Diante da deficiência de ferro que leva a processos degenerativos do sistema nervoso central e da estimulação tátil neonatal como uma estratégia não invasiva e promissora para atenuar os déficits causados pela degeneração, assim, justifica-se comparar em ratos submetidos à dieta deficiente em ferro (A - 4mg/kg) ou dieta adequada em ferro (C - 35mg/kg) os efeitos da estimulação tátil neonatal, em relação aos aspectos morfológicos e morfométricos das células gliais, fibras mielínicas e vasos sanguíneos do nervo óptico, aos 18, 22 e 32 dias de idade. Foram utilizadas 12 ninhadas de ratos Wistar, compostas por 12 ratas-mãe e 72 filhotes machos recém-nascidos, que por sua vez, foram divididos em dois grupos de acordo com a dieta submetida às ratas-mãe (A e C). Metade das ninhadas do grupo A e C foram submetidas à estimulação tátil (E) e a outra metade não recebeu nenhuma forma de estímulo (N). Resultando, portanto, nos seguintes grupos experimentais: grupo controle não estimulado (CN), grupo controle estimulado (CE), grupo anêmico não estimulado (AN), e grupo anêmico estimulado (AE), cada grupo foi composto por 3 ratas-mães e 18 filhotes. Aos 18, 22 e 32 dias de vida, seis animais de cada grupo experimental foram profundamente anestesiados e perfundidos por via transcardíaca. Os nervos ópticos foram cuidadosamente dissecados com o auxílio de um estereomicroscópio (Stemi DRC, Carl Zeiss) e esses fragmentos foram refixados em tetróxido de ósmio a 1% em tampão fosfato e então processados para inclusão em araldite. Na análise dos aspectos morfológicos dos nervos ópticos dos ratos do grupo AN, foi observada grande quantidade de fibras com aumento do diâmetro axônal indicando aumento de líquido intracelular e, por conseguinte edema axônal. Ainda, foram encontradas bainhas de mielina desconfiguradas, caracterizando frouxidão lamelar ou desprendimento da bainha de mielina de seu axônio, além do mais, é notório o aumento de espaços entre as fibras. Os astrócitos e os oligodendrócitos também demonstravam sinais claros de sofrimento celular, apresentando deformidades da membrana nuclear, como invaginação ou irregularidade do envelope nuclear. Os nervos ópticos dos ratos anêmicos e submetidos à estimulação neonatal apresentaram diminuição dos efeitos deletérios da deficiência de ferro. Não houve diferença das características dos nervos ópticos dos grupos CN e CE. De acordo com o resultado de quantificação de células gliais, constata-se que os animais alimentados com dieta inadequada em ferro apresentaram maior quantidade de astrócitos e menor quantidade de oligodendrócitos em todas as idades estudadas e essas medidas não são alteradas pela estimulação tátil neonatal. A quantificação de vasos sanguíneos mostra que a dieta deficiente em ferro não tem qualquer efeito sobre a densidade de vasos, entretanto a estimulação tátil neonatal aumenta significativamente o número de vasos no nervo óptico. A quantificação revelou grande aumento de fibras nervosas mielínicas lesadas nos animais que se alimentaram com dieta deficiente em ferro e também revelou que a estimulação tátil neonatal diminui o número de fibras lesadas. Os dados do presente estudo mostram que animais alimentados com dieta deficiente em ferro sofrem alterações celulares importantes durante o desenvolvimento pós-natal precoce do nervo óptico quando comparados com controle. Também é possível notar que a estimulação tátil neonatal, realizada no período crítico do desenvolvimento do SNC foi eficaz, minimizando a quantidade de fibras mielínicas lesadas e aumentando a quantidade de vasos sanguíneos. / Previous studies showed that iron deficiency leads to degenerative processes in the CNS and neonatal tactile stimulation is a noninvasive and promising strategy to attenuate the deficits caused by the degeneration, it is important to compare in rats, subjected to iron-deficient diet (A - 4mg/kg) or iron-adequate diet (C - 35mg/kg), the effects of neonatal tactile stimulation on the morphometric aspects of the optic nerve, such as the quantification of glial cells, blood vessels and myelinated fibers, at 18, 22 and 32 days of age. A total of twelve litters of Wistar rats was used, consisting of 12 dam and 72 male newborns, which were divided into two groups according to the diet given to the dam (A and C). Half of the litters in group A and C was subjected to tactile stimulation (E) and the other half received no stimulation (N). Finally, resulting in four experimental groups: non-stimulated control group (CN), stimulated control group (CE), the non-stimulated anemic group (AN), and the stimulated anemic group (AE), each group consisted of 3 dam and 18 pups. At 18, 22 and 32 days of life, six pups of each group was anesthetized and sacrificed by transcardiac perfusion. The optic nerve of the pups was dissected and immersed in 1% osmium tetroxide and embedded in araldite. Morphological analysis of the AN group showed that a large amount of fibers with increased axonal diameter which indicates excessive intracellular fluid and therefore axonal swelling. Furthermore, it was found disarranged myelin sheaths, characterized by lamellar loose or myelin detached from its axon. In addition, there was an increase of spaces between the fibers. Astrocytes and oligodendrocytes also showed clear signs of cell suffering, with deformities of the nuclear membrane, such as invagination or irregularity of the nuclear envelope. The analysis of the AE group showed a decrease of the deleterious effects of iron deficiency. There was no difference in the characteristics of the optic nerves of CN and CE groups. According to the result of glial cells quantification, it was found that animals fed with iron-deficient diet had a higher amount of astrocytes and a lower amount of oligodendrocytes at all ages studied, and these numbers were not altered by tactile stimulation. The blood vessels quantification shows that the iron-deficient diet has no effect on the vessel density, however, the neonatal tactile stimulation increased significantly the number of vessels in optic nerve. Morphometry showed a significant increase of the number of damaged fibers on optic nerve of animals that were fed with iron-deficient diet and neonatal tactile stimulation reduced the number of damaged fibers in these animals. The present study showed that animals fed with iron-deficient diet presented significant cellular changes during the early postnatal development of the optic nerve compared with their paired controls. It was also noted that the neonatal tactile stimulation, performed during the critical period of development of the CNS was effective, minimizing the amount of damaged fibers and increasing the amount of blood vessels.

Este trabalho tem como objetivo o desenvolvimento de sensores químicos ópticos baseados no Interferômetro Mach-Zehnder (MZI) para aplicações em análises químicas e ambientais. Tais dispositivos foram implementados a partir da fabricação de guias de ondas sobre um substrato de silício monocristalino. Os guias de onda foram obtidos através da deposição de filmes finos de nitreto de silício (Si3N4) e óxido de silício (SiO2) obtidos por técnicas de deposição química a vapor (CVD) e pela oxidação térmica do substrato de silício. A definição destes guias de ondas para a implementação de sensores é feita por processos convencionais de litografia e corrosão. Os sensores químicos deste trabalho baseiam-se na interação do campo evanescente do modo que propaga-se no guia de onda exposto a algum composto químico na fase líquida ou gasosa. Tais sensores foram projetados, simulados e implementados para as seguintes aplicações: Medida da concentração de glicose em soluções; Medida de umidade por efeito de espalhamento; Detecção de vapores de compostos orgânicos voláteis (VOC\'s). As etapas de processo para a fabricação dos sensores químicos ópticos foram definidas a partir das simulações em óptica integrada e, após os processos de fabricação, os filmes obtidos foram caracterizados. Os filmes de Si3N4 SiO2 utilizados na fabricação do sensor óptico possuem uniformidade em espessura e homogeneidade quanto aos valores de índice de refração, baixa rugosidade superficial e baixos níveis de incorporação de água e ligações OH. No entanto, os valores de rugosidade e desuniformidade aumentaram significativamente após as etapas de corrosão úmida para a definição das estruturas dos sensores ópticos. Os guias de ondas implementados apresentaram um guiamento monomodo (TE0) e os valores de atenuação experimentais ficaram entre 2 e 20 dB/cm e dependem dos valores de rugosidade superficial e lateral dos guias de ondas e da desuniformidade dos filmes empregados. Com as medidas de concentração de glicose, verificou-se o funcionamento e a sensibilidade dos sensores químicos ópticos implementados, levantando-se curvas de variação da intensidade de saída do MZI em função do índice de refração de soluções de glicose padronizadas (dn/dc). Realizou-se medidas de umidade através da implementação de um sensor óptico simplificado que tem como princípio o efeito de espalhamento óptico. Como o espalhamento óptico depende da rugosidade e do contraste de índices de refração na interface exposta ao ambiente, foi possível detectar a quantidade de água presente no dispositivo. Posteriormente, analisou-se a aplicação de HMDS (Hexametildissilazana) como filme de adsorção de compostos orgânicos voláteis (VOC\'s). Os VOC\'s foram aplicados sobre os sensores químicos ópticos em forma de vapor e os resultados obtidos para n-Hexano e 2-Propanol mostraram uma boa reprodutibilidade e alta sensibilidade. / The aim of this work is the development of optical chemical sensors based on Mach-Zehnder Interferometer (MZI) for chemical and environmental analysis applications. Such devices were implemented with waveguides fabricated on a silicon substrate. The waveguides were obtained using silicon nitride (Si3N4) and silicon oxide (SiO2) films obtained by CVD (Chemical Vapor Deposition) and thermal oxidation of the silicon substrate. The waveguides and the optical sensors were fabricated using conventional lithograph and etching processes. The developed chemical sensors are based on the evanescent field interaction in a waveguide exposed to a liquid or gaseous phase of a chemical compound. Such optical sensor were designed, simulated and implemented for the following applications: Glucose concentration; Humidity measurement by scattering effect; Volatile organic compounds (VOC\'s) vapors detection. The process steps for the optical chemical sensor fabrication were defined during the integrated optical simulations and the films were characterized after the fabrication process steps. The Si3N4 and SiO2 films used in the optical sensor fabrication are uniform and homogenous (thickness and refractive index), with low surface roughness and low levels of water incorporation and OH bonds. However, the roughness values increased significantly after the etching process for the optical sensor structures definition. The implemented waveguides were singlemoded (TE0), with experimental attenuation values between 2 and 20 dB/cm, depending on the surface and sidewall roughness of the waveguide and of the films uniformity. The operation principle and the sensitivity of the optical chemical sensor were verified by glucose concentration measurements, by measuring the MZI output variation intensity as a function of the refractive index of the glucose standard solutions (dn/dc). As the light scattering depends of the roughness and the of refractive index difference between the exposed interface and the atmosphere, it\'s possible to measure the humidity or the amount of water in the interaction window. Afterwards, the detection of volatile organic compounds (VOC\'s) was done using a HMDS (Hexamethyldissilazane) layer to adsorb the VOC\'s. The VOC\'s vapor was applied on the optical chemical sensors and the results obtained for n-Hexane and 2-Propanol showed a good reproducibility and high sensitivity.

A adição de sais de lítio à líquidos iônicos gera mudanças em propriedades físicas relevantes, que comprometem sua possível aplicação em baterias de lítio, como aumento de viscosidade e redução da condutividade iônica. Possíveis causas para tais efeitos foram estudadas através da utilização de Espectroscopia Raman e Espectroscopia de Efeito Óptico Kerr. Foram estudadas as misturas dos liquídos iônicos: 1-butil-3metilimidazólio, N-(3- etóxietil)-N-metilmorfolínio e cátion 1-(3-etóxietil)-2,3-dimetilimidazólio possuindo em comum o contra-íon bis(trifluorometanosulfonil)imideto com diferentes concentrações de bis(trifluorometanosulfonil)imideto de lítio. O trabalho se dividiu em duas etapas principais, na primeira utilizou-se a espectroscopia Raman e observou-se o desdobramento da banda referente ao ânion em aproximadamente 740 cm-1, em dois diferentes picos, após a adição de lítio ao sistema. Esta observação forneceu indícios da ocorrência de mudanças estruturais possivelmente relacionadas a formação de agregados entre os ânions e o Li+. A partir destes resultados a obtenção de um valor aproximado para o número de coordenação médio dos cátions Li+ foi possível através da comparação da intensidade relativa dos dois picos para diferentes concentrações de sal. Foi ainda estudado o efeito da adição de água no sistema, causando o desaparecimento do pico Raman formado após a adição do sal de lítio, o que evidencia a capacidade da mesma de reduzir o efeito de agregação dos ânions ao redor do Li+. Na segunda etapa do trabalho, a técnica de espectroscopia de efeito óptico Kerr via detecção heterodina foi utilizada para a observação do perfil de relaxação orientacional nos sistemas descritos acima, a fim de examinar mudanças nos processos dinâmicos presentes após a adição sal inorgânico ao sistema. Os resultados foram analisados no contexto da teoria de acoplamento de modos, de maneira que utilizou-se um modelo fenomenológico desenvolvido através da observação de diferentes sistemas e da aplicação das equações propostas no modelo esquemático de Sjögren para a descrição da função de correlação polarizabilidade-polarizabilidade obtida pelo experimento. Os parâmetros encontrados demonstraram um alto grau de concordância com as observações estruturais observadas na primeira etapa, fornecendo evidências de que o lítio é capaz de afetar as estruturas locais presentes no líquido iônico puro de uma maneira similar ao efeito Chemla. O trabalho demonstrou que os mesmos princípios necessários para a síntese de líquidos iônicos a temperatura ambiente, primando a redução das interações atrativas entre os cátion e ânions para a estabilização da fase líquida, possui como efeito colateral o fato de que diversas moléculas apresentam interações mais fortes com seus íons alterando suas propriedades, neste caso prejudicando a utilização de líquidos iônicos como solventes alternativos em baterias de lítio. / The introduction of lithium salts to room temperature ionic liquids causes unwanted changes to the electrochemically relevant properties of these compounds, such as increase in viscosity and the reduction of ionic conductivity. Possible causes for these effects were studied with spectroscopic techniques such as Raman spectroscopy and Optical Kerr Effect spectroscopy. Mixtures of three different ionic liquids containing the cations: 1-butyl-3- methylimidazolium, N-(3-etoxyethyl)-N-methylmorfolinium and cátion 1-(3-etoxyethyl)-2,3- dimethylimidazolium and possessing the common counter ion bis(trifluoromethane sulfonyl)imide with lithium bis(trifluoromethane sulfonyl)imide. This work was divided in two parts, the first consisting of the use of Raman spectroscopy and the observation of the changes in the 740 cm-1 peak, pertaining to anion vibration after the introduction of lithium to the system, shown as the appearance of a new peak at higher frequencies. The approximate average lithium coordination number was determined by comparison of the relative intensities for different salt concentrations. The effect of water absorption in this system was also observed, showing that water molecules tend to hinder the formation of aggregates between the anion and Li+. The second step was carried out with the use of optically heterodyne detected optical Kerr effect spectroscopy to the analysis of the orientational relaxation profile for the systems described above. Results were analyzed through the application of Mode Coupling Theory models, both a phenomenological model obtained by the observation of different classes of liquids and the Mode Coupling Schematic model proposed by Sjögren were used to describe the polarizability-polarizabilty correlation function obtained from the experiments. The parameters obtained showed a high degree of correlation with the results obtained in the first part indicating that the introduction of a highly polarizing cation to the pure ionic liquid causes an effect similar to the Chemla effect observed in inorganic salt mixtures. The work showed evidences that the same principles used for the synthesis of room temperature ionic liquids, i.e. the reduction of attractive interactions between cation and anion or the addition of alkyl chains to reduce symmetry, result in various different compounds showing stronger interactions with the different ions resulting in changing properties, in this case hindering the use of ionic liquids as alternative green solvents for lithium ion batteries.

Mecanismos que regem o desenvolvimento do olho composto e lóbulo óptico tem sido amplamente estudados em Drosophila melanogaster onde a retina é formada a partir de um disco imaginal anexado com o cérebro e os lóbulos opticos a partir do primórdio óptico externo. Através de histologia comparativa e análise de expressão gênica no desenvolvimento do sistema visual em Apis mellifera nós procuramos elucidar questões sobre plasticidade do desenvolvimento subjacente a fortes diferenças sexo- e casta-específico no olho assim como contribuir com aspectos evo-devo. O desenvolvimento dos lóbulos ópticos ocorre por dobramento neuroepitelial a partir de um centro de diferenciação no cérebro larval. Deste centro, a medula, lamina e lóbula surgem ao mesmo tempo em operárias e zangões. Dois passos marcam a diferenciação da lâmina (i) sua origem a partir da diferenciação de neuroblastos da camada mais externa da medula, isso coincidindo com o primeiro pico de expressão de roughest, e (ii) 24 horas mais tarde o aparecimento dos omatideos hexagonais coincidindo com o segundo pico de expressão de roughest. Com a inclusão de genes candidatos relacionados com o desenvolvimento do olho e lóbulos ópticos em insetos [small optic lobe (sol), eyes absent (eya), minibrain (mnb), sine oculis (so), embryonic lethal, abnormal vision (elav) e epidermal growth factor receptor (egfr)] nós encontramos distintos picos de expressão para sol, eya, mnb e so em níveis de transcritos e tempo de aparição do pico diferindo entre operárias e zangões. Enquanto estes quatro genes mostraram relativa sincronia durante o desenvolvimento em zangões, o mesmo não ocorreu em operárias. Além disso, em operárias sol é muito mais expresso na pré-pupa do que em zangões. Ambos os sexo mostraram padrões muito similares de expressão de elav, exceto por um atraso em zangões. Em contraste, a expressão de egfr ocorre antes em zangões. Durante a phase chave no desenvolvimento do sistema visual, uma análise global do transcriptoma, por meio de micro-arranjos mostrou vários genes relacionados com ciclo celular entre os diferencialmente expressos. Em conclusão, a relação entre tempo e eventos morfológicos com os padrões de expressão gênica revelou diferenças possivelmente relacionadas com mecanismos subjacentes ao desenvolvimento do sistema visual altamente dimorfico de Apis mellifera. / Developmental mechanisms governing compound eye development in insects have been broadly studied in Drosophila melanogaster, where the retina is formed from an imaginal disc attached to the larval brain. However little is known about eye development in other insects, most of which do not have such imaginal eye discs. Through a comparative histological and gene expression analysis of eye development in the honey bee, Apis mellifera, we intended to elucidate questions about developmental plasticity underlying the marked sex and castespecific differences in eye size, as well as to contribute to evo-devo aspects. Optic lobe development occurs by neuroepithelial folding initiating from a differentiation center in the larval brain. From this center, the medula, lamina and lobula arise at the same time in drones and workers. Two steps mark the differentiation of the lamina (i) its origin from neuroblasts differentiating in the outer layer of the medula, this coinciding with the first peak of roughest expression during the feeding stage of the fifth larval instar, and (ii) 24 hours later, the appearance of hexagonal ommatidia, coinciding with a second peak in roughest expression. Upon including further candidate genes related to insect eye development [small optic lobe (sol), eyes absent (eya), minibrain (mnb), sine oculis (so), embryonic lethal, abnormal vision (elav) and epidermal growth factor receptor (egfr)] we found distinct expression peaks for sol, eya, mnb and so, with timing and relative transcript levels differing between drones and workers. Whereas these four genes showed a relatively synchronous pattern of expression in drones in the fifth larval instar, this was not so in workers. Furthermore, in prepupae sol was higher expressed in workers than the other three genes, and also in comparison to drones. Both sexes showed a strikingly similar expression pattern for elav, except for some delay in drones. In contrast, egfr expression was found to occur earlier in drones. Through a global transcriptom analysis, done at a key step of larval development, several genes were reveled as diffetentially expressed, many of these regulating cell cycle steps. In conclusion, the relationship in the timing of morphological events with gene expression patterns revealed differences possibly related to mechanisms underlying development of the highly dimorphic compound eye in the honey bee.

Erros de alinhamento em sistemas ópticos não criam novas aberrações, mas alteram a dependência com o campo das aberrações já conhecidas. Neste trabalho, a sensibilidade teórica ao alinhamento, de sistemas ópticos reflexivos compostos por dois elementos, foi avaliada em função das constantes cônicas dos espelhos. Dentre as diferentes configurações consideradas nesta análise, uma específica apresenta menor sensibilidade à descentralização do espelho secundário. A utilização da teoria de aberração de onda aplicável a sistemas plano-simétricos revelou que a escolha apropriada da constante cônica do espelho secundário faz com que coma uniforme de terceira ordem seja compensado quando esse elemento encontra-se descentralizado, fazendo com que esse sistema seja livre da aberração mais importante causada a ele por desalinhamentos, tornando-o menos sensível. Este trabalho apresenta uma metodologia de alinhamento baseada na análise da frente de onda transmitida por sistemas ópticos, que utiliza redes neurais artificiais para a estimativa dos erros de alinhamento. A frente de onda transmitida por um sistema óptico carrega informações das aberrações desse sistema, que podem ser descritas em termos dos polinômios de Zernike. Esses polinômios podem ser usados para a análise dos efeitos de erros de alinhamento nas aberrações do sistema. Redes neurais artificiais são empregadas na análise dos coeficientes dos polinômios de Zernike visando avaliar o tipo de desalinhamento e a sua magnitude. As estimativas teóricas dos desalinhamentos tanto em sistemas reflexivos como em sistemas refrativos são satisfatórias quando o sistema é considerado perfeito, ou seja, as superfícies ópticas de seus elementos não apresentam erros de forma e não há ruído nos dados avaliados. Na presença de defeitos de fabricação ocorre degradação no desempenho do estimador. Além de descentralização e inclinação, redes neurais artificiais são capazes de fornecer uma estimativa de erros de posicionamento axial dos elementos do sistema. Com base nos estudos realizados, acredita-se que redes neurais artificiais constituem uma alternativa promissora no alinhamento de sistemas ópticos complexos. / Although misalignments in optical systems do not generate new aberration forms, they change the field-dependence of the known ones. In this research, the sensitivity of two-mirror optical systems due to misalignments is evaluated in function of the conic constants of the mirrors. Among the different configurations considered in this study, a specific one has shown low sensitivity due to decenter misalignments. The application of the wave aberration theory for plane-symmetric optical systems has revealed that the proper choice of the secondary mirror conic constant allows third-order uniform coma to be compensated, leading to a less sensitive system, free from the most important misalignment-induced aberration. This thesis also presents an alignment methodology based on the analysis of the transmitted wavefront utilizing artificial neural networks to estimate alignment errors in the components of the system. The transmitted wavefront carries information about the aberrations in the optical system, which can be described in terms of Zernike polynomials. Such polynomials are used for the analysis of the effects of misalignments on the aberrations of the system. Artificial neural networks are employed in the analysis of the coefficients of Zernike polynomials and used to evaluate both type and magnitude of the misalignments. Theoretical misalignments estimated in reflexive and refractive optical systems are satisfactory for perfect systems, i.e., systems with no surface errors, and noiseless data. When surface imperfections are considered, the performance of the estimator is reduced. Besides decenter and tilt misalignments, artificial neural networks can estimate axial positioning errors of the elements in the system, therefore they are believed to be a promising alternative for the alignment of complex optical systems.

Esta pesquisa mostrou a viabilidade técnica da utilização de células de cristais líquidos nemáticos (CLNs) como elementos sensores eletro-ópticos de tensões elétricas eficazes (RMS). Duas foram as filosofias abordadas na concepção desses sensores: a modulação em amplitude da intensidade da luz polariza atuando em células transmissivas e a tensão de Freedericksz atuando em células reflexivas. Os sensores baseados na primeira filosofia foram denominados, nesta pesquisa, de sensores de escala de cinza (EC) e os segundos de sensores de gráfico de barras (GB). O sensor EC foi desenvolvido para aplicações em altas tensões. Este sensor é constituído por um divisor de tensão capacitivo, onde o braço de baixa tensão é composto por uma célula de cristal nemático torcida (CLNT). O sensor EC alia as vantagens dos tradicionais sistemas eletro-ópticos, tais como a imunidade às interferências eletromagnéticas (IEM); o alto isolamento elétrico proporcionado pela fibra óptica; com as vantagens de ser um sistema com um simples aparato óptico, então indutivo. O sensor GB mostrou-se mais versátil que o sensor EC. Neste sensor o braço de alta tensão do divisor de tensão capacitivo foi confeccionado na própria célula. Além disso, o sensor GB é menos sensível a influências térmicas, sendo neste caso mais indicado para aplicações de campo. Além das vantagens citadas acima, os sensores desenvolvidos apresentam as características de possuírem baixo custo, facilidade de instalação, versatilidade e empregarem tecnologia nacional. Também neste trabalho, foram estudados e determinados modelo físicos e elétricos que melhor representam o comportamento das células de CLNs. Os modelos físicos permitiram expandir o conhecimento sobre o comportamento de dispersão dielétrica presente nestes materiais devido ao movimento de impurezas iônicas; ao movimento molecular, e ao acúmulo de cargas espaciais nas interfaces entre as camadas de alinhamento e o cristal líquido, e também, auxiliaram na compreensão dos parâmetros físicos que influenciam no comportamento anisotrópico da permissividade dielétrica e da condutividade elétrica dos CLNs. Os modelos elétricos, além de auxiliarem na compreensão dos mecanismos físicos auxiliando com isso a proposição de modelos fenomenológicos, também mostraram-se uma poderosa ferramenta a ser aplicada na otimização de processos de fabricação e no desenvolvimento de dispositivos utilizados na confecção de mostradores de informação (LCDs). Estes modelos elétricos foram testados e utilizados em programas computacionais dedicados à simulação de circuitos elétricos, e puderam auxiliar sobremaneira no desenvolvimento do sensor GB. / In this research the technical viability of the usage of nematic liquid crystal (NLC) cells as sensor elements of effective electric voltage (RMS) is presented. Two approaches were adopted for the conception of these sensors: the modulation in width of the intensity of the polarized light acting in transmissive cells and the voltage of Freedericksz acting in reflexive cells. The sensors based on the first approach were termed grayscale sensors and the second were bargraph sensors. A grayscale sensor was developed for applications in high voltage. This sensor is constituted by a capacitor voltage divider, where the low voltage arm is composed of a cell of twisted nematic liquid crystal (TNLC). The grayscale sensor combines the advantages of traditional electro-optical systems, such as immunity to the electro-magnetic-interference (EMI) and the high electric insulation provided by the optical fiber; associated to characteristics of being a simple optical apparatus and a non-inductive system. The bargraph sensor has shown to be more versatile than the grayscale sensor. In this bargraph sensor the high voltage arm of the capacitor voltage divider was built in the CLNT cell itself, facilitating its use in both high and low voltages. Besides, the bargraph sensor is less sensitive to thermal influences, being in this case more suitable to field applications. In addition to the advantages mentioned above, both sensors developed showed characteristics of low cost, installation easiness, versatility and indigenous technology. Due to the need of establishing parameters for the development of the electric voltage sensor, also in this research, physical and electric models that best represent the behavior of NLC cells were obtained. The physical models allowed expanding the knowledge about the behavior of dielectric dispersion present in these materials due to the movement of ionic impurities, molecular movement, and the accumulation of space charge in the interfaces between the alignment layers and the liquid crystal. These models have also contributed to the understanding of the physical parameters that influence the anisotropic behavior of both dielectric permittivity and electric conductivity of NLCs. Besides, the electric models helped in the understanding of the physical mechanisms aiding in the proposition of phenomenological models. They have also proved to be a powerful tool to be applied in the optimization of production processes, as well as in the development of devices used in liquid crystal displays (LCDs). These electric models were tested and used in software for the simulation of electric circuits and could aid greatly in the development of bargraph sensors.

Essa dissertação apresenta o desenvolvimento de um protótipo de Dispositivo Rastreador (Eye Tracker) que permite a interação entre o usuário e o computador através dos movimentos oculares. O Rastreio Ocular (Eye Tracking) é o principal estudo dessa dissertação. Através de técnicas de Processamento Digital de Imagens procuramos detectar o Ponto de Interesse (Point of Regard) do usuário na tela do seu computador. O nosso protótipo foi desenvolvido com base nas técnicas de Foto-Oculografia e Vídeo-Oculografia, onde é possível detectar a íris do usuário em imagens e vídeos capturados em tempo real. O principal problema na utilização da íris para detectar o Ponto de Interesse do usuário, é obter um bom grau de precisão vertical mesmo nas imagens capturadas com a íris parcialmente coberta pelas pálpebras. A solução adotada foi a utilização dos algoritmos de detecção de círculos baseados na Transformada de Hough, onde além de detectar a íris com bom grau de precisão, foi possível obter uma taxa de processamento de 93 milissegundos por imagem analisada. O hardware do Dispositivo Rastreador foi montado artesanalmente, fixando o Dispositivo de Captura de Vídeo no visor direito de um óculos de proteção industrial. Em conjunto com o hardware, foram desenvolvidos softwares para permitir que Portadores de Necessidades Especiais possam emular o uso dos dispositivos de entrada padrão do computador (mouse e teclado) através dos movimentos oculares. Os principais sistemas criados foram: o "Mouse Óptico Ocular" e o "Teclado Óptico Ocular". O Mouse Óptico Ocular posiciona o cursor do mouse na região observada pelo usuário na tela do computador e o Teclado Óptico Ocular digita seqüências de caracteres através do mapeamento dos movimentos oculares do usuário. Ao final dessa dissertação, testes mostraram a eficácia dos modelos adotados no desenvolvimento do nosso protótipo e a possibilidade real do Dispositivo Rastreador auxiliar na Inclusão Digital de indivíduos sem a mobilidade dos seus membros superiores.

Criar um ambiente experimental capaz de medir a resposta neural da visão (térmica) - em serpentes - quando estimulada por radiação infravermelha. Tratou-se da criação de estímulos dinâmicos artificiais dos quais a temperatura e a velocidade de deslocamento foram controlados. A resposta da cobra, quanto a esses estímulos, foi captada diretamente do cérebro da mesma (teto óptico), que corresponde aos processos visuais e infravermelhos do sistema nervoso central da cascavel. Mostramos que com esses estímulos criados, foi possível obter dados experimentais capazes de viabilizar analises de sensibilidade do sistema sensorial infravermelho em relação a contraste em temperatura e velocidade de movimento de presas artificiais. / The present work describe a creation of an experimental environment capable of measuring the neural response of vision (thermal) -in snakes -when stimulated by infrared radiation. There will be a creation of artificial dynamic stimuli of which the temperature and displacement velocity can be controlled. The response of the snake, when presented to these stimuli, captured directly from the brain (tecto optic), which corresponds to visual and infrared process in the central nervous system of the rattlesnake. We showed that with these stimuli created, it is possible to obtain experimental data which will allow analysis of sensitivity of the infrared sensory system in relation to contrast in temperature and speed of movement of false prey.

Azopolímeros apresentam propriedades de fotoisomerização, úteis para confecção de memórias ópticas, que dependem da arquitetura molecular do azopolímero e do filme formado a partir dele. Neste trabalho foram sintetizados polímeros com arquitetura molecular controlada, usando os azomonômeros [4-(N-etil-N-2-(metacriloxietil)) amino-2\'-cloro-4\'-nitroazobenzeno] (DR13MA) e [4-(N-etil-N-2-(metacriloxietil)) aminoazobenzeno] (MAEAMA). Para a síntese de homopolímeros e copolímeros em bloco foram utilizados dois métodos: NMRP - polimerização radicalar mediada por nitróxidos e ATRP - polimerização radicalar por transferência de átomo. Foram produzidos copolímeros dibloco, com um dos blocos contendo azocorantes, pela reação do monômero DR13MA com macroiniciadores poliestireno (PS) no método NMRP, e poli(metacrilato de metila) (PMMA) via ATRP. Homopolímeros de ambos os azomonômeros foram sintetizados por ATRP, e assim como os copolímeros em bloco mostraram cadeias com baixa polidispersividade. Complementando o trabalho de síntese, foram estudadas as propriedades dos materiais na interface ar-água, utilizando filmes de Langmuir, e procedeu-se a transferência dos mesmos para substratos sólidos formando filmes Langmuir-Blodgett (LB). Nos filmes de Langmuir foi observada a conformação e as interações (agregação) das moléculas dos materiais, destacadamente, no caso do homopolímero HPMAEA, foi observado um patamar próximo a 8 mN/m na isoterma de pressão de superfície, indicando haver reorganização do material no filme. Os filmes LB serviram como objeto de estudo das propriedades ópticas dos compostos, e no caso do homopolímero HPDR13 sintetizado via ATRP, pela primeira vez foi possível a realização de medidas em filmes puros do material. Medidas de armazenamento óptico foram realizadas para comprovar a aplicabilidade dos materiais em memórias ópticas. No caso do terpolímero PS-b-[MMA-co-DR13] sintetizado por NMRP, os resultados de armazenamento foram semelhantes aos obtidos com blendas. Para o homopolímero HPMAEA, uma grande influência do tipo de filme empregado (cast ou LB) foi observada no tempo de escrita das memórias, com o tempo para o filme LB sendo 26 vezes menor. Copolímeros em bloco PMMA-b-DR13 podem ser vantajosos por aliarem as propriedades ópticas do homopolímero HPDR13 à maior estabilidade térmica e mecânica do PMMA. / Azopolymers display photoisomerization properties, which can be exploited in optical memories, and depend strongly on the molecular architecture of the polymer chain and kind of film employed. In this work, azopolymers with controlled molecular architecture were synthesized using the azomonomers [4-(N-ethyl-N-2(methacryloxyethyl))amino-2\'-chloro-4\'-nitroazobenzene](DR13MA)and[4-(N-ethyl-N-2-(methacryloxyethyl))aminoazobenzene] (MAEAMA). Two methods were used to synthesize homopolymers and block-copolymers: NMRP - Nitroxide-mediated radical polymerization and ATRP - Atom transfer radical polymerization. Diblock-copolymers were produced, with one block composed by azodyes units, by reacting the monomer DR13MA with a polystyrene (PS) macroinitiator via NMRP, or with poly(methyl methacrylate) (PMMA) macroinitiator via ATRP. Homopolymers of both azomonomers were synthesized by ATRP, and - analogously to the blockcopolymers - exhibited controlled structure with a small polydispersity. The synthesized polymers were then used in the formation of Langmuir films at the air-water interface, which could be transferred onto solid substrates forming Langmuir-Blodgett (LB) films. In Langmuir films, an investigation was made of the conformation and interactions (aggregation) of the film-forming molecules. Interestingly, a plateau was observed at 8 mN/m in the surface pressure isotherm for the HPMAEA homopolymer, pointing to a reorganization of the polymer during compression. For HPDR13 produced by ATRP, it was possible to deposit LB films with no need to use surfactants, unlike the case of HPDR13 synthesized by conventional methods. Optical storage measurements were performed to demonstrate the applicability of the azo-containing materials in optical memories. For the terpolymer PS-b-[MMA-co-DR13] made by NMRP, the storage results were similar to those obtained with blends. In the case of the homopolymer HPMAEA, a large influence of the kind of film used (cast or LB) was observed in the writing time of the memories, with the writing time for the LB film being 26 times faster. PMMA-b-DR13 block-copolymers may be advantageous in combining the optical properties of the homopolymer HPDR13 with the thermal and mechanical stability of PMMA.

Introdução: a pressão intracraniana pode ser monitorada por meio de vários métodos que podem ser invasivos ou não invasivos. A ultrassonografia do nervo óptico é uma técnica não invasiva que permite mensurar a bainha deste nervo e detectar possíveis variações no seu diâmetro. O nervo óptico faz parte do sistema nervoso central de maneira contígua e é envolvido por uma bainha. Sendo assim, elevações ou reduções da pressão intracraniana podem ser transpostas à bainha deste nervo com consequente variação do seu diâmetro. Essas variações podem ser observadas pela ultrassonografia. Objetivo: determinar, por meio da ultrassonografia, o diâmetro da bainha do nervo óptico normal e avaliar os possíveis efeitos das drogas neste diâmetro durante a indução anestésica em suínos hígidos com pressão intracraniana normal. Métodos: foram selecionados 118 suínos híbridos saudáveis (64 fêmeas) de aproximadamente 20 kg e faixa etária similar. Todos os suínos foram submetidos à anestesia geral e foram devidamente monitorados. Os animais foram divididos em três grupos conforme os medicamentos utilizados: Grupo A: utilizando medicamento pré-anestésico xilazina e quetamina; Grupo B: utilizando xilazina (X), quetamina (Q) mais Propofol (P), e Grupo C: anestesiados com xilazina, quetamina e tiopental [tionembutal (T)]. As coletas das medidas nos três grupos foram feitas pelo aparelho de ultrassom em triplicata de cada olho, com os animais em posição laterolateral. Resultados: não houve diferenças estatisticamente significantes entre sexo e peso. O Diâmetro médio da bainha do nervo óptico em ambos os lados de cada grupo foram de 0,394±0,048 cm (X/Q), 0,407±0,029 cm (X/Q/P) e 0,378±0,042 cm (X/Q/T). Considerando todos os grupos, o diâmetro da bainha do nervo óptico variou de 0,287 cm a 0,512 cm (média 0,302 ± 0,039 cm). Houve diferenças estatisticamente significativas entre os grupos P e T (P > T, p = 0,003). Não foram detectadas diferenças significativas quando outros grupos foram comparados entre si. Conclusão: o diâmetro médio da bainha do nervo óptico, considerando todos os grupos, foi 0,302 ± 0,039 cm (0,287 cm - 0,512 cm) e 0,344 cm ± 0,048 cm nos indivíduos sedados apenas com X/Q / Introduction: the intracranial pressure can be monitored by various methods that may be invasive or non-invasive. Ultrasonography of the optic nerve is a technique non-invasive that allows measurement of the nerve sheath and detection of possible variations in its diameter noninvasively. The optic nerve is part of the central nervous system continuously and is surrounded by a sheath. Thus, with the increase or reduction of intracranial pressure, it can be transposed to the sheath of this nerve with consequent variation of its diameter. These variations can be observed through the ultrasound image. Objective: determine the normal optical nerve sheath diameter and to evaluate the possible effects of drugs on optical nerve sheath diameter during anesthetic induction in healthy pigs with normal intracranial pressure through ultrasound image. Methods:118 Healthy hybrid piglets from (64 female) the weighing approximately 20 kg each and of similar ages. All pigs underwent general anesthesia and were duly monitored. The animals were divided into three groups according to the medications used. Group A received preanesthetic xylazine and ketamine; Grupo B received xylazine, ketamine and propofol, and Grupo C received xylazine, ketamine, and thiopental (thionembutal). Measurements in the three groups were done by the ultrasound device in triplicate of each eye from the left and right sides. Results: There were no statistically significant differences between sex and weight. The mean optical nerve sheath sizes on both sides in each group were 0.394±0.048 cm (X/K), 0.407±0.029 cm (X/K/P) and 0.378±0.042 cm (X/K/T). Considering all the groups, the diameter of the optic nerve sheath varied from 0.287-0.512 cm (mean of 0.302±0.039 cm). There were statistically significant differences between the groups P and T (P > T, p=0.003). No statistically significant differences were detected when other groups were compared each other. Conclusion: The mean diameter of the optic nerve sheath considering all groups was 0.302±0.039 cm (0.287-0.512 cm) and 0.394±0.048 cm in the subjects only sedated with X/K