Transdutor de pressão, baseado nas características de fase do efeito GMI, destinado a aplicações biomédicas

Abstract

Neste trabalho é apresentada a evolução de um transdutor de pressão para aplicações biomédicas, desenvolvido pelo Laboratório de Biometrologia da PUC-Rio. O mesmo utiliza-se do fenômeno da Magnetoimpedância Gigante (GMI) como elemento intermediário no processo de transdução, o qual compreende a conversão da grandeza pressão em campo magnético e, posteriormente, deste em tensão. Dentre as possíveis aplicações biomédicas destacam-se sua utilização no registro da onda de pulso arterial e na medição da velocidade de propagação da onda de pulso (VOP). Ao longo do texto, destacam-se os fatores que propiciaram o aumento da sensibilidade do transdutor para cerca de 50 mV/Pa. Isto representa um aumento de 50 vezes na sensibilidade do transdutor, quando comparado a protótipos previamente desenvolvidos. Essa melhoria deve-se, basicamente, à utilização da fase da impedância do efeito GMI, ao invés das características de módulo da impedância, e à nova configuração estrutural

High sensitivity giant magnetoimpedance (GMI) magnetic transducer: magnitude versus phase sensing

“…As will be seen in the subsequent sections, this work focuses on the induction of AGMI by overlapping a dc offset current with the alternating current used in the GMI measurements. This alone alters significantly the form of the curves of the GMI effect as a function of the magnetic field [3][4][5][6][7][8][9][10].…”

“…By means of AGMI, it is possible to improve both the magnitude (d|Z|/dH) and phase (dθ/dH) sensitivities of the GMI sensor elements [3][4][5][6]8]. This asymmetry is characterized by an increase in one of the peaks, or valleys, with a decrease in the other, in either the |Z|-H or the θ -H curves, as shown in section 2.2.…”

“…The Postgraduate Program in Metrology of PUC-Rio, through the research line in biometrology and in partnership with the Department of Physics of the Federal University of Pernambuco (UFPE), has been carrying out studies seeking the implementation of high sensitivity prototypes of magnetometers based on the giant magnetoimpedance (GMI) phenomenon [1][2][3][4][5][6][7][8][9][10].…”

“…This effect is a key factor in the sensitivity improvement. The analysis is detailed in section 2 [3][4][5][6][7][8][9][10].…”

“…Thus, seeking to improve the transducer sensitivity, the behavior of the impedance phase of the GMI effect was analyzed (instead of the impedance magnitude), using the AGMI effect as well. Following this direction, a new electronic circuit capable of conditioning and reading the phase shift of the GMI sensor elements has been developed [3][4][5][8][9][10]. This circuit is discussed in section 3.2.…”