Dissertação
{en_GB=Skin strain field analysis at the ankle-foot complex through digital image correlation} {} EVALUATED
{pt=A análise da deformação da pele humana é utilizada no desenvolvimento de novos dispositivos médicos que estão em contacto permanente com a pele e são cinematicamente compatíveis com as articulações. Esta tese completa e explora o trabalho feito anteriormente no IST e a investigação desenvolvida no MIT sobre dispositivos compatíveis com as características do complexo tornozelo-pé. A distribuição temporal e espacial da deformação da pele no complexo tornozelo-pé foi conseguida com recurso à correlação digital de imagem, sendo analisado um grupo de 18 voluntários com idades compreendidas entre os 20 e os 36 anos. Uma nuvem de pontos tri-dimensional de alta resolução foi conseguida através do VIC-3D da Correlated Solutions, e o tensor das deformações e o tensor de Lagrange foram calculados para cada elemento da nuvem de pontos através de uma ferramenta desenvolvida em MATLAB. A deformação poderá ser medida com uma resolução melhorada relativamente a métodos observados em investigações anteriores, dado que são conseguidas distâncias de 2 mm entre cada ponto material que é identificado na superfície da pele. Consegue-se assim uma melhoria significativa relativamente aos métodos anteriores e é apresentado um método mais seguro, reprodutível e flexível para obter o campo de deformações na pele, útil no desenvolvimento de dispositivos biomédicos. , en=The human skin strain analysis finds use in the prospect for new medical devices that have permanent contact with the skin and are kinematically compatible with the joints. This thesis follows and is supported by previous work conducted at IST, and on the research performed at MIT in the development of compliant devices for the ankle-foot complex [Domingues, 2014, Bethke, 2005]. Digital image correlation was used to compute spatial and temporal strain distributions at the anklefoot complex of 18 healthy volunteers of both genders, aged 20 to 36 years old. A high resolution 3D point cloud was provided by VIC-3D from Correlated Solutions, and using MATLAB the deformation gradient tensor and the Lagrangian strain tensor for each element of the point cloud was computed. Thus, subject specific analysis on the strain magnitude pattern, principal directions of deformation and LONEs (Lines of Non-Extension) were performed in order to provide a qualitative and quantitative characterization of the human skin strain field with this novel method. The combined use of high resolution and high frame-rate cameras with digital image correlation, provides outstanding spatial resolution and allows accurate high speed motion analysis. Strain can be measured with an expressively higher resolution, since one can inspect an approximately 2 mm distance between each tracked material point in the surface of the skin. This allows an improvement over previous methods and the introduction of a more reliable, reproducible and flexible method of assessing skin strain field for the development of biomedical devices. }
novembro 10, 2015, 17:0
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