Desenvolvimento de um medidor de fase para um sistema de biotelemetria passiva

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

Sistema de biotelemetria passiva e técnica de medição para aquisição da impedância elétrica de tecido animal Post mortem

This work describes the development of a technique for the measurement of the bioimpedance of animal tissues by means of a passive biotelemetric system, which is made up of two sensor units, each one composed of only an inductor and electrodes, and two reading units that consists of a reading coil in series with a capacitor and with a resistor (series RLC circuit). This technique allows the acquisition of the real and imaginary parts of the bioimpedance through the measurement of the module and phase parts of the input impedance of the proposed biotelemetric system. In order to characterize the object of measurement, some experiments were performed, employing post mortem animal tissue samples (bovine meat). The respective results are presented and discussed in details. Based in these results, the biotelemetric system was specified and implemented. With the purpose to validate the measurement technique and the biotelemetric system, bioimpedance models has been used, leading to measurement errors down to ± 4% to the real part of the bioimpedance. Experiments were carried out using the biotelemetric system and vacuum packed bovine meat samples with sensor units. As a result, it was possible to obtain the ratio between two real parts of the bioimpedance at two distant frequencies, also known as Py parameter, and the anisotropy ratio of meat samples. Besides that, this work also describes a novel simple method to measure the phase difference between two sinusoidal signals and an equipment to measure the module and phase of the input impedance of the biotelemetric system.CAPESO presente trabalho descreve o desenvolvimento de uma técnica para a medição da bioimpedância de tecido animal através do uso de sistema de biotelemetria passiva, possuindo duas unidades sensoras, compostas por apenas um indutor e eletrodos, e duas unidades de leitura constituídas de uma bobina de leitura em série com um capacitor e um resistor (circuito RLC série). Esta técnica permite obter a parte real e imaginária da bioimpedância por meio da medição do módulo e da fase da impedância de entrada do sistema de biotelemetria proposto. A fim de melhor caracterizar o objeto de medição, alguns experimentos foram realizados, usando amostras de tecido animal post mortem (carne bovina), e os respectivos resultados são apresentados e comentados. Com base nestes resultados, o sistema de biotelemetria foi especificado e implementado. Com o intuito de validar a técnica de medição e o sistema de biotelemetria, foram utilizados modelos elétricos para representar a bioimpedância, levando a erros de medição inferiores a ± 4% para a parte real da bioimpedância. Experimentos foram conduzidos com o uso do sistema de biotelemetria e amostras de carne, embaladas a vácuo e com unidades sensoras inseridas. Como resultado, foi possível obter a razão entre duas partes reais da bioimpedância em duas freqüências distantes, denominada de parâmetro Py, e a taxa de anisotropia. O perfil da resposta de Py apresentou correlação com relação a resultados encontrados na literatura. Além disso, neste trabalho descreve-se também uma nova técnica de medição de fase entre dois sinais senoidais e um equipamento para a medição do módulo e da fase da impedância de entrada do sistema de biotelemetria

In Vivo Pattern Classification of Ingestive Behavior in Ruminants Using FBG Sensors and Machine Learning

Pattern classification of ingestive behavior in grazing animals has extreme importance in studies related to animal nutrition, growth and health. In this paper, a system to classify chewing patterns of ruminants in in vivo experiments is developed. The proposal is based on data collected by optical fiber Bragg grating sensors (FBG) that are processed by machine learning techniques. The FBG sensors measure the biomechanical strain during jaw movements, and a decision tree is responsible for the classification of the associated chewing pattern. In this study, patterns associated with food intake of dietary supplement, hay and ryegrass were considered. Additionally, two other important events for ingestive behavior were monitored: rumination and idleness. Experimental results show that the proposed approach for pattern classification is capable of differentiating the five patterns involved in the chewing process with an overall accuracy of 94%