Construção e dimensionamento de um driver de laser de diodo para termoablação - LAIS

Monografia (graduação)—Universidade de Brasília, Faculdade UnB Gama, Engenharia Eletrônica, 2016.Introdução: O câncer de fígado é uma doença que acomete cerca de 600 mil pessoas por ano. A doença possui duas formas de apresentação e o tratamento convencional a essa mazela envolve o procedimento da Hepatectomia, que é a retirada de partes do fígado por meio de cirurgia. No entanto, como boa parte dos pacientes volta a apresentar tumores, esse procedimento torna-se inviável ao decorrer do tempo. Nesse contexto, a termoablação a laser surge como opção minimamente invasiva ao tratamento anterior. Esta é uma técnica com tempo de recuperação pequeno se comparado aos métodos tradicionais e é uma opção àqueles que possuem tumores de até 3 cm de diâmetro, centralizados sobre o órgão. Objetivos: O presente texto busca propor e testar em bancada o hardware de um dispositivo de termoablação à laser, dimensionando as variáveis físicas envolvidas no processo. Metodologia: O sistema foi dividido em 6 módulos específicos (alimentação, fonte de corrente ajustável, circuito de controle, proteção do circuito, resfriamento), e uma proposta para cada um foi feita de acordo com os parâmetros de saída almejados. Uma ênfase foi dada ao sistema de controle de potência e ao da fonte controlável de corrente, ambos intimamente relacionados ao tempo de sobrevida do laser. Resultados e Discussão: O circuito teórico que foi submetido a simulações apresentou faixas de saídas de potência da ordem de 6 a 9 W, com ganho de corrente da ordem de 68 vezes em cada transistor conectado ao amplificador coletor Comum. Em bancada o resultado foi semelhante, obtendo ganho aproximado de 66 vezes. Devido a problemas externos para a obtenção dos diodos laser, neste trabalho o componente foi substituído por uma carga resistiva. O controle via PWM (Pulse Width Modulation) também foi validado, obtendo-se uma variação linear de potência de saída e corrente de entrada no dispositivo. Conclusão: A topologia apresentada representa uma escolha válida para a aplicação proposta, uma vez que cumpre com os requisitos mínimos do laser e permite o controle dos parâmetros desejados. Em trabalhos futuros, espera-se substituir a carga resistiva utilizada por um laser, para uma análise mais detalhada.Introduction: The liver cancer is a disease that occurs in around 600 thousand people each year, around the world. This disease has mainly two sorts of categorization: the primary and the secondary. The traditional treatment process to this illness require a partial Hepatectomy, that consists of surgicals partial removals of the liver. Moreover, another drawback for this kind of treatment is that it becomes impracticable for long periods, once that there is a high ratio of this disease recurrence. Therefore, the laser thermal ablation technique emerges as a minimal invasive method (compared to the previous mentioned technique). Although, the laser thermal ablation requires from the patient short periods of post-surgical recovery, this method is an option only for some strictly liver cancer cases, as: for tumors of a maximum of 3 cm of diameter, for example. Objectives: This paper aims to develop and validate, in details, the hardware and control interface for a laser thermal ablation device, scaling the physical parameters involved in the process. Methodology: For this section, the main words are safety and device performance. Hence, the system was broken-down into six parts, that are: Power Supply Block, Adjustable Current Source Block, Control Circuit Block, Safety Circuit Block and Cooling System Block. Furthermore, an initial proposal was made for each of the cited blocks, but with a special focus on the adjustable current block and the control system, once that both are highly related to the operational-working period of the diode laser that is aimed to be applied. Results and Discussion: The theoretical circuits underwent to simulations and presented a reasonable power range, the simulations also presented an expected individual transistor gain as well as the pulse width modulation control presented a satisfactory outcome, validating this manner of control. Conclusion: In sum, the presented topology represents a plausible circuit choice for the proposed application, once that it corresponds the system requirements as well as it allows de desirable control of the circuit electrical parameters