Manufatura aditiva no fabrico de células de vapor de metal alcalino para magnetoencefalografia

Detalhes bibliográficos
Autor(a) principal: Borlido, João Miguel Rodrigues Fontoura
Data de Publicação: 2023
Tipo de documento: Dissertação
Idioma: por
Título da fonte: Repositório Científico de Acesso Aberto de Portugal (Repositórios Cientìficos)
Texto Completo: https://hdl.handle.net/1822/89554
Resumo: Dissertação de mestrado em Engenharia Biomédica
id RCAP_5d417b5b05dec74101c4d064739902ba
oai_identifier_str oai:repositorium.sdum.uminho.pt:1822/89554
network_acronym_str RCAP
network_name_str Repositório Científico de Acesso Aberto de Portugal (Repositórios Cientìficos)
repository_id_str 7160
spelling Manufatura aditiva no fabrico de células de vapor de metal alcalino para magnetoencefalografiaAdditive manufacturingAlkali metal vapor cellsOptical pump magnetometersRubidiumManufatura aditivaCélulas de vaporMagnetómetros de bombeamento óticoRubídioEngenharia e Tecnologia::Engenharia Eletrotécnica, Eletrónica e InformáticaDissertação de mestrado em Engenharia BiomédicaThe magnetoencephalography (MEG) exam is one of the technologies that allows the mapping of brain electrophysiology by recording magnetic fields emanating from the brain. In this technology, the main sensing technology is based on superconducting quantum interference devices (SQUIDs). These bulky devices are expensive to manufacture and maintain, and therefore, optical pumping magnetometers (OPMs) have emerged more recently as magnetic sensing alternatives that are comparable in sensitivity to SQUIDs. The ability to adjust to the patient's head allows us to conceptualize the development of a structure based on this technology, formed by several rubidium (Rb) cells, which is the main component of OPMs. This master's dissertation had as its main objective the development of a Rb vapor cell, through additive manufacturing (AM) techniques, in order to obtain an alternative to the techniques of microelectromechanical systems (MEMS). In the modeling technology by deposition of molten material (FDM), nylon was selected to make up the vapor cell and thermoplastic polyurethane (TPU) to serve as a support structure, while in the AM technology by photopolymerization, a transparent resin. Several iterations of cell design and printing parameters were performed for each material, resulting in a cubic cell measuring 10mm on each edge and with a wall thickness of 0.40mm. The present dissertation also evaluated the effect of the application of various coatings (alumina, sodium silicate and acrylic) on the transmittance and polarization of light, as well as its effect on the tightness of the cell. These tests resulted in a final cell coated externally with acrylic and internally with alumina. Regarding the production of Rb vapour, it was necessary to obtain rubidium azide (RbN3) from the reaction between silver azide (AgN3) and rubidium chloride (RbCl). The introduction of the RbN3 solution into the cell was carried out through a pipetting procedure followed by evaporation of the water. The cell was finally introduced into a vacuum chamber and sealed. The production of Rb vapor was performed by exposing the cell with RbN3 to 254 nm ultraviolet (UV) radiation. The work developed in this dissertation establishes relevant foundations in the development of OPMs by MA.O exame de magnetoencefalografia (MEG) é umas das tecnologias que permite realizar o mapeamento da eletrofisiologia cerebral através do registo de campos magnéticos emanados pelo cérebro. Neste método de diagnóstico a principal tecnologia de sensorização baseia-se nos dispositivos supercondutores de interferência quântica (SQUIDs). Estes dispositivos são volumosos, apresentam um custo de fabrico e manutenção elevados e portanto, os magnetómetros de bombeamento ótico (OPMs) surgem mais recentemente como alternativas de sensorização magnética equiparáveis em sensibilidade aos SQUIDs. A capacidade de ajuste à cabeça do paciente permite conceptualizar o desenvolvimento de uma estrutura baseada nesta tecnologia, formada por várias células de rubídio (Rb), que constitui a principal componente dos OPMs. A presente dissertação de mestrado teve como objetivo principal o desenvolvimento de uma célula de vapor de Rb, através de manufatura aditiva (MA), de forma a obter uma alternativa às técnicas de sistemas microeletromecânicos (MEMS). Na MA de modelação por deposição de material fundido (FDM) selecionou-se o nylon, para perfazer a célula de vapor e o termoplástico poliuretano (TPU), para servir de estrutura de suporte, já na tecnologia de MA por fotopolimerização selecionou-se uma resina transparente. Realizaram-se varias iterações de design da célula e dos parâmetros de impressão de cada material, resultando numa célula cubica de com 10 mm em cada aresta e com 0.40 mm de espessura de parede. A presente dissertação também avaliou o efeito da aplicação de vários revestimentos (alumina, silicato de sódio e acrílico) na transmitância e na polarização da luz, bem o seu efeito na estanquicidade da célula. Este testes resultaram numa célula final revestida externamente com acrílico e internamente com alumina. No que toca à produção de vapor de Rb, foi necessário obter azida de rubídio (RbN3) da reação entre azida de prata (AgN3) com cloreto de rubídio (RbCl). A introdução da solução de RbN3 na célula foi realizada através de um procedimento de pipetação seguida da evaporação da água. A célula foi finalmente introduzida numa câmara de vácuo e selada. A produção de vapor de Rb foi realizada através da exposição da célula com RbN3 a radiação ultravioleta (UV) de 254 nm. O trabalho desenvolvido nesta dissertação estabelece alicerces pertinentes no desenvolvimento de OPMs por MA.Rodrigues, José Artur OliveiraUniversidade do MinhoBorlido, João Miguel Rodrigues Fontoura2023-02-242023-02-24T00:00:00Zinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisapplication/pdfhttps://hdl.handle.net/1822/89554por203539192info:eu-repo/semantics/openAccessreponame:Repositório Científico de Acesso Aberto de Portugal (Repositórios Cientìficos)instname:Agência para a Sociedade do Conhecimento (UMIC) - FCT - Sociedade da Informaçãoinstacron:RCAAP2024-03-16T01:20:14Zoai:repositorium.sdum.uminho.pt:1822/89554Portal AgregadorONGhttps://www.rcaap.pt/oai/openaireopendoar:71602024-03-20T04:01:03.424683Repositório Científico de Acesso Aberto de Portugal (Repositórios Cientìficos) - Agência para a Sociedade do Conhecimento (UMIC) - FCT - Sociedade da Informaçãofalse
dc.title.none.fl_str_mv Manufatura aditiva no fabrico de células de vapor de metal alcalino para magnetoencefalografia
title Manufatura aditiva no fabrico de células de vapor de metal alcalino para magnetoencefalografia
spellingShingle Manufatura aditiva no fabrico de células de vapor de metal alcalino para magnetoencefalografia
Borlido, João Miguel Rodrigues Fontoura
Additive manufacturing
Alkali metal vapor cells
Optical pump magnetometers
Rubidium
Manufatura aditiva
Células de vapor
Magnetómetros de bombeamento ótico
Rubídio
Engenharia e Tecnologia::Engenharia Eletrotécnica, Eletrónica e Informática
title_short Manufatura aditiva no fabrico de células de vapor de metal alcalino para magnetoencefalografia
title_full Manufatura aditiva no fabrico de células de vapor de metal alcalino para magnetoencefalografia
title_fullStr Manufatura aditiva no fabrico de células de vapor de metal alcalino para magnetoencefalografia
title_full_unstemmed Manufatura aditiva no fabrico de células de vapor de metal alcalino para magnetoencefalografia
title_sort Manufatura aditiva no fabrico de células de vapor de metal alcalino para magnetoencefalografia
author Borlido, João Miguel Rodrigues Fontoura
author_facet Borlido, João Miguel Rodrigues Fontoura
author_role author
dc.contributor.none.fl_str_mv Rodrigues, José Artur Oliveira
Universidade do Minho
dc.contributor.author.fl_str_mv Borlido, João Miguel Rodrigues Fontoura
dc.subject.por.fl_str_mv Additive manufacturing
Alkali metal vapor cells
Optical pump magnetometers
Rubidium
Manufatura aditiva
Células de vapor
Magnetómetros de bombeamento ótico
Rubídio
Engenharia e Tecnologia::Engenharia Eletrotécnica, Eletrónica e Informática
topic Additive manufacturing
Alkali metal vapor cells
Optical pump magnetometers
Rubidium
Manufatura aditiva
Células de vapor
Magnetómetros de bombeamento ótico
Rubídio
Engenharia e Tecnologia::Engenharia Eletrotécnica, Eletrónica e Informática
description Dissertação de mestrado em Engenharia Biomédica
publishDate 2023
dc.date.none.fl_str_mv 2023-02-24
2023-02-24T00:00:00Z
dc.type.status.fl_str_mv info:eu-repo/semantics/publishedVersion
dc.type.driver.fl_str_mv info:eu-repo/semantics/masterThesis
format masterThesis
status_str publishedVersion
dc.identifier.uri.fl_str_mv https://hdl.handle.net/1822/89554
url https://hdl.handle.net/1822/89554
dc.language.iso.fl_str_mv por
language por
dc.relation.none.fl_str_mv 203539192
dc.rights.driver.fl_str_mv info:eu-repo/semantics/openAccess
eu_rights_str_mv openAccess
dc.format.none.fl_str_mv application/pdf
dc.source.none.fl_str_mv reponame:Repositório Científico de Acesso Aberto de Portugal (Repositórios Cientìficos)
instname:Agência para a Sociedade do Conhecimento (UMIC) - FCT - Sociedade da Informação
instacron:RCAAP
instname_str Agência para a Sociedade do Conhecimento (UMIC) - FCT - Sociedade da Informação
instacron_str RCAAP
institution RCAAP
reponame_str Repositório Científico de Acesso Aberto de Portugal (Repositórios Cientìficos)
collection Repositório Científico de Acesso Aberto de Portugal (Repositórios Cientìficos)
repository.name.fl_str_mv Repositório Científico de Acesso Aberto de Portugal (Repositórios Cientìficos) - Agência para a Sociedade do Conhecimento (UMIC) - FCT - Sociedade da Informação
repository.mail.fl_str_mv
_version_ 1799138184890679296

Registros relacionados