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Acesso aberto (Open Access)
Sensor óptico baseado em interferômetro em formato de balão com manufatura aditiva para o monitoramento da respiracão
(Universidade Federal do Pará, 2025-10-29) COSTA, Mateus Nascimento; COSTA, Joao Crisostomo Weyl Albuquerque; http://lattes.cnpq.br/9622051867672434; BORGES, Gilvan Soares; CARDOSO, Victor Henrique Rodrigues; CARDOSO, Diego Lisboa; http://lattes.cnpq.br/7696860178450119; http://lattes.cnpq.br/9847167140434440; http://lattes.cnpq.br/0507944343674734; https://orcid.org/0000-0002-0667-663X; https://orcid.org/0000-0003-4218-0292; https://orcid.org/0000-0002-5971-3668
Este trabalho apresenta o desenvolvimento e a avaliacão de um sensor de respiracão de fibra óptica baseado em um interferômetro em formato de balão com um modelo impresso em 3D. As medicões biológicas desempenham um papel fundamental na manutencão de uma vida saudável, pois podem prever e indicar distúrbios em vários sistemas do corpo, afetando indivíduos desde a primeira infância até os idosos. O monitoramento da respiracão pode detectar alteracões nos estágios iniciais da sepse, da síndrome da resposta inflamatória sistêmica e da insuficiência respiratória, alem de monitorar a asma, a apnéia obstrutiva do sono e outras variacões nos padrões respiratórios. A necessidade de monitorar a respiracão levou a avanços nos métodos de coleta de dados, incluíndo interferômetros piezoelétricos, capacitivos e dispositivos de fibra óptica que empregam técnicas como modulacão de intensidade ou comprimento de onda. O interferômetro em forma de balão foi escolhido devido aos seus baixos custos de producão e manutencão, alta sensibilidade e resistência a interferência eletromagnética. O sensor proposto apresenta alta sensibilidade a variacões na ordem de micrômetros e tem um alcance de medicão de 10 mm. No entanto, para medir um ciclo completo de respiracão, o movimento torácico resulta em uma expansão do protótipo de no mínimo 20 mm. Consequentemente, um modelo adicional impresso em 3D na forma de um arco e utilizado, resolvendo o problema do alcance ao permitir que a fibra transforme movimentos substanciais em pequenos deslocamentos. Alem disso, o protótipo e fixado ao corpo do voluntário por meio de uma cinta elástica para permitir a movimentacão e maior conforto na sua utilizacão. Um osciloscópio mede as alteracões na intensidade ao longo do tempo com uma faixa de 4,62 dB, e o Analisador de Espectro Optico (Optical Spectrum Analyser - OSA) onde é possível observar um deslocamento de 8,45 mm. Esse sensor pode monitorar ciclos de respiracão e padrões irregulares de respiracão com alta preciso e sensibilidade, com baixo custo e usabilidade de longo prazo, sendo ideal para uso médico.