Paulo Antunes

As fibras ticas polim ricas t m vantagens significativas para muitas aplica es de sensoriamento, tais como elevada resist ncia mec nica, flexibilidade, biocompatibilidade e elevada sensibilidade a varia es de temperatura e deforma o. A implementa o de redes de Bragg nestas fibras permite o desenvolvimento de dispositivos com a capacidade de filtrar sinais na rea da fot nica e de aplica o em sistemas com sensores de alta precis o. Neste contexto, o presente trabalho tem como objetivo a grava o de diferentes tipos de redes de Bragg em fibra tica polim rica atrav s do m todo da m scara de fase, e a caracteriza o da sua resposta face a diferentes perturba es externas. Estes dispositivos foram desenvolvidos atrav s da implementa o de novos conceitos experimentais, com o intuito de obter alta sensibilidade para aplica es em ambientes reais. Estes s o progressos importantes para uma produ o mais f cil, eficiente e mais diversificada de redes de Bragg em POF para futuras aplica es fot nicas.

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 gi esistenti. 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. stata quindi studiata la risposta dei sensori basati sui reticoli di Bragg in diverse configurazioni di celle di rilevamento, poi integrate in solette. Le sensibilit 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 pu 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 investiga o proposto um sensor de fibra tica biaxial, baseado em redes de Bragg, para a monitoriza o simult nea das press es plantar e de cisalhamento. Este trabalho inicia-se com a defini o do problema: as consequ ncias das patologias associadas ao p diab tico e s perturba es dos membros inferiores. Foram analisados v rios estudos previamente publicados sobre sensores de press o plantar, as v rias metodologias e aplica es j existentes. Foi efectuada uma investiga o biomec nica, com particular enfoque no padr o de marcha e na anatomia do p humano, de forma a compreender as diferentes fases da marcha e os pontos de maior interesse para a monitoriza o da press o plantar. Assim, foi estudada a resposta de sensores baseados em redes de Bragg em v rias configura es de c lulas sensoriais, posteriormente integradas em palmilhas. As sensibilidades obtidas para a press o normal situam-se entre 0,56 e 2,16 pm/kPa e, para a press o de cisalhamento, entre 0,51 e 3,98 pm/kPa. Estes dispositivos demonstram ser uma solu o n o invasiva com potencial para ser inclu da em sistemas de sa de electr nicos para monitoriza o da marcha em tempo real. Podem ser preparados para uso m dico quotidiano, servindo como ferramentas importantes no aux lio preven o e diagn stico, nomeadamente de doen as do p .

Dans cette recherche, un capteur fibre optique biaxial, bas sur des r seaux de Bragg, est propos pour la surveillance simultan e des pressions plantaires et de cisaillement. Ce travail commence par la d finition du probl me: les cons quences des pathologies associ es au pied diab tique et aux troubles des membres inf rieurs. Plusieurs tudes pr c demment publi es sur les capteurs de pression plantaire ont t analys es, ainsi que les diff rentes m thodologies et applications existantes. Une recherche biom canique a t men e, avec un accent particulier sur le mod le de marche et l'anatomie du pied humain, afin de comprendre les diff rentes phases de la marche et les points les plus int ressants pour la surveillance de la pression plantaire. Ainsi, la r ponse des capteurs bas s sur les r seaux de Bragg a t tudi e dans plusieurs configurations de cellules de d tection, puis int gr e dans des semelles orthop diques. Les sensibilit s 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'av rent tre une solution non invasive susceptible d' tre incluse dans les syst mes de sant lectroniques pour la surveillance de la marche en temps r el. Ils peuvent tre pr par s pour un usage m dical quotidien, servant d'outils importants dans l'aide la pr vention et au diagnostic, en particulier des maladies du pied.

In dieser Forschungsarbeit wird ein biaxialer optischer Fasersensor auf der Grundlage von Bragg-Gittern f r die gleichzeitige berwachung von Plantar- und Scherdruck vorgeschlagen. Diese Arbeit beginnt mit der Definition des Problems: die Folgen von Pathologien im Zusammenhang mit diabetischen Fu - und Unterschenkelerkrankungen. Es wurden mehrere bereits ver ffentlichte Studien ber Fu sohlendrucksensoren, die verschiedenen Methoden und die bereits vorhandenen Anwendungen analysiert. Es wurde eine biomechanische Untersuchung durchgef hrt, mit besonderem Augenmerk auf das Gangbild und die Anatomie des menschlichen Fu es, um die verschiedenen Gangphasen und die f r die Fu druck berwachung 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 f r Normaldruck zwischen 0,56 und 2,16 pm/kPa und f r Scherdruck zwischen 0,51 und 3,98 pm/kPa. Sie erweisen sich als nicht-invasive L sung, die in elektronische Gesundheitssysteme zur Echtzeit-Gang berwachung integriert werden k nnte. Sie k nnen f r den t glichen medizinischen Gebrauch aufbereitet werden und als wichtige Hilfsmittel bei der Vorbeugung und Diagnose, insbesondere von Fu krankheiten, dienen.

La spirometria la tecnica accettata per la diagnosi e il monitoraggio dei disturbi polmonari. Tuttavia, le attrezzature utilizzate per eseguire questo test, gli spirometri, sono principalmente basate su costosi sensori elettronici. D'altra parte, i sensori basati su fibre ottiche forniscono un'alternativa interessante ai sensori elettronici. Per incorporare i loro vantaggi nella spirometria, sono state prodotte due soluzioni basate su diverse tecnologie di fibre ottiche, reticoli di Bragg in fibra e interferometri Fabry-Perot. La progettazione e l'implementazione di tali soluzioni sono descritte in dettaglio in questo libro, insieme alla teoria necessaria per comprendere i principi sottostanti.

A espirometria a t cnica aceita para o diagn stico e monitoriza o de dist rbios pulmonares. No entanto, os equipamentos utilizados para realizar este teste, os espir metros, s o baseados principalmente em sensores eletr nicos caros. Por outro lado, os sensores baseados em fibra tica oferecem uma alternativa atraente aos sensores eletr nicos. Para incorporar suas vantagens espirometria, foram produzidas duas solu es baseadas em diferentes tecnologias de fibra ptica, grades de Bragg de fibra ptica e interfer metros Fabry-Perot. O projeto e a implementa o de tais solu es est o descritos em detalhes neste livro, juntamente com a teoria necess ria para entender os princ pios subjacentes.

Die Spirometrie ist das anerkannte Verfahren zur Diagnose und berwachung von Lungenerkrankungen. Die zur Durchf hrung dieses Tests verwendeten Ger te, die Spirometer, basieren jedoch haupts chlich auf teuren elektronischen Sensoren. Andererseits bieten faseroptische Sensoren eine attraktive Alternative zu elektronischen Sensoren. Um ihre Vorteile in die Spirometrie einzubringen, wurden zwei L sungen entwickelt, die auf unterschiedlichen Glasfasertechnologien basieren: Faser-Bragg-Gitter und Fabry-Perot-Interferometer. Das Design und die Implementierung solcher L sungen werden in diesem Buch detailliert beschrieben, zusammen mit der notwendigen Theorie, um die zugrunde liegenden Prinzipien zu verstehen.

La spirom trie est la technique reconnue pour le diagnostic et la surveillance des troubles pulmonaires. Cependant, les quipements utilis s pour r aliser ce test, les spirom tres, sont principalement bas s sur des capteurs lectroniques co teux. D'autre part, les capteurs base de fibres optiques offrent une alternative int ressante aux capteurs lectroniques. Pour int grer leurs avantages la spirom trie, deux solutions ont t labor es partir de diff rentes technologies de fibres optiques, les r seaux de Bragg et les interf rom tres Fabry-Perot. La conception et la mise en oeuvre de ces solutions sont d crites en d tail dans cet ouvrage, ainsi que la th orie n cessaire pour comprendre les principes sous-jacents.

No presente trabalho descrito e apresentado o estudo da estabilidade t rmica de redes de Bragg em fibra tica de s lica, fabricadas por um laser de femtosegundo. O plano de trabalhos come ou por uma pesquisa bibliogr fica relacionada com as diferentes t cnicas de grava o de redes de Bragg em fibras ticas e o estado de arte em estudos de estabilidade t rmica das mesmas redes. Foram desenvolvidos e produzidos (em ambiente empresarial) um total de 8 sondas de temperatura cujo princ pio de funcionamento baseia-se no comportamento t pico de redes de Bragg em fibra tica, quando submetidas a varia es de temperatura. Estas sondas foram posteriormente calibradas termicamente. Implementaram-se dois regimes de testes a dois conjuntos de 4 sondas: um regime isot rmico e outro is crono. Ambos foram desenvolvidos tanto no Departamento de F sica da Universidade de Aveiro como nas instala es da HBM FiberSensing, S. A., no Porto. Os resultados obtidos relativos varia o do comprimento de onda de Bragg e refletividade do pico m ximo de cada sonda em fun o do tempo e da temperatura permitiram aplicar um modelo te rico e concluir quanto estabilidade t rmica das redes de Bragg.