[pt] Ensaios imunológicos em amostras biológicas são baseados em métodos que quantificam a ligação antígeno-anticorpo através de um marcador ligado ao anticorpo. Recentemente, métodos magnéticos de detecção têm sido aplicados através da utilização de marcadores contendo nanopartículas magnéticas em seu interior. Isto pode levar a um diagnóstico precoce de determinadas patologias como tumores, doenças auto-imunes, etc. Com este objetivo, construímos um magnetômetro para realizar esta caracterização. Utilizamos uma sonda Hall triaxial, um eletroímã alimentado por uma fonte de corrente bipolar e um sistema posicionador de precisão. Todos os componentes do magnetômetro foram controlados utilizando a linguagem LabView®. A interface com o usuário é extremamente versátil e é realizada através de um arquivo texto onde qualquer seqüência de campos magnéticos aplicado (de 0,2 mT à 1 T) a serem aplicados à amostra pode ser especificada. A performance do magnetômetro construído foi comparada com a de um magnetômetro comercial SQUID e um erro médio quadrático de 0.43% foi encontrado na magnetização da partículas de níquel para momentos magnéticos na ordem de 10-4 Am2. Finalmente, como exemplo de aplicação, nanopartículas de ferrita de cobalto com momento magnéticos na ordem de 10-5 Am2 foram recobertas com vários surfactantes e sua caracterização foi realizada utilizando o magnetômetro construído. / [en] Immunoassays in biological samples are based on methods that quantify the antigen-antibody link using a magnetic marker attached to the antibody. Recently, magnetic methods of detection have been applied using markers with magnetic nanoparticles in its interior. This can lead to early diagnosis of certain pathology such as tumors, autoimmune diseases etc. With this objective, built a magnetometer to perform this characterization. We use a tri-axial Hall probe, an electromagnet powered by a bipolar current source and a accurate positioner system. All components of the magnetometer were controlled using Lab View language. The interface with the user is extremely versatile and is made through a text file where any sequence of magnetic fields (from 0,2 mT to 1 T) to be applied to the sample can be specified. The performance of the built magnetometer was compared with a commercial SQUID magnetometer and an mean squared error of 0.43% was found in the magnetization of the particles of nickel for magnetic moments in the order of 10-4 Am2. Finally, as an example of application, nanoparticles of cobalt ferrite with magnetic moments in the order of 10-5 Am2 were coated with various surfactant and its characterization was performed using the built magnetometer.

[pt] Esta dissertação tem por objetivo o desenvolvimento de um transdutor magnético baseado no efeito da Magnetoimpedância Gigante (GMI – Giant Magnetoimpedance), destinado à medição de campos biomagnéticos. A motivação deste trabalho advém da inexistência de um sistema de baixo custo capaz de medir satisfatoriamente campos biomagnéticos, operando à temperatura ambiente e em plena conformidade com os princípios biometrológicos. Por sua vez, a metodologia experimental empregada iniciou-se pela medição e minuciosa análise das características de módulo e fase de sensores GMI em função do campo magnético, verificando-se suas dependências em relação ao comprimento das amostras e ao nível CC e frequência da corrente de excitação. Também, investigou-se a histerese e a homogeneidade das amostras GMI. Em seguida, foram idealizados circuitos eletrônicos para condicionamento e leitura das amostras GMI, destacando-se a estrutura desenvolvida que possibilita a leitura gradiométrica e algumas configurações inovadoras que permitem tanto a amplificação da sensibilidade de fase dos sensores GMI quanto a homogeneização das características de fase. Os resultados obtidos para o melhor transdutor magnético GMI desenvolvido, o qual é baseado na fase da impedância, apresentou uma elevada sensibilidade (250 mV/nT), indicando ganhos superiores a 1500 vezes quando comparado a protótipos baseados no módulo e, consequentemente, possibilitando alcançar novos patamares de resolução. Como conclusão ressaltase o grande potencial do magnetômetro GMI desenvolvido, caracterizado por seu baixo custo e elevada sensibilidade, quanto a sua aplicabilidade na medição de campos magnéticos ultra-fracos e, em especial, de campos biomagnéticos. Assim, o presente desenvolvimento contribui para a difusão das técnicas diagnósticas baseadas na medição de campos biomagnéticos, no ambiente clínico-hospitalar. / [en] This M.Sc. dissertation aims at developing a magnetic field transducer based on the Giant Magnetoimpedance (GMI) effect to be applied on the measurement of biomagnetic fields. The motivation of this work stems from the lack of a low cost system capable of adequately measuring biomagnetic fields, operating at room temperature and in full conformity with the biometrological principles. On the other hand, the experimental methodology began by measuring and carefully analyzing the impedance magnitude and phase characteristics of GMI sensors as a function of the magnetic field, verifying their dependencies on the length of the samples and on the DC level and frequency of the excitation current. It was also investigated the hysteresis and the homogeneity of GMI samples. In turn, the electronic circuits for conditioning and reading of GMI samples were developed, highlighting the developed structure that enables a gradiometric reading and some innovative configurations that allow both the enhancement of the impedance phase sensitivity of GMI sensors and the homogenization of their impedance phase characteristics. The results obtained for the best GMI magnetic transducer developed, which is based on the impedance phase, showed a high sensitivity (250 mV/nT), indicating gains of more than 1500 times when compared to magnitude-based prototypes and, consequently, reaching much better resolution levels. In conclusion it is emphasized the great potential of the developed GMI magnetometer, characterized by its low cost and high sensitivity, as to its applicability in measuring ultra-weak magnetic fields and in particular biomagnetic fields. Thus, the present development contributes to the spread of diagnostic techniques based on the measurement of biomagnetic fields, in clinical and hospital environments.

[pt] A grande demanda por visualização através de imagens aliada ao caracter não invasivo das medidas de campo magnético motiva o desenvolvimento de ferramentas para o processamento de sinais em biomagnetismo. A técnica de filtragem inversa no domínio da freqüência, utilizada para restauração de imagens óticas, foi aplicada para se obter, a partir do campo magnético medido, uma imagem de sua fonte. Diversas simulações com distribuições de momentos magnéticos foram realizadas para se avaliar a qualidade da recuperação em presença de ruído. A técnica foi também aplicada em medidas experimentais obtidas com um mangnetômetro supercondutor. / [en] The great demand for images and the non-invasive character of the magnetic field measurements encourage the development of tools for signal processing in biomagnetism. The inverse filtering in the frequency domain technique often used in optical image restoration was applied to obtain an image of the source of magnetic field from its measured magnetic signal. Many simulations with two-dimensional magnetic moment distribution were carried out to determine the quality of the recovery in the presence of noise. The algorithm was also used with experimental data from measurement made with a super conducting magnetometer.

[pt] Amperímetros convencionais devem ser inseridos em série com o elemento no qual se deseja medir a corrente, constituindo uma forma de medição invasiva. Amperímetros alicate, baseados em bobinas, realizam medições de forma não invasiva, mas são limitados a correntes alternadas. Para medição de correntes contínuas, amperímetros baseados no efeito Hall são utilizados, mas possuem baixo nível de tensões de saída e pouca estabilidade em relação à temperatura. O objetivo desta dissertação foi desenvolver um protótipo de amperímetro baseado em magnetômetros de magnetorresistência gigante (GMR) capaz de medir correntes contínuas, de forma não invasiva e com alta resolução em relação aos amperímetros alicate. A metodologia dividiu-se em: (i) utilização de dois magnetômetros GMR para medir o campo magnético gerado pela corrente elétrica em um condutor; (ii) projeto e implementação de um solenoide para polarizar os sensores na faixa de operação linear; (iii) aprimoramento e desenvolvimento de circuitos eletrônicos dedicados à excitação e leitura dos GMRs; (iv) implementação de algoritmos para solução do problema inverso, isto é, a partir da saída do circuito, em mV, estimar a corrente que passa pelo condutor e a distância entre este e o amperímetro. Foram realizados 60 testes, com correntes variando de -3 A a 3 A, com passos de 0,1 A. O protótipo foi capaz de estimar a corrente elétrica com incerteza expandida, do tipo A, de 0,091 A e 0,07 cm para a distância. Os resultados comprovam a viabilidade da realização de medições de corrente, por aproximação, utilizando sensores GMR. / [en] Conventional ammeters should be inserted in series with the element in which the current is to be measured, thus constituting an invasive measurement form. Clamp ammeters, based on coils, are able to measure non-invasively but are limited to alternating currents. For measurement of direct currents, Hall-based ammeters are used, but have low output voltages and little temperature stability. Thus, the objective of this dissertation was to develop a prototype based on giant magnetoresistance (GMR) magnetometers capable of measuring direct currents, non-invasively and with high resolution in relation to clamp ammeters. The methodology was divided into: (i) the use of two GMR magnetometers to measure the magnetic field generated by the electric current in a conductor; (ii) design and implementation of a solenoid to polarize the sensors in the linear operating range; (iii) improvement and development of electronic circuits dedicated to the excitation and reading the GMRs; (iv) implementation of algorithms to solve the inverse problem, that is, from the outputs of the circuit, in mV, estimate the current passing through the conductor and the distance between it and the ammeter. Sixty tests were performed, with currents varying from -3 A to 3 A, with steps of 0.1 A. The prototype was able to estimate the electrical current with type A expanded uncertainty of 0.091 A and 0.07 cm for the distance. The results demonstrate the feasibility of conducting current measurements by approximation using GMR sensors.

[pt] Esta Tese teve por objetivo desenvolver um magnetômetro de alta sensibilidade, baseado nas características de fase do efeito da Magnetoimpedância Gigante (GMI – Giant Magnetoimpedance), para medição de campos magnéticos ultra-fracos. Elementos sensores GMI apresentam grande potencial na fabricação de magnetômetros que conciliem alta sensibilidade e elevada resolução espacial com baixo custo. A otimização da sensibilidade do transdutor magnético é diretamente afetada pela sensibilidade de seus elementos sensores GMI, cuja maximização é um processo intrinsecamente multivariável. Consequentemente, a metodologia experimental empregada iniciou-se pelo desenvolvimento de um sistema automático de caracterização das amostras GMI, de modo a se garantir a agilidade do processo de caracterização, possibilitando a obtenção de um volume significativo de informações experimentais. A análise minuciosa dos dados provenientes das medições experimentais permitiu a definição do ponto ótimo de operação das amostras GMI estudadas. Em todas as medições experimentais realizadas foram obtidas e avaliadas as curvas de histerese das amostras GMI. Na sequência, foram idealizados circuitos eletrônicos para condicionamento das amostras GMI e leitura das características de fase de sua impedância, destacandose a configuração eletrônica desenvolvida para a amplificação da sensibilidade de fase. Foram, inclusive, depositadas patentes nacionais e internacionais referentes ao método proposto e ao novo transdutor magnético GMI (PI 0902770-0; PI 1004686-0; WO/2010/094096 e WO/2012/048395). As caracterizações e ensaios experimentais realizados indicaram a eficácia da abordagem proposta, evidenciando o grande potencial do magnetômetro GMI desenvolvido, o qual apresentou uma elevada sensibilidade de 5 mV/nT. A resolução do magnetômetro foi limitada pelo ruído magnético ambiental, indicando que sua capacidade de medição de campos inferiores aos níveis de ruído poderá ser claramente evidenciada quando for avaliada em ambiente magneticamente blindado. Os estudos teórico-experimentais realizados indicam o potencial do transdutor magnético GMI desenvolvido, caracterizado por seu baixo custo e elevada sensibilidade, para aplicação na medição de campos magnéticos ultra-fracos. / [en] This Thesis aimed at developing a high sensitivity magnetometer, based on the phase characteristics of the Giant Magnetoimpedance effect (GMI), for measuring ultra-weak magnetic fields. GMI sensor elements have great potential to implement magnetometers that combine high sensitivity and high spatial resolution with low cost. The optimization of the magnetic transducer sensitivity is directly affected by the sensitivity of its GMI sensor elements, whose maximization is inherently multivariate. Consequently, the first step of the experimental methodology employed was to develop an automatic system for the characterization of GMI samples, so as to ensure the agility of the characterization process, allowing the gathering of a significant amount of experimental data. A thorough analysis of the experimental data led to the definition of the optimal operation point of the analyzed GMI samples. The hysteresis curves of the GMI samples were obtained and evaluated, in all of the performed experimental measurements. Based on the characterization studies results, electronic circuits were designed for conditioning the GMI samples and reading their impedance phase characteristics, highlighting the new electronic configuration developed for enhancing the phase sensitivity. National and international patents were filed, related to the proposed method, for sensitivity enhancement, and to the new GMI magnetometer (PI 0902770-0; PI 1004686-0; WO/2010/094096 e WO/2012/048395). The performed experimental characterizations and assays indicated the effectiveness of the proposed approach, showing the great potential of the developed GMI magnetometer, which presents a high sensitivity of 5 mV/nT. The magnetometer resolution was limited by the environmental magnetic noise, pointing out their capability in measuring fields below the environmental noise level, which can be clearly evidenced only when evaluated in a magnetically shielded room. The theoretical and experimental studies carried out indicate the potential of the developed GMI magnetic transducer, characterized by its low cost and high sensitivity, for applications involving the measurement of ultra-weak magnetic fields.

[pt] Nanopartículas são importantes ferramentas utilizadas em medicina, tanto para diagnóstico como para tratamento de diversas doenças. Seus tamanhos podem ser controlados, variando de dezenas até centenas de nanômetros, tornando-as menores ou comparáveis às dimensões de células, bactérias e vírus. As nanopartículas magnéticas possuem um núcleo de material magnético recoberto por camadas de diferentes materiais, incluindo sílica ou um polímero. Esta cobertura é responsável pela funcionalização, de forma que elas realizem tarefas específicas, seja para funcionar como um marcador com fins diagnósticos e/ou como um transportador de fármacos. É muito importante no processo de fabricação e utilização das nanopartículas o conhecimento de suas propriedades magnéticas. Com este objetivo, construímos um magnetômetro baseado em um criorefrigerador com capacidade para medir propriedades magnéticas em função da temperatura desde ambiente até 6 K. Como sensor magnético utilizamos um elemento Hall de GaAs de baixo custo. O magnetômetro construído tem uma configuração diferente dos magnetômetros Hall tradicionais, já que neste caso a amostra se movimenta na região do sensor. De forma a aumentar a exatidão do momento magnético obtido, foi desenvolvido um modelo que leva em consideração a geometria da amostra. A resolução está limitada pelo sensor utilizado em 10-7 Am2. O magnetômetro foi calibrado de forma independente e seu desempenho foi comparado a magnetômetros de amostra vibrante (VSM) comerciais, apresentando erros menores que 2 porcento na magnetização obtida de diversas amostras. Todos os equipamentos envolvidos na operação do magnetômetro a baixas temperaturas são controlados utilizando a linguagem LabVIEW. Na versão atual do programa, curvas M x H e ZFC-FC podem ser obtidas. Como exemplo de aplicação, fabricamos nanopartículas magnéticas com núcleo de oxido de ferro pelo processo de coprecipitação em meio alcalino e recobrimos com surfactantes e SiO2. As propriedades magnéticas das nanopartículas foram obtidas utilizando o magnetômetro construído. As nanopartículas apresentaram comportamento superparamagnético e grande potencial para liberação controlada de drogas. / [en] Nanoparticles are important tools used in medicine, for diagnosis as well as for treatment of various diseases. Their sizes can be controlled, ranging from tens to hundreds of nanometers, enabling them to interact with cells, bacteria, and viruses. Magnetic nanoparticles have a core of magnetic material coated with layers of different materials, including silica or a polymer. This coating is responsible for their functionalization, so they can carry out specific tasks serving as a marker for diagnostic purposes and / or as a carrier for drugs. The knowledge of the magnetic properties of nanoparticles is very important in the manufacturing process and their use. With this aim, we built a magnetometer based on a cryorefrigerator capable of measuring their magnetic properties as a function of temperature from room temperature to 6 K. We used a low cost GaAs Hall element as its magnetic sensor. The magnetometer built has a different configuration from the traditional Hall magnetometers, since in this case the sample moves in the region of the sensor. A model which takes into consideration the geometry of the sample was developed in order to increase the accuracy of the magnetic moment obtained. The magnetometer resolution is limited by the Hall sensor used in 10-7 Am2. The magnetometer was calibrated independently and its performance was compared to commercial vibrating sample magnetometers (VSM) showing errors smaller than 2 percent in the magnetization obtained from various samples. All the equipment involved in the operation of magnetometers at low temperatures is controlled by using the LabVIEW language. The M x H e ZFC-FC curves can be obtained in the current version. We manufactured the core with magnetic nanoparticles of iron oxide by coprecipitation process in an alkaline medium, coated with surfactants and SiO2. The magnetic properties of the nanoparticles were obtained using the magnetometer built. The nanoparticles showed superparamagnetic behavior and great potential for controlled drug release.

[pt] Esta Tese tem por objetivo o desenvolvimento de um sistema destinado à medição de campo magnético com alta sensibilidade e resolução, baseado nas características de fase da impedância em sensores que apresentam o efeito GMI, e a otimização das características de desempenho por meio do uso de configurações em malha fechada. A metodologia empregada inicia com a avaliação experimental das características de fase da impedância de amostras de diferente estrutura e composição química, em função do campo magnético externo, a fim de selecionar aquelas com alta sensibilidade, baixa histerese e maior homogeneidade. Na sequência, são realizadas avaliações teórico-computacionais dos transdutores magnéticos em malha aberta e fechada (magnetômetro e gradiômetro). Da mesma forma, as principais características dos circuitos e controladores software dos transdutores desenvolvidos são detalhadas ao longo do texto. Por sua vez, as principais figuras de mérito dos protótipos desenvolvidos são detalhadamente analisadas, tais como: sensibilidade, linearidade, resposta em frequência, densidade espectral de ruído e resolução. As caracterizações e ensaios experimentais realizados evidenciaram o grande potencial dos transdutores GMI em malha fechada para a atenuação da interferência 1/f, aprimoramento da linearidade e ampliação da faixa de operação. O magnetômetro GMI em malha fechada apresentou sensibilidade em torno de 75,8 mV/microteslas, fundo de escala maior que mais ou menos 40 microteslas, banda de passagem de 45 Hz e resolução na banda de passagem de 27,74 nT. Por outro lado, o gradiômetro GMI em malha fechada desenvolvido apresentou sensibilidade em torno de 102 mV/microteslas, fundo de escala maior que mais ou menos 40 microteslas, banda de passagem de 30 Hz e resolução na banda de passagem de 28,41 nT. / [en] This Thesis aims to develop a system for magnetic field measurement with high sensitivity and resolution, based on the impedance phase characteristics of sensors that have the GMI effect and the performance characteristics optimization through closed-loop configurations. The methodology starts with the experimental evaluation of the phase characteristics of the impedance in samples of different chemical composition and structure as a function of the external magnetic field in order to select those with high sensitivity, low hysteresis, and higher homogeneity. Subsequently, theoretical-computational assessments of magnetic transducers in open and closed-loop (magnetometer and gradiometer) are carried out. Likewise, the main characteristics of the circuits and software controllers of the developed transducers are detailed throughout the text. In turn, the main figures of merit of the developed prototypes are analyzed in detail, such as sensitivity, linearity, frequency response, noise spectral density, and resolution. The characterizations and experimental tests carried out showed the great potential of GMI transducers in a closed-loop configuration for attenuation of interference 1/f, improving linearity and expanding the operating range. The closed-loop GMI magnetometer showed a sensitivity of around 75.8 mV/microteslas, a full-scale range greater than plus or minus 40 microteslas, a pass band of 45 Hz and a resolution in the pass band of 27.74 nT. On the other hand, the GMI closed-loop gradiometer developed had a sensitivity of around 102 mV/microteslas, a full scale greater than plus or minus 40 microteslas, a passband of 30 Hz and a resolution in the pass band of 28.41 nT.

[pt] Os procedimentos atuais de localização de corpos estranhos ferromagnéticos utilizados na prática clínica envolvem as técnicas de imageamento de radioscopia e radiografia, que apresentam diversas limitações e riscos. Assim, técnicas de localização baseadas em magnetômetros como SQUID, GMI e GMR têm sido desenvolvidas, com variados graus de complexidade e sucesso. Uma das principais dificuldades de ordem prática, além do custo e das dimensões do sistema de medição no caso do SQUID, que opera a temperaturas criogênicas, é a necessidade de o paciente estar posicionado em uma estrutura móvel de grandes dimensões que permita a determinação das coordenadas da posição bidimensional do mapeamento magnético. Por outro lado, as pequenas dimensões dos sensores GMR ou GMI possibilitam o desenvolvimento de um sistema de medição portátil que poderia integrar outros sensores que em conjunto viabilizem a determinação da posição espacial do sensor magnético em relação ao paciente. Esta dissertação de mestrado investiga técnicas de determinação da posição espacial de um dispositivo portátil, baseado em uma plataforma Raspberry Pi, integrando sensor GMR, câmera, sensores inerciais e um sensor de distância, visando ao futuro desenvolvimento de um protótipo de dispositivo médico portátil para localização de corpos estranhos ferromagnéticos. A pesquisa também investiga técnicas de resolução do problema inverso magnético em tempo real baseadas em filtros de Kalman e ajuste por mínimos quadrados, de modo a acelerar o procedimento diagnóstico na futura aplicação clínica do dispositivo. / [en] The current procedures for locating ferromagnetic foreign bodies used in the clinic involve radioscopy and radiography image techniques, which presents several limitations and risks. Thus, localization techniques based on magnetometers were developed as SQUID, GMI and GMR, with varying degrees of complexity and success. One of the main difficulties, in addition to the cost and dimensions of the system, in the case of the SQUID, which operates at cryogenic temperatures, is the need for the patient to be positioned in a large structure that allows flexibility in the configurations of the two-dimensional position of the magnetic mapping. On the other hand, the small dimensions of the GMR or GMI sensors allow the development of a portable measurement system that could integrate other sensors that together make it possible to determine the spatial position of the magnetic sensor in relation to the patient. This master s dissertation investigates techniques for determining the spatial position of a portable device, based on a Raspberry Pi platform, integrating GMR sensor, camera, inertial sensors and a distance sensor, aiming at the future development of a prototype of a portable medical device for localization of ferromagnetic foreign bodies. The research also investigates real-time inverse magnetic problem solving techniques based on Kalman filters and least squares adjustment, in order to accelerate the diagnostic procedure in the future clinical application of the device.

[pt] Corpos estranhos ferromagnéticos inseridos acidentalmente em pacientes geralmente precisam de remoção cirúrgica. Os métodos convencionalmente empregados para localizar corpos estranhos são frequentemente ineficazes devido à baixa precisão na determinação da posição do objeto e representam riscos decorrentes da exposição da equipe médica e dos pacientes à radiação ionizante durante procedimentos de longa duração. Novos métodos utilizando sensores SQUID têm obtido sucesso na localização de corpos estranhos de forma inócua e não invasiva, mas têm a desvantagem de apresentar alto custo e baixa portabilidade. Este trabalho faz parte de pesquisas que buscam trazer maior portabilidade e baixo custo na localização de corpos estranhos no corpo humano utilizando sensores GMI e GMR. O objetivo principal deste trabalho é avaliar e aplicar o uso de Aprendizado Profundo para a localização de corpos estranhos ferromagnéticos no corpo humano utilizando um dispositivo portátil e manual baseado em magnetômetro GMR, incluindo o rastreamento da posição e orientação deste dispositivo a partir de imagens de padrões conhecidos obtidas por uma câmera integrada ao dispositivo e a solução do problema inverso magnético a partir do mapeamento magnético obtido. As técnicas apresentadas se mostraram capazes de rastrear o dispositivo com boa precisão e detectar a localização do corpo estranho com resultados semelhantes ou melhores do que os obtidos em trabalhos anteriores, dependendo do parâmetro. Os resultados obtidos são promissores como base para desenvolvimentos futuros. / [en] Ferromagnetic foreign bodies accidentally inserted in patients usually need to be surgically removed. The methods conventionally employed for locating foreign bodies are often ineffective due to the low accuracy in determining the position of the object and pose risks arising from the exposure of medical staff and patients to ionizing radiation during long-term procedures. New methods using SQUID sensors successfully located foreign bodies in an innocuous and noninvasive way, but they have the drawback of presenting high cost and low portability. This work is part of new research that seeks to bring greater portability and low cost in locating foreign bodies in the human body using GMI and GMR sensors. The main objective of this work is to evaluate and apply the use of Deep Learning in the development of a portable and manual device based on a GMR sensor, including position tracking and orientation of this device from images of known patterns obtained by a camera integrated to the device and the solution of the inverse magnetic problem from the obtained magnetic mapping. The techniques presented are capable of tracking the device with good accuracy and detecting the localization of the foreign body with similar or better results than those obtained in previous works, depending on the parameter. The results obtained are promising as a basis for future developments.

[pt] A velocidade da onda de pulso (VOP) tem sido identificada como o padrão-ouro para avaliação da rigidez arterial e, recentemente, vem sendo reconhecida como um importante indicador no diagnóstico e tratamento de doenças cardiovasculares. Atualmente, já existem dispositivos comerciais capazes de efetuar a medição da VOP, entretanto, ainda exigem um investimento financeiro significativo e alguns requerem um treinamento especializado para seu correto uso. Os, transdutores de pressão atuais são majoritariamente baseados em sensores piezoresistivos, piezoelétricos e capacitivos. Entretanto, pesquisas recentes demostraram que transdutores de pressão que utilizam sensores magnéticos baseados na magnetoimpedância gigante (GMI) apresentam elevada sensibilidade. Tendo em vista que a VOP é um importante indicador do risco de distúrbios cardiovasculares, e considerando os potenciais beneficios dos sensores GMI em relação às demais alternativas, esta tese de doutorado buscou utilizar-se destes elementos sensores a fim de desenvolver um sistema de medição portátil, não-invasivo, de baixo custo, acessível e simples de usar, capaz de efetuar a medição da VOP. Neste intuito, foram desenvolvidos transdutores de alta sensibilidade, baseados nas características de fase da impedância de sensores de Magnetoimpedância Gigante, destinados à medição da velocidade da onda de pulso arterial. A fim de se otimizar as características de desempenho dos transdutores, foram realizadas avaliações teórico-computacionais dos transdutores na configuração em malha aberta e fechada, bem como ensaios experimentais dos protótipos projetados. As caracterizações e ensaios experimentais realizados com o transdutor de pressão em malha aberta resultaram em uma sensibilidade de 59,6 mV/kPa, e resolução de 192,8 Pa para uma média de 30 amostras, na banda de passagem de 1000 Hz. Por outro lado, a configuração em malha fechada apresentou uma sensibilidade de 54,2 mV/kPa, e resolução de 206,0 Pa para uma média de 30 amostras, na banda de passagem de 32 Hz. Tendo em vista os valores de sensibilidade e resolução obtidos, propõe-se empregar o sistema de transdução de pressão que incorpora uma câmara incompressível para amplificação mecânica, na medição de ondas de pulso arterial. Neste protótipo, uma pequena membrana semirrígida localizada na superfície da câmara incompressível é posicionada sobre a superfície da pele, próxima à artéria de interesse. Deste modo, pequenas mudanças de pressão na superfície da pele, causadas pela onda de pulso arterial, provocam uma variação do campo magnético sobre o elemento sensor. Por outra parte, devido à alta sensibilidade apresentada pelo transdutor magnetico (magnetômetro GMI) na configuração de malha aberta (0,2 mV/nT) e de malha fechada (0,19 mV/nT), estes foram usados para medir diretamente a forma de onda do pulso arterial, sem utilizar uma câmara incompressível para transdução mecânica. Nesta medição, considerando a adequada resolução espacial para as demandas anatômicas, utiliza-se um pequeno marcador magnético, envolto por uma fita adesiva hipoalergênica e flexível, aderida á região da pele sobre a artéria de interesse, e aproxima-se o sensor magnético GMI da superfície da pele onde o marcador foi colocado. Finalmente, as configurações propostas foram analisadas e comparadas, a fim de se identificar aquela com melhor desempenho, a qual foi utilizada para medição da VOP. Como o estudo envolve o registro da onda de pulso em participantes da pesquisa, o projeto foi submetido à apreciação e aprovado pela Comissão da Câmara de Ética em Pesquisa da Pontifícia Universidade Católica do Rio de Janeiro (PUC-Rio) 045/2020 – Protocolo 83/2020. Espera-se que o dispositivo desenvolvido contribua para o avanço tecnológico do ferramental utilizado no setor da saúde. / [en] Pulse wave velocity (PWV) is considered the gold standard for assessing arterial stiffness and recently, it has been recognized as an important indicator in the diagnosis and treatment of cardiovascular disease. Currently, there are commercial devices capable of measuring PWV, however, significant investments are required and some devices requires specialized training for their correct use. Conventional pressure-sensing devices are mainly based on piezoresistive, piezoelectric and capacitive sensors. Recent investigations, however, show that pressure transducer using magnetic sensors based on the giant Magnetoimpedance (GMI) present high-sensitivity. Considering that, PWV is a significant risk factor for future cardiovascular disease and in view of some of the advantages of GMI sensors in relation to another sensing technologies, this doctoral thesis aims to develop a portable measurement system, non-invasive, low-cost, accessible and simple to use, capable of measuring PWV. For this purpose, we have developed a high-sensitivity transducers based on the impedance phase characteristics of GMI sensors, for measuring the arterial pulse wave velocity. In order to improve the performance characteristics of the transducers, computational and theoretical analysis in open and closed loop configuration were performed. The characterizations and experimental tests performed with the open-loop pressure transducer resulted in a sensitivity of 59.6 mV/kPa, and resolution of 192.8 Pa for an average of 30 samples, in the 1000 Hz passband. On the other hand, the closed-loop configuration presented a sensitivity of 54.2 mV/kPa, and a resolution of 206.0 Pa for an average of 30 samples, in the 32 Hz passband. In view of the considerable sensitivity and resolution obtained, it is proposed to employ a pressure transduction system that incorporates an incompressible chamber for mechanical amplification, in the measurement of arterial pulse waves. In this prototype, a small semi-rigid membrane located on the surface of the incompressible chamber is positioned over the surface of the skin, close to the artery of interest. In this way, small pressure changes on the skin surface, caused by the arterial pulse wave, cause a variation of the magnetic field on the sensing element. On the other hand, due to the high sensitivity presented by the magnetic transducer (GMI magnetometer) in the open-loop (0.2 mV/nT) and closed-loop (0.19 mV/nT) configurations, they were used to measure the shape pulse waveform without using an incompressible chamber for mechanical transduction. In this test, considering the adequate spatial resolution for the anatomical demands, a small magnetic marker is used, the magnetic marker is attached to the skin region over the artery of interest, and the GMI magnetic sensor is approached near the marker placed of the skin surface. Finally, the proposed configurations were analyzed and compared in order to identify the one with the best performance, which was used to measure PWV. As the study involves recording the pulse wave in research participants, the project was submitted for consideration and approved by the Research Ethics Committee of the Pontifical Catholic University of Rio de Janeiro (PUC-Rio) 045/2020 – Protocol 83/2020. It is expected that the device developed will contribute to the technological advancement of the tools used in the health sector.