Title

Modelagem de um transdutor magnetostrictivo através do método de elementos finitos para o desenvolvimento de biossensores que detectam bactérias que provocam infecções pulmonares

Modeling of a magnetostrictive transducer using the Finite Element Method for the development of biosensors for detecting bacteria responsible for pulmonary infections

Authorship

PESSANHA, EVERTON MAICK RANGEL; TOLEDO, ANALICE DA SILVA PEREIRA; SILVA, GABRIEL GAUDÁ DA; SOUZA, LUCAS MENEZES DE; PEREIRA, ELAINE CRISTINA

PESSANHA, EVERTON MAICK RANGEL

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TOLEDO, ANALICE DA SILVA PEREIRA

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SILVA, GABRIEL GAUDÁ DA

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SOUZA, LUCAS MENEZES DE

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PEREIRA, ELAINE CRISTINA

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DOI

10.5151/2594-5327-44214

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Abstract

O presente estudo desenvolveu um modelo de transdutor magnetostrictivo, por meio do Método de Elementos Finitos (MEF) utilizando o software FEMM 4.2, para aplicação de biossensores destinados à detecção de bactérias associadas às infecções pulmonares agudas. O dispositivo foi modelado com a liga amorfa Metglas 2826MB3 e finas camadas de Cr e Au. Foram realizadas duas configurações distintas para o posicionamento da fonte excitadora. A simulação 1 apresentou valores de indução B entre 0,26T e 1,97T e campo H entre 59,43A/m e 448,363A/m, com energia de campo de 1,78x10⁻⁷ J. A simulação 2, por sua vez, revelou indução B de 0,16T a 2,08T e campo H de 36,74A/m a 473,801A/m, com energia de 1,08x10⁻⁷ J. Os resultados evidenciaram que o posicionamento da fonte não interfere significativamente na interação magnetostática do transdutor, demonstrando potencial para aplicação em biossensores magnetostrictivos.

The present study developed a magnetostrictive transducer model using the Finite Element Method (FEM) implemented in FEMM 4.2 software, aiming at its application in biosensors designed to detect bacteria associated with acute pulmonary infections. The device was modeled using the amorphous alloy Metglas 2826MB3 coated with thin layers of Cr and Au. Two distinct configurations were evaluated regarding the positioning of the excitation source. Simulation 1 exhibited magnetic induction (B) values ranging from 0.26 T to 1.97 T and magnetic field strength (H) values between 59.43 A/m and 448.363 A/m, with a magnetic field energy of 1.78 × 10⁻⁷ J. In contrast, Simulation 2 yielded B values ranging from 0.16 T to 2.08 T and H values from 36.74 A/m to 473.801 A/m, with a magnetic field energy of 1.08 × 10⁻⁷ J. The results demonstrated that the position of the excitation source does not significantly affect the magnetostatic interaction of the transducer, highlighting its potential applicability in the development of magnetostrictive biosensors for bacterial detection.

Keywords

Transdutor magnetostrictivo, Método de Elementos Finitos, Liga Metglas 2826MB3, Infecções pulmonares

Magnetostrictive transducer, Finite Element Method, Metglas 2826MB3 alloy, Pulmonary infections