Este trabalho interdisciplinar apresenta três novas aplicações de diferentes métodos biomagnéticos para estudar características físicas da motilidade gástrica humana. Empregou-se um biosusceptômetro AC para medir a atividade mecânica de contração gástrica através do acompanhamento temporal dos traçadores magnéticos previamente ingeridos com um alimento teste (80 ml de iogurte e 3 g de ferrita em pó). Os registros gráficos foram obtidos de forma bastante satisfatória, mostrando ser esse método uma alternativa viável para a detecção e seguimento temporal dessa atividade, em condições normais e sob o efeito de drogas. Através do processo de relaxação de partículas previamente magnetizadas no interior do estômago e com o auxílio de um magnetômetro de saturação de fluxo, estudou-se o processo de mistura de um alimento teste no estômago. Um pulso de campo magnético de aproximadamente 600 G é aplicado sobre a região gástrica do voluntário contendo o alimento teste (80 ml de iogurte e 3 g de magnetita em pó), e o campo remanente é medido e acompanhado no tempo. Os resultados preliminares indicam que esse método apresenta um grande potencial para um maior entendimento das características físicas da função de mistura do estômago e também da atividade de contração do estômago. Novos estudos sob condições variadas de alimentação e drogas podem fornecer subsídios para uma melhor interpretação desse processo. Utilizando-se um magnetômetro supercondutor (SQUID-DC) mediu-se a atividade elétrica gástrica obtendo-se bons traçados temporais na maioria das medidas. Os registros indicam que através desse sistema podem-se realizar experimentos no intuito de diferenciar as atividades elétricas e também observar seu comportamento frente a diferentes condições clínicas. Os dados obtidos nesse trabalho mostram ser este enfoque um valioso instrumento que pode contribuir para um melhor entendimento das características físicas da motilidade gástrica e também possibilitar novos estudos sobre o sistema gastrointestinal / This interdisciplinary work presents three new applications of different biomagnetic methods to study physical characteristics of human gastric motility. A biosusceptometer was used to measure the mechanical activity of gastric contraction through a time to time checking of the magnetic tracers previously ingested by a volunteer along with a test food (80 ml of yogurt and 3g of ferrite in powder). Results in graphical recording were very satisfactory, indicating this method as a possible alternative to detect and also follow up that gastric activity, besides allowing the evaluation of related activity under the effect of drugs. Through the observation of the relaxation of previously magnetized particles in the stomach, measured with a fluxgate magnetometer, the process of mixing of the test food in stomach was studied. A strong pulse of magnetic field (600G) is applied externally to the stomach region of the volunteer who have already ingested the mentioned food test, whereas the remanent field is measured and followed up in time. Preliminary results indicate that this method provides a good understanding of the physical characteristics of the mixture of food and also of the stomach contraction activity. New studies of different types of food and drugs may provide further information on the process. A superconductor magnetometer (SQUID-DC) was used to measure the gastric electrical activity, and good temporal tracers were obtained for the majority of measurements. Recordings were of satisfactory quality, indicating that through that system, experiments can be carried out in order to differentiate the electrical activities and also to observe its behavior for different clinical conditions. Results obtained in this thesis to measure the gastric electromagnetic activity, indicate this to be a valuable tool to understand the physical characteristics of gastric motility, as well as to open new ways for studying the gastrointestinal system

Este trabalho interdisciplinar apresenta três novas aplicações de diferentes métodos biomagnéticos para estudar características físicas da motilidade gástrica humana. Empregou-se um biosusceptômetro AC para medir a atividade mecânica de contração gástrica através do acompanhamento temporal dos traçadores magnéticos previamente ingeridos com um alimento teste (80 ml de iogurte e 3 g de ferrita em pó). Os registros gráficos foram obtidos de forma bastante satisfatória, mostrando ser esse método uma alternativa viável para a detecção e seguimento temporal dessa atividade, em condições normais e sob o efeito de drogas. Através do processo de relaxação de partículas previamente magnetizadas no interior do estômago e com o auxílio de um magnetômetro de saturação de fluxo, estudou-se o processo de mistura de um alimento teste no estômago. Um pulso de campo magnético de aproximadamente 600 G é aplicado sobre a região gástrica do voluntário contendo o alimento teste (80 ml de iogurte e 3 g de magnetita em pó), e o campo remanente é medido e acompanhado no tempo. Os resultados preliminares indicam que esse método apresenta um grande potencial para um maior entendimento das características físicas da função de mistura do estômago e também da atividade de contração do estômago. Novos estudos sob condições variadas de alimentação e drogas podem fornecer subsídios para uma melhor interpretação desse processo. Utilizando-se um magnetômetro supercondutor (SQUID-DC) mediu-se a atividade elétrica gástrica obtendo-se bons traçados temporais na maioria das medidas. Os registros indicam que através desse sistema podem-se realizar experimentos no intuito de diferenciar as atividades elétricas e também observar seu comportamento frente a diferentes condições clínicas. Os dados obtidos nesse trabalho mostram ser este enfoque um valioso instrumento que pode contribuir para um melhor entendimento das características físicas da motilidade gástrica e também possibilitar novos estudos sobre o sistema gastrointestinal / This interdisciplinary work presents three new applications of different biomagnetic methods to study physical characteristics of human gastric motility. A biosusceptometer was used to measure the mechanical activity of gastric contraction through a time to time checking of the magnetic tracers previously ingested by a volunteer along with a test food (80 ml of yogurt and 3g of ferrite in powder). Results in graphical recording were very satisfactory, indicating this method as a possible alternative to detect and also follow up that gastric activity, besides allowing the evaluation of related activity under the effect of drugs. Through the observation of the relaxation of previously magnetized particles in the stomach, measured with a fluxgate magnetometer, the process of mixing of the test food in stomach was studied. A strong pulse of magnetic field (600G) is applied externally to the stomach region of the volunteer who have already ingested the mentioned food test, whereas the remanent field is measured and followed up in time. Preliminary results indicate that this method provides a good understanding of the physical characteristics of the mixture of food and also of the stomach contraction activity. New studies of different types of food and drugs may provide further information on the process. A superconductor magnetometer (SQUID-DC) was used to measure the gastric electrical activity, and good temporal tracers were obtained for the majority of measurements. Recordings were of satisfactory quality, indicating that through that system, experiments can be carried out in order to differentiate the electrical activities and also to observe its behavior for different clinical conditions. Results obtained in this thesis to measure the gastric electromagnetic activity, indicate this to be a valuable tool to understand the physical characteristics of gastric motility, as well as to open new ways for studying the gastrointestinal system

Este trabalho descreve a construção e caracterização de um novo transdutor dedicado às medições susceptométricas e ultrassônicas de amostras marcadas com partículas magnéticas. Este transdutor, denominado de magnetoacústico, consiste de um sistema híbrido formado pela junção de um Biossusceptômetro de Corrente Alternada (BCA) e um transdutor ultrassônico. Seu principio básico de funcionamento consiste na medida simultânea da magnetização de um meio material marcado com partículas magnéticas e das microvibrações da estrutura interna deste meio quando excitado por um campo magnético alternado externo gerado pelas próprias bobinas de excitação do BCA. Estudos in vitro foram realizados para auxiliar no desenvolvimento e caracterização do protótipo apresentado neste trabalho. A técnica de medida empregando este transdutor híbrido foi denominada de vibromagnetoacustografia. As amostras utilizadas consistiram de meios fluidos marcados com traçadores magnéticos (micropartículas de ferrita de tamanhos variando entre 30 m e 70 m de diâmetro). Foi avaliada a dependência da resposta do sistema com diferentes parâmetros físicos tais como: viscosidade do material base o qual foi misturado as partículas ferromagnéticas; concentração dessas partículas misturadas ao material base; frequência de oscilação do campo magnético de excitação; tensão nas bobinas de excitação e a distância entre a amostra e o transdutores. A resposta do transdutor magnetoacústico apresentou melhor relação sinal/ruído em torno de 200 Hz de frequência de magnetização, considerando uma concentração de 4% de ferrita. Acima desta concentração a viscosidade do material base era alterada e interferia na medida. As respostas do susceptômetro e do ultrassom Doppler contínuo possuem uma relação linear com o nível de tensão aplicada nas bobinas de excitação e uma dependência quase linear com baixas concentrações de partículas ferromagnéticas ( 4%). Também foi realizado um teste de repetibilidade no protótipo obtendo um desvio relativo de 0,94% e 0,25% nas medições Doppler e susceptométricas, respectivamente. A medida de vibração das micropartículas ferromagnéticas realizadas in vitro, usando um transdutor Doppler contínuo, apresentou alta sensibilidade para baixas concentrações de material ferromagnético inseridos em meio fluido (~ 1%). / This work describes the construction and characterization of a new transducer dedicated to the susceptometrics and ultrasonic measurements of samples labeled with magnetic particles. This transducer, called magneto-acoustic, consists of a hybrid system formed by the junction of an Alternating Current Biosusceptometer (ACB) and an ultrasonic transducer. Its basic operation principle is the simultaneous measurement of the magnetization and the internal structure micro-vibrations of a medium labeled with magnetic particles when excited by an external alternating magnetic field generated by the ACB excitation coils. In vitro measurements were performed to support the prototype development and characterization presented in this work. The measurement technique employing this hybrid transducer was called vibromagnetoacoustography. The samples consisted of fluid medium labeled with magnetic tracers (ferrite micro particles of diameter ranging from 30 m and 70 m). It was evaluated the system response dependence with different physical parameters such as: base material viscosity in which ferromagnetic particles was mixed; the particles concentration in the base material; the oscillation frequency of the magnetic field excitation; the voltage applied on magnetizing coils and the distance between sample and transducers. The magneto-acoustic transducer response showed a better signal to noise ratio for magnetization frequency around 200 Hz and a 4% ferrite concentration. Above this concentration the base material viscosity changed disrupting the measurements. The responses of susceptometer and Doppler ultrasound have a linear dependence with the applied voltage level in the magnetizing coils and an quasi linear dependence with low ferromagnetic particles concentrations (4%). A repeatability test was also performed to the prototype which indicated a deviation of 0.94% and 0.25% in the Doppler and susceptometric measurements, respectively. The vibration measurement of ferromagnetic micro-particles performed in vitro, using a Doppler transducer, showed high sensitivity to low ferromagnetic material concentrations (~1%) immersed in a fluid medium.

Este trabalho descreve a construção e caracterização de um novo transdutor dedicado às medições susceptométricas e ultrassônicas de amostras marcadas com partículas magnéticas. Este transdutor, denominado de magnetoacústico, consiste de um sistema híbrido formado pela junção de um Biossusceptômetro de Corrente Alternada (BCA) e um transdutor ultrassônico. Seu principio básico de funcionamento consiste na medida simultânea da magnetização de um meio material marcado com partículas magnéticas e das microvibrações da estrutura interna deste meio quando excitado por um campo magnético alternado externo gerado pelas próprias bobinas de excitação do BCA. Estudos in vitro foram realizados para auxiliar no desenvolvimento e caracterização do protótipo apresentado neste trabalho. A técnica de medida empregando este transdutor híbrido foi denominada de vibromagnetoacustografia. As amostras utilizadas consistiram de meios fluidos marcados com traçadores magnéticos (micropartículas de ferrita de tamanhos variando entre 30 m e 70 m de diâmetro). Foi avaliada a dependência da resposta do sistema com diferentes parâmetros físicos tais como: viscosidade do material base o qual foi misturado as partículas ferromagnéticas; concentração dessas partículas misturadas ao material base; frequência de oscilação do campo magnético de excitação; tensão nas bobinas de excitação e a distância entre a amostra e o transdutores. A resposta do transdutor magnetoacústico apresentou melhor relação sinal/ruído em torno de 200 Hz de frequência de magnetização, considerando uma concentração de 4% de ferrita. Acima desta concentração a viscosidade do material base era alterada e interferia na medida. As respostas do susceptômetro e do ultrassom Doppler contínuo possuem uma relação linear com o nível de tensão aplicada nas bobinas de excitação e uma dependência quase linear com baixas concentrações de partículas ferromagnéticas ( 4%). Também foi realizado um teste de repetibilidade no protótipo obtendo um desvio relativo de 0,94% e 0,25% nas medições Doppler e susceptométricas, respectivamente. A medida de vibração das micropartículas ferromagnéticas realizadas in vitro, usando um transdutor Doppler contínuo, apresentou alta sensibilidade para baixas concentrações de material ferromagnético inseridos em meio fluido (~ 1%). / This work describes the construction and characterization of a new transducer dedicated to the susceptometrics and ultrasonic measurements of samples labeled with magnetic particles. This transducer, called magneto-acoustic, consists of a hybrid system formed by the junction of an Alternating Current Biosusceptometer (ACB) and an ultrasonic transducer. Its basic operation principle is the simultaneous measurement of the magnetization and the internal structure micro-vibrations of a medium labeled with magnetic particles when excited by an external alternating magnetic field generated by the ACB excitation coils. In vitro measurements were performed to support the prototype development and characterization presented in this work. The measurement technique employing this hybrid transducer was called vibromagnetoacoustography. The samples consisted of fluid medium labeled with magnetic tracers (ferrite micro particles of diameter ranging from 30 m and 70 m). It was evaluated the system response dependence with different physical parameters such as: base material viscosity in which ferromagnetic particles was mixed; the particles concentration in the base material; the oscillation frequency of the magnetic field excitation; the voltage applied on magnetizing coils and the distance between sample and transducers. The magneto-acoustic transducer response showed a better signal to noise ratio for magnetization frequency around 200 Hz and a 4% ferrite concentration. Above this concentration the base material viscosity changed disrupting the measurements. The responses of susceptometer and Doppler ultrasound have a linear dependence with the applied voltage level in the magnetizing coils and an quasi linear dependence with low ferromagnetic particles concentrations (4%). A repeatability test was also performed to the prototype which indicated a deviation of 0.94% and 0.25% in the Doppler and susceptometric measurements, respectively. The vibration measurement of ferromagnetic micro-particles performed in vitro, using a Doppler transducer, showed high sensitivity to low ferromagnetic material concentrations (~1%) immersed in a fluid medium.