Orientadores: Cecília Amélia de Carvalho Zavaglia, Vanessa Petrilli Bavaresco / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecânica / Made available in DSpace on 2018-08-18T02:53:41Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Santos_FernandaHenriquesdos_M.pdf: 2590038 bytes, checksum: 807936f77ee66231cc661475d6643f25 (MD5) Previous issue date: 2011 / Resumo: Na área médica, para se desenvolver um dispositivo que funcione como implante, deve-se utilizar materiais que sejam compatíveis para funções específicas do corpo humano, e esses são classificados como biomateriais. Neste trabalho, foram determinados os parâmetros que serão aplicados ao laser de infravermelho (condutividade térmica do material, densidade do material e comprimento de onda do laser) utilizado na máquina de prototipagem rápida, a qual será usada para a fabricação do implante. Este implante será composto por um biomaterial polimérico a base de Polivinilalcool (PVAl) e, terá como objetivo a substituição da cartilagem articular mandibular. Estudos já avaliaram as propriedades mecânicas de hidrogéis poliméricos de PVAl mostrando sua aplicabilidade como reparadores da cartilagem articular em articulação de quadril, porém a articulação mandibular é submetida à aplicações de cargas superiores havendo a necessidade de melhoria de suas propriedades mecânica. A mistura física de dois ou mais polímeros é denominada blenda polimérica e seu objetivo é aperfeiçoar ou modificar as propriedades dos materiais adequando-as para uma aplicação específica. A literatura relata que PVAl e Polivinilpirrolidona (PVP) são polímeros miscíveis entre si e, quando não reticulados são solúveis em água. O PVP é um polímero amorfo e autolubrificante, e por isso, foi escolhido para melhorar as propriedades mecânicas do PVAl. Blendas nas composições de 90:10 de PVAl e PVP respectivamente, reticuladas via laser infravermelho utilizando concentração de 2,5% de termoiniciador cianovalérico foram caracterizadas via Espectroscopia do Infravermelho Médio, Calorimetria Exploratória Diferencial (DSC), Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV) e Extração sol-gel. Através desses experimentos foram determinados os parâmetros do laser para posterior utilização na máquina de prototipagem rápida. Foi possível também realizar a cura do material através do laser de infravermelho. A cura foi confirmada através dos outros ensaios realizados / Abstract: In the medical area to develop a device that functions as an implant, one should use materials that are compatible for specific functions of the human body, and these are classified as biomaterials. In this study, we determined the laser parameters that will be applied to the infrared laser (thermal conductivity, material density and wavelength of the laser) in rapid prototyping machine, which will be used to manufacture the implant. This implant is a polymeric biomaterial based on polyvinylalcool (PVAl) and will aim to replace the articular cartilage of the mandible. Studies have evaluated the mechanical properties of polymeric hydrogels PVAl showing its applicability as repairing articular cartilage in hip joint, but the mandibular joint is subjected to loads greater than applications having the need to improve their mechanical properties. The physical mixture of two or more polymers is called polymer blend and its goal is to improve or modify the properties of materials making them suitable for a specific application. The literature reports that PVAl and PVP polymers are miscible and, when not crosslinked, are soluble in water. PVP is an amorphous polymer and selflubricating, and therefore was chosen to improve the mechanical properties of PVAl. Blends in the compositions of 90:10 PVAl and PVP respectively, crosslinked using infrared concentration of 2.5% termoiniciador cianovaléric were characterized by mid-infrared spectroscopy, Differential Scanning Calorimetry (DSC), Scanning Electron Microscopy (SEM) and sol-gel fraction. Through these experiments were determined laser parameters for subsequent use in rapid prototyping machine. It was also possible to realize the cure of material through the infrared laser. The cure was confirmed by other tests / Mestrado / Materiais e Processos de Fabricação / Mestre em Engenharia Mecânica

Orientadores: Maria Clara Filippini Ierardi, André Luiz Jardini Munhoz / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecânica / Made available in DSpace on 2018-08-18T11:48:55Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Zavaglia_FelipedeCarvalho_M.pdf: 14473856 bytes, checksum: 25fac84e52ec20bec15f8b33d830a26a (MD5) Previous issue date: 2011 / Resumo: Os biomateriais vêm sendo desenvolvidos e utilizados há muito tempo, e, uma questão relevante a se observar, é a conformação destes materiais para a confecção de produtos. Um novo conceito surge com a prototipagem rápida. Como os componentes do organismo humano são únicos e distintos, as tecnologias modernas de prototipagem rápida e personalização de implantes se destacam em importância. O uso de prototipagem rápida está relacionado normalmente à produção indireta de próteses e outras soluções médicas; no entanto, estudos recentes tem sido feitos com o objetivo de se utilizar as técnicas de prototipagem rápida diretamente com os biomateriais. O objetivo do presente pesquisa foi sintetizar e caracterizar a biocerâmica de beta fosfato tricálcico (ß-TCP) para aplicações em três tipos de casos de implantes. O procedimento experimental constou da síntese do ß-TCP e caracterização através de microscopia eletrônica de varredura, avaliação da distribuição granulométrica, espectroscopia de fluorescência de raios X e difração de raios X. Foram preparados, com essa biocerâmica, implantes de formatos simples (como pequenos discos), através da conformação por prensagem uniaxial e sinterização. A preparação dos grânulos de ß-TCP e ligantes foi feita de duas maneiras: manualmente e através de equipamento spray dryer. Após essa preparação dos grânulos foi realizada a prototipagem rápida, com sucesso, de pequenos corpos de prova em equipamento 3D Printer. O ß-TCP sinterizado também foi utilizado, através da técnica PVD (deposição física a vapor) para revestir implantes macro porosos de titânio metálico, obtidos por outro equipamento de prototipagem rápida (sinterização de metais direta a laser). Os resultados obtidos neste trabalho foram satisfatórios, demonstrando que as técnicas desenvolvidas de utilização do ß-TCP pode levar a obtenção de implantes úteis no tratamento de pessoas com problemas de pequenos defeitos ósseos / Abstract: Biomaterials have been developed and used for a long time, and a relevant question is about conformation of these materials for products confectioning. A new concept arises with rapid prototyping. Due to the components of human organism being single and distinct, modern techniques of rapid prototyping and implants personalization stand highly. The use of Rapid prototyping is usually related to indirect production of prosthesis and other medical solutions, however, recent studies have been done with the goal to use rapid prototyping techniques directly with biomaterials. The present research goal was to synthesize and characterize beta tricalcium phosphate (ß-TCP) for application in three types of implants. The experimental procedure consisted in the synthesis of ß-TCP and its characterization by scanning electronic microscopy, granulometric distribution evaluating, x-ray fluorescence spectroscopy and X-ray diffraction. Simple structures were prepared with this bioceramic by axial pressing and sintering. The preparation of ß-TCP granules with binder was done in two ways: manually and by spray drying equipment. After granules preparation, rapid prototyping was performed with success of small specimens with a Zcorp 3D Printer equipment. The sintered ß-TCP was also used for coating macro porous metallic titanium implants obtained by other rapid prototyping equipment, (direct metal laser sintering) using PVD technique (physical vapor deposition). The present results were satisfactory, showing that the techniques developed for ß-TCP can lead to useful implants for small bone defects / Mestrado / Materiais e Processos de Fabricação / Mestre em Engenharia Mecânica

Orientador: Cecilia Amélia de Carvalho Zavaglia / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecânica / Made available in DSpace on 2018-08-26T13:44:25Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Saura_CarlosEduardo_D.pdf: 6545554 bytes, checksum: 6e172e4f392006d2c809c0f86185aff1 (MD5) Previous issue date: 2014 / Resumo: Esta tese demonstra os benefícios relacionados ao uso efetivo de uma metodologia que visa guiar todo processo de cranioplastia, utilizando-se de implantes personalizados para regenerar falhas cranianas. Sabe-se que diferentes técnicas de implante, geralmente atreladas a casos médicos específicos, têm sido aplicadas já há vários anos. Isso acarretou uma grande e valiosa evolução nesta área, porem também gerou dúvidas sobre qual técnica seria a mais eficaz a ser empregada em cada caso. A metodologia aqui explanada visa auxiliar desde o diagnóstico, passando pela coleta de imagens médicas, elaboração do modelo tridimensional do paciente contendo sua falha óssea, modelamento do implante, criação física do mesmo através do uso da Manufatura Aditiva (MA) e finalmente a aplicação do implante no paciente. Esta metodologia é aplicável aos implantes personalizados metálicos, poliméricos ou cerâmicos, e direcionados para serem executados pela tecnologia de MA que também é conhecida como prototipagem rápida. Na origem do processo está a captura de imagens médicas do crânio e da falha óssea através de tomografia computadorizada. As fatias tomográficas são transformadas em um modelo tridimensional no sistema InVesalius® (CTI ¿ Brasil) e os arquivos neles criados são transferidos para um programa específico utilizado na MA chamado Magics RP ¿, nele então o biomodelo tridimensional é analisado e preparado para execução de um modelo físico. Na criação do implante em caso de falhas pequenas ou médias que estão alocadas totalmente em um dos hemisférios do crânio pode-se usar apenas o Magics RP ¿. Em casos de falhas grandes laterais (que invadem o hemisfério oposto) ou frontais, utiliza-se o programa de CAD, neste caso o SolidWorks ¿, no qual são trabalhadas superfícies e sólidos com o objetivo de reconstruir fielmente o perfil craniano através do implante que está sendo desenvolvido. Os resultados obtidos com o uso da metodologia são implantes de adequação perfeita, diminuição no tempo de cirurgia e rápida recuperação e integração social do paciente. Conclui-se que o grande benefício de se ter uma Metodologia para Desenvolvimento de Implantes Cranianos Personalizados é que esta orienta através de um conjunto de diretrizes as equipes multidisciplinares compostas de cirurgiões, radiologistas, técnicos e engenheiros, estejam orientadas e preparadas a atender a crescente necessidade de implantes cranianos personalizados / Abstract: This thesis demonstrates the benefits related to the effective use of a methodology that aims to guide the whole process of cranioplasty, using custom implants to regenerate cranial defects. Known is that different implant techniques, usually linked to specific medical cases, has being applied for several years. This led to large and valuable developments in this area, but also raised questions about which one would be the most effective technique employed in each case. The methodology here explained aims to give an assistance from diagnosis, through the collection of medical imaging, three-dimensional model of patient preparation containing your bone gap, modeling of the implant, creating physically the implant with the Additive Manufacturing (MA) and finally the application of implant into the patient. This methodology is applicable to custom metallic implants, polymeric or ceramic and produced with MA technology, which is also known as rapid prototyping. The process is capturing medical images of skull and bone gap through computerized tomography. Tomographic slices are transformed into a three-dimensional model in InVesalius ® system (CTI-Brazil) and the files in them created are transferred to a specific program used in MA, called Magics RP ¿, it then the three-dimensional biomodelo is parsed and prepared for execution of a physical model. In the creation of the implant in case of small or medium failures allocated fully in one of the skull hemisphere can only use the Magics RP ¿. In cases of large lateral faults (invading the opposite hemisphere) or front, we use CAD program, in this case the SolidWorks ¿, in which we work with surfaces and solids in order to be faithfully reconstruct cranial profile through the implant is being developed. The results obtained with the use of the methodology are perfect adequacy implants, decreased at the time of surgery and speedy recovery and social integration of the patient. Concluded is that the major benefit of having a methodology for developing Custom Cranial Implants is that this leads you through a set of guidelines the multidisciplinary teams composed of surgeons, radiologists, technicians and engineers, are targeted and prepared to meet the growing need for custom cranial implants / Doutorado / Materiais e Processos de Fabricação / Doutor em Engenharia Mecânica

Orientadores: Antonio Celso Fonseca de Arruda, Aron José Pazin de Andrade / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecânica / Made available in DSpace on 2018-08-17T22:34:18Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Bock_EduardoGuyPerpetuo_D.pdf: 13813984 bytes, checksum: 77d56e60875323b49182504cf741b892 (MD5) Previous issue date: 2011 / Resumo: 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 pacientes / Abstract: 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 patients / Doutorado / Materiais e Processos de Fabricação / Doutor em Engenharia Mecânica

Orientador: Margarita Ballester F. Santos / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecanica / Made available in DSpace on 2018-07-22T11:08:57Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Kawakami_Kenji_D.pdf: 19175620 bytes, checksum: b6a661ea70e2abc1018ffcac8a295caa (MD5) Previous issue date: 1996 / Resumo: Não informado / Abstract: In this work is developped a procedure for evaluation of oxides films properties. Through Electrochemical Impedance Spectroscopy, by obtaining from Bode diagrams a capacitance and dissipation coefficient. It is proposed a mathematical model for the metal-oxide-eletrolute system description based on na equivalent circuit. The oxide films properties are evaluated by fitting procedure. The technique . is applied to Ti-6AI-7Nb anodized alloys, used as a substitute for Ti-6AI-4Valloy, in surgical aplications. The results show the possibility of film properties evaluation from direct analysis of Bode diagrams / Doutorado / Materiais e Processos de Fabricação / Doutor em Engenharia Mecânica