Paulo Antunes Livres

In dieser Forschungsarbeit wird ein biaxialer optischer Fasersensor auf der Grundlage von Bragg-Gittern für die gleichzeitige Überwachung von Plantar- und Scherdruck vorgeschlagen. Diese Arbeit beginnt mit der Definition des Problems: die Folgen von Pathologien im Zusammenhang mit diabetischen Fuß- und Unterschenkelerkrankungen. Es wurden mehrere bereits veröffentlichte Studien über Fußsohlendrucksensoren, die verschiedenen Methoden und die bereits vorhandenen Anwendungen analysiert. Es wurde eine biomechanische Untersuchung durchgeführt, mit besonderem Augenmerk auf das Gangbild und die Anatomie des menschlichen Fußes, um die verschiedenen Gangphasen und die für die Fußdrucküberwachung wichtigsten Punkte zu verstehen. So wurde die Reaktion von Sensoren auf der Grundlage von Bragg-Gittern in verschiedenen Konfigurationen von Sensorzellen untersucht, die dann in Einlegesohlen integriert wurden. Die erzielten Empfindlichkeiten lagen für Normaldruck zwischen 0,56 und 2,16 pm/kPa und für Scherdruck zwischen 0,51 und 3,98 pm/kPa. Sie erweisen sich als nicht-invasive Lösung, die in elektronische Gesundheitssysteme zur Echtzeit-Gangüberwachung integriert werden könnte. Sie können für den täglichen medizinischen Gebrauch aufbereitet werden und als wichtige Hilfsmittel bei der Vorbeugung und Diagnose, insbesondere von Fußkrankheiten, dienen.

Die Spirometrie ist das anerkannte Verfahren zur Diagnose und Überwachung von Lungenerkrankungen. Die zur Durchführung dieses Tests verwendeten Geräte, die Spirometer, basieren jedoch hauptsächlich auf teuren elektronischen Sensoren. Andererseits bieten faseroptische Sensoren eine attraktive Alternative zu elektronischen Sensoren. Um ihre Vorteile in die Spirometrie einzubringen, wurden zwei Lösungen entwickelt, die auf unterschiedlichen Glasfasertechnologien basieren: Faser-Bragg-Gitter und Fabry-Perot-Interferometer. Das Design und die Implementierung solcher Lösungen werden in diesem Buch detailliert beschrieben, zusammen mit der notwendigen Theorie, um die zugrunde liegenden Prinzipien zu verstehen.