Caracterização de um handgrip com mola e um bracelete instrumentados com sensores FBG e aplicação dos dispositivos em um estudo de caso de fadiga muscular

• Ano de defesa: 2022
• Autor(a) principal: Pereira, Fábio Santana
• Orientador(a): Abe, Ilda
• Banca de defesa: Abe, Ilda , Pereira, Julimar Luiz , Souza, Mauren Abreu de
• Tipo de documento: Dissertação
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• 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: Fibras ópticas; Fadiga - Músculos; Sensores; Tendões flexores; Optical fibers; Fatigue - Muscles; Sensors; Flexor tendons
• Área do conhecimento CNPq: CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA BIOMEDICA::BIOENGENHARIA
• Link de acesso: http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/28826

Esse trabalho apresenta a caracterização de um handgrip com mola e um bracelete instrumentados com sensores baseados em redes de Bragg em fibras óticas (FBGs) e aplicação destes dispositivos em um estudo de caso para avaliação da fadiga muscular. Os sensores a fibra ótica têm sido aplicados em pesquisas de biotecnologia, sobretudo a FBG, devido a sua capacidade de detecção de mudanças de temperatura e cargas mecânicas. Os sensores a fibra ótica possuem vantagens como tamanho reduzido, facilidade de implementação, poderem ser multiplexados, boa relação custobenefício e serem biocompatíveis. A força de preensão manual é uma variável amplamente utilizada em estudos epidemiológicos. Ela é caracterizada como uma preditora do estado de saúde geral de um indivíduo e é considerada um método não invasivo de avaliação. Existe uma correlação entre a força de preensão manual e a intensidade da fadiga muscular. No presente estudo os sensores baseados FBGs foram fixados em dois dispositivos, em aparelhos comerciais de handgrip e em braceletes. A técnica de demodulação consiste na monitoração da variação do comprimento de onda de Bragg da rede quando o sujeito realiza um movimento de flexão dos dedos pressionando o instrumento. Após a caracterização dos instrumentos através de ensaios mecânicos é possível relacionar as variações do comprimento de onda para forças de preensão manual. O aparelho de handgrip com diferentes cargas foram instrumentados. Os dispositivos instrumentados foram avaliados em um estudo de caso in vivo, na avaliação da fadiga muscular durante ensaios de contração isométrica de força máxima dos músculos flexores do carpo de um único sujeito. Foram obtidos dados de força de preensão manual em função do tempo, para ambas as mãos, dominante e não-dominante, do sujeito. As maiores forças obtidas foram da ordem de 160 N e estão relacionadas à mão não-dominante e ao aparelho com maior carga. Os valores de deformações também foram obtidos através do bracelete instrumentado e estão relacionados às variações do volume muscular do antebraço. Valores de deformação máximos de 4383,58 µε foram obtidos para os ensaios realizados com o handgrip de menor carga. Através destes dados foi possível também analisar a fadiga muscular e sua variação em relação às cargas dos aparelhos. Os menores tempos para a fadiga, 43 s, foram obtidos para as maiores cargas e para a mão não dominante. Estes dados estão em conformidade com a literatura de fisiologia de exercícios.