CPGEI (Mestrado): Pedro Esber Schaphauser-11/10/2017

Instrumentação utilizando fibra ótica para análise de andadura equina

Resumo: O presente trabalho tem por objetivo apresentar uma nova técnica de instrumentação para estudo dos diferentes tipos de andaduras realizadas por equinos, utilizando sistemas baseados na tecnologia de sensoriamento ótico quase-distribuído (Redes de Bragg em Fibra Ótica-FBG). Essa técnica poderá ser usada como ferramenta auxiliar de diagnóstico precoce de lesões relacionadas ao sistema locomotor do cavalo, principalmente na porção distal do dígito, uma das causas mais comuns de aposentadoria destes quando atletas. São apresentadas portanto, duas técnicas de instrumentação in vivo: A primeira técnica consiste na fixação de FBGs sem encapsulamento, diretamente na parede dorsal do casco em cada um dos membros de três cavalos atletas em treinamento; a segunda técnica apresentada, é o desenvolvimento de um protótipo sensor com formato de ferradura encapsulado em material compósito reforçado com fibra de carbono, este método foi utilizado na instrumentação de dois equinos também em fase de treinamento. O primeiro método permite avaliar o comportamento do casco em diferentes fases da passada, durante as andaduras passo e trote. A segunda técnica, com o elemento sensor encapsulado, permite avaliar diferentes tipos de andadura, como passo, trote e galope sob condições de treinamento. Estas duas técnicas de instrumentação, utilizando sensores FBGs, se mostram promissoras para o estudo clínico e biomecânico de equinos, em avaliações médicas ou até mesmo durante treinamentos ou competições.
Palavras-chave: Andadura equina, Cavalo atleta, casco equino, Biosensor, Redes de Bragg, Monitoração In Vivo, Sensores a fibra ótica.

Instrumentation using fiber optics for equine gait analysis

Abstract: The main goal of this paper is to study the viability of the application of the system based on the optic sensing almost distribute (Fiber Bragg Gratings-FBG) technology, to study different kinds of equine gaits and how it is a possible helpful tool to early diagnose of injuries related to the locomotor system of the horse, mainly the distal part of the digit, which is one of the most common reasons for retire of athlete horses. Two different technics are presented in vivo: The first one consists in the attachment of the FBGs without encapsulation, directly on the wall of the hoof of each member of three athlete horses during training; the second technic presented, is the development of a prototype sensor with the same form of a horse shoe, encapsulated in a composite material reinforced with Carbon Fiber, this method was used in two horses during training as well. The first method allowed evaluate the behavior of the hoof in different phases of the horse gaits, such as walk and trot. The second technic, with the sensor element now encapsulated, allowed to evaluate different types of equine gaits, like walk, trot and run under training conditions. Both of the instrumentation using FGBs sensors technics were considered promising to clinical and biomechanics equine study in the medical evaluations or even during training or competition.
Keywords: Equine gaits, Athlete horse, Equine hoof, Biosensor, Bragg gratings, In vivo monitoring, Optical-fiber sensors

Lista de publicações:

MARTELLI, Cicero; CARDOZO DA SILVA, Jean Carlos; PIPA, Daniel; DA SILVA, Marco José; ZAMARREÑO, Carlos R.; CANNING, John; SCHAPHAUSER, Pedro E.; DUTRA, Guilherme; DACIUK, Rafael; GALVÃO, José R.; MEZZADRI, Felipe; RENZO, Andre B.; DREYER, Uilian; WEBER, Guilherme; JANECZKO, Cesar; DA ROCHA, Otoniel G. Photonic sensors: from horse racing to horse power. In: 25th International Conference on Optical Fiber Sensors, 2017, Jeju (Invited).

SCHAPHAUSER, P. E.; DUTRA, G.; CANNING, J.; SILVA, J. C. C. da; MARTELLI, C. Sensores em fibra ótica no monitoramento da andadura equina. XXV Congresso Brasileiro de Engenharia Biomédica - CBEB 2016.

MARTELLI, C. ; SILVA, J. C. C. ; DA SILVA, M. J.; PIPA, D. ; MEZZADRI, F. ; SOUSA, K. M. ; BAZZO, João. P. ; DUTRA, G. ; DREYER, U. ; GALVÃO, JOSÉ R. ; PATYK, R. ; MOREIRA, F. ; SCHAPHAUSER, P. E. ; L., S. M. ; MORALES, R. E. M. . Optical fiber sensors: the last step towards mainstream. In: Advanced Photonics - Optical Sensors, 2015, Boston. Proceedings of Advanced Photonics 2015. Washington, DC: OSA Technical Digest (online), 2015 (Invited).