Neste trabalho é apresentado um método para medição de deslocamentos sem contato, utilizando sensores magnetoresistivos, os quais são sensibilizados pela variação do campo magnético produzido por um imã permanente em deslocamento no espaço. Os sensores magnetoresistivos possuem, internamente, uma ponte de Wheathestone, onde a resistência varia conforme varia o campo magnético, de modo que o circuito mais indicado para este caso é um amplificador e um filtro para cada sensor. O principal objetivo do trabalho é a obtenção de uma técnica para medir deslocamentos sem contato, e estender os resultados para medida de movimentos mandibulares. A montagem consiste de duas placas de celeron, distantes 30mm uma da outra e unidas por parafusos de polietileno. Em cada uma destas placas foram dispostos quatro sensores, num total de oito, sendo que para cada um deles existe um circuito de amplificação e filtragem do sinal de saída. Sob uma chapa de alumínio foi fixado este equipamento e uma mesa de calibração em 3D, a qual, após a obtenção da matriz de calibração, foi substituída por um emulador de movimento mandibular. Os parâmetros do modelo foram estimados através do método dos mínimos quadrados com auxílio do software Matlab, Release 12. Este software também foi utilizado para o sistema de aquisição de dados durante a realização dos experimentos. A imprecisão dos resultados obtidos na determinação dos deslocamentos, está na ordem de décimos de milímetros. O trabalho apresenta, também, o mapeamento do campo magnético do magneto utilizado nos experimentos através do software FEM2000 – Método de elementos finitos aplicado ao eletromagnetismo.

Este trabalho apresenta o desenvolvimento de um sistema de medição para a análise biomecânica da força desenvolvida durante a escovação dental, com aquisição e processamento de dados de dinamometria para a análise da escovação dental como um processo eficaz de higiene bucal. Foi desenvolvida uma célula de carga com extensômetros de resistência elétrica, montada em uma escova dental. A célula de carga foi construída com 2 Strain Gages montados em meia ponte de Wheatstone, medindo força em flexão, e 4 Strain Gages montados em ponte completa de Wheatstone medindo força de torque. A aquisição dos dados e análise foi feita através do software SAD2. Foram selecionados 6 indivíduos, dois do sexo masculino e 4 do sexo feminino, todos destros, e instruídos a escovarem os dentes por 1 minuto. Os valores medidos para a força de flexão média variam de 24gf à 526gf e para o esforço de torque médio de –76gfmm à 1890gfmm. A célula de carga desenvolvida mostrou-se repetitiva, com boa sensibilidade e confiável com um erro em flexão de 2,7% e 5,5% em torque. A célula de carga apresentou resultados semelhantes a de outros trabalhos publicados anteriormente, sendo estes válidos para uma análise quantitativa inicial no processo de escovação.

Dissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Faculdade de Tecnologia, Departamento de Engenharia Elétrica, 2007. / Submitted by Aline Jacob (alinesjacob@hotmail.com) on 2010-02-25T14:56:51Z No. of bitstreams: 1 2007_NeiAugustoAndrade_parcial_sem_3.2.PDF: 2161065 bytes, checksum: 82881bee9b2876c94c5ec130ac6a92f0 (MD5) / Approved for entry into archive by Daniel Ribeiro(daniel@bce.unb.br) on 2010-03-03T23:44:43Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2007_NeiAugustoAndrade_parcial_sem_3.2.PDF: 2161065 bytes, checksum: 82881bee9b2876c94c5ec130ac6a92f0 (MD5) / Made available in DSpace on 2010-03-03T23:44:43Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2007_NeiAugustoAndrade_parcial_sem_3.2.PDF: 2161065 bytes, checksum: 82881bee9b2876c94c5ec130ac6a92f0 (MD5) Previous issue date: 2007-09-24 / Nesta dissertação de mestrado, em Engenharia Elétrica, foram apresentadas técnicas para aquisição, processamento e interpretação de sinais eletromiográficos (EMG) de superfície, captados em membros superiores, a serem utilizados para movimentar uma prótese de mão. Além das técnicas apresentadas para o tratamento do sinal, este trabalho contemplou o desenvolvimento de uma prótese para reabilitação, a ser usada por amputados congênitos ou traumatizados que possuam um coto no antebraço, dotado de atividade muscular. O projeto contemplou desde a confecção dos eletrodos de captação, o desenvolvimento do circuito de processamento e a confecção da mão biomecânica. São apresentados detalhes de desenvolvimento da prótese, cobrindo os aspectos construtivos do projeto mecânico e eletrônico. Experimentos foram feitos em pacientes, a fim de comprovar a eficiência do sistema, onde, para minimizar as interferências externas e reduzir o esforço físico na ativação da prótese, os sinais de EMG foram extraídos da superfície do membro amputado nos pontos de maior atividade muscular, obtidos inicialmente pela apalpação no membro lesado, observando os pontos de enrijecimento, quando solicitado a contração. Através de um eletromiógrafo, confirmou-se que as maiores amplitudes de sinal estavam realmente nestes pontos. Resultados satisfatórios foram alcançados na movimentação da prótese. Os pacientes, mesmo com as capacidades físicas musculares do membro comprometidas, devido a sua não funcionalidade, conseguiram utilizar a prótese, para executar algumas atividades do cotidiano. Observou-se uma melhora considerável na utilização da prótese pelos pacientes, após sofrerem um condicionamento físico orientado, em que foi priorizado o condicionamento dos músculos os quais os sinais para o acionamento da prótese eram captados, melhorando a performance e controle do sistema, inserido em atividades cotidianas. ________________________________________________________________________________________ ABSTRACT / In this master's degree thesis, of Electric Engineering, had been presented techniques for acquisition, processing and interpretation of myoelectric signals (MSS) of surface, caught in superior members, to be used to put into motion a hand prosthesis. Beyond the techniques presented for the treatment of the signal, this work contemplated the prosthesis development for rehabilitation, for use in patients with an amputated hand due to congenital problems or to trauma wound, but possessing a part or the forearm endowed with muscular activity. The project contemplated since the confection of the capturing electrodes, the development of the processing circuit and the confection of the biomechanic hand. Details of development of prosthesis are presented, covering the constructive aspects of the mechanical and electronic project. Experiments had been made in patients, in order to prove the efficiency of the system, where, to minimize the external interferences and to reduce the physical effort in the activation of prosthesis, the MSS signals had been extracted of the surface of the member amputated in the points of bigger muscular activity, gotten initially for the feeling in the injured member, observing the harden points, when requested the contraction. Through a electromyograph, was confirmed that the biggest amplitude of signal were really in these points. Satisfactory results had been reached in the movement of prosthesis. The patients, exactly with compromised the muscular physical capacities of the member, had its not ix functionality, had obtained to use prosthesis, to execute some activities of the daily one. A considerable improvement in the use of prosthesis for the patients was observed, after to suffer a guided physical conditioning, where the conditioning of the muscles was prioritized which the signals for the drive of prosthesis were caught, improving the performance and control of the system, inserted in daily activities.

O objetivo do presente estudo foi comparar as relações torque-ângulo (T-A) e torque-velocidade (T-V) de bailarinas clássicas (n=14) e atletas de voleibol (n=22). O torque máximo (Tmax) da musculatura flexora plantar (FP) do tornozelo foi avaliada durante contrações isométricas voluntárias máximas nos ângulos de -10°, 0°, 10°, 20°, 30°, 40° e 50° de FP, e durante contrações isocinéticas voluntárias máximas nas velocidades angulares de 60°/s, 120°/s, 180°/s, 240°/s, 300°/s, 360°/s e 420°/s. Além do Tmax, o torque produzido nos ângulos articulares de -10° (T-10°), 10° (T10°) e 30° (T30°) também foi avaliado nas mesmas velocidades angulares. A ativação elétrica dos músculos gastrocnêmio medial (GM) e sóleo (SOL) direitos de cada indivíduo foi monitorada com eletrodos de eletromiografia (EMG) de superfície em configuração bipolar. Uma relação linear foi observada entre o Tmax e o aumento dos ângulos de FP nas atletas de voleibol Um deslocamento dessa relação em direção a maiores ângulos de FP (menores comprimentos musculares) ocorreu no grupo das bailarinas, com o aparecimento de um platô em menores ângulos de FP (maiores comprimentos musculares). Durante as contrações isocinéticas, uma relação hiperbólica foi observada entre o Tmax, T-10° e T10° com o aumento da velocidade angular nos dois grupos. Entretanto, em T30° as atletas de voleibol produziram valores superiores de torque nas velocidades angulares mais elevadas. Os valores root mean square (RMS) dos músculos GM e SOL foram mais elevados nas bailarinas que nas atletas de voleibol, tanto nas contrações isométricas quanto nas isocinéticas. Uma diminuição na ativação do GM e do SOL ocorreu com a diminuição da FP nas atletas de voleibol, enquanto os valores RMS se mantiveram estáveis para as bailarinas ao longo de todos os ângulos testados. Os resultados apresentados nesse estudo suportam a hipótese de que a atividade física sistemática provoca alteração nas propriedades intrínsecas musculares e ativação muscular, modificando assim, as relações T-A e T-V.

Neste trabalho foi instrumentalizada uma esteira ergométrica motorizada comercial através da instalação de plataformas de força no estrado, de modo a permitir uma análise dinâmica de impactos na marcha humana. O objetivo final é o desenvolvimento e construção de equipamento de baixo custo, utilizando projeto de plataformas de força com “strain gauges”; é possível adquirir alguns sinais das forças de reação do solo de ambos os pés em caminhada ou corrida. A vantagem deste tipo de instrumentação é o estudo de impactos da marcha sem alterar o padrão do passo, com velocidade da esteira constante, podendo-se com facilidade alterar parâmetros de velocidade e inclinação da esteira. As componentes de força normal Fz são adquiridos e processados no computador na tentativa de quantificar e identificar prováveis desequilíbrios de marcha. As componentes Fx e Fy não foram incluídas no projeto pela interferência do atrito da cinta nas plataformas, induzindo a erros experimentais. Os sensores de deformação das plataformas de força estão conectados a um condicionador de sinais, ligado a uma placa de aquisição de dados com um conversor analógico/digital conectado ao computador. O software de aquisição de dados SAD (1997), desenvolvido no Laboratório de Medições Mecânicas, permite a aquisição e o processamento dos sinais adquiridos. Foi feita a calibração estática das componentes de força e momentos com pesos mortos e calibração dinâmica com martelo de impacto e software SAD para determinação de freqüência natural e calibração dinâmica com pesos mortos em mesa com rodízios. Utilizou-se o método de Elementos Finitos no projeto das plataformas de força. Com o desenvolvimento das capacidades de software, as aplicações deste trabalho são inúmeras, como reabilitação e análise clínica do passo mediante realimentação em tempo real do paciente, pesquisa em biomecânica para avaliação de padrões de movimento, análise de impacto dos pés no solo, otimização de performance de atletas, prevenção de lesões por sobrecargas. / In this work was instrumented a motorized commercial treadmill by mounting force platforms directly under the belt , in a way to ensure dynamic analysis of impacts in human gait. The final purpose is the development and construction of a low cost equipment with strain gauge force plates. It makes possible to acquire some signals of ground reaction forces from both feet, in walking and running. The advantage of this kind of instrumentation is the human gait impact study without altering gait pattern, with constant treadmill speed, easily changing speed and inclination parameters. The ground reaction forces signals are acquired and processed in a computer in an attempt to quantify and identify probable gait asymmetries. The force components are the vertical force Fz. Force components Fx and Fy are not included in this project due to interferences of friction effects on the belt, resulting in experimental errors. The deformation force platforms sensors are connected to a signal conditioner, which is connected to an analogic / digital converter board in the computer. The data acquisition software SAD (1997), developed at LMM / UFRGS, allows data acquisition and processing of gait signals. Dead weight static calibration was performed in components of force and moments, while dynamic calibration was made with impact hammer to determine natural frequencies. A Finite Element Method was used in the force platforms project. With improvement of software capabilities, this project allows several applications, such as rehabilitation and clinical gait analysis through real time feedback of subjects, biomechanical researches in basic movement patterns, feet impact analysis, improvement of athlete performance, overload injure prevention.

Este trabalho consiste em um estudo para avaliar e quantificar o pico do impacto e força gerada no segmento superior em atletas da arte marcial de origem japonesa Karate Do, oriundos da seleção Gaúcha adulta e juvenil da modalidade do ano de 2001, durante a execução da técnica de gyaku tsuki sobre makiwara. Os valores dos picos de aceleração foram obtidos na região do punho e escápula utilizando-se acelerômetros piezoelétricos uniaxiais fixos nestas regiões, e os valores da força gerada durante o choque, obtidos através da instrumentação do makiwara com extensômetros. As medições no segmento superior foram realizadas no eixo longitudinal do mesmo de acordo com as recomendações das normas ISO 2631 (1974 e 1997) e ISO 5349 (1986). Um dos acelerômetros foi fixado na porção distal do rádio e o outro acima da espinha da escápula. A disposição dos acelerômetros têm por objetivo captar o nível de vibração que efetivamente chega no segmento superior pela mão e quanto da energia vibratória é absorvida pelo mesmo. Os dois sensores foram colocados superficialmente sobre a pele, diretamente acima das estruturas anatômicas acima descritas, fixos com fita adesiva. A aquisição dos dados foi realizada com uma placa conversora analógica digital, e programa de aquisição de dados em três canais desenvolvido na plataforma de programação visual HPVee. Os ensaios foram realizados simulando a maneira clássica de execução da técnica de gyaku tsuki em makiwara. O trabalho apresenta ainda um estudo sistemático de lesões associadas ao uso do makiwara e estatísticas referentes a praticantes avançados do estado do Rio Grande do Sul. Também apresenta algumas considerações anatômicas e Mecânicas da técnica estudada, para apresentar-se como material de auxílio à estudiosos da Biomecânica dos esportes e Cinesiologia, instrutores e treinadores em geral para otimizar e aperfeiçoar, ou mesmo aumentar a compreensão da prática esportiva do Karate Do. Também é apresentado um modelo biomecânico de quatro graus de liberdade usado para análise de domínio de freqüência e possível simulação futura.

O exercício excêntrico tem sido preconizado como benéfico na prevenção de lesões musculares. Estudos com animais demonstraram que o treinamento excêntrico altera as propriedades mecânicas do músculo esquelético. No entanto, pouco se conhece sobre os efeitos do treinamento excêntrico nas propriedades mecânicas e elétricas em músculos de seres humanos. O objetivo desse estudo foi avaliar os efeitos de um treinamento excêntrico nas propriedades mecânicas e elétricas dos músculos extensores de joelho, a partir das relações torque-velocidade (T-V) e torque-ângulo (T-A) e da técnica da eletromiografia (EMG). Nossa hipótese inicial era de que o treinamento excêntrico determinaria um deslocamento da relação T-V na direção de maiores velocidades angulares de movimento, assim como um deslocamento da relação T-A em direção a maiores ângulos articulares (ou maiores comprimentos musculares), sem que houvesse alteração na ativação elétrica dos músculos extensores de joelho. A amostra foi constituída por 21 indivíduos do sexo masculino (faixa etária 20-40 anos) divididos em um grupo experimental (n=10), e um grupo controle (n=11). Os indivíduos do grupo experimental foram submetidos a um programa de treinamento excêntrico dos músculos extensores do joelho com duração de 12 semanas, realizado na velocidade de -60º/s. Duas avaliações foram realizadas: antes e após o período de treinamento excêntrico. O torque dinâmico da musculatura extensora do joelho foi avaliado durante contrações voluntárias concêntricas e excêntricas máximas nas velocidades de -300º/s, -240º/s, -180º/s, -120º/s, -60º/s, 60º/s, 120º/s, 180º/s, 240º/s, 300º/s, 360º/s e 420º/s.O torque isométrico foi avaliado durante contrações voluntárias máximas nos ângulos de 7º, 15º, 30º, 45º, 60º, 75º, 90º e 103º. Nos dias de teste, durante a realização de todas as contrações voluntárias máximas, sinais eletromiográficos foram coletados dos músculos reto femoral, vasto lateral e vasto medial. As médias dos valores de torque e dos valores RMS normalizados foram relacionadas com cada velocidade angular e com cada ângulo avaliados. Os resultados mostraram alterações na relação T-V, com um aumento significativo na velocidade de treino e na velocidade de -120º/s. Não foi verificado aumento do torque nas maiores velocidades concêntricas e excêntricas conforme era esperado. Na relação T-A houve um aumento dos valores de torque no ângulo de 90º, com alteração do ângulo ótimo de produção de torque no sentido de maiores ângulos articulares (ou maiores comprimentos do músculo). No entanto, não foi verificado deslocamento para a direita da relação T-A. A atividade elétrica sofreu alteração para os 3 músculos nas contrações dinâmicas e para os músculos reto femoral e vasto lateral nas contrações isométricas. Conclui-se que um período de treinamento excêntrico de 12 semanas altera as propriedades mecânicas dos músculos extensores do joelho de forma específica, com aumento do torque na velocidade angular de treinamento. O aumento da capacidade de produção de torque em maiores ângulos articulares ou maiores comprimentos musculares concorda com a idéia de aumento no número de sarcômeros em série na fibra muscular após treinamento excêntrico conforme demonstrado em estudos com animais. As alterações encontradas se manifestam em ambas as relações T-V e T-A e estão relacionadas tanto com adaptação neural quanto com adaptações nas estruturas intrínsecas musculares.

Dicinodontes possuem um mosaico de características, que incluem, por exemplo, extrema redução dentária, movimento propalinal da mandíbula, e o desenvolvimento de uma postura diferenciada em alguns gêneros. Nesses, enquanto os membros anteriores permanecem abduzidos, em uma postura primitiva, os posteriores se tornam totalmente aduzidos. Para discutir aspectos paleobiológicos, foram efetuadas análises morfofuncionais e biomecânicas em espécimes do gênero Dinodontosaurus Romer, 1943, um dicinodonte de porte médio do Mesotriássico do estado do Rio Grande do Sul, Brasil. É endossada a sinonímia da maioria das espécies do gênero com Dinodontosaurus turpior, excetuando-se Dinodontosaurus platygnathus, cujos materiais apresentam características conflitantes, e é tratado aqui como nomen dubium. É apresentada uma sucinta descrição osteológica para as formas juvenis do gênero, nos quais se observa a presença de seis vértebras sacrais, além de um mínimo de 17 caudais, adicionando informações que permitem novas reconstruções esqueletais. Enfoque é dado na miologia facial e dos membros, com base na comparação de modelos para diferentes taxa, seguindo a abordagem de suporte filogenético de animais viventes. Apenas músculos de presença inequívoca são reconstituídos, a menos quando há argumentos morfológicos convincentes. A partir de observações morfofuncionais, é eliminada a possibilidade de Dinodontosaurus utilizar suas presas com a mandíbula aberta, seja para alimentação ou defesa, e é reforçado seu caráter como ornamentação Na falta de análogos posturais modernos, comparações com preguiças terrícolas extintas levaram alguns autores a propostas de uma postura bípede para os dicinodontes, ao menos facultativa, para se erguerem nas patas traseiras e alcançarem níveis mais elevados de vegetação. Para testar essa hipótese, foram abordados vários aspectos biomecânicos envolvidos na postura bípede, em Dinodontosaurus. Seu centro de massa foi localizado a partir da suspensão de modelos em argila, estando posicionado em um ponto, no plano sagital, aproximadamente na metade da distância entre os estilopódios anteriores e posteriores, um pouco mais próximo dos primeiros; para os indivíduos juvenis, um modelo digital obtido através de scanner 3D a laser também corroborou esse posicionamento, o que sugere que a postura bípede não poderia ser facilmente mantida sem apoio, e um caminhar bípede seria totalmente impraticável. Foram estimados os momentos de resistência da coluna vertebral, a partir de medidas da largura e altura dos centros vertebrais em sua borda posterior, sendo que os resultados foram compatíveis com um animal de postura quadrúpede. Foram também calculados os índices de capacidade atlética para os ossos longos dos membros anteriores e posteriores; para isso, foram estimadas as massas, com os indivíduos juvenis atingindo entre 23 e 32kg, enquanto o adulto não ultrapassaria 300kg. As massas foram obtidas baseando-se em estimativas de volume a partir de silhuetas e de modelos tridimensionais em computação Os valores obtidos para os índices de capacidade atlética são muito superiores aos de outros animais descritos na literatura, embora sejam compatíveis com outros terápsidos não-mamalianos julgados quadrúpedes, e estão na mesma ordem de grandeza entre os ossos dos membros anteriores e posteriores, o que também alude à postura quadrúpede. Através de observações morfológicas gerais, localização do centro de massa, estimativa de momentos de resistência da coluna vertebral e cálculo de índices de capacidade atlética para os membros, conclui-se que, ao menos no que concerne a Dinodontosaurus, não há evidências que suportem as analogias morfofuncionais com as preguiças terrícolas, animais que apresentam diversas adaptações para o bipedalismo. Os resultados para os índices de capacidade atlética também lançam dúvidas sobre sua aplicabilidade generalizada em comparações paleobiológicas.

A necessidade de uma maior longevidade da artroplastia total do quadril em pessoas mais jovens e ativas tem impulsionado a evolução do projeto de hastes cimentadas polidas e sem colar, através de alterações da forma desde a original de Charnley, passando pela dupla cunha e mais recentemente, a tripla cunha. Essa pesquisa foi direcionada à análise comparativa da estabilidade de hastes cujos ângulos de cunha foram a variável de projeto. Modelos físicos simplificados de diferentes conicidades foram elaborados e submetidos a testes e simulações numéricas para verificar, respectivamente, a migração distal e o ambiente mecânico da interface entre a haste e o cimento. Em modelos anatômicos constituídos das formas de hastes comerciais, implantadas em fêmures compósitos, foram acompanhadas as movimentações axial e rotacional e foi determinado o padrão de transmissão de carga através do nível de deformações no interior do manto de cimento e na superfície do osso. A hipótese é que uma prótese que apresente maiores deslocamentos e maiores níveis de deformações impostas ao manto de cimento em testes estáticos e cíclicos devem ser as de maior probabilidade de revisão precoce. Por outro lado, a relação entre o nível de deformação da superfície cortical antes e depois da implantação das hastes indica o potencial para o remodelamento ósseo As hastes foram extraídas e reimplantadas nos modelos anatômicos após os testes de fadiga para verificar alterações nos padrões de deformação. Também foi avaliada a contribuição da polimerização do cimento na estabilidade através do acompanhamento das deformações e de simulações numéricas. O processo de polimerização do cimento contribui para o acoplamento, pois promove um grande nível de deformações residuais devido à retração. Por outro lado pode provocar trincas iniciais e espaços na interface entre o cimento e o osso, além de facilitar a propagação de trincas por fadiga. Nas simulações numéricas dos modelos físicos observamos que a condição inicial de adesão na interface é representativa entre a haste e o manto. Os modelos físicos indicaram maior migração com menor conicidade. Para os modelos anatômicos houve diferença significativa apenas quanto à rotação permanente entre os grupos, estando isto associado à rigidez proximal e ao raio de transição do calcar. As hastes tripla cunha conferem uma menor redução do nível de carregamento no grande trocânter, o que pode prevenir a reabsorção óssea adaptativa. As hastes dupla cunha provocam menor redução do nível de carregamento na região do calcar. Entretanto, outros fatores devem ser considerados, tais como o raio de transição do calcar e a rigidez proximal das hastes. Nos modelos anatômicos, mesmo após a extração e reimplantação das hastes, manteve-se o padrão de deformações tanto no manto quanto na superfície dos fêmures compósitos.

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