Instrumentalização de um endoscópio através de sensores piezorresistivos impressos

Abstract

A endoscopia é um procedimento não invasivo de visualização do interior do corpo humano. A série de equipamentos que englobam a torre de endoscopia têm como função processar a imagem captada pelo endoscópio e expô-la. O endoscópio é um tubo flexível equipado com um conjunto de mini dispositivos capazes de iluminar, filmar, irrigar com água, soprar com ar comprimido e sugar por vácuo dentro do corpo. Ao longo do exame, o endoscópio é controlado mecanicamente, o que exige um médico especialista de endoscopia. Na inserção do endoscópio no paciente, o médico realiza um processo diagnóstico e terapêutico. As forças aleatórias aplicadas nas diferentes zonas do corpo humano pelo tubo do endoscópio não são devidamente controladas pelo especialista, causando dor, desconforto ou mesmo fissuras internas no paciente. O principal objetivo desta dissertação consiste na apresentação de uma solução válida, através da incorporação de sensores piezorresistivos impressos num gastrovideoendoscópio, prevenindo práticas negligentes pela monitorização das pressões exercidas e adicionando a capacidade do cálculo do ângulo efetuado pelo tubo. De forma a dar resposta ao problema, utilizou-se um material dobrável com a matriz dos sensores impressos, acoplado a um circuito eletrónico. Este material é constituído por um material de reforço de nanotubos de carbono e uma matriz polimérica de styrene-butadiene-styrene, com um fator Gauge de dez a vinte vezes superior aos materiais convencionais, contribuindo para um aumento da sensibilidade resistiva. Em suma, fabricou-se uma matriz de sensores dedicada ao endoscópio, instrumentalizou-se a matriz no endoscópio e foi desenvolvido um circuito de leitura eletrónico, que permite a leitura dos diferentes sensores da matriz.

Endoscopy is a non-invasive procedure for visualizing the interior of the human body. The series of equipments that comprise the endoscopy tower have as function to process the image taken by the endoscope and to expose it. The endoscope is a flexible tube equipped with a set of mini devices capable of illuminating, filming, irrigating with water, blowing with compressed air and sucking by vacuum inside the body. Throughout the examination, the endoscope is mechanically controlled, which requires a specialist endoscopy doctor. In inserting the endoscope into the patient, the physician performs a diagnostic and therapeutic process. The random forces applied to different areas of the human body by the endoscope tube are not properly controlled by the specialist, causing pain, discomfort or even internal cracks in the patient. The main goal of this dissertation is the presentation of a valid solution, through the incorporation of piezoresistive sensors printed in a gastrovideoendoscope, preventing negligent practices by monitoring the pressures exerted and adding the capacity of the calculation of the angle made by the tube. In order to respond to the problem, a folding material with the matrix of the printed sensors was coupled to an electronic circuit. This material consists of a reinforcing material of carbon nanotubes and a styrene-butadiene-styrene polymer matrix, with a Gauge factor of ten to twenty times greater than conventional materials, contributing to an increase in resistive sensitivity. In summary, an array of sensors dedicated to the endoscope was used, the matrix was instrumented in the endoscope and an electronic reading circuit was developed, which allows the reading of the different sensors of the matrix.