Publicação

Desenvolvimento de soluções para instrumentalizar um endoscópio através de sensores piezoresistivos impressos

Detalhes bibliográficos
Resumo:	Esta dissertação aborda soluções para instrumentalizar um endoscópio, de forma a aumentar a segurança durante o processo de uma endoscopia, sendo então o real objetivo, acrescentar sensores nos equipamentos médicos já existentes, de forma a monotorizar todos o processo num exame. Surge uma necessidade de estudar de que maneira é possível tornar o processo mais eficaz e minimizar os problemas, tanto para o paciente como para o profissional interveniente. Torna-se possível, e provavelmente sendo uma das abordagens mais eficazes neste caso, medir a pressão exercida pelo interior do corpo humano num endoscópio tal como a deformação deste. Um dos métodos possíveis passa pela colocação de sensores piezoresistivos. Sensores de força e de deformação estão entre os mais procurados para aplicações biomédicas. Um dos mecanismos físicos mais utilizados para estes tipos de medições é baseado no efeito piezoresistivo. Materiais com uma grande sensibilidade de deformação têm sido recentemente desenvolvidos com base em polímeros, que permitem usar estes materiais em vez dos strain gauge mais convencionais para esses tipos de medições. O objeto de estudo nesta dissertação, passa pelo desenvolvimento de sensores piezoresistivos impressos baseados em compósitos poliméricos. Estes materiais compósitos, baseiam-se em nanotubos de carbono (CNT) como material de reforço e por um termoplástico elastómero, mais concretamente o SBS (styrene-butadiene-styrene) como matrix polimérica. Estes compósitos são bastante interessantes, para várias aplicações devido às suas excelentes propriedades elétricas, mecânicas e piezoresistivas. Para se obter o sensor piezoresistivo, é necessário imprimir interdigitados nos compósitos, o que pode ser realizado através de diferentes técnicas de impressão, sendo screen printing a técnica escolhida para este caso, devido à sua boa definição e baixo preço. Os sensores impressos foram caracterizados de forma a determinar as suas características piezoresistivas. De entre os resultados mais importantes destaca-se o gauge factor, que varia essencialmente entre 2.2 e 5, dependendo do material. Foram também realizadas simulações do endoscópio em elementos finitos. Nestes testes foi criado um modelo 3D do endoscópio de forma a avaliar quais são as zonas que possuem uma maior tensão devido a uma dobra no endoscópio causada pelas tensões aplicadas. Por fim, foi desenvolvido um sistema eletrónico de leitura para os sensores piezoresistivos impressos.
Autores principais:	Silva, Rafael José Gomes da
Assunto:	Endoscópio SBS Nanotubos de carbono Compósitos Interdigitado Sensores piezoresistivos Screen printing Circuito de leitura Endoscope Carbon nanotubes Composites Interdigitated Piezoresistive sensor Read circuit
Ano:	2016
País:	Portugal
Tipo de documento:	dissertação de mestrado
Tipo de acesso:	acesso aberto
Instituição associada:	Universidade do Minho
Idioma:	português
Origem:	RepositóriUM - Universidade do Minho

Descrição
Resumo:	Esta dissertação aborda soluções para instrumentalizar um endoscópio, de forma a aumentar a segurança durante o processo de uma endoscopia, sendo então o real objetivo, acrescentar sensores nos equipamentos médicos já existentes, de forma a monotorizar todos o processo num exame. Surge uma necessidade de estudar de que maneira é possível tornar o processo mais eficaz e minimizar os problemas, tanto para o paciente como para o profissional interveniente. Torna-se possível, e provavelmente sendo uma das abordagens mais eficazes neste caso, medir a pressão exercida pelo interior do corpo humano num endoscópio tal como a deformação deste. Um dos métodos possíveis passa pela colocação de sensores piezoresistivos. Sensores de força e de deformação estão entre os mais procurados para aplicações biomédicas. Um dos mecanismos físicos mais utilizados para estes tipos de medições é baseado no efeito piezoresistivo. Materiais com uma grande sensibilidade de deformação têm sido recentemente desenvolvidos com base em polímeros, que permitem usar estes materiais em vez dos strain gauge mais convencionais para esses tipos de medições. O objeto de estudo nesta dissertação, passa pelo desenvolvimento de sensores piezoresistivos impressos baseados em compósitos poliméricos. Estes materiais compósitos, baseiam-se em nanotubos de carbono (CNT) como material de reforço e por um termoplástico elastómero, mais concretamente o SBS (styrene-butadiene-styrene) como matrix polimérica. Estes compósitos são bastante interessantes, para várias aplicações devido às suas excelentes propriedades elétricas, mecânicas e piezoresistivas. Para se obter o sensor piezoresistivo, é necessário imprimir interdigitados nos compósitos, o que pode ser realizado através de diferentes técnicas de impressão, sendo screen printing a técnica escolhida para este caso, devido à sua boa definição e baixo preço. Os sensores impressos foram caracterizados de forma a determinar as suas características piezoresistivas. De entre os resultados mais importantes destaca-se o gauge factor, que varia essencialmente entre 2.2 e 5, dependendo do material. Foram também realizadas simulações do endoscópio em elementos finitos. Nestes testes foi criado um modelo 3D do endoscópio de forma a avaliar quais são as zonas que possuem uma maior tensão devido a uma dobra no endoscópio causada pelas tensões aplicadas. Por fim, foi desenvolvido um sistema eletrónico de leitura para os sensores piezoresistivos impressos.