Desenvolvimento de uma unidade de medida da força de contração do músculo orbicularis oculi

O músculo orbicularis oculi situa-se na região peri-orbitária, sendo responsável pelo encerramento da fenda palpebral. É constituído por três partes, palpebral, orbitária e lacrimal, e a sua função motora é controlada pelo nervo facial. Através da sua contração involuntária (pestanejo, reflexa) ou voluntária exerce um papel fundamental na proteção do globo ocular, bem como na qualidade da visão, ao contribuir para a normal lubrifica- ção da superfície ocular. Estas funções ficam comprometidas no contexto de lesões do nervo facial, miopatias, entre outras, condicionando uma importante limitação na quali- dade de vida dos doentes. Atualmente existe uma lacuna no que respeita a métodos objetivos, reproduzíveis e práticos para medição e estudo da força de contração do mús- culo orbicularis oculi. Nesta dissertação, foram dimensionadas duas soluções que visam preencher esta lacuna, ou seja, medir a força de contração do músculo orbicularis oculi. Ambas contam com uma interface humana de acoplamento adequado às pálpebras, um componente de processamento, exibição do sinal recolhido e diferem no tipo de sensor utilizado para medição da força de fecho das pálpebras. A primeira solução faz uso de um sensor de pressão que mede a variação de pressão dentro de um cilindro quando acionado o pistão do mesmo pela pálpebra. A segunda solução utiliza células de carga que medem a de- formação mecânica causada pelo encerramento do olho. Nesta dissertação é descrito o dimensionamento dos dois sistemas, bem como a sua caracterização. O resultado final é um protótipo funcional, sendo que apenas uma das soluções se mostrou viável: o sistema que utiliza as células de carga. O dispositivo revelou ser capaz de medir a força de fecho da pálpebra. Por fim são abordadas sugestões de me- lhoria do sistema para que possa vir a ser uma ferramenta de apoio ao diagnóstico e acompanhamento clínico de patologias que possam comprometer o funcionamento do músculo orbicularis oculi. The orbicularis oculi muscle is located in the peri-orbital region being responsible for the closure of the palpebral fissure. It consists of three parts, the eyelid, the orbital segment and the lacrimal, and its motor function is controlled by the facial nerve. Through its involuntary (blinking, reflex closure) or voluntary contraction, it plays a fun- damental role in protecting the ocular globe, as well as in the quality of vision, by con- tributing to the normal lubrication of the ocular surface. These functions are compro- mised in the context of facial nerve injuries, myopathies, among others, causing an im- portant limitation in the patients' quality of life. There is currently a gap with regards to objective, reproducible and practical methods for measuring and studying the strength of contraction of the orbicularis oculi muscle. In this dissertation, two solutions were designed to measure the orbicularis oculi muscle force. Both have a human interface suitable for coupling to the eyelids, a pro- cessing component, digital indicator of the collected signal, differing on the type of sen- sor to collect the signal. The first solution uses a pressure sensor, that measures the pres- sure variation inside a cylinder, when the cylinder's piston is activated by the eyelid. The second solution makes use of loadcells that measure the mechanical deformation caused by the eye's closure. This document explains the dimensioning of the two systems, as well as the failures and successes of each. The result is a working prototype, with only one of the solutions being viable which is the system that uses loadcells. The device revealed to be able of measuring, processing, and transmitting the closing force of the eyelid. Finally, suggestions for im- proving the system are discussed so that it can become a support tool for the diagnosis and clinical monitoring of pathologies that involve the functioning of the orbicularis oculi muscle.