Eletrodos ativos com fonte Howland robusta aplicados à tomografia por impedância elétrica.

• Ano de defesa: 2025
• Autor(a) principal: Santos, Rafael Benetti
• Tipo de documento: Dissertação
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USP
• Palavras-chave em Português: EIT; Eletrodo; Fonte de corrente constante; Howland sorce; Industry automation; Real-time systems; Tomografia por impedância elétrica
• Link de acesso: https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/3/3152/tde-16072025-091502/

A Tomografia por Impedância Elétrica (TIE) é uma técnica inovadora, de geração de imagens, que mede a condutividade elétrica dos tecidos para reconstrução de imagens internas. Diferente de métodos que fazem o uso de raio-X, a ressonância magnética e TIE são não ionizante, sendo todos eles não invasivos, a TIE apresenta uma grande liberdade de monitoramento em tempo real e podendo ser construída com um baixo custo em comparação com os demais. Desde sua criação em 1982, tem sido aplicada em áreas como monitoramento pulmonar e caracterização de tecidos biológicos. A técnica envolve a injeção de corrente alternada e a medição das respostas elétricas, utilizando hardware especializado e algoritmos avançados de reconstrução. Apesar de suas vantagens, desafios como baixa resolução espacial e complexidade no hardware ainda precisam ser superados. O objetivo desta pesquisa é desenvolver um sistema otimizado para TIE, integrando hardware embarcado com técnicas modernas, que possa incluir redes neurais em suas aplicações. O estudo foca na evolução da Fonte de Corrente Howland, essencial para a TIE. Foram analisadas três versões do circuito, com destaque para a proposta final, que utiliza o amplificador INA849, garantindo maior estabilidade e precisão. O design inclui buffers de tensão, amplificadores de instrumentação e componentes de alta precisão para minimizar erros e melhorar a impedância de saída. Além do hardware, foi desenvolvida uma arquitetura completa para sincronização dos eletrodos, aquisição de sinais e comunicação eficiente via RS-485. Um microcontrolador gera, captura e processa os dados utilizando DMA, enquanto um algoritmo de demodulação extrai amplitude e fase dos sinais adquiridos. Os resultados indicaram que a versão final da Fonte Howland apresenta maior estabilidade da corrente, reduzindo variações para cerca de 0,1 mA, 1% da corrente máxima injetada. Testes experimentais avaliaram a resposta em diferentes cargas, relação sinal-ruído (SNR) e impedância de saída, confirmando a estabilidade no uso para a aplicação. O eletrodo foi validado com experimentos em um reservatório contendo solução de NaCl, demonstrando sua viabilidade para aplicações práticas em monitoramento e diagnóstico.