Estudos anteriores têm relatado um decremento na capacidade de produção de força com a idade. Mudanças estruturais e funcionais nos músculos esqueléticos tal como a sarcopenia (perda de massa muscular), diminuição da ativação das unidades motoras, co-contração aumentada da musculatura antagonista, diminuição da tensão da fibra muscular e rigidez do tendão são referidos para explicar a funcionalidade motora reduzida em indivíduos idosos. Este estudo objetivou investigar as mudanças ligadas à idade na produção de torque voluntário isométrico e isocinético (TVM), como também as respostas eletromiográficas (EMG). Hipotetizamos, como conseqüências do envelhecimento: a) uma redução da capacidade de produção de TVM; b) deslocamento da curva torque-ângulo (para a esquerda) na direção de menores comprimentos musculares; c) deslocamento da curva torque-velocidade (para a esquerda) na direção de menores velocidades; d) que uma menor ativação muscular seria observada. Quarenta indivíduos saudáveis, do gênero masculino, divididos igual e randomizadamente em quatro grupos (15-30; 31-45; 46-60 e 61-75 anos), participaram neste estudo como sujeitos, aos quais foram solicitados produzir torques máximos de extensão de joelho em um dinamômetro isocinético (Byodex®) em diferentes ângulos (15º; 30º;45º; 60º; 75º; 90º e 105º) e velocidades (60º/s; 120º/s; 180º/s; 240º/s; 300º/s e 360º/s) Sinais da EMG dos músculos da coxa, como vasto lateral, reto femoral e vasto medial foram simultaneamente registrados. O nível de atividade física foi avaliado pelo IPAQforma curta (International questionnaire of physical activity ). Valores de TVM, valores RMS do sinal EMG e nível de atividade física foram usados como medidas dependentes. Os resultados demonstraram uma diminuição no TVM com a idade. Particularmente, menores valores de TVM foram encontrados durante as maiores velocidades em condições isocinéticas. Nenhuma mudança foi observada nas curvas torque-ângulo e torque-velocidade e nenhuma mudança ligada à idade foram encontradas nas respostas da EMG. Concluímos que a idade afeta a produção de TVM, particularmente em maiores velocidades. Além disso, os resultados permitemnos apontar que os altos níveis de atividade física e demandas funcionais possam explicar a similaridade encontrada nas respostas EMG entre os diferentes grupos. / Previous studies have reported a decrease in force production ability with age. Structural and functional changes on the skeletal muscles such as sarcopenia (loss of muscle mass), decreased ability of motor unit firing, increased co-activation of antagonist muscle, decreased muscle fiber tension and tendon’s rigidity are taken into account for the reduced motor functionality in elderly individuals. This study aimed to investigate age-related changes of maximum voluntary isometric and isokinetic torque production (MVT), as well as electromyography (EMG) responses. We hypothesized that as consequence of aging: a) a reduced ability of MVT production; b) a torque/angle curve displacement (left side) towards the lowers muscle lengths; c) a torque/velocity curve displacement (left side) towards smaller velocities; d) and decreased muscle activation will be observed. Forty healthy male individuals, evenly and randomly divided in four age groups (15–30; 31– 35; 45– 60; 60–75 years old), participated in this study as subjects. The subjects were asked to produce maximum knee extension torques on the isokinetic dynamometer (Cybex ®) in different angles (15º; 30º; 45º; 60º; 75º; 90º and 105º) and velocities (60º/s; 120º/s; 180º/s; 240º/s; 300º/s and 360º/s) EMG signals from the upper leg muscles such as, vatsus lateralis, rectus femoris, vastus medialis, were simultaneously recorded. The level of physical activity was evaluated by the QIAF–short form (International questionnaire of physical activity). MVT values, RMS values from EMG signals and level of physical activity were used as dependent measures. The results showed a decrease in MVT with age. Particularly, lower values of MVT were found during higher velocities under isokinetic condition. No changes were observed for torque/angle and torque/velocity curves and no age-related changes were found on the EMG responses. We conclude that aging affects MVT production, particularly during high velocities. In addition, the results allowed us to point out that higher levels of physical activity and functional demand, showed by the older groups, could explain the similarities found on EMG responses among the different age groups.

Estudos anteriores têm relatado um decremento na capacidade de produção de força com a idade. Mudanças estruturais e funcionais nos músculos esqueléticos tal como a sarcopenia (perda de massa muscular), diminuição da ativação das unidades motoras, co-contração aumentada da musculatura antagonista, diminuição da tensão da fibra muscular e rigidez do tendão são referidos para explicar a funcionalidade motora reduzida em indivíduos idosos. Este estudo objetivou investigar as mudanças ligadas à idade na produção de torque voluntário isométrico e isocinético (TVM), como também as respostas eletromiográficas (EMG). Hipotetizamos, como conseqüências do envelhecimento: a) uma redução da capacidade de produção de TVM; b) deslocamento da curva torque-ângulo (para a esquerda) na direção de menores comprimentos musculares; c) deslocamento da curva torque-velocidade (para a esquerda) na direção de menores velocidades; d) que uma menor ativação muscular seria observada. Quarenta indivíduos saudáveis, do gênero masculino, divididos igual e randomizadamente em quatro grupos (15-30; 31-45; 46-60 e 61-75 anos), participaram neste estudo como sujeitos, aos quais foram solicitados produzir torques máximos de extensão de joelho em um dinamômetro isocinético (Byodex®) em diferentes ângulos (15º; 30º;45º; 60º; 75º; 90º e 105º) e velocidades (60º/s; 120º/s; 180º/s; 240º/s; 300º/s e 360º/s) Sinais da EMG dos músculos da coxa, como vasto lateral, reto femoral e vasto medial foram simultaneamente registrados. O nível de atividade física foi avaliado pelo IPAQforma curta (International questionnaire of physical activity ). Valores de TVM, valores RMS do sinal EMG e nível de atividade física foram usados como medidas dependentes. Os resultados demonstraram uma diminuição no TVM com a idade. Particularmente, menores valores de TVM foram encontrados durante as maiores velocidades em condições isocinéticas. Nenhuma mudança foi observada nas curvas torque-ângulo e torque-velocidade e nenhuma mudança ligada à idade foram encontradas nas respostas da EMG. Concluímos que a idade afeta a produção de TVM, particularmente em maiores velocidades. Além disso, os resultados permitemnos apontar que os altos níveis de atividade física e demandas funcionais possam explicar a similaridade encontrada nas respostas EMG entre os diferentes grupos. / Previous studies have reported a decrease in force production ability with age. Structural and functional changes on the skeletal muscles such as sarcopenia (loss of muscle mass), decreased ability of motor unit firing, increased co-activation of antagonist muscle, decreased muscle fiber tension and tendon’s rigidity are taken into account for the reduced motor functionality in elderly individuals. This study aimed to investigate age-related changes of maximum voluntary isometric and isokinetic torque production (MVT), as well as electromyography (EMG) responses. We hypothesized that as consequence of aging: a) a reduced ability of MVT production; b) a torque/angle curve displacement (left side) towards the lowers muscle lengths; c) a torque/velocity curve displacement (left side) towards smaller velocities; d) and decreased muscle activation will be observed. Forty healthy male individuals, evenly and randomly divided in four age groups (15–30; 31– 35; 45– 60; 60–75 years old), participated in this study as subjects. The subjects were asked to produce maximum knee extension torques on the isokinetic dynamometer (Cybex ®) in different angles (15º; 30º; 45º; 60º; 75º; 90º and 105º) and velocities (60º/s; 120º/s; 180º/s; 240º/s; 300º/s and 360º/s) EMG signals from the upper leg muscles such as, vatsus lateralis, rectus femoris, vastus medialis, were simultaneously recorded. The level of physical activity was evaluated by the QIAF–short form (International questionnaire of physical activity). MVT values, RMS values from EMG signals and level of physical activity were used as dependent measures. The results showed a decrease in MVT with age. Particularly, lower values of MVT were found during higher velocities under isokinetic condition. No changes were observed for torque/angle and torque/velocity curves and no age-related changes were found on the EMG responses. We conclude that aging affects MVT production, particularly during high velocities. In addition, the results allowed us to point out that higher levels of physical activity and functional demand, showed by the older groups, could explain the similarities found on EMG responses among the different age groups.

A imobilização de um segmento corporal tem sido amplamente utilizada na recuperação de lesões músculo-esqueléticas. Por essa razão, os mecanismos de adaptação funcional dos músculos após um período de redução de uso tem sido objeto de estudo de várias pesquisas. No entanto, a imobilização provoca déficits funcionais de difícil recuperação para os pacientes, e não se sabe ao certo qual a contribuição relativa da lesão e da imobilização para esses déficits. Nesse sentido, a determinação dos prejuízos causados puramente pelo processo de imobilização parece fundamental a fim de que se possam diferenciar os mecanismos específicos de adaptação muscular. Isso possibilitará uma melhor definição das estratégias para minimizar os efeitos deletérios do período de imobilização. Existem evidências que indicam que após um período de imobilização (ou de redução de uso) ocorre redução da força em decorrência de hipotrofia muscular e um aumento do percentual de fibras de contração rápida em relação às fibras de contração lenta. Apesar disso, as informações obtidas por esses estudos ainda são inconsistentes, e não permitem a definição de um comportamento padrão. Sendo assim, o objetivo do presente estudo foi verificar a influência da imobilização da articulação do cotovelo, em indivíduos saudáveis, nas propriedades mecânicas e elétricas dos músculos flexores e extensores. Essas propriedades foram avaliadas por meio das relações torqueângulo e torque-velocidade, da fatigabilidade e da ativação elétrica muscular. As hipóteses formuladas para este estudo eram de que (1) a imobilização provocaria uma redução da capacidade de produção de força máxima isométrica, bem como da ativação elétrica (valor RMS); (2) determinaria um deslocamento da relação torquevelocidade em direção a um aumento da força em maiores velocidades; (3) uma redução do tempo de sustentação de um nível submáximo de força e um aumento precoce do valor RMS e uma redução também precoce da mediana da freqüência durante o protocolo de fadiga; além da (4) manutenção do comportamento da relação torque-ângulo, uma vez que o ângulo de imobilização utilizado foi considerado ótimo para a produção de força. A amostra foi constituída por 18 indivíduos do sexo masculino, sendo 11 pertencentes ao grupo controle e sete ao grupo experimental (faixa etária de 22 a 42 anos). Todos os indivíduos realizaram duas avaliações com intervalo de 14 dias entre elas. O grupo experimental foi submetido à imobilização por 14 dias, com tala gessada, da articulação do cotovelo em um ângulo de 90°. O torque máximo foi obtido no ângulo de 90°; a relação torque-ângulo foi avaliada nos ângulos 30°, 60° e 120°; a relação torque-velocidade foi avaliada nas velocidades angulares de 60°/s, 120°/s, 180°/s, 240°/s e 300°/s; o protocolo de fadiga foi realizado a 70% da contração voluntária máxima isométrica de flexores e extensores até a exaustão. Os resultados indicaram redução do torque máximo absoluto (15 e 17% para flexores e extensores no ângulo de 90°, respectivamente) e manutenção do comportamento da relação torque-ângulo, no grupo experimental, após a imobilização. Nas demais análises não foram encontradas diferenças significativas. Os resultados obtidos no presente estudo revelaram que indivíduos saudáveis parecem não apresentar alterações na estrutura dos músculos flexores e extensores da articulação do cotovelo, além de uma hipotrofia por redução do uso. Os efeitos do uso reduzido por imobilização em sujeitos saudáveis acarretam uma redução da força muscular que não pode ser explicada pelos resultados de perimetria e nem por redução da atividade eletromiográfica dos músculos. Nossos resultados sugerem que a redução do uso do membro superior em indivíduos saudáveis produz somente uma redução na capacidade de produção de força máxima dos músculos. A comparação desses resultados com o de outros modelos de redução de uso pode auxiliar na elucidação dos mecanismos de adaptação decorrentes da redução do uso em sujeitos saudáveis, como é o caso de astronautas submetidos à redução do uso por ambiente de microgravidade. / Limb immobilization has been extensively used during the recovery process of musculoskeletal injuries. However, this technique causes musculoskeletal functional deficits to the patients. For that reason, mechanisms of muscles functional adaptations after a reduced use period have been studied on scientific literature. There are several evidences showing force reduction due to muscle atrophy and an increment of the fast twitch fibers percentage. In spite of these evidences, the results obtained from different studies are inconsistent and do not allow for the determination of a common behavior and/or mechanism. Also, the relative contributions of the injuries and that of reduction in muscle use due to immobilization are not well understood. The determination of the effects of skeletal muscle reduced use due to immobilization in healthy subjects might help to differentiate between the specific mechanisms of muscle adaptation due to immobilization and those on musculoskeletal injuries. This might allow for a better definition of strategies to minimize the deleterious effects of an immobilization periods. Therefore, the aim of the present study was to verify the influence of the elbow joint immobilization in healthy subjects, on the mechanical and electrical properties of the elbow flexors and extensors muscles. These properties were evaluated using the torque-angle and torque-velocity relationships, the fatigability and muscle electrical activation. The hypotheses of this study were that (1) immobilization should cause a reduction in maximal isometric force production capacity force and a Root Mean Square (RMS) reduction; (2) the torque-velocity should shift in the direction of higher velocities; (3) a decrease in the time of fatigue resistance, in the RMS and median frequency values after a 70% MVC isometric fatigue protocol; (4) and the maintenance of the torqueangle relationship due to the fact that subjects were immobilized at an angle considered as the most favorable for force generation. Eighteen male healthy subjects (22 to 42 years) took part in this study, being assigned to a control group (n=11) and an experimental group (n=7). All subjects performed the same tests twice with a 14-days interval period. The experimental group had the non-dominant elbow joint immobilized with a cast at a joint angle of 90° during 14 days. The maximal isometric torque was obtained at a joint angle of 90°, and the torque-angle relationship was obtained at additional joint angles of 30°, 60° and 120°. The torquevelocity relationship was obtained at six different angular velocities (30°/s, 60°/s, 120°/s, 180°/s, 240°/s and 300°/s. The fatigue protocol consisted of a 70% of the MVC isometric contraction of the flexors and extensors of the elbow until exhaustion. There was a decrease on the maximum absolute torque (15% and 17% at 90°, for flexors and extensors, respectively). There was no change in the torque-angle relationship behavior in the experimental group after immobilization, and no significant differences were observed for the other variables of the study. These results indicate that healthy subjects show a general decrease in the absolute torque at all joint angles as the only change in the mechanical properties of the muscles after 14-days of immobilization of the elbow joint. The results of torque production reduction after immobilization cannot be explained by changes in forearm and arm girths or by reduction in the electromyographic activity of the muscles. Comparison of these results with those of other reduced use models might help to elucidate the mechanisms of muscle adaptation due to reduced use in healthy subjects, as is the case of astronauts subjected to reduced use by being exposed to micro gravity ambient.

The importance of control systems and diagnostics in vehicles are increasing and has resulted in several new methods to calculate better control signals. The performance can be increased by calculating these signals close to optimum, but that also require more and precise information regarding the system. One of the wanted control signals are the crankshaft torque and the thesis presents two different methods to estimate this torque using engine speed variations. These methods are Modeling of the Crankshaft and Frequency Analysis. The methods are evaluated and implemented on for a four cylinder SAAB engine. Measurements are made in an engine test cell as well as a vehicle. The results show that the Modeling of the Crankshaft method does not produce a satisfying estimation, with a difference of about 200% between estimated and calculated torque. On the other hand, the Frequency Analysis provides an accurate estimation of both mean and instantaneous indicated torque, with a maximum difference of ±20% between estimated and calculated torque.

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:25:29Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2011-07-13Bitstream added on 2014-06-13T19:32:38Z : No. of bitstreams: 1 pereira_aj_me_guara.pdf: 1147049 bytes, checksum: 5c149bbd658e37d0e33085f764c18b50 (MD5) / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / Uma abordagem analítica para o movimento rotacional de satélites artificiais estabilizados por rotação é apresentada, considerando os satélites em órbita elíptica e a influência conjunta do torque aerodinâmico, o torque de gradiente de gravidade, o torque magnético residual e o torque magnético devido às correntes de Foucault. Modelos matemáticos são apresentados para todos os torques e os componentes médios de cada torque são determinados para um período orbital. O torque médio já inclui os principais efeitos de cada torque sobre o movimento rotacional e são necessários nas equações do movimento. As equações do movimento são descritas em termos do módulo da velocidade angular de rotação do satélite, da declinação e da ascensão reta do eixo de rotação do satélite. Uma solução analítica para as equações do movimento rotacional é determinada, considerando os valores do torques externos médios em um período orbital, sendo válida para um período orbital. Por esta solução observa-se que o torque gradiente de gravidade e torque magnético devido às correntes de Foucault afetam o módulo da velocidade angular de rotação, contribuindo também para as variações temporais da ascensão reta e declinação do eixo de rotação, associadas com a precessão e deriva do eixo de rotação do satélite. O torque magnético residual e o torque aerodinâmico afetam apenas a ascensão reta e declinação do eixo de rotação, pois seu componente no eixo z são nulo. Aplicações são realizadas para os Satélites de Coleta de Dados Brasileiros SCD1 e SCD2, através de uma primeira abordagem com atualização diária dos dados de atitude e órbita e uma segunda abordagem sem a atualização diária destes dados. Os resultados mostram uma boa concordância entre os resultados obtidos pela teoria e os dados fornecidos pelo Centro de Controle de... / An analytical approach for the rotational motion of artificial satellites stabilized by rotation is presented, considering the satellites in elliptical orbit and the influence of the aerodynamic torque, gravity gradient torque, residual magnetic torque and magnetic torque due to the Foucault currents. Mathematical models for all the torques are shown and average components of each torque are determined for an orbital period. These components are needed in the equations of rotational motion. The average torque already included the main effects of each torque upon the rotational motion. The equations of rotational motion are described in terms of the satellite’s spin velocity, the declination and right ascension of the spin axis of the satellite. An analytical solution for the equations of the rotational motion is determined, considering mean values in an orbital period for the external torques. This solution is valid for an orbital period. Through this solution, it is noticed that the gravity gradient torque and the magnetic torques affects the spin velocity and the spin axis. The temporal variations of right ascension and declination of the spin axis causes the precession and drift of the spin. The residual magnetic torque and the aerodynamic torque, doesn´t affect the spin velocity because its component at z-axis is null. Applications are made for the Brazilian Data Collection Satellites SCD1 and SCD2, through a first approach with daily updates of the attitude and orbit data, and a second approach without the daily update of these data. The results show a good agreement between the results obtained by theory and data supplied by the Satellite Control Center of INPE in the first approach during 10 days. For the approach without updates, the results prove to be suitable only for 3 days of simulation. To validate the analytical solution, the pointing error (deviation from the rotational... (Complete abstract click electronic access below)

Orientador: Fernando de Azevedo Silva / Resumo: As uniões parafusadas possuem uma grande aplicação na indústria, mas quando se pensa na utilização de parafusos existe uma impressão de ser um elemento de simples dimensionamento e de fácil aplicação. No entanto, o desenvolvimento de uniões por parafusos possui uma complexa sistemática de cálculo e sua montagem requer um cuidado para proporcionar o torque correto e consequentemente a pré-carga ideal. O intuito do trabalho foi a análise da pré-carga de uniões parafusadas a partir do torque de aperto. Para isso foi desenvolvido um torquímetro instrumentado com extensômetros para a aquisição do torque aplicado, foi desenvolvida também uma célula de carga para a aquisição da pré-carga aplicada na junta parafusada. Ambos os sinais foram aquisitados instantaneamente e a partir destes sinais foram feitas as análises das uniões parafusadas. Foram analisadas três condições diferentes de lubrificação para o parafuso e porca, estas foram: com lubrificação, sem lubrificação e lubrificação seca (grafite). Foram analisadas também duas condições de aplicação de torque, estas foram: torque pela porca e torque pelo parafuso. Portanto, foram analisados seis grupos diferentes de uniões parafusadas. Para cada um dos grupos foram aplicados 3 torqueamentos para cada conjunto de parafuso, porca e arruela, simulando três situações de montagem e desmontagem. Ao final foram feitas considerações sobre a influência das diferentes condições de lubrificação no torque aplicado e na pré-carga gerada na junt... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: Bolted joints are broadly used in the industry, but when it comes to their use there is a false impression of being a simple component, of easy dimensioning and easy application. However, designing bolted joints requires a complex calculus systematic and its assembly requires attention in order to apply the correct torque and consequently the ideal pre-load. The purpose of this dissertation was to analyze the pre-load of bolted joints from the tightening torque. Therefore, it was developed a torque wrench with strain gauges to measure the applied torque, and also developed a load cell to collect the pre-load onto the bolted joint. Both signals were instantaneous collected, and from this data, analysis were made over the bolted joints. Three different lubrication conditions for bolt and nut were analyzed: with and without lubrication and dry lubrication (graphite). Two torque application conditions were analyzed: the torque onto the nut and onto the bolt. Therefore, six different groups of bolted joints were analyzed. For each group of bolt, nut and washer, it was applied three torques simulating three assembly and disassembly operations. At the end, considerations were made on the influence of the different lubrication conditions on the applied torque and the generated pre-load onto the bolted joint, and the influence of successive torques on a bolted joint. Torque and friction coefficient tables were generated for all the above mentioned six groups / Mestre

A number of studies have investigated the relationship between surface electromyogram (EMG) and torque exerted about a joint. The standard deviation of the recorded EMG signal is defined as the EMG amplitude. The EMG amplitude estimation technique varies with the study from conventional type of processing (i.e. rectification followed by low pass filtering) to further addition of different noise rejection and signal-to-noise ratio improvement stages. Advanced EMG amplitude processors developed recently that incorporate signal whitening and multiple-channel combination have been shown to significantly improve amplitude estimation. The main contribution of this research is a comparison of the performance of EMG-torque estimators with and without these advanced EMG amplitude processors. The experimental data are taken from fifteen subjects that produced constant-posture, non-fatiguing, force-varying contractions about the elbow while torque and biceps/triceps EMG were recorded. Utilizing system identification techniques, EMG amplitude was related to torque through a zeros-only (finite impulse response, FIR) model. The incorporation of whitening and multiple-channel combination separately reduced EMG-torque errors and their combination provided a cumulative improvement. A 15th-order linear FIR model provided an average estimation error of 6% of maximum voluntary contraction (or 90% of variance accounted for) when EMG amplitudes were obtained using a four-channel, whitened processor. The equivalent single-channel, unwhitened (conventional) processor produced an average error of 8% of maximum voluntary contraction (variance accounted for of 68%). This study also describes the occurrence of spurious peaks in estimated torque when the torque model is created from data with a sampling rate well above the bandwidth of the torque. This problem is anticipated when the torque data are sampled at the same rate as the EMG data. The problem is resolved by decimating the EMG amplitude prior to relating it to joint torque, in this case to an effective sampling rate of 40.96 Hz.

Componentes de próteses e órteses humanas devem ser confortáveis, capazes de realizar as funções esperadas e, mais do que tudo, confiáveis. O foco deste trabalho é no desenvolvimento e aplicação de uma metodologia de análise de parafusos cirúrgicos. Para tanto foi desenvolvido um aparato mecânico, que consiste em um atuador de torque e um sistema de aquisição de dados. O atuador, composto por um motor elétrico acoplado a um redutor, aplica torque sobre o parafuso em teste, que o transfere a uma célula de carga e, assim, ao sistema de aquisição de dados. Parafusos canulados de aço inoxidável e corticais de titânio, de diferentes fabricantes, foram testados para torque de inserção e remoção, torque máximo e ângulo de ruptura. Os resultados mostraram que, apesar de todos os parafusos canulados seguirem os padrões recomendados, foram encontradas dispersões significativas entre os resultados verificados para os parafusos corticais de titânio, o que indica problemas de material ou manufatura. Os resultados mostraram valores mais elevados para torque de remoção que de inserção, o que, apesar de esperado, não é um efeito desejável, uma vez que facilita a fratura após a convalescência do paciente, em uma eventual remoção do parafuso. A análise dos resultados mostra a eficiência da metodologia desenvolvida, e chama a atenção para a confiabilidade dos componentes de órteses e próteses. / Human orthotic device components must be comfortable, able to execute the expected functions and, most of everything reliable. The focus of this work is the development and application of a surgical screw resistance analysis methodology. For this, a mechanical apparatus, consisting of a torque actuator and a data acquisition system was developed. The actuator, composed by an electric engine and reducer, applied torque on the tested screw, who transfers it to a load cell, especially developed, and thus to the data acquisition system. Cortical titanium and cannulated stainless steel bone screws were tested, from different manufacturers, for insertion and removal torque, maximum torque and rupture angle. The results showed that, despite that all cannulated screws had followed the recommended standards, it was found significant dispersion among the results for titanium cortical screws, which indicates manufacturing or material defects. Results also showed that removal torque was always higher than insertion torque. This is an undesirable, yet expected, effect, once fractures may come to happen after the healing of the patient, or even on the occasion of a substitution. The analysis showed the efficiency of the methodology developed, and opens a point of discussion on orthotic reliability.

Componentes de próteses e órteses humanas devem ser confortáveis, capazes de realizar as funções esperadas e, mais do que tudo, confiáveis. O foco deste trabalho é no desenvolvimento e aplicação de uma metodologia de análise de parafusos cirúrgicos. Para tanto foi desenvolvido um aparato mecânico, que consiste em um atuador de torque e um sistema de aquisição de dados. O atuador, composto por um motor elétrico acoplado a um redutor, aplica torque sobre o parafuso em teste, que o transfere a uma célula de carga e, assim, ao sistema de aquisição de dados. Parafusos canulados de aço inoxidável e corticais de titânio, de diferentes fabricantes, foram testados para torque de inserção e remoção, torque máximo e ângulo de ruptura. Os resultados mostraram que, apesar de todos os parafusos canulados seguirem os padrões recomendados, foram encontradas dispersões significativas entre os resultados verificados para os parafusos corticais de titânio, o que indica problemas de material ou manufatura. Os resultados mostraram valores mais elevados para torque de remoção que de inserção, o que, apesar de esperado, não é um efeito desejável, uma vez que facilita a fratura após a convalescência do paciente, em uma eventual remoção do parafuso. A análise dos resultados mostra a eficiência da metodologia desenvolvida, e chama a atenção para a confiabilidade dos componentes de órteses e próteses. / Human orthotic device components must be comfortable, able to execute the expected functions and, most of everything reliable. The focus of this work is the development and application of a surgical screw resistance analysis methodology. For this, a mechanical apparatus, consisting of a torque actuator and a data acquisition system was developed. The actuator, composed by an electric engine and reducer, applied torque on the tested screw, who transfers it to a load cell, especially developed, and thus to the data acquisition system. Cortical titanium and cannulated stainless steel bone screws were tested, from different manufacturers, for insertion and removal torque, maximum torque and rupture angle. The results showed that, despite that all cannulated screws had followed the recommended standards, it was found significant dispersion among the results for titanium cortical screws, which indicates manufacturing or material defects. Results also showed that removal torque was always higher than insertion torque. This is an undesirable, yet expected, effect, once fractures may come to happen after the healing of the patient, or even on the occasion of a substitution. The analysis showed the efficiency of the methodology developed, and opens a point of discussion on orthotic reliability.

Componentes de próteses e órteses humanas devem ser confortáveis, capazes de realizar as funções esperadas e, mais do que tudo, confiáveis. O foco deste trabalho é no desenvolvimento e aplicação de uma metodologia de análise de parafusos cirúrgicos. Para tanto foi desenvolvido um aparato mecânico, que consiste em um atuador de torque e um sistema de aquisição de dados. O atuador, composto por um motor elétrico acoplado a um redutor, aplica torque sobre o parafuso em teste, que o transfere a uma célula de carga e, assim, ao sistema de aquisição de dados. Parafusos canulados de aço inoxidável e corticais de titânio, de diferentes fabricantes, foram testados para torque de inserção e remoção, torque máximo e ângulo de ruptura. Os resultados mostraram que, apesar de todos os parafusos canulados seguirem os padrões recomendados, foram encontradas dispersões significativas entre os resultados verificados para os parafusos corticais de titânio, o que indica problemas de material ou manufatura. Os resultados mostraram valores mais elevados para torque de remoção que de inserção, o que, apesar de esperado, não é um efeito desejável, uma vez que facilita a fratura após a convalescência do paciente, em uma eventual remoção do parafuso. A análise dos resultados mostra a eficiência da metodologia desenvolvida, e chama a atenção para a confiabilidade dos componentes de órteses e próteses. / Human orthotic device components must be comfortable, able to execute the expected functions and, most of everything reliable. The focus of this work is the development and application of a surgical screw resistance analysis methodology. For this, a mechanical apparatus, consisting of a torque actuator and a data acquisition system was developed. The actuator, composed by an electric engine and reducer, applied torque on the tested screw, who transfers it to a load cell, especially developed, and thus to the data acquisition system. Cortical titanium and cannulated stainless steel bone screws were tested, from different manufacturers, for insertion and removal torque, maximum torque and rupture angle. The results showed that, despite that all cannulated screws had followed the recommended standards, it was found significant dispersion among the results for titanium cortical screws, which indicates manufacturing or material defects. Results also showed that removal torque was always higher than insertion torque. This is an undesirable, yet expected, effect, once fractures may come to happen after the healing of the patient, or even on the occasion of a substitution. The analysis showed the efficiency of the methodology developed, and opens a point of discussion on orthotic reliability.