Sistema eletro-eletrônico para medição direta de torque em dispositivos girantes utilizando extensômetros de resistência elétrica

Neste trabalho propõe-se um sistema para medição de torque em dispositivos girantes, que utiliza extensômetros de resistência elétrica colados nos próprios elementos constituintes do arranjo mecânico sob análise. Um conjunto de circuitos eletrônicos foi especialmente desenvolvido para o sensoreamento das pequenas deformações que ocorrem nos disposotivos girantes. O sistema opera sem contato eletro-mecânico entre a parte estacionária e a parte girante. Para tanto desenvolveu-se também uma metodologia de projeto e construção de transformadores rotativos que são utilizados para transferência da energia que alimenta os circuitos eletrônicos solidários ao elemento mecânico instrumentado. Também foi necessário utilizar um transmissor em freqüência modulada do sinal elétrico proporcional ao torque medido. Uma análise comparativa, dos resultados obtidos entre os sistemas existentes e aqueles alcançados com a técnica proposta neste trabalho, demonstra sua aplicabilidade em diversas situações práticas.

Mechanism of Muscle Vibrations During Stimulated and Voluntary Isometric Contractions of Mammalian Skeletal Muscle

When a muscle contracts it produces vibrations. The origin of these vibrations is not known in detail. The purpose of this study was to determine the mechanism associated with muscle vibrations. Mechanisms which have been proposed in the literature were described as theories (cross-bridge cycling, vibrating string and unfused motor unit theories). Specific predictions were derived from each theory, and tested in three conceptually different studies. In the first study, the influence of recruitment strategies of motor units (MUs) on the vibromyographic (VMG) signal was studied in the in-situ cat soleus using electrical stimulation of the soleus nerve. VMG signals increased with increasing recruitment and decreased with increasing firing rates of MUs. Similar results were obtained for the human rectus femoris (RF) muscle using percutaneous electrical stimulation of the femoral nerve. The influence of MU activation on muscle vibrations was studied in RF by analyzing VMG signals at different percentages (0-100%) of the maximal voluntary contraction (MVC). In our second study, we tested the effects of changing the material properties of the in-situ cat soleus (through muscle length changes) on the VMG signal. The magnitude of the VMG signal was higher for intermediate muscle lengths compared to the longest and the shortest muscle lengths. The decreased magnitude of the VMG signal at the longest and at the shortest muscle lengths was associated with increased passive stiffness and with decreased force transients during unfused contractions, respectively. In the third study, the effect of fatigue on muscle vibrations was studied in human RF and vastus lateralis (VL) musc1es during isometric voluntary contractions at a leveI of 70% MVC. A decrease in the VMG signal magnitude was observed in RF (presumably due to derecruitment of MUs) and an increase in VL (probably related to the enhancement of physiological tremor, which may have occurred predorninantly in a mediolateral direction) with fatigue. The unfused MU theory, which is based on the idea that force transients produced by MUs during unfused tetanic contraction is the mechanism for muscle vibrations, was supported by the results obtained in the above three studies.

Influência da adaptação funcional nas relações torque-ângulo e torque-velocidade

O objetivo do presente estudo foi comparar as relações torque-ângulo (T-A) e torque-velocidade (T-V) de bailarinas clássicas (n=14) e atletas de voleibol (n=22). O torque máximo (Tmax) da musculatura flexora plantar (FP) do tornozelo foi avaliada durante contrações isométricas voluntárias máximas nos ângulos de -10°, 0°, 10°, 20°, 30°, 40° e 50° de FP, e durante contrações isocinéticas voluntárias máximas nas velocidades angulares de 60°/s, 120°/s, 180°/s, 240°/s, 300°/s, 360°/s e 420°/s. Além do Tmax, o torque produzido nos ângulos articulares de -10° (T-10°), 10° (T10°) e 30° (T30°) também foi avaliado nas mesmas velocidades angulares. A ativação elétrica dos músculos gastrocnêmio medial (GM) e sóleo (SOL) direitos de cada indivíduo foi monitorada com eletrodos de eletromiografia (EMG) de superfície em configuração bipolar. Uma relação linear foi observada entre o Tmax e o aumento dos ângulos de FP nas atletas de voleibol Um deslocamento dessa relação em direção a maiores ângulos de FP (menores comprimentos musculares) ocorreu no grupo das bailarinas, com o aparecimento de um platô em menores ângulos de FP (maiores comprimentos musculares). Durante as contrações isocinéticas, uma relação hiperbólica foi observada entre o Tmax, T-10° e T10° com o aumento da velocidade angular nos dois grupos. Entretanto, em T30° as atletas de voleibol produziram valores superiores de torque nas velocidades angulares mais elevadas. Os valores root mean square (RMS) dos músculos GM e SOL foram mais elevados nas bailarinas que nas atletas de voleibol, tanto nas contrações isométricas quanto nas isocinéticas. Uma diminuição na ativação do GM e do SOL ocorreu com a diminuição da FP nas atletas de voleibol, enquanto os valores RMS se mantiveram estáveis para as bailarinas ao longo de todos os ângulos testados. Os resultados apresentados nesse estudo suportam a hipótese de que a atividade física sistemática provoca alteração nas propriedades intrínsecas musculares e ativação muscular, modificando assim, as relações T-A e T-V.

Controle de força e torque isométrico em crianças com e sem desordem coordenativa desenvolvimental

Esta tese teve como objetivos investigar: (1) as mudanças relacionadas à idade no controle de força e torque isométrico em crianças de diferentes idades em três tarefas manipulativas distintas, e (2) as diferenças no controle de força e torque isométrico, assim como nas respostas neuromusculares, entre crianças com e sem DCD de idade relacionadas em três tarefas manipulativas distintas. Neste sentido, foi realizado um ensaio teórico sobre a criança com Desordem Coordenativa Desenvolvimental (DCD), além de dois estudos experimentais que têm em comum a análise da estrutura da resposta do sistema motor em relação à performance das crianças com e sem DCD, em três tarefas manipulativas distintas de controle de força e torque isométrico, contínuo e constante. No primeiro estudo, foram investigadas as mudanças desenvolvimentais no controle motor usando um delineamento transversal de pesquisa com crianças de 7, 9 e 11 anos de idade, as quais foram incentivadas a manter o controle de força e torque durante vinte segundos nas tarefas de pressão digital, preensão digital em pinça e torque em preensão digital. Os resultados demonstraram que a performance melhorou com o avanço da idade, devido à capacidade do sistema sensório-motor apresentar uma resposta mais irregular e com um perfil de freqüências mais distribuídas. No segundo estudo, o controle de força e torque entre crianças com e sem DCD, com nove anos de idade, foram investigadas. Os participantes realizaram as mesmas tarefas do estudo desenvolvimental e, além disso, respostas neuromusculares foram mapeadas Os resultados não revelaram uma variabilidade maior e irregularidade menor no grupo com DCD nas tarefas de pressão digital e preensão digital em pinça. No entanto, na tarefa de controle de torque em preensão digital, foi identificada uma maior variabilidade e menor irregularidade na resposta motora do grupo com DCD. Os resultados não revelaram uma variabilidade maior e irregularidade menor no grupo com DCD nas tarefas de pressão digital e preensão digital em pinça. No entanto, na tarefa de controle de torque em preensão digital, foi identificada uma maior variabilidade e menor irregularidade na resposta motora do grupo com DCD. Os resultados da análise das respostas neuromusculares sugerem o uso de estratégias distintas entre os grupos, todavia, tais achados não foram conclusivos.