This work describes the development of a phase measurement equipment for use in a passive biotelemetric system, whose system and measurement technique were developed before in the Biotelemetry Laboratory of the UTFPR. Based on a new technique and phase measurement system developed in this work it was possible to implement an equipment to measure the input phase impedance of the conceived biotelemetric system. A new calibration method and its respective system are described, which has shown to be efficient and provided the aimed linearity response of the corresponding intracorporeal temperature. The experiments have shown that the equipment and the biotelemetric system resulted in temperature measurements, for the range from 30 to 45ºC, with errors down to ± 2% and with resolution of 0,1 degree in temperature, considering that the distance between the interrogator and implantable coil was 10 mm, whereas the maximum distance was 16 mm. The repeatability of 50 measurements accomplished by the equipment was calculated, resulting in errors below ± 3% referred to its mean. / O presente trabalho apresenta o desenvolvimento de um equipamento para a medição da fase da impedância de entrada de um sistema de biotelemetria passiva, cujo sistema e técnica de medição foram desenvolvidos anteriormente no Laboratório de Biotelemetria da UTFPR. A partir de uma nova técnica e sistema de medição de fase desenvolvidos neste trabalho, foi possível implementar um equipamento capaz de mensurar a fase da impedância de entrada do sistema de biotelemetria concebido. Um novo método de calibração e seu respectivo sistema também são apresentados, os quais se mostraram eficientes e proporcionaram a linearidade da resposta obtida para a grandeza avaliada, a qual consiste da temperatura intracorpórea. Os experimentos realizados mostraram que o equipamento e o sistema de biotelemetria possibilitaram medições de temperatura, para a faixa de 30 a 45ºC, com erros inferiores a ± 2% e com resolução de décimos de grau em temperatura, considerando uma distância de 10 mm entre a bobina de leitura e a do implante, sendo que o alcance máximo foi de 16 mm. A repetibilidade de 50 medições feitas pelo equipamento foi avaliada, resultando em erros inferiores a ± 3% com relação à média.

Orientador: Antonio Augusto Fasolo Quevedo / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Eletrica e de Computação / Made available in DSpace on 2018-07-26T21:54:33Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Leles_AndreiaDamasiode_M.pdf: 6331449 bytes, checksum: b79ee2aa21a6719ca076ec6ff12011f1 (MD5) Previous issue date: 2000 / Resumo: A maioria dos equipamentos eletromédicos destinados a monitorar e medir os parâmetros fisiológicos relativos à locomoção humana, não permitem a livre movimentação, ocasionando incômodos ao indivíduo, além de comprometer a veracidade dos dados coletados. Portanto, o objetivo deste trabalho foi projetar um equipamento baseado em técnicas de biotelemetria que proporcione maior liberdade de movimento. Biotelemetria é a medida de parâmetros fisiológicos a distância, sendo sua principal característica a ausência de interface fisica (cabos) entre o sujeito e o instrumento de registro, permitindo maior liberdade durante a locomoção. Esta dissertação descreve o desenvolvimento de um sistema de biotelemetria multicanal para monitorar os parâmetros fisiológicos relativos à marcha humana. Este sistema é composto de duas partes principais: as unidades transmissora e receptora. A unidade transmissora, que será acoplada ao sujeito, tem por função digitalizar e transmitir, através de ondas de rádio, os sinais captados até a unidade receptora, situada a uma distância de no mínimo 10 metros. A unidade receptora tem por função recuperar os sinais e enviá-los a um microcomputador para que os dados relativos à marcha possam ser monitorados. Ensaios realizados em laboratório demonstraram um bom desempenho do protótipo construído, onde foram avaliadas as formas de ondas geradas pela unidade transmissora e o funcionamento do aplicativo de interação com o usuário, o qual avaliou a unidade receptora e o equipamento de biotelemetria como um todo / Abstract: Most eletromedical devices for monitoring and measuring physiological parameters of human locomotion do not allow free movement, which causes discomfort to the individual as well as compromising the veracity of the collected data. The objective of this work is to design an equipment based on biotelemetry technology which would give greater freedom of movement. Biotelemetry is a method for measuring physiological parameters remotely. The success of this type of method lies in the fact that there are no cables between the subject and recording equipment, allowing greater freedom during locomotion. This dissertation describes the development of a multichannel biotelemetry system for the monitoring of physiological parameters concerning the human gait. This system is composed of two main parts: transmitter unit and receptor unit. The transmitter unit, which is attached to the subject, digitizes and transmits the collected signal by radio waves to the receiver, which is located at a distance of 10 meters minimum. The receptor unit receives the signal and sends it to a microcomputer which will process the information related to the subject's gait. Tests carried out in a laboratory with the prototype presented good results: the shapes of the wave signals generated by the transmitter were assessed, as well as the functioning of the interacting software with the user, which evaluated the receptor unit and biotelemetry equipment as a whole / Mestrado / Engenharia Biomedica / Mestre em Engenharia Elétrica

Para realizar medições de parâmetros fisiológicos que precisem ser determinados de maneira invasiva, técnicas de biotelemetria envolvendo unidades sensoras implantáveis passivas mostram-se bastante úteis, pois permitem sua monitoração por longos períodos. Neste trabalho é apresentado o desenvolvimento de uma nova técnica de biotelemetria que concentra qualidades desejáveis neste tipo de monitoração, tais como ausência de baterias e número mínimo de componentes eletrônicos na unidade sensora, que é formada apenas pelo próprio transdutor indutivo. Tanto a modelagem teórica do sistema quanto a especificação prática de seus componentes para realização de experimentos para sua validação são apresentadas e discutidas, resultando em um conjunto de condições a serem respeitadas e em um método de 15 passos para realização de medições. A fase da impedância de um circuito ressonante de leitura acoplado magneticamente à unidade sensora é utilizada para determinar o parâmetro de interesse. Modelos matemáticos do comportamento do circuito são apresentados detalhadamente, considerando diferentes aspectos existentes em aplicações práticas, tais como capacitâncias parasitas em bobinas e variações de indutância devidas à distância de acoplamento entre a unidade de leitura e o transdutor. A especificação de diferentes condições de contorno, necessárias para obtenção de modelos matemáticos aplicáveis, é também apresentada neste trabalho. Os resultados obtidos, tanto teóricos como experimentais, apontam para a viabilidade da proposta, e erros relativos menores do que 5 % foram obtidos na medição de indutâncias remotas com distâncias de acoplamento de até 10 mm. Além de sugestões para a continuidade do desenvolvimento da pesquisa, objetivando uma aplicação envolvendo uma unidade sensora de pequenas dimensões, neste trabalho é ainda apresentado o desenvolvimento de um sensor para medição remota de pressão, sendo que neste caso os resultados obtidos mostraram erros menores que 15 %. Os resultados obtidos neste trabalho mostram que unidades sensoras para fins biotelemétricos podem ser obtidas com construções simples compostas por apenas por um componente, oferecendo assim uma nova alternativa para monitoração de diferentes parâmetros fisiológicos. / Biotelemetry techniques with passive implantable sensing units are very useful to monitor physiological parameters that must be invasively measured, once they are able to remain inside the observed patient for long periods. This work describes the development of a new biotelemetry technique, which offers desirable characteristics in this kind of application, such as batteryless sensing unit and a minimal number of electronic components on it: only an inductive transducer itself. Besides theoretical modelling, also practical specifications of components for the validation of the system are presented and discussed, resulting in a set of conditions that must be fulfilled and in a 15 step method to perform measurements. Impedance phase measurements of a resonant reading circuit, which is magnetically coupled to the senor unit, are used to obtain the value of the target parameter. Mathematical models of circuit behaviour are presented in details, considering different aspects of practical applications, like parasitic capacitances in coils or inductance changes due to the variation of the distance between the reading unit and the sensor. Also the definition of different boundary values to the mathematical models is presented in this work. Theoretical and experimental results point to the viability of the suggested technique, and remote inductances could be measured with more than 95 % accuracy, when separated by 10 mm from the reading unit. Apart from suggestions for further developments with focus on the application of the presented technique with a small dimensions sensing unit, this work also describes the development of an inductive sensor to monitor pressure remotely and the obtained experimental results, with measurement errors below 15 %. Results from this work indicate that sensor units for biotelemetry applications can be build in a simple way, made of a single component, offering thus a new alternative to monitor different physiological parameters. Biotelemetrische Techniken, die mit implantierbaren Sensoren arbeiten, sind nürtzlich bei der invasiven Evaluierung von physiologischen Parametern, da der zu beobachtende Patient für längere Zeit die Implantate in sich behalten kann. Die Entwicklung einer neuen Technik für Biotelemetrie wird in dieser Arbeit dargestellt. Diese Technik erfüllt einige der gewünschten Bedingungen für diese Art von Anwendung und ermöglicht die Nutzung eines Sensors ohne Batterien, gebaut aus einem einzigen elektronischen Element, welches der induktivische Transduktor selber ist. Neben der theoretischen Modellierung, werden auch praktischen Angaben bezüglich der Komponenten für die Evaluierung der vorgeschlagenen Technik präsentiert und diskutiert. Daraus wird eine Gruppe von Bedingungen, die beachtet werden müssen, als auch eine aus 15 Schritten bestehende Methode für die Durchführung einer Messung abgeleitet. Es werden Phasenwinkelwerte von der Impedanz eines externen zu dem Sensor magnetisch gekuppelten Schaltkreis verwendet, um die gewünschten Parameter zu messen. Es werden ausführliche Mathematische Modelle zum Verhalten des Schaltkreises präsentiert. Dabei werden unterschiedliche Aspekte von praktischen Anwendungen, wie zum Beispiel parasitäre Kapazitäten innerhalb von Spulen und induktanzänderungen aufgrund des Kupplungsabstandes zwischen der Leseeinheit und den Transduktor, betrachtet. Die Bestimmung verschiedene Randbedingungen, notwendig für den Erhalt anwendbare mathematische Modelle, werden in dieser Arbeit ebenfalls präsentiert. Sowohl theoretische als auch praktische Ergebnisse deuten auf die Funktionstüchtigkeit der Technik hin, und Induktivitäten, die sich 10mm von der leseeinheit entfernt befanden, konnten mit mehr als 95% Genauigkeit gemessen werden. Die Arbeit enthält einige Vorschläge für die Entwicklung neuer Anwendungen mit der hier vorgestellten Technik, mit Hinsicht auf Sensoren mit kleinen Dimensionen. Die Entwicklung eines induktivischen Sensors, welcher für die ferne Messung von Druck geeignet ist, wird in der Arbeit dargestellt. Mit dem Sensor wurden Messfehler von weniger als 15% bei der Mesung von Luftdruck erreicht. Die mit dieser Arbeit gewonnenen Erkenntnisse deuten auf eine Möglichkeit der Nutzung einfacher Sensoren, bestehend aus nur Baustein, in der Biotelemetrie. Hiermit wird eine neue Alternative für die Messung unterschiedlicher physiologischer Parameter vorgestellt.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnolóigco. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica. / Made available in DSpace on 2012-10-21T04:17:07Z (GMT). No. of bitstreams: 1 197322.pdf: 2530038 bytes, checksum: c202be743d52adafd11e35606bc9af4e (MD5) / A tecnologia wireless Bluetooth está surgindo como um novo padrão para transmissão de dados digitais a curto alcance. Esta tecnologia incorpora diversas vantagens como baixo consumo, baixo custo e operação em banda ISM disponível mundialmente. Estas características podem também ser exploradas em sistemas de telemetria médica. O presente trabalho aborda o desenvolvimento e a implementação de um sistema para telemetria de eletrocardiograma (ECG) utilizando a recente tecnologia wireless Bluetooth. O sistema desenvolvido contém um dispositivo portátil microcontrolado que capta duas derivações de ECG através de eletrodos colocados na superfície do corpo do paciente. Os sinais são amostrados e transmitidos através da tecnologia Bluetooth a um computador pessoal (PC) para visualização em tempo real. Para a validação do sistema proposto, foram realizados testes de qualidade do canal de comunicação e avaliações do consumo do dispositivo portátil, alimentado por baterias. Foram observadas baixas taxas de erro de transmissão e de jitter, de forma que a qualidade da visualização do sinal em tempo real não foi comprometida. Os resultados mostram que a tecnologia Bluetooth constitui uma boa solução para sistemas de telemetria médica. Além da incorporação dos benefícios tecnológicos, sistemas de telemetria com Bluetooth podem ser usados na implementação de sistemas TeleHomeCare de baixo custo, aproveitando-se infra-estruturas de comunicação já existentes, como a Internet, para o envio dos dados a hospitais e clínicas.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Eléterica. / Made available in DSpace on 2012-10-22T06:36:49Z (GMT). No. of bitstreams: 1 234242.pdf: 3437707 bytes, checksum: 5f8a2baa3587d3375f141800b7a131b3 (MD5) / A análise dos comportamentos animais e seus substratos neurais dependem de metodologias sistemáticas para sua classificação, registro e análise das diversas categorias comportamentais emitidas. O registro simultâneo de dados comportamentais e parâmetros fisiológicos permite correlacionar a expressão externa de fenômenos comportamentais com mudanças funcionais subjacentes. Entretanto, estas abordagens necessitam da conciliação de um registro adequado das variáveis fisiológicas com preservação da mobilidade do animal. O presente trabalho descreve o desenvolvimento de um protótipo de um sistema telemétrico para registro de variáveis fisiológicas em pequenos animais. Esse sistema é capaz de adquirir sinais eletrofisiológicos de animais conscientes e transmiti-los através de um link de comunicação infravermelho à uma unidade base onde esses dados serão verificados e transmitidos a um computador (IBM-PC ou compatível) através da porta de comunicação USB. O sistema é alimentado com duas baterias de lítio e tem autonomia de mais de três horas ininterruptas de funcionamento. A comunicação entre a unidade remota e a unidade base se faz através de transceptores infravermelho, permitindo a realização de experimentos sub-aquáticos. O sistema possui três canais permitindo a aquisição de qualquer sinal eletrofisiológico na faixa de 0,8-200 Hz, e mais um canal para aquisição da temperatura corpórea do animal. Graças à opção de shutdown, o sistema pode ser desligado e religado a medida que seja necessário, sem nenhum contato com o animal, diminuindo o consumo de energia e aumentando a vida útil do sistema. O sistema entrega os dados coletados, através da interface USB, a um computador, onde há um software responsável por efetuar o registro e a visualização dos dados adquiridos na tela, além de possibilitar a sincronização desses com um vídeo, feito através de uma webcam. Os resultados obtidos sugerem a funcionalidade do equipamento como adequada para a aquisição de variáveis fisiológicas de pequenos animais.

Dissertação (Mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. / Made available in DSpace on 2012-10-17T03:47:50Z (GMT). No. of bitstreams: 0Bitstream added on 2016-01-08T23:33:30Z : No. of bitstreams: 1 139024.pdf: 6966304 bytes, checksum: bcc2f456691fed99c8dbe7cf9b282ffe (MD5)

CAPES e CNPq / A Biotelemetria apresenta-se como uma importante técnica que possui várias aplicações na área de Engenharia Biomédica e outras. A miniaturização da unidade sensora é um grande desafio dentro desta área, sendo que na maioria dos casos, deseja-se uma unidade menor possível. Desta maneira, sensores passivos são interessantes, pois possibilitam uma menor dimensão do dispositivo e não necessitam de uma fonte própria de energia, ou bateria, que pode causar danos ao indivíduo monitorado caso ocorra vazamento do seu conteúdo químico. Deste modo, o sensor indutivo autorressonante apresenta-se como uma promissora solução, uma vez que este pode ser construído com apenas um componente, um indutor, que utiliza a sua própria capacitância parasita no lugar de um capacitor externo. Por apresentar pequenas dimensões, este tipo de sensor possui uma baixa capacitância parasita, o que torna a sua frequência de ressonância bastante alta. Isso pode resultar em alguns problemas e até mesmo inviabilizar o projeto. Neste caso, a bobina bifilar idealizada por Nikola Tesla pode ser uma solução, uma vez que o objetivo de Tesla foi aumentar a capacitância intrínseca de suas bobinas. Portanto, um entendimento físico e devido equacionamento da bobina bifilar se faz necessário, uma vez que, até onde se sabe, este tipo de abordagem não existe na literatura. A partir de uma análise física em função das tensões entre espiras adjacentes da bobina bifilar de Tesla, foi desenvolvido um equacionamento que possibilita a determinação do aumento da capacitância interna e, consequente, redução na frequência de ressonância da bobina bifilar. Um modelo elétrico equivalente da bobina também foi elaborado através desta análise. Testes foram realizados para validar a análise física, e comparar a frequência de autorressonância calculada e medida para diversos números de espiras, de modo a comprovar a validade do modelo e das equações desenvolvidas. Um sensor biotelemétrico indutivo autorressonante, para medição de deslocamentos, utilizando a bobina bifilar de Tesla, foi desenvolvido para caracterizar a sua utilização como um sensor biomédico. / Biotelemetry is an important technique with many applications in biomedical engineering and other areas. The size of the remote unit or sensor is a major challenge in this area, and, in most cases, a sensor is desired to be as small as possible. Thus, passive sensors are interesting because they allow a smaller dimensions and do not require a power source or battery, which can harm the patient in the event of leakage of its chemical content. Thus, the self-ressonant inductive sensor is a good solution since it can be built with only one component. Due to its small size, this type of sensor has a low stray capacitance, which makes its self-resonance frequency very high. In this case, the bifilar coil, devised by Nikola Tesla, can be a solution, since Tesla's idea was to increase the intrinsic capacitance of his coils. Therefore a physical understanding of the bifilar coil is necessary, since as far as is known, this approach does not exist in the literature. From an analysis of the voltage between adjacent turns, equations of the Tesla's bifilar coil were developed, allowing the prediction of the increase on the internal capacitance and consequent reduction of the resonance frequency. An equivalent electric model was also developed from this analysis. This allowed the project of bifilar coils and the calculation of the internal capacitances and self-resonance frequencies of these coils. Tests were realized in order to compare the calculated and measured self-resonance for various numbers of turns, showing the validity of the presented method. A passive self-resonant biotelemetric sensor for displacement measurement using the Tesla's bifilar coil, was also developed.

CAPES e CNPq / A Biotelemetria apresenta-se como uma importante técnica que possui várias aplicações na área de Engenharia Biomédica e outras. A miniaturização da unidade sensora é um grande desafio dentro desta área, sendo que na maioria dos casos, deseja-se uma unidade menor possível. Desta maneira, sensores passivos são interessantes, pois possibilitam uma menor dimensão do dispositivo e não necessitam de uma fonte própria de energia, ou bateria, que pode causar danos ao indivíduo monitorado caso ocorra vazamento do seu conteúdo químico. Deste modo, o sensor indutivo autorressonante apresenta-se como uma promissora solução, uma vez que este pode ser construído com apenas um componente, um indutor, que utiliza a sua própria capacitância parasita no lugar de um capacitor externo. Por apresentar pequenas dimensões, este tipo de sensor possui uma baixa capacitância parasita, o que torna a sua frequência de ressonância bastante alta. Isso pode resultar em alguns problemas e até mesmo inviabilizar o projeto. Neste caso, a bobina bifilar idealizada por Nikola Tesla pode ser uma solução, uma vez que o objetivo de Tesla foi aumentar a capacitância intrínseca de suas bobinas. Portanto, um entendimento físico e devido equacionamento da bobina bifilar se faz necessário, uma vez que, até onde se sabe, este tipo de abordagem não existe na literatura. A partir de uma análise física em função das tensões entre espiras adjacentes da bobina bifilar de Tesla, foi desenvolvido um equacionamento que possibilita a determinação do aumento da capacitância interna e, consequente, redução na frequência de ressonância da bobina bifilar. Um modelo elétrico equivalente da bobina também foi elaborado através desta análise. Testes foram realizados para validar a análise física, e comparar a frequência de autorressonância calculada e medida para diversos números de espiras, de modo a comprovar a validade do modelo e das equações desenvolvidas. Um sensor biotelemétrico indutivo autorressonante, para medição de deslocamentos, utilizando a bobina bifilar de Tesla, foi desenvolvido para caracterizar a sua utilização como um sensor biomédico. / Biotelemetry is an important technique with many applications in biomedical engineering and other areas. The size of the remote unit or sensor is a major challenge in this area, and, in most cases, a sensor is desired to be as small as possible. Thus, passive sensors are interesting because they allow a smaller dimensions and do not require a power source or battery, which can harm the patient in the event of leakage of its chemical content. Thus, the self-ressonant inductive sensor is a good solution since it can be built with only one component. Due to its small size, this type of sensor has a low stray capacitance, which makes its self-resonance frequency very high. In this case, the bifilar coil, devised by Nikola Tesla, can be a solution, since Tesla's idea was to increase the intrinsic capacitance of his coils. Therefore a physical understanding of the bifilar coil is necessary, since as far as is known, this approach does not exist in the literature. From an analysis of the voltage between adjacent turns, equations of the Tesla's bifilar coil were developed, allowing the prediction of the increase on the internal capacitance and consequent reduction of the resonance frequency. An equivalent electric model was also developed from this analysis. This allowed the project of bifilar coils and the calculation of the internal capacitances and self-resonance frequencies of these coils. Tests were realized in order to compare the calculated and measured self-resonance for various numbers of turns, showing the validity of the presented method. A passive self-resonant biotelemetric sensor for displacement measurement using the Tesla's bifilar coil, was also developed.