Bücher von Tiago Leite

Dans cette recherche, un capteur à fibre optique biaxial, basé sur des réseaux de Bragg, est proposé pour la surveillance simultanée des pressions plantaires et de cisaillement. Ce travail commence par la définition du problème : les conséquences des pathologies associées au pied diabétique et aux troubles des membres inférieurs. Plusieurs études précédemment publiées sur les capteurs de pression plantaire ont été analysées, ainsi que les différentes méthodologies et applications existantes. Une recherche biomécanique a été menée, avec un accent particulier sur le modèle de marche et l'anatomie du pied humain, afin de comprendre les différentes phases de la marche et les points les plus intéressants pour la surveillance de la pression plantaire. Ainsi, la réponse des capteurs basés sur les réseaux de Bragg a été étudiée dans plusieurs configurations de cellules de détection, puis intégrée dans des semelles orthopédiques. Les sensibilités obtenues pour la pression normale se situent entre 0,56 et 2,16 pm/kPa et, pour la pression de cisaillement, entre 0,51 et 3,98 pm/kPa. Ces appareils s'avèrent être une solution non invasive susceptible d'être incluse dans les systèmes de santé électroniques pour la surveillance de la marche en temps réel. Ils peuvent être préparés pour un usage médical quotidien, servant d'outils importants dans l'aide à la prévention et au diagnostic, en particulier des maladies du pied.

In dieser Forschungsarbeit wird ein biaxialer optischer Fasersensor auf der Grundlage von Bragg-Gittern für die gleichzeitige Überwachung von Plantar- und Scherdruck vorgeschlagen. Diese Arbeit beginnt mit der Definition des Problems: die Folgen von Pathologien im Zusammenhang mit diabetischen Fuß- und Unterschenkelerkrankungen. Es wurden mehrere bereits veröffentlichte Studien über Fußsohlendrucksensoren, die verschiedenen Methoden und die bereits vorhandenen Anwendungen analysiert. Es wurde eine biomechanische Untersuchung durchgeführt, mit besonderem Augenmerk auf das Gangbild und die Anatomie des menschlichen Fußes, um die verschiedenen Gangphasen und die für die Fußdrucküberwachung wichtigsten Punkte zu verstehen. So wurde die Reaktion von Sensoren auf der Grundlage von Bragg-Gittern in verschiedenen Konfigurationen von Sensorzellen untersucht, die dann in Einlegesohlen integriert wurden. Die erzielten Empfindlichkeiten lagen für Normaldruck zwischen 0,56 und 2,16 pm/kPa und für Scherdruck zwischen 0,51 und 3,98 pm/kPa. Sie erweisen sich als nicht-invasive Lösung, die in elektronische Gesundheitssysteme zur Echtzeit-Gangüberwachung integriert werden könnte. Sie können für den täglichen medizinischen Gebrauch aufbereitet werden und als wichtige Hilfsmittel bei der Vorbeugung und Diagnose, insbesondere von Fußkrankheiten, dienen.

En esta investigación se propone un sensor de fibra óptica biaxial, basado en rejillas de Bragg, para la monitorización simultánea de las presiones plantar y de cizalla. Este trabajo comienza con la definición del problema: las consecuencias de las patologías asociadas a los trastornos del pie diabético y las extremidades inferiores. Se analizaron varios estudios publicados anteriormente sobre sensores de presión plantar, las diversas metodologías y aplicaciones ya existentes. Se llevó a cabo una investigación biomecánica, con especial atención al patrón de la marcha y a la anatomía del pie humano, con el fin de comprender las diferentes fases de la marcha y los puntos de mayor interés para la monitorización de la presión plantar. Así, se estudió la respuesta de sensores basados en rejillas de Bragg en varias configuraciones de células sensoras, integradas posteriormente en plantillas. Las sensibilidades obtenidas para la presión normal se situaron entre 0,56 y 2,16 pm/kPa y, para la presión de cizalladura, entre 0,51 y 3,98 pm/kPa. Resultan ser una solución no invasiva con potencial para ser incluida en sistemas de salud electrónica para la monitorización de la marcha en tiempo real. Pueden prepararse para su uso médico diario, sirviendo como herramientas importantes de ayuda a la prevención y el diagnóstico, especialmente de enfermedades del pie.

In questa ricerca viene proposto un sensore biassiale in fibra ottica, basato su reticoli di Bragg, per il monitoraggio simultaneo della pressione plantare e di taglio. Questo lavoro inizia con la definizione del problema: le conseguenze delle patologie associate al piede diabetico e agli arti inferiori. Sono stati analizzati diversi studi pubblicati in precedenza sui sensori di pressione plantare, le varie metodologie e applicazioni già esistenti. È stata condotta una ricerca biomeccanica, con particolare attenzione al modello di andatura e all'anatomia del piede umano, al fine di comprendere le diverse fasi dell'andatura e i punti di maggiore interesse per il monitoraggio della pressione plantare. È stata quindi studiata la risposta dei sensori basati sui reticoli di Bragg in diverse configurazioni di celle di rilevamento, poi integrate in solette. Le sensibilità ottenute per la pressione normale erano comprese tra 0,56 e 2,16 pm/kPa e, per la pressione di taglio, tra 0,51 e 3,98 pm/kPa. Si tratta di una soluzione non invasiva che può essere inclusa nei sistemi sanitari elettronici per il monitoraggio in tempo reale dell'andatura. Possono essere preparati per l'uso medico quotidiano, servendo come strumenti importanti per aiutare la prevenzione e la diagnosi, specialmente delle malattie del piede.

Nesta investigação é proposto um sensor de fibra ótica biaxial, baseado em redes de Bragg, para a monitorização simultânea das pressões plantar e de cisalhamento. Este trabalho inicia-se com a definição do problema: as consequências das patologias associadas ao pé diabético e às perturbações dos membros inferiores. Foram analisados vários estudos previamente publicados sobre sensores de pressão plantar, as várias metodologias e aplicações já existentes. Foi efectuada uma investigação biomecânica, com particular enfoque no padrão de marcha e na anatomia do pé humano, de forma a compreender as diferentes fases da marcha e os pontos de maior interesse para a monitorização da pressão plantar. Assim, foi estudada a resposta de sensores baseados em redes de Bragg em várias configurações de células sensoriais, posteriormente integradas em palmilhas. As sensibilidades obtidas para a pressão normal situam-se entre 0,56 e 2,16 pm/kPa e, para a pressão de cisalhamento, entre 0,51 e 3,98 pm/kPa. Estes dispositivos demonstram ser uma solução não invasiva com potencial para ser incluída em sistemas de saúde electrónicos para monitorização da marcha em tempo real. Podem ser preparados para uso médico quotidiano, servindo como ferramentas importantes no auxílio à prevenção e diagnóstico, nomeadamente de doenças do pé.

In this research a biaxial optical fiber sensor, based on Bragg gratings, is proposed for simultaneous monitoring of plantar and shear pressures. This work begins with the definition of the problem: the consequences of pathologies associated with diabetic foot and lower limbs disorders. It was analysed several previously published studies on plantar pressure sensors, the several methodologies and applications that already exist. A biomechanical research was carried out, with particular focus on gait pattern and human foot anatomy, in order to understand the different gait phases and points of greatest interest for foot pressure monitoring. Thus, the response of sensors based on Bragg gratings was studied in several configurations of sensing cells, then integrated in insoles. The sensitivities obtained for normal pressure were between 0.56 and 2.16 pm/kPa and, for shear pressure, between 0.51 and 3.98 pm/kPa. Those prove to be a non-invasive solution with potential to be included in e health systems for real-time gait monitoring. They can be prepared for daily medical use, serving as important tools in aiding prevention and diagnosis, especially of foot diseases.