Fabio Guarnieri | National Scientific and Technical Research Council (original) (raw)

Papers by Fabio Guarnieri

Investigative Ophthalmology & Visual Science, Jun 11, 2015

Mecánica Computacional, 2016

Resumen. El presente trabajo se enmarca en el desarrollo de una microválvula implantable electroa... more Resumen. El presente trabajo se enmarca en el desarrollo de una microválvula implantable electroactiva para el tratamiento del glaucoma. Dicha microválvula se encuentra fabricada con tecnología MEMS (Sistemas Microelectromecánicos) y está compuesta de una antena, una viga en voladizo simplemente empotrada que define la resistencia hidráulica y un circuito microelectrónico pasivo. Dicho circuito es el encargado de controlar la correcta operación de la viga. Todo el dispositivo es alimentado de manera inalámbrica por medio de un acoplamiento inductivo, de acuerdo al estándar ISO/IEC 14443, compuesto de una antena externa y una antena integrada al dispositivo. Debido a la naturaleza del sistema de alimentación, resulta de particular importancia conocer el voltaje inducido en la antena de la microválvula para el correcto funcionamiento del circuito microelectrónico (ASIC), según el campo magnético mínimo y máximo especificado por este estándar. En el estándar ISO/IEC 10373-6 se describe el método para realizar esta medición. Sin embargo, este test es muy susceptible a error debido a pequeñas variaciones en las distancias entre las antenas que forman parte del ensayo dentro del arreglo de Helmholtz. De esta manera, con objeto de eliminar dicha susceptibilidad se desarrolla un modelo semejante para realizar este test utilizando el método PEEC con un software de aplicación específica. Los resultados obtenidos se acoplan a un simulador de circuitos electrónicos desarrollado en lenguaje SPICE para finalmente obtener el voltaje inducido en la antena según el campo magnético al cual está expuesto.

Physics in Medicine and Biology, Apr 11, 2017

A 3D anatomical computational model is developed to assess thermal effects due to exposure to the... more A 3D anatomical computational model is developed to assess thermal effects due to exposure to the electromagnetic field required to power a new investigational active implantable microvalve for the treatment of glaucoma. Such a device, located in the temporal superior eye quadrant, produces a filtering bleb, which is included in the geometry of the model, together with the relevant ocular structures. The electromagnetic field source-a planar coil-as well as the microvalve antenna and casing are also included. Exposure to the electromagnetic field source of an implanted and a non-implanted subject are simulated by solving a magnetic potential formulation, using the finite element method. The maximum SAR10 is reached in the eyebrow and remains within the limits suggested by the IEEE and ICNIRP standards. The anterior chamber, filtering bleb, iris and ciliary body are the ocular structures where more absorption occurs. The temperature rise distribution is also obtained by solving the bioheat equation with the finite element method. The numerical results are compared with the in vivo measurements obtained from four rabbits implanted with the microvalve and exposed to the electromagnetic field source.

Journal of physics, Dec 31, 2013

Several issues have been reported regarding aqueous shunts used in the treatment of glaucoma. To ... more Several issues have been reported regarding aqueous shunts used in the treatment of glaucoma. To attend to these problems an active implantable valve, based in MEMS (mirco electromecanic structure) processes, is proposed. This BioMEMS would be fed wirelessly and would be composed of an integrated circuit, an electrochemical actuator and microfuidics. In order to assess functionality and to optimize these blocks, it is desirable to test them prior to the development of the implant. In this paper a circuit for testing the energy source, the RF link, and the actuator of the active valve was developed and characterized.

Investigative Ophthalmology & Visual Science, 2014

Ablación térmica, Analisis por Elementos Finitos(FEA), Inducción de corrientes Eddy Resumen. La p... more Ablación térmica, Analisis por Elementos Finitos(FEA), Inducción de corrientes Eddy Resumen. La permeabilidad de la piel es muy baja y hace que la aplicación transdermal de drogas se encuentre muy limitada. El estrato córneo es el principal responsable de esta baja permeabilidad, por lo que se ha intentado lograr la ruptura de su estructura mediante métodos físicos y químicos.El dispositivo es un sistema de micro-ablación térmica por inducción electromagnética que tiene por objeto producir microporos en la piel y así incrementar la permeabilidad de la misma a las drogas.Se presenta el diseño del dispositivo por medio de análisis por elementos finitos (FEA). Se modela la transferencia de calor por conducción acoplada con la corriente inducida en un problema axisimétrico.

$Research paper thumbnail of Corneal Biomechanics and Refractive Surgery$

Springer eBooks, 2015

The use of general descriptive names, registered names, trademarks, service marks, etc. in this p... more The use of general descriptive names, registered names, trademarks, service marks, etc. in this publication does not imply, even in the absence of a specific statement, that such names are exempt from the relevant protective laws and regulations and therefore free for general use. While the advice and information in this book are believed to be true and accurate at the date of publication, neither the authors nor the editors nor the publisher can accept any legal responsibility for any errors or omissions that may be made. The publisher makes no warranty, express or implied, with respect to the material contained herein.

$Research paper thumbnail of 3D Solid Incompressible Viscoelastic Finite Element in Large Strains for the Cornea. Refractive Surgery Application$

Several models [1,2,3,4]have been developed in order to reproduce the corneal behavior in ophthal... more Several models [1,2,3,4]have been developed in order to reproduce the corneal behavior in ophthalmological procedures as tonometry, radial keratotomy and photokeratectomy with Excimer Laser. It has been found that the viscoelastic effect of a biological soft tissue, as the cornea, is negligible in tonometry [5]. Nevertheless, clinical studies on humans showedrefractive changes with time in radial keratotomy. Wound healing is responsible for the long time effect (measured in years). On the other hand, the short-time effect (hours or days) has not been clarified. In this work a 3D viscoelastic finite element model is developed taking into account incompressibility and large strains. An internal variable is introduced by means of a multiplicative decomposition of the deformation gradient. The final goal of the study is to determinate the importance of the viscoelastic effect in radial keratotomy.

Electrophoretic separations comprise a group of analytical techniques such as capillary zone elec... more Electrophoretic separations comprise a group of analytical techniques such as capillary zone electrophoresis (CZE), isoelectric focusing (IEF), isotachophoresis (ITP) and free ﬂow electrophoresis (FFE). In all cases, separation is based on the dissimilar mobility of ionic species under the action of an external electric ﬁeld. These techniques, which are widely used in chemical and biochemical analysis, have been miniaturized in the last years and now represent one of the most important applications of the lab-on-a-chip technology. In a previous work, a generalized numerical model of electrophoresis on microﬂuidic devices was presented. The model is based on the set of equations that governs electrical phenomena (Poisson equation), ﬂuid dynamics (Navier-Stokes equations), mass transport (Nerst-Planck equation) and chemical reactions. Also the relationship between the buffer characteristics (ionic strength, pH) and surface potential of channel walls is taken into consideration. In thi...

II Congreso de Microelectrónica Aplicada (μEA 2011) (La Plata, 7 al 9 de septiembre de 2011), 2011

Se describe la integración en tecnología CMOS de un circuito de potenciostato a ser implantado co... more Se describe la integración en tecnología CMOS de un circuito de potenciostato a ser implantado como parte de un dispositivo utilizado en el control de la presión interior del globo ocular. El potenciostato es un esquema circuital que permite el control y monitoreo de procesos electroquímicos, posibilitando el ajuste de la tensión aplicada a los electrodos, as como la medición de la corriente galvánica resultante.

Investigative Ophthalmology & Visual Science, 2012

Parylene is a biomaterial used as conformally cover for a wide variety of substrates and configur... more Parylene is a biomaterial used as conformally cover for a wide variety of substrates and configurations. Its deposition is carried out in the gas phase by Chemical Vapor Deposition techniques (CVD). Currently on the market a wide range of makes and models of deposition equipments. Despite this, this item is not usual in the local area (country) neither regional area (Mercosur) due to the unavailability of resources. In this paper it is design and implement a team of technical CVD deposition of Parylene with local resources based on the needs of the BioMEMS Laboratory (LabBioMEMS) of the Faculty of Engineering of Entre Rios.

Mecánica Computacional, 1995

Investigative Ophthalmology & Visual Science, 2011

Proposito: Las microbalanzas como sensores acusticos son extremadamente sensibles a cambios de ma... more Proposito: Las microbalanzas como sensores acusticos son extremadamente sensibles a cambios de masa y permiten medir peliculas muy delgadas tipicas de los procesos de microfabricacion (MEMS y semiconductores). Algunas de las aplicaciones mas importantes involucran la medicion de deposicion del polimero parylene, utilizado en dispositivos medicos y el sensado de la deposicion de antigenos y proteinas en canales microfluidicos. Metodologia: Se desarrollo un macromodelo (modelo dinamico de orden reducido de dispositivos) basado en el modelo de Mason de lineas de transmision acustica. Este modelo permite modelar multiples capas piezoelectricas (cuarzo, PVDF y AlN) y no piezoelectricas (Al, Si3N4, parylene, liquido) encontradas en estos dispositivos. Se utilizo un modelo numerico (FEM) con deposicion de parylene para validar el macromodelo y optimizar los parametros para una microbalanza con disco de PVDF y para una con disco de cuarzo (QCM), con frecuencias de resonancia de 45.8MHz y 5M...

Fil: Schaumburg, Federico. Universidad Nacional de Entre Rios. Facultad de Ingenieria. Departamen... more Fil: Schaumburg, Federico. Universidad Nacional de Entre Rios. Facultad de Ingenieria. Departamento de Bioingenieria; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Cientificas y Tecnicas; Argentina

Investigative Ophthalmology & Visual Science, 2015

$Research paper thumbnail of Simulación en Computadora de la Cirugía Refractiva Usando un Modelo en Elementos Finitos$

(Introduccion) La evaluacion de los parametros de la cirugia refractiva requiere un analisis prof... more (Introduccion) La evaluacion de los parametros de la cirugia refractiva requiere un analisis profundo de la estructura corneal para reducir el error refractivo postquirurgico. Los metodos corrientes de calculo estan basados en nomogramas determinados por experiencia previa. La impresicion de la cirugia usando estos metodos es alrededor de +/-2.00 diotropias para el 95% de los pacientes (3,12), mientras que el error refractivo deseado es menos a 0.25 dioptrias. (Materiales y Metodos) Empleando el metodo de elementos finitos, este trabajo intenta mejorar las tecnicas de estimacion de parametros incluyendo una prepresentacion geometrica precisa de la cornea, asi como la simulacion del comportamiento de la estructura corneal bajo presion. La geometria corneal es adquirida con un videoqueratoscopio digital y un paquimetro ultrasonico. La preparacion y analisis del modelo fueron realizados utilizando SAMCEF (19,15), un programa en elementos finitos de proposito general. La simulacion de los resultados fueron analizados a traves de un mapa topografico de la cornea modificada. (Resultados) Los resultados muestran una sensibilidad al tipo de condiciones de contorno. El comportamiento del modelo corneal a diferentes patrones de incisiones relajantes fue cualitativamente similar al real. Resultados de la simulacion fueron comparados a datos reales de cirugias refractivas en pacientes. (Conclusiones) Este trabajo asume que la cicatrizacion de la herida llena completamente la incision y que no se tienen en cuenta los efectos de traccion entre los bordes de la incision. Aunque el error refractivo de la simulacion fue mayor que el deseado, desde un punto de vista cualitativo los resultados son promisorios. El modelo puede ser mejorado incluyendo efectos como la cicatrizacion de la herida y un mejor modelo del tejido.

Motivacion: Los microinductores permiten integrar la transmision inalambrica de energia en multip... more Motivacion: Los microinductores permiten integrar la transmision inalambrica de energia en multiples aplicaciones como sensores y actuadores en el campo biomedico. El uso de EF para el diseno de los microinductores permite considerar las restricciones geometricas y materiales utilizados por las tecnicas de micro fabricacion. Metodos: Se utilizan modelos 3D numericos en EF junto con modelos circuitales para el analisis y diseno de una bobina de seccion cuadrada. El modelo circuital considera la bobina de cobre depositada sobre un sustrato de silicio cubierta con una pelicula aislante de dioxido de silicio. Los parametros del modelo son la inductancia, la resistencia del conductor, la capacitancia parasita, y la resistencia del aislante. En el modelo numerico, la geometria consiste en el inductor en forma de espiral rodeado de aire. Las ecuaciones del modelo en EF son las ecuaciones de continuidad y magnetostatica donde σ es la conductividad electrica, μ es la permeabilidad magnetica,...