Pesquisas sobre próteses ativas e exoesqueletos têm se intensificado nas últimas décadas. Seu uso para reabilitação, aumento de força ou substituição de um membro debilitado já está sendo utilizado comercialmente. Porém, um dos desafios para o controle deste tipo de dispositivo é a identificação dos parâmetros das articulações humanas para que o equipamento simule o mesmo comportamento e a interface homem máquina seja mais eficaz e confortável. Este trabalho apresenta o desenvolvimento, construção e validação de um exoesqueleto que é um dispositivo para estudo da marcha. Em outras palavras, o exoesqueleto apresentado é capaz de medir a força de interação com o corpo humano bem como a posição angular das articulações do joelho e tornozelo durante a marcha. Com essas medições é possível calcular os parâmetros de impedâncias dessas articulações. A revisão bibliográfica sobre exoesqueletos foi necessária para a definição dos requisitos do projeto. O projeto do exoesqueleto desenvolvido pela autora durante o trabalho de conclusão de curso foi revisto de acordo com os requisitos estabelecidos. Assim, o novo projeto, chamado de Protótipo II ou ExoLoLi, é capaz de suprir as deficiências do primeiro projeto e atender a todos os requisitos para ser uma ferramenta de estudo da marcha. O ExoLoLi foi construído e experimentos preliminares foram realizados para a sua validação como ferramenta de estudo da marcha. Foi possível confirmar que o exoesqueleto faz as medições de força de interação e de posição corretamente. Também foi possível verificar que o exoesqueleto interfere no padrão natural da marcha. De qualquer forma, o exoesqueleto poderá ser usado, não apenas para o cálculo dos parâmetros de impedância, mas também para estudo de consumo energético com diferentes tipos de controle e para diferentes aplicações (como reabilitação e aumento de força), dependendo do controle programado para o seu funcionamento. / Research on active prosthetics and exoskeletons has been intensified in recent decades. Its use for rehabilitation, strength increase or replacement of a disabled member is already being used commercially. But one of the challenges for the control of this type of device is the identification of the human joint\'s parameters so the machine is able to simulate the same behavior and the man-machine interface is more effective and comfortable. This dissertation presents the development, construction and validation of an exoskeleton which is a device for gait study. In other words, the presented exoskeleton is capable of measuring the interaction force with the human body as well as the angular position of the knee and ankle joints during gait. With these measurements it is possible to calculate the impedance parameters of these joints. The literature review about exoskeletons was necessary to define the project requirements. The exoskeleton developed by the author to obtain the engineering degree (undergraduate paper) has been reviewed in accordance with the established requirements. So the new exoskeleton design, called as Prototype II or ExoLoLi, is able to address the weaknesses of the first project and meet all the requirements to be a gait study tool. The ExoLoLi was built and preliminary experiments were performed to validate it as gait study tool. It was confirmed that the exoskeleton is able to measure the interaction forces and the angular position correctly. It was also observed that the exoskeleton interferes at the natural gait pattern. Anyway, the exoskeleton can be used not only for calculating the human impedance parameters, but also to analyze the energy consumption using different control strategies and to be used in different applications (such as rehabilitation or strength increase) depending on the programmed control for its operation.

CoordenaÃÃo de AperfeiÃoamento de Pessoal de NÃvel Superior / Neste trabalho, nanopartÃculas magnÃticas de ferro (Fe3O4) (NPM) foram avalia- das como suporte para a imobilizaÃÃo de lipase de Candida antarctica do tipo B (CALB). O biocatalisador (CALB-NPM) foi analisado na catÃlise dos Ãsteres: oleato de etila (biodiesel), butirato de metila e etila. NanopartÃculas magnÃticas sÃo particularmente interessantes para imobilizaÃÃo enzimÃtica devido as suas propriedades magnÃticas favorecerem a fÃcil separaÃÃo da mistura reacional atravÃs do uso de magnetismo. A enzima CALB à uma enzima capaz de atuar em diversas reaÃÃes, como, hidrÃlises e transesterificaÃÃes. Contudo, um dos problemas do uso de enzimas como catalisadores homogÃneos à a sua recuperaÃÃo. Assim, à necessÃrio o uso de suportes que retenham a enzima, mantendo suas caracterÃsticas catalÃticas. As na- nopartÃculas foram produzidas pelo mÃtodo de co-precipitaÃÃo. Determinou-se o tamanho das nanopartÃculas (11 nm) atravÃs da tÃcnica de difraÃÃo de raios-X (DRX) com posterior refi- namento das fases obtidas pelo mÃtodo Rietveld. Espectros de infravermelho foram obtidos para anÃlise de presenÃa de hidroxilas usando pastilhas de KBr das ferritas magnÃticas. O espectro foi medido na regiÃo entre 400 e 4000 cm−1. ModificaÃÃes foram realizadas na su- perfÃcie das mesmas com γ-aminopropiltrietoxissilano (APTS) e glutaraldeÃdo. No processo de imobilizaÃÃo, a influÃncia da velocidade de agitaÃÃo (20-250 rpm), carga enzimÃtica (45-200 UpNPB.g−1), tempo de contato enzima-suporte (0,5-5 h), concentraÃÃo de glutaraldeÃdo (2,5 e 25 % (m/v)), aditivo dodecil sulfato de sÃdio (SDS 0,23 %) e reutilizaÃÃo do biocatalisador fo- ram avaliadas. A imobilizaÃÃo foi realizada na presenÃa de 100 mM de tampÃo bicarbonato de sÃdio, pH 10, a 25 ÂC. ApÃs a imobilizaÃÃo, a enzima imobilizada exibiu melhor estabilidade tÃrmica e operacional do que na forma solÃvel. As condiÃÃes Ãtimas de imobilizaÃÃo foram: velocidade de agitaÃÃo de 45 rpm, carga enzimÃtica (80 UpNPB.g−1), tempo de imobilizaÃÃo de 1 h, soluÃÃo de glutaraldeÃdo (25 % (m/v)), possibilitando um rendimento de imobilizaÃÃo de 41,8 % e atividade enzimÃtica do derivado de 29,1 UpNPB/g. AlÃm disso, o biocatalisador manteve aproximadamente, 53% de atividade catalÃtica inicial apÃs cinco ciclos consecutivos de reaÃÃo hidrolÃtica. ApÃs a imobilizaÃÃo, a estabilidade tÃrmica dos derivados foi realizada a partir da reaÃÃo de hidrÃlise com 0,01 g de CALB-NPM. atividade catalÃtica da enzima livre e imobilizada foi analisada a 60 ÂC. A produÃÃo de esteres foi realizada com o biocatalisador na melhor condiÃÃo catalÃtica. AlÃm das nanopartÃculas foram analisadas a bioconversÃo de esteres por resinas acrÃlicas comerciais (CALB imobilizada). A conversÃo de oleato de etila foi de aproximadamente 90% para os biocatalisadores testados. Os ciclos de reaÃÃo consecutivos (14) mostram a manutenÃÃo da produÃÃo de biodiesel. A mÃxima conversÃo de buitrato de etila (96,8%) e metila (93,9%) foram obtidos apÃs 8 h de reaÃÃo a 25 ÂC com CALB imobilizada em nanopartÃculas magnÃticas. Os ciclos de reaÃÃo consecutivos (12) mostram a manutenÃÃo da produÃÃo dos Ãsteres (aproximadamente 76% para as nanopartÃculas e 79% para a resina acrÃlica). / In this work, magnetic nanoparticles of iron (Fe3O4) (NPM) were evaluated as a support for the immobilization of lipase Candida antarctica B (CALB). The biocatalyst (CALB- NPM) was analyzed in the catalysis of esters: ethyl oleate (biodiesel), methyl and ethyl buty- rate. Magnetic nanoparticles are particularly interesting for enzyme immobilization due to their magnetic properties favoring the easy separation from the reaction mixture by use of magne- tism. The CALB enzyme is an enzyme capable of acting in various reactions, such as hydrolysis and transesterifications. However, one problem of using enzymes as homogeneous catalysts is their recovery. Thus, it is necessary to use brackets that retain the enzyme while maintaining its catalytic characteristics. Nanoparticles were produced by co-precipitation method. We de- termined the size of the nanoparticles (11 nm) using the technique of X-ray diffraction (XRD) with subsequent refining of the phases obtained by the Rietveld method. Infrared spectra were obtained for analysis of the presence of hydroxyls using KBr pellets of magnetic ferrites. The spectrum was measured in the region between 400 and 4000 cm −1. Modifications were car- ried out on the nanoparticlesâ surfaces with γ-aminopropyltriethoxysilane (APTS) and glutaral- dehyde. The influence of stirring speed (20-250 rpm), enzyme load (45-200 UpNPB/gsupport), immobilization time (0.5-5 h), glutaraldehyde solution (2.5 and 25%), additive (SDS 0.23%) and reuse of the biocatalyst (six hydrolytic cycles reactions) were evaluated. The immobiliza- tion was performed in the presence of 100mMsodium bicarbonate buffer, pH 10, at 25 ÂC. After immobilization, CALB exhibited improved thermal and operational stabilities. The best result (Immobilization yield: 53% and immobilized enzyme activity: 29.1 UpNPB/gsupport) was obtained at 45 rpm, using 200 UpNPB/gsupport and 1h of immobilization. Furthermore, immo- bilized Calb maintained approximately 41.8 % of initial activity after five cycles of hydrolysis. The ethyl oleate production was analyzed with the best condition and compared to commercial acrylic resins (CALB immobilized). The ethyl oleate conversion was approximately 90 % for the two biocatalyst at 48 h. The consecutive reaction cycles (14) show the maintenance in the production of biodiesel. Maximum conversion of methyl butyrate (93.9 %) and ethyl butyrate (96.8 %) were achieved after 8 h of reaction at 25 ÂC for CALB immobilized onto magnetic nanoparticles. The consecutive reaction cycles (12) show the maintenance in the production of esters (approximately 76 % for nanoparticles and 79 % for acrylic resin).

CoordenaÃÃo de AperfeiÃoamento de Pessoal de NÃvel Superior / FundaÃÃo de Amparo à Pesquisa do Estado do Cearà / Nos Ãltimos anos, um grande interesse na associaÃÃo de materiais magnÃticos e biolÃgicos tem sido relatado na literatura. A obtenÃÃo de novos compÃsitos constituÃdos de galactomanana (GM), nanopartÃculas magnÃticas (MNPs) de NiZn e glicerol (GL) foram produzidos em diferentes proporÃÃes com finalidade de potencializar as caracterÃsticas individuais de cada material para futuras aplicaÃÃes. Sendo assim, as propriedades estruturais, magnÃticas e dielÃtricas dos nanobiocompÃsitos foram investigadas por DifraÃÃo de Raios-X (DRX), Espectroscopia de AbsorÃÃo na RegiÃo de Infravermelho (FTIR), AnÃlise TÃrmica (TG), Calorimetria ExploratÃria Diferencial (DSC), Microscopia EletrÃnica de Varredura (MEV), Microscopia EletrÃnica de TransmissÃo (TEM), Medidas MagnÃticas e Medidas DielÃtricas. A estrutura de espinÃlio da ferrita de NiZn foi confirmada por DRX e TEM e a amostra GMGL apesar de ser um material amorfo apresentou em seus nanobiocompÃsitos picos caracteristicos da fase de NiZn. As bandas caracterÃsticas para as amostras foram confirmadas por FTIR. Estas por sua vez seguiram um perfil de degradaÃÃo de acordo com as quantidades de NiZn incorporados, confirmados nos termogramas de DSC. A caracterizaÃÃo por MEV foi importante para avaliaÃÃo da morfologia. Os resultados das medidas dielÃtricas apresentaram baixas perdas dielÃtricas e das medidas magnÃticas mostraram comportamento magnÃtico para todos os nanobiocompÃsitos. Portanto, os resultados da caracterizaÃÃo dos nanobiocompÃsitos foram satisfatÃrios para possÃveis aplicaÃÃes como biomaterias, dispositivos eletrÃnicos ou em Ãreas afins. / In recent years, a great interest in the association of magnetic and biological materials has been reported in the literature. New composite consisting of galactomannan (GM), magnetic nanoparticles (NPs) of NiZn and glycerol (GL) were produced in different proportions with the purpose of enhancing the individual characteristics of each material for future applications. Thus, the structural, magnetic and dielectric properties of nanobiocomposites were investigated by Absorption Spectroscopy in the Region of Infrared (FTIR), X-Ray Diffraction (XRD), Thermal Analysis (TG), Differential Scanning Calorimetry (DSC), Electron Microscopy (SEM), Transmission Electron Microscopy (TEM), Magnetic Measurements and Dielectric Measurements. The structure of spinel NiZn ferrite was confirmed by XRD and TEM. Sample GMGL despite being an amorphous material presented in their nanobiocomposites characteristic peaks of phase NiZn. The characteristic bands in the samples were confirmed by FTIR. These in turn followed a degradation profile in accordance with the amounts of NiZn incorporated, which was confirmed in the DSC thermograms. The characterization by SEM was important to assess the morphology. The results of dielectric measurements showed low dielectric loss and magnetic measurements showed magnetic behavior for all nanobiocomposites. Therefore, the results of the characterization of nanobiocomposites were satisfactory for potential applications as biomaterials, electronic devices or related areas.

Submitted by Leonardo Freitas (leonardo.hfreitas@ufpe.br) on 2015-04-13T13:31:16Z No. of bitstreams: 2 DISSERTAÇÃO ANA PATRICIA DE OLIVEIRA SOUZA.pdf: 737773 bytes, checksum: e610ffdcf3c473a5761efb9f7f680d1d (MD5) license_rdf: 1232 bytes, checksum: 66e71c371cc565284e70f40736c94386 (MD5) / Made available in DSpace on 2015-04-13T13:31:16Z (GMT). No. of bitstreams: 2 DISSERTAÇÃO ANA PATRICIA DE OLIVEIRA SOUZA.pdf: 737773 bytes, checksum: e610ffdcf3c473a5761efb9f7f680d1d (MD5) license_rdf: 1232 bytes, checksum: 66e71c371cc565284e70f40736c94386 (MD5) Previous issue date: 2013-08-29 / Técnicas e biomateriais vêm sendo testados e utilizados, todos com suas vantagens e desvantagens, assim como limitações principalmente com relação ao tamanho da reconstrução e à necessidade de um leito receptor adequado, que proporcione a vascularização, nutrição e fornecimento de células em boa quantidade para o processo de neoformação óssea. Foi realizado um estudo in vitro associando células-tronco mesenquimais (CTMs) de cordão umbilical humano com uma biocerâmica fosfacálcica bifásica nano-micro-macro porosa de hidroxiapatita - beta tricálcio fosfato (HA-βTCP) densa. A proporção de hidroxiapatita (HA) foi de 60% e βTCP 40% com micro poros de 10 micra de diâmetro e diâmetro dos poros intercomunicantes de até 500 micra. O experimento foi mantido em estufa a 37º por 21 dias e as trocas do meio de cultura realizadas a cada 03 dias. As amostras foram analisadas semanalmente até 21 dias por microscópio invertido de contraste de fase e após os 21 dias foi realizada a análise citoquímica das amostras com o método do vermelho de alizarina. Os resultados demonstraram que a morfologia das CTMs em estudo condiz com o achado de que a estimulação das mesmas pela presença do biomaterial foi capaz de produzir células possivelmente secretoras demostrando que a associação da biocerâmica Osteosynt® com células-tronco mesenquimais de cordão umbilical humano é um campo bastante promissor na bioengenharia de tecido ósseo.

Made available in DSpace on 2018-08-02T00:02:56Z (GMT). No. of bitstreams: 1 tese_10922_RENATA TREVELIN DA SILVA.pdf: 2678801 bytes, checksum: 04804497b8e88125fa0a53ef7e262daa (MD5) Previous issue date: 2017-03-31 / A redução de arrasto por polímeros vem sendo estudada nas últimas décadas e aplicada em muitos processos industriais. Além de aplicações na indústria, polímeros redutores de arrasto também mostram efeitos positivos na circulação sanguínea e podem representar um meio de tratar doenças cardiovasculares. Investiga-se no presente trabalho os efeitos de diferentes tipos de polímeros como redutores de arrasto em solução nutriente salina (solução utilizada em sistemas de perfusão de órgãos). Três diferentes polímeros são testados: Poliacrilamida (PAM), Óxido de Polietileno (PEO) e Goma Xantana (XG), com concentrações de 10, 50 e 100 ppm. A primeira etapa do trabalho foi feita em reômetro com uma geometria rotativa formada por cilindros concêntricos com folga dupla. Nesta etapa, são obtidas curvas de viscosidade com o aumento da taxa de cisalhamento, para caracterização do fluido, e realizados testes com taxa de cisalhamento constante, para analisar a queda de eficiência do polímero ao longo do tempo do experimento. Tais testes foram feitos utilizando água destilada (AD) e solução nutriente salina Krebs-HEPES como solvente. Os resultados sugerem que a composição da solução salina nutriente Krebs-HEPES não altera significativamente o comportamento dos polímeros PAM e do PEO, mostrando que podem ser satisfatoriamente diluídos neste solvente sem perda da eficiência dos redutores de arrasto. Porém altera a conformação da XG, reduzindo drasticamente sua eficiência. A segunda etapa do trabalho consiste em experimentos em leito arterial caudal de ratos utilizando um sistema de perfusão do órgão, tendo a solução nutriente Krebs-Henseleit como solvente. Tais experimentos são feitos para se verificar possíveis influências das interações com o solvente e com as células do tecido arterial na redução de arrasto promovida pelos polímeros durante o escoamento pulsátil. Os testes são conduzidos variando a vazão de perfusão da artéria caudal para cada concentração dos polímeros considerados, com o objetivo de se avaliar se a solução é capaz de diminuir a pressão de perfusão. Os resultados sugerem que a PAM é um polímero com boa eficiência para reduzir a pressão de perfusão, mas o PEO e a XG não se mostraram bons redutores nas condições utilizadas nos experimentos. Porém esses resultados ainda não são conclusivos e necessitam de estudos mais aprofundados.

Orientadores: Jose Wilson Magalhães Bassani, Antonio Carlos Guimarães de Almeida / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Eletrica e de Computação / Made available in DSpace on 2018-08-12T22:48:22Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Azevedo_GersonFlorenceCarvalheirade_D.pdf: 2274193 bytes, checksum: 9c8a1fee0426b5335f1a55b9dfcdd33d (MD5) Previous issue date: 2009 / Resumo: Durante o burst epileptiforme e a depressão alastrante (DA), são observados um aumento da [K+]o (concentração extracelular de potássio) e uma diminuição da [Ca2+]o (concentração extracelular de cálcio), evidenciando a participação deste mecanismo não-sináptico nestes padrões oscilatórios anormais. Essas variações nas [K+]o e [Ca2+]o elevam a excitabilidade neuronal. No entanto, não está claro se a alta [K+]o é um fator primário na geração destas atividades neuronais ou se apenas desempenha um papel secundário neste processo. Para melhor compreender a dinâmica não-linear destes padrões, as condições experimentais de alta [K+]o e zero [Ca2+]o foram replicadas em um modelo ampliado de Golomb, referente à região CA1 da formação hipocampal. Importantes mecanismos regulatórios de concentração iônica, como a bomba Na+/K+, a difusão iônica e o sistema de buffer da glia, foram acrescentados ao modelo de Golomb. Dentro destas condições, foi possível simular atividades elétricas neuronais tipicamente apresentadas no burst epileptiforme em sua fase ictal. A DA foi iniciada pela interrupção da atividade da bomba Na+/K+. O bloqueio da bomba Na+/K+ por meio da hipóxia celular é uma manobra experimental para se obter a DA, conhecida também como depressão alastrante hipóxica - DAH. A teoria de bifurcação e o método fast-slow analysis foram utilizados para estudar a interferência do K+ extracelular na excitabilidade celular. Este estudo indicou que o sistema perde a sua estabilidade com o aumento da [K+]o, transitando para um elevado estado de excitabilidade. Este crescimento da [K+]o provoca bifurcações no comportamento dinâmico neuronal, que determinam transições entre diferentes estágios dessas atividades elétricas. No primeiro estágio, o aumento da [K+]o propicia a deflagração do burst epileptiforme e da DA via bifurcações sela-nó e de Hopf supercrítica, respectivamente. Ao longo da atividade neuronal, o nível de excitabilidade é mantido por meio de um crescimento contínuo da [K+]o, que deprime as correntes de K+ em um processo de realimentação positiva. Neste estágio, em relação ao burst epileptiforme, a amplitude e a freqüência dos disparos dos potenciais de ação são alteradas via bifurcação de Hopf supercrítica. No último estágio, com a depressão das correntes de K+, a bomba de Na+/K+ tem uma participação importante no término da atividade neuronal. O burst epileptiforme e a DA são finalizados por meio das bifurcações sela-órbita homoclínica e sela-nó, respectivamente. Portanto, este trabalho sugere que o K+ extracelular pode desempenhar um papel fundamental na dinâmica não-linear do burst epileptiforme e da sua transição para a DA. / Abstract: During the epileptiform burst and the spreading depression (SD), it is observed an increase of [K+]o (extracellular potassium concentration) and a decrease of [Ca2+]o (extracellular calcium concentration), pointing out the participation of this nonsynaptic mechanism in these abnormal oscillatory patterns. These ionic variations raise the neuronal excitability. However, whether the high [K+]o is a primary factor in the beginning of these neuronal activities or just plays a secondary role into this process is unclear. To better understand the nonlinear dynamics of these patterns, the experimental conditions of high [K+]o and zero [Ca2+]o were replicated in an extended Golomb model in which we added important regulatory mechanisms of ion concentration as Na+/K+ pump, ion diffusion and glial buffering. Within these conditions, it was possible to simulate epileptiform burst within the ictal phase. The SD was elicited by the interruption of the Na+/K+ pump activity. The blockage of Na+/K+ pump by cellular hypoxia is an experimental procedure to elicit SD, known as hypoxic spreading depression - HSD. The bifurcation theory and the method of fast-slow analysis were used to study the interference of extracellular K+ in the cellular excitability. This analysis indicates that the system loses its stability at a high [K+]o, transiting to an elevated state of neuronal excitability. This raise of [K+]o provokes bifurcations in the neuronal dynamic behavior, that determine transitions between different stages of these electrical activities. In the initial stage, the increase of [K+]o creates favorable conditions to trigger the epileptiform burst and the SD by saddle-node and supercritical Hopf bifurcations, respectively. During the neuronal activity, the level of excitability is maintained by a continuous growth of [K+]o that depresses K+ currents in a positive feedback way. At this stage, concerning epileptiform burst, the amplitude and frequency of action potentials are changed by supercritical Hopf bifurcation. At the last stage, with the depression of K+ currents, the Na+/K+ pump plays an important role in the end of neuronal activity. The epileptiform burst and SD activities terminate by saddle-homoclinic orbit and saddle-node bifurcations, respectively. Thus, this work suggests that [K+]o may play a fundamental role in the nonlinear dynamics of the epileptiform burst and the transition to SD. / Doutorado / Engenharia Biomedica / Doutor em Engenharia Elétrica

Orientador: João Mauricio Rosario / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecanica / Made available in DSpace on 2018-08-12T08:58:24Z (GMT). No. of bitstreams: 1 AvilesSanchez_OscarFernando_D.pdf: 4061907 bytes, checksum: 1b216851e77a80d2a12a6b33ab306c14 (MD5) Previous issue date: 2008 / Resumo: O objetivo desta pesquisa e o desenvolvimento do protótipo de uma mão mecânica com características antropomórficas. A principal finalidade dessa tese de doutorado é projetar e construir uma mão antropomórfica com cinco dedos para pesquisa na área de manipulação. Neste trabalho é proposta inicialmente a fabricação de um mecanismo de um dedo robótico que possui um grau de liberdade (GDL) inspirado na anatomia de um dedo humano, considerando suas restrições e suas dimensões. O estudo cinetostático foi realizado utilizando a metodologia de grupos de Assur. A análise para imitar os movimentos de um dedo é realizada a partir da solução gráfica das posições obtidas pelo dedo mecânico através da utilização de um software comercial de CAD, sendo calculado de modo interativo as forças e reações que são geradas em cada junta e, posteriormente, é implementado um programa de computador utilizando a plataforma MatlabTM, para encontrar a solução desse sistema de equações. O protótipo inicial de dedo mecânico foi equipado com um sensor tipo FSRs (Force Sensitive Resistors) para a medição de força, que consiste de um polímero condutor piezo resistivo, o qual altera o valor de sua resistência ao ser deformado através da aplicação de uma força sobre sua superfície. A inserção da sensação de força é um componente importante para a realização de sistemas robóticos que podem interatuar de forma orgânica com o mundo exterior. / Abstract: The objective of this research is to develop a mechanical hand prototype with anthropomorphic characteristics. The main goal of this doctoral thesis is to project and assembly a five fingered anthropomorphic hand for research prehensile tasks. Initially the creation of a one DOF finger mechanical finger inspired on its human counterpart is proposed. the kinetostatic study was achieved by using the Assur groups method. The analysis for mimicking the movements of each finger was done through graphical solutions knowing the positions thanks to CAD software, allowing the calculation of forces and reactions over each joint, and the creation of data for solving the equations through MatlabTM. The first prototype was equiped with a FSRs sensor for force measurements. The force feedback is of great importance when interacting in the real world. / Doutorado / Mecanica dos Sólidos e Projeto Mecanico / Doutor em Engenharia Mecânica

Orientador: Alberto Cliquet Jr / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Eletrica / Made available in DSpace on 2018-08-03T18:16:11Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Paula_JosueBruginskide_D.pdf: 7048497 bytes, checksum: 319ef82b56613035c9dce55ed18dd6b4 (MD5) Previous issue date: 1997 / Resumo: Visando melhorar a qualidade de vida de pacientes portadores de colostomia, foi desenvolvido o protótipo de um Oclusor Ativo Implantável para Colostomias. O princípio básico de funcionamento é a substituição da ação natural do músculo esfincteriano anal pela ação de uma fita constritora colocada ao redor do estoma e tracionada por um motor de passo. O elemento ativo do protótipo é um motor de passo cujo torque é ampliado por três reduções mecânicas. A primeira é constituída de duas engrenagens denteadas em Nylon, com redução de 1:1,28. A engrenagem menor é fixada ao eixo do motor e a maior movimenta uma rosca sem-fim na segunda redução. Esta é composta pela sem-fim de aço inox e por uma coroa denteada em bronze, com uma redução de 1:6,5. A última redução é exercida por outra rosca sem-fim em aço inox, fixada ao eixo da engrenagem em bronze, e que produz uma redução de 1:14. Esta segunda sem-fim movimenta um carro de tração ao qual está fixada uma fita constritora em PTFE com 80 mm de comprimento e 12 mm de largura. Todos estes elementos ficam inseridos em uma carcaça de proteção de duas partes feita em polietileno de ultra-alto peso molecular e todo o oclusor é revestido com silicone grau médico... Observação: O resumo, na íntegra, poderá ser visualizado no texto completo da tese digital / Abstract: : Aiming to improve the quality of life of colostomates, the prototype of na Active Implantable Colostomy Occluder was built. The fundamental idea is to reproduce the natural sphincter?s action by using a construction band placed around the stoma and pulled by a step motor. The active element of the prototype is a step motor and its torque is powered by three mechanical gear reductions. The first one consists of two Nylon toothed wheels giving a 1:1,28 reduction ratio. The smaller one is fixed to the motor?s shaft and the other moves an andless screw and a toothed wheel, both in bronze and with a 1:6,5 reduction. The last reduction is effected by another endless screw, built in stainless-steel, which is moved by the bronze toothed wheel and gives a 1:14 reduction. This second screw moves a nut to which is fixed an 80 mm long, 12 mm wide polytetrafluoroethylene vascular implant, used as the constriction band. All these mechanical components were placed inside a two-piece case of ultrahigh molecular weight polyethylene, and the whole prototype was covered with medical grade silicon rubber. To operate the prototype, we built a control unit with the suitable logical commands using CMOS technology, a SGS L297 stepper motor controller IC and a SGS L298N dual full-bridge driver IC... Note: The complete abstract is available with the full electronic digital thesis or dissertations / Doutorado / Doutor em Engenharia Elétrica

Orientador: Alberto Cliquet Junior / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Eletrica / Made available in DSpace on 2018-07-17T09:45:35Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Paula_JosueBruginskide_M.pdf: 8874692 bytes, checksum: bfda81c0184773cdbf106c5a2fb76672 (MD5) Previous issue date: 1992 / Resumo: A inferior qualidade de vida dos pacientes portadores de colostomia foi a mola propulsora deste trabalho e o desenvolvimento de um oclusor eficaz é uma maneira de tentar modificar este quadro. Após realizar uma revisão bibliográfica das várias técnicas tentadas na tratamento de incontinências (fecais e vesicais) nos últimos dez anos, decidimos investigar a possibilidade de utilização de força eletromagnética/mecânica (EMM) para promover um estado continente em colostomias. Devido às grandes dificuIdades em caracterizar e modelar as propriedades mecânicas da musculatura lisa, em especial dos intestinos, optamos pela determinação das características e propriedades necessárias às peças componentes de um esfíncter artificial que, utilizando força eletromagnética/mecânica, imitasse a ação esfincteriana. Com este fim, realizaríamos um trabalho experimental com cólon isolado de 26 cães adultos com mais de 15 kg. Uma fita plástica de 0,9 cm de largura foi colocada em torno da porção distal dos cólons e seu perímetro reduzido a passos de 0,25 cm. Em 10 experimentos a força de tração necessária para deslocar a fita foi monitorada com o uso de uma célula de carga. Os cólons variaram entre 17 e 57 cm de comprimento e 5,4 e 8,5 cm de perímetro, e obtivemos continência para gases a uma pressão intraluminal acima de 80 mmHg em todos os experimentos quando era atingido um perímetro final entre 3,7 e 4,7 cm. Após os testes, não foi observada nenhuma lesão macroscópica na área de constricção. O maior deslocamento da fita foi de 4, 2 cm e a força de tração necessár ia para deslocá-la foi inferior a 50 N. Estes resultados tornam promissora a construção de um oclusor para colostomias ativo e implantável utilizando força EMM e imitando a ação esfincteriana / Abstract: The low quality of life of the colostomates was the starting point of this work, and one of the ways to change this situation i s the development of an efficient colostomy ocluder. A review of the last ten years wor ks on technics available in order to improve faecal and vesical continence has shown that the use of eletromagnetic/mechanical (EMM) power has not been under investigation. As we know, modelling of the smooth muscles mechanical properties remains as a trial to biomedical scientists, in particular the mechanical behavior of the intestinal muscle. This work looks at the characteristics needed to the components of an artificial sphincter that works with EMM power and reproduces the natural sphincter action. The experimental work was done with isolated colon of 26 mongrel dogs. A 0 9 cm width plastic band was set around the terminal stoma and it's perimeter was reduced in steps of 0.255 cm. In 10 experiments the traction force needed to pull the band was measued with a force transducer. The colons varied from 17 to 57 centimeters lenght and 5.4 to 8.5 centimeters perimeter, and all of them became continent for an intraluminal gas pressure over 80 mmHg when a final perimeter between 3.7 and 4.7 was reached / Mestrado / Mestre em Engenharia Elétrica

A Tomografia de Impedância Elétrica é uma técnica de obtenção de imagens não invasiva que pode ser usada em aplicações clínicas para estimar a impeditividade dos tecidos a partir de medidas elétricas na superfície do corpo. Matematicamente este é um problema inverso, não linear e mal posto. Geralmente é usado um filtro espacial Gaussiano passa alta como método de regularização para resolver o problema inverso. O objetivo principal deste trabalho é propor o uso de informação estatística fisiológica e anatômica da distribuição de resistividades dos tecidos do tórax, também chamada de atlas anatômico, em conjunto com o filtro Gaussiano como métodos de regularização. A metodologia proposta usa o método dos elementos finitos e o algoritmo de Gauss-Newton para reconstruir imagens de resistividade tridimensionais. A Teoria do Erro de Aproximação é utilizada para reduzir os erros relacionados à discretização e dimensões da malha de elementos finitos. Dados de tomografia de impedância elétrica e imagens de tomografia computadorizada coletados in vivo em um suíno com diferentes alterações fisiológicas pulmonares foram utilizados para validar o algoritmo proposto. As imagens obtidas foram consistentes com os fenômenos de atelectasia, derrame pleural, pneumotórax e variações associadas a diferentes níveis de pressão durante a ventilação mecânica. Os resultados mostram que a reconstrução de imagens de suínos com informação clínica significativa é possível quando tanto o filtro Gaussiano quanto o atlas anatômico são usados como métodos de regularização. / Electrical Impedance Tomography is a non invasive imaging technique that can be used in clinical applications to infer living tissue impeditivity from boundary electrical measurements. Mathematically this is an non-linear ill-posed inverse problem. Usually a spatial high-pass Gaussian filter is used as a regularization method for solving the inverse problem. The main objective of this work is to propose the use of physiological and anatomical priors of tissue resistivity distribution within the thorax, also known as anatomical atlas, in conjunction with the Gaussian filter as regularization methods. The proposed methodology employs the finite element method and the Gauss-Newton algorithm in order to reconstruct three-dimensional resistivity images. The Approximation Error Theory is used to reduce discretization effects and mesh size errors. Electrical impedance tomography data and computed tomography images of physiological pulmonary changes collected in vivo in a swine were used to validate the proposed method. The images obtained are compatible with atelectasis, pneumothorax, pleural effusion and different ventilation pressures during mechanical ventilation. The results show that image reconstruction from swines with clinically significant information is feasible when both the Gaussian filter and the anatomical atlas are used as regularization methods.