Dissertação

{en_GB=Conductive elastomeric materials for continuous electrocardiogram (ECG) monitoring} {} EVALUATED

{pt=A monitorização em contínuo de Eletrocardiograma (ECG) é um desafio multidisciplinar do domínio das engenharias de materiais, biomédica, hardware design e processamento digital de sinal. Existe um interesse crescente na integração não intrusiva de dispositivos de monitorização de ECG na vida quotidiana e em aplicações como desporto, atividades de lazer e em contexto profissional. O objetivo deste trabalho é o estudo de materiais elastoméricos condutores como soluções para monitorização contínua de ECG em punhos de bicicleta condutores. Os materiais elastoméricos produzidos foram elaborados a partir de elastómeros de borracha de silicone e EPDM e de elastómeros termoplásticos de TPU e SEBS. Foram investigados quatro métodos de processamento e três tipos de partículas aditivas distintos. O processo com maior sucesso na produção de amostras com baixa resistividade foi um processo de mistura em solução, que produziu espécimes com resistividades volúmicas de 5.04 x 10-1 Ωm para TPU e 3.03 x 10-2 Ωm para SEBS, utilizando negros de carbono. Os melhores materiais produzidos foram testados na aquisição de sinais de ECG artificiais e humanos em tempo real. Um protótipo montado em punhos de bicicleta foi desenvolvido e testado para os elastómeros condutores com o melhor desempenho. Os materiais com a maior adição de cargas e maiores durezas permitiram aquisição de ECG com maior estabilidade e menos artefactos. O protótipo serviu como uma prova de conceito de punhos de bicicleta condutores, onde se demonstrou possível a aquisição de ECG contínua tanto em repouso como em movimento lento sobre piso liso usando uma bicicleta. , en=The continuous monitoring of Electrocardiogram (ECG) is a multidisciplinary challenge of materials electrical and bio-medical engineering, hardware design and software digital signal processing (DSP). There is a growing interest in the non-intrusive integration of ECG monitoring devices in every-day life applications in areas such as fitness and sports, leisure activities and in professional settings. It is the aim of this work to study elastomeric conductive materials as effective solutions for continuous ECG monitoring in bicycle hand grips. The produced elastomeric materials were based on silicone rubber and EPDM rubber elastomers and on SEBS and TPU thermoplastic elastomers. Four different polymer processing methods and three types of conductive filler particles were investigated. A solution-mixing casting method was the most successful at producing samples with low resistivity values, with the most conductive specimens reaching volume resistivities of 5.04 x 10-1 Ωm for TPU and 3.03 x 10-2 Ωm for SEBS, using carbon blacks. The best elastomeric materials were tested for their ability to acquire both artificial generated ECG and real human ECG in real time. A prototype using the prepared materials on bicycle handle grips was assembled and tested employing the best performing conductive elastomeric materials. The materials with the highest particle loadings and hardness values allowed for the most stable and artifact free ECG acquisition. The prototype was used as a proof of concept for conductive bicycle hand grips where stationary and slow riding on a smooth terrain allowed for the continuous monitoring of ECG. }
{pt=eletrocardiograma (ECG), monitorização contínua, elétrodos de bio-potencial, elastómero condutor, TPE condutor, punhos de bicicleta condutores., en=electrocardiogram (ECG), continuous monitoring, biopotential electrodes, conductive elastomer, conductive TPE, conductive bicycle handle grips.}

Junho 24, 2019, 14:0

Orientação

ORIENTADOR

Ana Clara Lopes Marques

Departamento de Engenharia Química (DEQ)

Professor Auxiliar