funcionamento de um Dispositivo de Assistência Ventricular (DAV) que desempenha a função de auxiliar o bombeamento de sangue para o sistema circulatório de um paciente com insuficiência cardíaca. Este tipo de dispositivo, quando usado para terapia de destino, deve apresentar um elevado nível de segurança, pois, caso haja falha, o risco de morte é eminente. Por sua vez, o sistema deve apresentar um elevado índice de autonomia, já que as características comportamentais e fisiológicas de um paciente estão em constante mudança e afetam diretamente o modo como deve ocorrer a interação entre o DAV e o sistema cardiovascular do paciente. Sendo assim, há uma necessidade premente de aprimoramento do projeto de sistemas de controle de DAVs autônomos e seguros. A proposta do presente trabalho consiste em aplicar conceitos mecatrônicos para o projeto de um sistema de controle de DAVs e, considerando a natureza dos sinais que indicam a ocorrência de falhas, considerar a teoria de Sistemas a Eventos Discretos (SED), ferramentas de análise de risco e técnicas de diagnóstico e tratamento de falhas para a obtenção de modelos de controle considerando-se uma arquitetura modular e distribuída. Desta forma, foi desenvolvida uma arquitetura de controle supervisório para DAVs considerando características de variações de comportamento do sistema circulatório do paciente e do próprio DAV. Esta arquitetura de controle contempla o diagnóstico e tratamento de falhas desenvolvendo um método para a classificação de falhas e, de acordo com a severidade de cada uma delas é proposto um sistema de controle que atua na regeneração ou degeneração do DAV para um estado seguro, v observando, também, o cumprimento de normas médicas e técnicas de segurança. Para atingir este objetivo, propõe-se uma sistemática para o projeto do sistema de controle para DAVs considerando o aspecto multidisciplinar pertinente a este contexto. A base dessa sistemática consiste em realizar uma efetiva análise de risco do sistema utilizando a ferramenta de estudo HAZOP (Hazard and Operability Studies). A partir do conhecimento obtido sobre o comportamento do sistema em situações críticas desenvolvem-se modelos formais utilizando rede Bayesiana e rede de Petri para o diagnóstico e tratamento das possíveis falhas. O comportamento do DAV controlado pode ser analisado de duas formas: (i) a partir de ensaios in vitro utilizando técnicas de análise por simulação e ferramentas computacionais adequadas, além de testes em simuladores cardiovasculares físicos que emulam interação com o sistema circulatório humano; (ii) a partir de ensaios in vivo em animais que poderão ser utilizados para simular modelos físicos de insuficiência cardíaca e permitir uma avaliação fidedigna dos efeitos do implante do DAV. O procedimento proposto foi aplicado para um caso real de desenvolvimento de um DAV envolvendo uma equipe de pesquisadores da Escola Politécnica da USP e do Instituto Dante Pazanesse de Cardiologia. Assim, é possível obter-se um sistema de controle autônomo e seguro que atenda normas técnicas aderentes a esse assunto e os rigorosos requisitos de projeto impostos a essa classe de sistema. / Nowadays, it is kwon that the several of severe disasters compromising a great variety of systems such as oil platforms, aircrafts or industrial plants, could have been avoided if these systems had controllers designed specifically to maintain the safety levels in case of fault. On the other side, many complications are observed on performing the control of remote systems, where there is no guarantee of real time monitoring of the system, as in space probes or reconnaissance robots. In this context, both obstacles can be found on the control of ventricular assist devices (VAD), which have the role of assisting to pump the blood into the patients circulatory system, in case of irregular heartbeat or heart failure. Devices such as the VAD must possess very high safety levels, as in case of fault, the consequences are severe and might result on the dead of the patient. Nevertheless, these systems must have high degree of autonomy, as the patients physiology and behavior are constantly changing, and these changes impact directly the interactions between the VAD and the patient´s cardiovascular system. Thus, there is a pressing need to improve the design of safe and autonomous control systems for VADs. The present work proposes applying mechatronic concepts to the development of control systems for VADs, considering the nature of the fault indicating signals, as well as the Discrete Event Systems (DES) theory and through the application of tools for risk analysis, and fault diagnostic and treatment techniques aiming the development of control models based on modular and distributed architectures. Thereby, a VAD supervisory control architecture was developed, where the behavior variations of the patient´s circulatory system as well as of the VAD were taken into consideration. This control architecture features the diagnostic and treatment of faults, where methods for faults classification where developed, and according to the severity each fault is proposed a control system that performs the regeneration or degeneration of the VAD to a secure state and is according to medical standards and safety techniques. To achieve this goal is proposed a systematic for the design of the VAD control system considering the multidisciplinary context of the device. The foundation of this systematic is the performance of an effective risk analysis through the use of the toolset known vii as HAZOP (Hazard and Operability Studies). From the knowledge acquired about the system behavior during critical conditions, formal models are developed employing Bayesian Networks and Petri Nets for the diagnostic and treatment of faults. The behavior of the controlled VAD can be analyzed in two possible ways: (i) from in vitro experiments, through the use of simulation analysis tools and proper computational tools, as well as tests on real cardiovascular simulators, where the interactions between the VAD and the human circulatory system can be emulated; (ii) from in vivo experiments, animals can be used to simulate physical models of irregular heartbeat or heart failure and allow reliable valuations of the VAD implant. The proposed procedure was applied on the VAD development, which was performed by a team of researchers from the Escola Politécnica da USP and from the Instituto Dante Pazanesse de Cardiologia. Thus, is possible to achieve an autonomous and safe control system that complies with the applicable technical standards, as well as the strict project requirements for this class of system.

O mancal magnético base deste trabalho é de 1-GDL(grau de liberdade) de controle uni-axial com circuito magnético híbrido do tipo atração, o qual foi desenvolvido em 2000 na Escola Politécnica da Universidade de São Paulo por Silva e Horikawa [1][2]. Nas duas extremidades do rotor são fixados ímãs, e em oposição ficam os atuadores eletromagnéticos com núcleos ferromagnéticos. Os ímãs são atraídos para os atuadores pelas forças magnéticas devido à presença dos núcleos ferromagnéticos dos dois atuadores. Devido à concorrência entre as forças magnéticas de atração, o rotor fica confinado na posição central do eixo axial resultando numa rigidez passiva para esforços radiais. E na direção axial, a posição do rotor é definida pelo controle ativo que produz o efeito da levitação magnética do rotor. Se o rotor do mancal magnético sofrer esforços na direção axial, o sistema de controle deve aplicar mais corrente elétrica nos atuadores para assegurar o correto posicionamento do rotor, isto pode gerar um enorme consumo de energia elétrica. Este trabalho estuda o princípio de controle de mancal magnético com potência nula para ser aplicado no projeto de uma bomba centrífuga mista, que tem seu rotor suspenso magneticamente. É chamada de potência nula a condição de operação com o mínimo de consumo de energia na levitação do rotor. A bomba em projeto será utilizada no auxílio da circulação sanguínea, aliviando a carga do bombeamento do ventrículo esquerdo do coração doente, por isso o projeto da bomba é chamado de Dispositivo de Assistência Ventricular (DAV). As necessidades técnicas do DAV justificam o emprego do sistema de mancal magnético e do controle de potência nula. Para se aplicar a técnica de controle de potência nula é essencial que o sistema magnético do mancal seja do tipo híbrido. Este estudo se desenvolveu a partir do sistema de mancal magnético desenvolvido por Silva e Horikawa [1][2] pela semelhança de propriedades que o mancal do DAV solicita. O Algoritmo do controle de potência nula (ZPC- zero power control) foi desenvolvido para proporcionar um código simples e pequeno sem comprometer a robustez do controle que o projeto do DAV requer. / The magnetic bearing of this work is based on the 1-DOF (degree of freedom) control uni-axial magnetic circuit with hybrid-type attraction, which was developed in 2000 at the Polytechnic School, University of São Paulo by Silva and Horikawa [1][2]. At both ends of the rotor magnets are fixed, and in opposition are the electromagnetic actuators with ferromagnetic cores. The magnets are attracted to the actuators by the forces due to the presence of ferromagnetic cores of the two actuators. Due to competition between the magnetic forces of attraction, the rotor is confined in the central position of the axial stiffness resulting in efforts to radial. And in the axial direction, the rotor position is defined by the active control that produces the effect of magnetic levitation of the rotor. If the rotor magnetic bearing suffer efforts in the axial direction, the control system should apply more electrical current in the actuators to ensure correct positioning of the rotor, this can generate a huge power consumption. This paper studies the principle of magnetic bearing control with zero power to be applied in designing a mixed centrifugal pump, which has its rotor magnetically suspended. It is called the zero power operating condition with minimal energy consumption in the levitation of the rotor. The pump design will be used to aid blood circulation, relieving the load on the pumping of the left ventricle of the heart sick, so the pump design is called a Ventricular Assist Device (VAD). The technical needs of the DAV justify the use of magnetic bearing system and zero power control. To apply the technique of zero power control is essential that the magnetic bearing system is a hybrid. This study was developed from the magnetic bearing system developed by Silva and Horikawa [1] [2] by the similarity of the bearing properties of the DAV requests. The algorithm of zero power control (ZPC-zero power control \") was developed to provide a simple and small code without compromising the robustness of the control that the project requires the VAD.

O mancal magnético base deste trabalho é de 1-GDL(grau de liberdade) de controle uni-axial com circuito magnético híbrido do tipo atração, o qual foi desenvolvido em 2000 na Escola Politécnica da Universidade de São Paulo por Silva e Horikawa [1][2]. Nas duas extremidades do rotor são fixados ímãs, e em oposição ficam os atuadores eletromagnéticos com núcleos ferromagnéticos. Os ímãs são atraídos para os atuadores pelas forças magnéticas devido à presença dos núcleos ferromagnéticos dos dois atuadores. Devido à concorrência entre as forças magnéticas de atração, o rotor fica confinado na posição central do eixo axial resultando numa rigidez passiva para esforços radiais. E na direção axial, a posição do rotor é definida pelo controle ativo que produz o efeito da levitação magnética do rotor. Se o rotor do mancal magnético sofrer esforços na direção axial, o sistema de controle deve aplicar mais corrente elétrica nos atuadores para assegurar o correto posicionamento do rotor, isto pode gerar um enorme consumo de energia elétrica. Este trabalho estuda o princípio de controle de mancal magnético com potência nula para ser aplicado no projeto de uma bomba centrífuga mista, que tem seu rotor suspenso magneticamente. É chamada de potência nula a condição de operação com o mínimo de consumo de energia na levitação do rotor. A bomba em projeto será utilizada no auxílio da circulação sanguínea, aliviando a carga do bombeamento do ventrículo esquerdo do coração doente, por isso o projeto da bomba é chamado de Dispositivo de Assistência Ventricular (DAV). As necessidades técnicas do DAV justificam o emprego do sistema de mancal magnético e do controle de potência nula. Para se aplicar a técnica de controle de potência nula é essencial que o sistema magnético do mancal seja do tipo híbrido. Este estudo se desenvolveu a partir do sistema de mancal magnético desenvolvido por Silva e Horikawa [1][2] pela semelhança de propriedades que o mancal do DAV solicita. O Algoritmo do controle de potência nula (ZPC- zero power control) foi desenvolvido para proporcionar um código simples e pequeno sem comprometer a robustez do controle que o projeto do DAV requer. / The magnetic bearing of this work is based on the 1-DOF (degree of freedom) control uni-axial magnetic circuit with hybrid-type attraction, which was developed in 2000 at the Polytechnic School, University of São Paulo by Silva and Horikawa [1][2]. At both ends of the rotor magnets are fixed, and in opposition are the electromagnetic actuators with ferromagnetic cores. The magnets are attracted to the actuators by the forces due to the presence of ferromagnetic cores of the two actuators. Due to competition between the magnetic forces of attraction, the rotor is confined in the central position of the axial stiffness resulting in efforts to radial. And in the axial direction, the rotor position is defined by the active control that produces the effect of magnetic levitation of the rotor. If the rotor magnetic bearing suffer efforts in the axial direction, the control system should apply more electrical current in the actuators to ensure correct positioning of the rotor, this can generate a huge power consumption. This paper studies the principle of magnetic bearing control with zero power to be applied in designing a mixed centrifugal pump, which has its rotor magnetically suspended. It is called the zero power operating condition with minimal energy consumption in the levitation of the rotor. The pump design will be used to aid blood circulation, relieving the load on the pumping of the left ventricle of the heart sick, so the pump design is called a Ventricular Assist Device (VAD). The technical needs of the DAV justify the use of magnetic bearing system and zero power control. To apply the technique of zero power control is essential that the magnetic bearing system is a hybrid. This study was developed from the magnetic bearing system developed by Silva and Horikawa [1] [2] by the similarity of the bearing properties of the DAV requests. The algorithm of zero power control (ZPC-zero power control \") was developed to provide a simple and small code without compromising the robustness of the control that the project requires the VAD.