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dc.creatorAndrade, Gabriel Henrique de-
dc.date.accessioned2026-01-30T17:03:45Z-
dc.date.available2026-01-30T17:03:45Z-
dc.date.issued2024-10-30-
dc.identifier.citationANDRADE, Gabriel Henrique de. Desenvolvimento de cintas torácicas instrumentadas por sensores a fibra ótica para medidas cardíacas e respiratórias. 2026. Dissertação (Mestrado em Engenharia Elétrica e Informática Industrial) - Universidade Tecnológica Federal do Paraná, Curitiba, 2024.pt_BR
dc.identifier.urihttp://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/39303-
dc.description.abstractHuman beings need oxygen to maintain their metabolic processes, which are essential to guaranteeing life. This makes heart and respiratory rates fundamental tools for detecting homeostatic alterations. Pulmonary respiration and heart rate are determined by rhythmic processes but are directly influenced by the age of the individual, physical exercise and even by some pathological conditions. The monitoring of cardiac and respiratory activity has been carried out and reported in the literature using different types of sensors, such as electrical and optical. The aim of this work is to develop, manufacture and characterize a belt instrumented with sensors based on optical fiber Bragg gratings (FBG) and use the device to monitor cardiac and respiratory measurements during in vivo tests. The proposed system was evaluated in a case study of a male volunteer, aged 25, during different stages of monitoring the cardiorespiratory cycle. The subject performed respiratory movements in apnea, rest, controlled breathing and during stationary running. The tests were carried out with the volunteer wearing the FBG belt covering the entire thoracic circumference, since the expansion of the chest cavity causes a change in the wavelength of the FBG. The results demonstrate the feasibility of using the belt instrumented by Bragg gratings to analyze thoracic movements by varying the wavelength of the optical spectrum reflected by the grating. Through a controlled prior characterization process, it is possible to establish a relationship between deformations and the variation in the wavelength of the optical spectrum. Thus, when the instrumented belt is attached to the patient, by analyzing the optical spectrum it will be possible to obtain the values of the thoracic deformations caused by cardiac and respiratory movements. Changes in the optical spectrum can be indicative of loss of oxygenation and fatigue of the respiratory muscles. For verification and comparison purposes, the tests carried out with the instrumented belt were also carried out using a cardiofrequency meter and manual reference counts. The frequencies estimated using the belt by the system developed showed a high correlation with the frequencies obtained manually, acquired by the cardiofrequency meter and estimated by statistical methods for all the tests carried out.pt_BR
dc.description.sponsorshipCoordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)pt_BR
dc.languageporpt_BR
dc.publisherUniversidade Tecnológica Federal do Paranápt_BR
dc.rightsopenAccesspt_BR
dc.rights.urihttp://creativecommons.org/licenses/by/4.0/pt_BR
dc.subjectGrades de Braggpt_BR
dc.subjectRespiraçãopt_BR
dc.subjectBatimento cardíacopt_BR
dc.subjectDetectorespt_BR
dc.subjectExercícios respiratórios - Testespt_BR
dc.subjectBragg gratingspt_BR
dc.subjectRespirationpt_BR
dc.subjectHeart beatpt_BR
dc.subjectDetectorspt_BR
dc.subjectBreathing exercises - Testingpt_BR
dc.titleDesenvolvimento de cintas torácicas instrumentadas por sensores a fibra ótica para medidas cardíacas e respiratóriaspt_BR
dc.title.alternativeDevelopment of chest straps equipped with fiber optic sensors for cardiac and respiratory measurementspt_BR
dc.typemasterThesispt_BR
dc.description.resumoO ser humano necessita de oxigênio para manutenção de seus processos metabólicos essências para garantia da vida, o que tornam as frequências cardíaca e respiratória, subsídios fundamentais para a detecção de alterações homeostáticas. A respiração pulmonar e a frequência cardíaca são determinadas através de processos rítmicos, porém diretamente influenciadas pela idade do indivíduo, prática de exercícios físicos e até mesmo por alguns estados patológicos. O monitoramento das atividades cardíacas e respiratórias têm sido realizado e reportado na literatura utilizando diferentes tipos de sensores, elétricos e óticos. O objetivo deste trabalho é o desenvolvimento, fabricação e caracterização de uma cinta instrumentada por sensores baseados em rede de Bragg em fibras óticas (FBG) e utilização do dispositivo para monitoração de medidas cardíacas e respiratórias durante ensaios in vivo. O sistema proposto foi avaliado em um estudo de caso de um voluntário do sexo masculino, com idade de 25 anos, durante diferentes estágios de acompanhamento do ciclo cardiorrespiratório. O indivíduo exerceu movimentos respiratórios em apnéia, repouso, respiração controlada e durante movimento de corrida estacionária. Os testes foram realizados com o voluntário utilizando a cinta FBG recobrindo toda a circunferência torácica, visto que a expansão da caixa torácica provoca alteração no comprimento de onda da FBG. Os resultados demonstram a viabilidade de utilização da cinta instrumentada por redes de Bragg para a análise de movimentos torácicos através da variação em comprimento de onda do espetro ótico refletido pela rede. Através de um processo de caracterização prévio controlado é possível estabelecer uma relação entre deformações e a variação do comprimento de onda do espectro ótico. Assim, quando a cinta instrumentada for acoplada ao paciente, através da análise do espectro ótico será possível obter os valores das deformações torácicas provocadas pelos movimentos cardíacos e respiratórios. As alterações no espectro ótico podem ser indicativas de perda de oxigenação e fadiga dos músculos respiratórios. Para efeitos de verificação e comparação os ensaios realizados com a cinta instrumentada também foram realizados por um cardiofrequencímetro e por contagens manuais de referência. As frequências estimadas através da cinta pelo sistema desenvolvido apresentaram alta correlação com as frequências obtidas manualmente, adquiridas pelo cardiofrequencímetro e estimadas por métodos estatísticos para todos os testes realizados.pt_BR
dc.degree.localCuritibapt_BR
dc.publisher.localCuritibapt_BR
dc.creator.Latteshttps://lattes.cnpq.br/1312248487196284pt_BR
dc.contributor.advisor1Abe, Ilda-
dc.contributor.advisor1IDhttps://orcid.org/0000-0003-1142-8996pt_BR
dc.contributor.advisor1Latteshttps://lattes.cnpq.br/6430809426743411pt_BR
dc.contributor.advisor-co1Dreyer, Uilian José-
dc.contributor.advisor-co1IDhttps://orcid.org/0000-0001-9720-4410pt_BR
dc.contributor.advisor-co1Latteshttps://lattes.cnpq.br/6015434912116988pt_BR
dc.contributor.referee1Macioski, Gustavo-
dc.contributor.referee1IDhttps://orcid.org/0000-0001-8489-4328pt_BR
dc.contributor.referee1Latteshttps://lattes.cnpq.br/2903011341825162pt_BR
dc.contributor.referee2Abe, Ilda-
dc.contributor.referee2IDhttps://orcid.org/0000-0003-1142-8996pt_BR
dc.contributor.referee2Latteshttps://lattes.cnpq.br/6430809426743411pt_BR
dc.contributor.referee3Pereira, Julimar Luiz-
dc.contributor.referee3Latteshttp://lattes.cnpq.br/7400744036330254pt_BR
dc.contributor.referee4Pichorim, Sérgio Francisco-
dc.contributor.referee4IDhttps://orcid.org/0000-0003-4380-7499pt_BR
dc.contributor.referee4Latteshttps://lattes.cnpq.br/5874071100916364pt_BR
dc.publisher.countryBrasilpt_BR
dc.publisher.programPrograma de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica e Informática Industrialpt_BR
dc.publisher.initialsUTFPRpt_BR
dc.subject.cnpqCNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA ELETRICApt_BR
dc.subject.capesEngenharia Elétricapt_BR
Aparece nas coleções:CT - Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica e Informática Industrial

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