Recarga inalámbrica de un desfibrilador automático implantable

El objeto de estudio de este trabajo han sido los desfibriladores automaticos implantables, mas concretamente la recarga inalambrica de sus baterias. De esta forma, los pacientes se ahorrarian futuras cirugias debidas a la sustitucion de las mismas. Un DAI es un dispositivo que, como su propio nombre indica, se implanta a personas con riesgo de sufrir una muerte cardiaca, ya sea porque han sufrido una anteriormente o porque padecen alguna enfermedad del corazon, principalmente arritmias ventriculares. Ademas de realizar la funcion de un marcapasos, es decir, percibir el ritmo cardiaco y si este es muy lento o irregular devolverlo a un ritmo correcto, es capaz de revertir una taquicardia peligrosa, ya sea provocando una descarga electrica (choque) o proporcionando una secuencia de estimulaciones menos dolorosas. Por ultimo, queda senalar la funcionalidad Holter de los DAIs, gracias a la cual se registra la actividad diaria del dispositivo. El sistema de carga inalambrica esta basado en la induccion magnetica resonante, de tal forma que a partir de dos bobinas acopladas magneticamente se consigue la transmision de energia que permite la recarga del dispositivo. Para compensar la impedancia de estas bobinas se utilizan condensadores, consiguiendo asi circuitos resonantes. El enlace resonante inductivo, del ingles RIC, se caracteriza por trabajar en rangos medios, lo que asegura una transmision de energia eficiente en nuestro sistema a pesar de la existencia de piel entre las dos bobinas. Los valores de los dispositivos que conforman los circuitos primario y secundario del sistema, estan condicionados por restricciones fisiologicas (el circuito secundario esta implantado y no debe exceder de cierto tamano) y por los limites impuestos por el fabricante en cuanto a la frecuencia de trabajo y al flujo magnetico que puede atravesar al desfibrilador, de forma que no se ponga en peligro la salud del paciente. Por la topologia del sistema, este flujo sera el mismo que atraviese al devanado secundario. Una vez sabido que los valores usados respetan todas estas restricciones, se puede proceder a realizar una optimizacion del coeficiente de acoplamiento para mejorar la transferencia de energia de la aplicacion. Para hallar los valores de las inductancias propias y mutua de las bobinas de ambos devanados se ha utilizado el software Fast Henry, un programa de analisis por elementos finitos y que permite tener en cuenta muchos parametros de los devanados, desde la topologia de los mismos hasta la anchura de los cables que los forman. En el caso de los condensadores, sus valores se han hallado de forma que la reactancia de los circuitos resonantes sea nula, es decir, para que trabajen a la frecuencia de resonancia. En este punto, se ha tenido en cuenta que la capacidad de los condensadores se ve disminuida segun avanza el tiempo, por lo que el circuito secundario deja de trabajar a la frecuencia de resonancia a partir de este momento. Para corregir este inconveniente, se ha incorporado un circuito auxiliar que permite compensar la reactancia surgida por la modificacion de la capacidad del condensador Una vez que el diseno del sistema se ha concluido, comienzan las simulaciones. En primer lugar, se llevan a cabo simulaciones del circuito con enlace resonante y circuito auxiliar incorporado, para posteriormente comparar los valores de la potencia transferida obtenidos en este primero con los que se obtienen cuando se trabaja con el circuito con enlace resonante pero sin circuito auxiliar. Se verifica que gracias al circuito auxiliar se obtiene una mayor transmision de potencia cuando el valor de la capacidad del condensador secundario difiere del que hace que se trabaje a la frecuencia de resonancia. Otra simulacion es realizada para conocer cual es el valor de la potencia transmitida en el caso de trabajar con un circuito con enlace inductivo puro, siendo el resultado muy inferior a los metodos mencionados previamente. Finalmente, se simula como seria la recarga de la bateria del desfibrilador, habiendo configurado los parametros de una bateria en Simulink con valores de una bateria real de un dispositivo de este tipo. El maximo valor de corriente que se hace pasar por la carga es la corriente del secundario que se ha medido en la simulacion del circuito con enlace resonante y circuito auxiliar incorporado. Para realizar una recarga lo mas cercana a la realidad posible, el valor de la corriente que se hace pasar por la bateria va cambiando en funcion del estado de carga de la misma.