Prótese em fibra de carbono para pé com integração de sensores ópticos FBG

• Ano de defesa: 2019
• Autor(a) principal: Bastos, Talita Paes de
• Orientador(a): Martelli, Cícero
• Banca de defesa: Martelli, Cícero, Baroncini, Virgínia Helena Varotto, Rambo, Marcos Vinicio Haas
• Tipo de documento: Dissertação
• Tipo de acesso: Acesso embargado
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Universidade Tecnológica Federal do Paraná; Curitiba
• Programa de Pós-Graduação: Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica e Informática Industrial
• País: Brasil
• Palavras-chave em Português: Detectores ópticos; Redes de Bragg; Prótese - Desenvolvimento; Membros artificiais; Fibras de carbono; Materiais compostos; Polímeros; Biomecânica; Engenharia elétrica; Optical detectors; Bragg gratings; Prosthesis - Development; Artificial limbs; Carbon fibers; Composite materials; Polymers; Biomechanics; Electric engineering
• Área do conhecimento CNPq: CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA ELETRICA::MEDIDAS ELETRICAS, MAGNETICAS E ELETRONICAS INSTRUMENTACAO; CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA BIOMEDICA::ENGENHARIA MEDICA::TRANSDUTORES PARA APLICACOES BIOMEDICAS
• Link de acesso: http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/4280

Os sensores baseados em redes de Bragg em fibras ópticas (FBG) podem ter aplicações significativas na área de biomecânica, devido a suas características de alta sensibilidade aos esforços mecânicos, baixo peso, facilidade de multiplexação dos sensores, e imunidade a interferência eletromagnética. O sensor possui também alta integração com materiais compósitos de matriz polimérica epoxídica. A perspectiva de fabricação de próteses de fibra de carbono com este sensor pode permitir o monitoramento em tempo real de usuário de prótese. Esse sistema pode favorecer o melhor ajuste da prótese ao corpo, antecipando disfunções e prevenindo futuras lesões, principalmente em quadris e coluna. Este trabalho descreve os aspectos construtivos, e as análises do estudo de caracterização de uma prótese em fibra de carbono para pé instrumentada com sensores FBG comerciais. São analisados 9 sensores dispostos em forma de matriz 3 x 3 nos planos coronal e sagital. Dessa maneira a malha de sensores compreende da região anterior à posterior e da região medial à lateral. São apresentadas respostas dos sensores a marchas a velocidades de 1,5 km/h e 3,5 km/h, com adaptação para usuário não-amputado. É discutida e demonstrada a relação da resposta dos sensores com as fases da marcha, em toda sua fase de apoio. Também são descritos ensaios térmicos, para análise de formação de chirp em FBG´s durante o processo de cura do material compósito, que mostraram alargamento máximo de 20% e média de 15% do espectro. Este trabalho valida o conceito de aplicação de sensores FBG em próteses de fibra de carbono para pé, possibilitando novas abordagens em estudos aplicados à melhoria de próteses com detecções de inadequação de marcha em ambiente externo a consultórios.