Tapete capacitivo para deteção de movimento e posição de animais na experimentação biomédica

Abstract

A utilização de animais em atividades de experimentação biomédica, como o estudo do comportamento de espécies e a descoberta de curas para diferentes doenças, é uma prática que remonta ao início do século XX e que até aos dias de hoje se mantem atual. Dada a constante evolução da tecnologia, nomeadamente na área da eletrónica, estudos que envolvam a utilização de animais de experimentação recorrem à utilização de vários tipos sensores de forma a monitorizar os parâmetros pretendidos. Dentro dos diferentes tipos de sensores que vão surgindo fruto da investigação na área da sensorização, podem destacar-se sensores os baseados em tecnologia de impressão dado seu fácil desenvolvimento e fabrico bem como o baixo custo de produção. Este trabalho de dissertação insere-se na área da sensorização e consiste no desenvolvimento de um tapete biomédico capacitivo, através de tecnologias de impressão, com a finalidade de detetar posição e movimento de animais de experimentação. Assim, o sistema conta com uma superfície multitoque sensível a pequenas variações de peso e variações rápidas de estado. A área das superfícies touch abrange uma variedade de alternativas no que concerne aos sensores utilizados tais como resistivos, infravermelhos, capacitivos, piezoelétricos, etc. Dependo da aplicação em questão uns apresentam vantagens em relação aos outros. Mas, ainda assim, pode dizer-se que a utilização de sensores capacitivos é a abordagem mais atual dado que permite reconhecer vários toques em simultâneo e possui excelentes características óticas. O tapete capacitivo foi desenvolvido a partir de malhas metálicas em que os sensores são impressos em tinta de prata dada a sua excelente condutividade elétrica. A deposição das tintas foi feita por screen printing visto ser um método rápido e eficaz e por ser um procedimento já conhecido pelo grupo de trabalho onde se insere este trabalho de dissertação. Na sequência da conceção da matriz capacitiva, foi também desenvolvida a eletrónica necessária para a leitura da mesma assim como o sistema de aquisição de processamento de dados com a integração de um microcontrolador. Por fim, foi desenvolvido em software uma interface gráfica, No fim deste trabalho ficou desenvolvido um sistema capaz de detetar toques numa superfície bem como a representação em tempo real e em modo offline no computador.

The use of animals for biomedical experience activities, such as study of species behavior and medical research, is a practice that dates back to the early 20th century until the present day. Given the constant evolution of technology, particularly in electronics area, researches involving experimental animals use several kinds of sensors in order to monitor the required parameters. From the sensor technology research, printed sensors are emerging given their simple development and manufacture as well as their low cost of production. This dissertation project is included in the sensing area and consists in developing a capacitive biomedical pad in order to detect position and movement of experimental animals. Thus, the developed system has a multi-touch surface sensitive to small weight variations and fast state variations. The touch surfaces areas covers a variety of alternatives regarding the kind of the used sensor such as resistive, infrared, capacitive, piezoelectric, etc. The best solution depends on the target application. However, capacitive sensors are the current approach as they allow to recognize several touches simultaneously and has excellent optical characteristics. The capacitive pad was developed from metallic meshes in which the sensors are printed in silver ink due to its excellent electrical conductivity. The deposition of the ink was made by screen printing as it is a quick and effective method and it is a procedure well known by the working group the dissertation is included. Following the design of the capacitive pad (matrix) it was also developed the electronic system required to read and interpret its signals, an data acquisition system integrating a microcontroller. In the end, it was accomplished the development of a system able to detect touch in the capacitive pad and to show the results in the computer in real time or in offline mode.