Via the viewpoint of fuel and oxidant supply in this study, we compare heterogeneous carbon fiber bipolar plates with graphite bipolar plates that apply to fuel cell. In operating condition with different gas inlet pressure and compressing pressure, we study the penetrability of reactant gases that come into the carbon cloth under the rib of a bipolar plate. Eventually the output voltage and power density are measured to prove the advantages of the new bipolar plate. The experimental results show that carbon fiber bipolar bunch in low compressing pressure 2bar already display high gas penetrability. Its dimensionless flow rate is about quadruple of graphite bipolar plates. The reactant gas can enter the carbon cloth either from the side or from the top of the penetrating carbon fiber bipolar bunch. In addition, carbon fiber bipolar plates are affected slightly by compressing pressure. Further, the total electrical resistant of carbon fiber bipolar plates with carbon cloth already decreases to 18.5mΩ*cm² in low compressing pressure 2bar. Therefore, by appling the new bipolar plate, the fuel cell in compressing pressure 2bar and inlet fuel pressure 1.15bar(absolute pressure) can developed a power rate 180mW/cm². Concerning graphite bipolar plates, we can find that compressing pressure increase from 1bar to 4bar due to the reduction in total resistance so the output voltage and power density can increase to maximum value 113mW/cm2. However, while we augment more compressing pressure, the influence in reducing total resistance is much smaller than that in reducing the porosity of carbon cloth. Therefore, the output power density decreases. Also, output voltage of carbon fiber bipolar plates at 0.5mA/cm2 is 0.38 V and is higher than that of graphite bipolar plate 0.2 V.

The development of wireless DNA microelectrochemical microarray sensors is described. The operational principles of these sensors are based on bipolar electrochemistry. Bipolar electrodes are used to fabricate the wireless microarrays in this work. The systems are configured so that DNA sensing is carried out at the cathodic end of a bipolar electrode (BPE) and the result of the sensing experiment is reported at the anodic end of the BPE. There are two types of reporting platforms developed in this study. The first type relies on the emission of electrogenerated chemiluminescence (ECL). The system is configured so that ECL is emitted at the anodic end of the BPE when the target DNA is hybridized to the capture probe DNA immobilized on the cathodic end of the BPE. However, when there is no hybridization reaction occurs, there is no ECL emission on the electrode surface. The second type of reporting platform developed is based on silver electrodissolution at the anodic end of a BPE. When a reduction reaction occurs at the cathodic end of a BPE, it triggers oxidation and dissolution of silver deposited at the anodic end of the BPE. The loss of silver can easily be detected by the naked eye. This detection principle is used for DNA detection: when the target DNA is hybridized to capture probe DNA on the BPE, the BPE becomes shorter. However, if target DNA does not hybridize to the electrode surface, the length of the BPE remains the same. The BPE microarrays described in this work eliminate the need for complicated microfabrication procedures and instrumentation. For example, as many as 1000 BPEs can be simultaneously controlled using just two driving electrodes and a simple power supply. To fully utilize BPE microarrays for specific sensing tasks, a method based on robotic spotting was developed to modify the cathodic end of each BPE in the array. Because each BPE in a microarray is individually addressable, this development allows each BPE to perform a particular sensing operation. / text

Thesis (M.S.) in Electrical Engineering--University of Maine, 2007. / Includes vita. Includes bibliographical references (leaf 44).

Thesis (Ph.D.)--Hong Kong University of Science and Technology, 2006. / Includes bibliographical references. Also available in electronic version.

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Introdução: Pacientes com Transtorno Bipolar (TB) e seus familiares apresentam níveis de estresse significativamente mais elevados que a população geral. Coping, utilizado para gerenciar situações estressantes, tem sido alvo de investigação e intervenções psicossociais em pacientes bipolares, auxiliando-os no manejo destes fatores e melhorando desfechos clínicos no tratamento. Objetivos: O presente estudo tem por objetivo primário comparar pacientes com TB, seus familiares de primeiro grau e um grupo de controles saudáveis quanto ao uso de estratégias de coping adaptativas e desadaptativas. Como objetivos secundários, serão feitas análises explorando diferenças de tipos específicos de coping utilizados pelos indivíduos dos diferentes grupos (pacientes, familiares e controles), através da escala Brief COPE. Outras correlações com variáveis clínicas serão exploradas, como fatores sociodemográficos e clínicos, buscando encontrar relações com as estratégias de coping na amostra de pacientes com TB. Método: Trata-se de um estudo transversal com amostragem por conveniência. O estudo incluiu 36 pacientes eutímicos com TB, 39 familiares de primeiro grau destes pacientes e 44 controles. As estratégias de coping foram avaliadas através da Escala Brief COPE. Resultados: Diferenças significativas foram encontradas quanto ao uso de estratégias adaptativas e desadaptativas entre pacientes, familiares e controles. Pacientes utilizam em menor grau estratégias adaptativas, quando comparados aos controles. Por outro lado, os familiares demonstram maior uso de estratégias desadaptativas, semelhante ao que é observado nos pacientes, diferindo do grupo controle. Limitações: O tamanho amostral é um importante limitador para as conclusões do estudo. Ainda, as conclusões foram baseadas em dados transversais. A utilização de avaliações psicológicas e clínicas em estudos longitudinais permitiriam um melhor mapeamento das mudanças ou manutenção nos padrões psicológicos dos participantes. Conclusões: O grupo de familiares encontra-se em um nível intermediário entre pacientes e controles, ou seja, familiares fazem uso de estratégias desadaptativas em níveis semelhantes ao grupo de pacientes, mas apresentam maior uso de estratégias adaptativas, assim como o grupo controle. Intervenções psicossociais com este grupo são justificadas, favorecendo o uso das estratégias adaptativas em detrimento das estratégias desadaptativas. / Background: Patients with Bipolar disorder (BD) and their relatives exhibit significantly higher stress levels than the general population. Coping strategies, used to manage stressful situations, have been the subject of research and have also been used in psychosocial interventions with bipolar patients in order to help them manage stress factors and improve the clinical outcome of treatment. Objectives: This study has the objective to compare BD patients, their first-degree relatives and a group of healthy controls on the use of adaptive strategies and maladaptive coping. The specific objectives, analyzes will be made by exploiting differences in specific types of coping used by individuals from different groups (patients, relatives and controls) through the Brief COPE scale. Other correlations with clinical variables will be explored, such as demographic and clinical factors, trying to find relations with coping strategies in the sample of patients with BD. Method: This was a cross-sectional study with sampling by convenience, enrolling 36 patients with BD, 39 of their first-degree relatives and 44 controls. Coping strategies were assessed using the Brief COPE scale. Results: Significant differences were detected between use of adaptive and maladaptive strategies by patients, patients' relatives and controls. Patients used adaptive strategies less often than the patients' relatives and controls. In contrast, the patients' relatives reported greater use of maladaptive strategies than the controls and were similar to the patients in this respect. Limitations: The sample size is an important factor limiting the conclusions that can be drawn from this study. Furthermore, these conclusions are based on cross-sectional data. Conclusions: The group of patients' relatives were at an intermediate level between the patients and the healthy controls, i.e. family make use of maladaptive strategies at similar levels to the group of patients, but greater use of adaptive strategies, as well as the control group. This group merits psychosocial interventions to encourage use of adaptive strategies rather than maladaptive strategies.

Biomarcadores tem se tornado uma parte essencial da pesquisa clínica. Na psiquiatria, diversos biomarcadores séricos têm sido estudados. No Transtorno Bipolar, considerável atenção tem sido dada a marcadores inflamatórios e entre esses destacam-se as citocinas. No entanto, o entendimento dos diferentes padrões de envolvimento desses marcadores ainda não foi suficientemente estudado. Também, até o momento, poucos foram os estudos que avaliaram seu papel como marcadores de atividade ou preditores de curso de doença. A presente tese é composta por dois estudos: 1) uma comparação de citocinas inflamatórias entre pacientes eutímicos com um diagnóstico de Transtorno Bipolar em relação a pacientes com Esquizofrenia e controles saudáveis. 2) um estudo prospectivo de pacientes com Transtorno Bipolar avaliando medidas de citocinas no baseline em relação a variáveis clínicas de um ano de seguimento. Como um todo, os resultados apresentados corroboram o involvimento de citocinas inflamatórias no Transtorno Bipolar e na Esquizofrenia, no entanto evidenciando um padrão diferenciado de envolvimento nos dois transtornos. Também a IL-6 mostrou-se alterada em pacientes eutímicos que viriam a apresentar um ou mais episódios depressivos durante um ano de seguimento e seu aumento correlacionou-se com o numero de dias com sintomas depressivos. Esses achados fornecem apoio adicional para a investigação de citocinas como possíveis biomarcadores para a atividade da doença ou preditores de recorrência. / Biomarkers are becoming an essential part of clinical research. In Psychiatry, several serum biomarkers are currently being studied. In Bipolar Disorder, increasing attetion has been given to inflammatory markers and among these cytokines has received special attention. However, the understanding of the different patterns of inflammation has not yet been fully clarified. Few studies have focused on its properties as markers of disease activity and predictors of outcome. This thesis contains two different studies: 1) a comparison of cytokine levels in patients with Bipolar Disorder, Schizophrenia and healthy controls. 2) a prospective study of euthymic patients with Bipolar Disorder assessing baseline cytokines and theis association with clinical variables during follow-up. These studies reinforce the idea of an inflammatory response in both Bipolar Disorder and Schizophrenia; however, the pattern of reponse seems to be different between the two disorders. Also, increased levels of IL-6 were observed in euthymic patients that would later present a depressive episode during follow-up and this increase was correlated with the numbers of days depressed. These findings five further support for the investigation of cytokines as possible biomarkers of disease activity and predictors of recurrence.

O vínculo parental e apego precoce tem um importante papel no desenvolvimento psicossocial das crianças, e vínculos disfuncionais têm sido associados a um maior risco para disfunção neurobiológica, incluindo risco para psicopatologia como Esquizofrenia (ESQ) e Transtorno Bipolar (TB). Biomarcadores periféricos de neuroplasticidade, inflamação e estresse oxidativo também têm sido associados a ambos transtornos. Nesta tese, examinamos pacientes com TB e ESQ comparados com controles saudáveis quanto às diferenças no estilo do vinculo parental, e se essas diferenças estariam correlacionadas com marcadores neurobiológicos. No primeiro artigo, descrevemos diferenças significativas na percepção do apego pelos pacientes com ESQ e TB nos primeiros 16 anos de vida. Os vínculos parentais dos pacientes com TB em relação aos com ESQ foram caracterizados pelo menor afeto (i.e., formulários mãe e pai, escores de “cuidado”) e maior controle (i.e., formulários mãe e pai, escores de superproteção), e nos pacientes ESQ maior exigência afetiva tanto da mãe como do pai, em relação aos pacientes com TB e CTR (i.e. formulários mãe e pai, escores de cuidado, afeto). No segundo artigo, avaliamos a correlação entre escala de vínculo parental e biomarcadores periféricos. Houve uma correlação positiva entre os níveis de IL6 e escores de cuidado do pai na ESQ e entre escores de cuidado materno no TB, ao mesmo tempo em que uma correlação negativa entre IL6 e superproteção paterna tanto na ESQ quanto no TB. Esses resultados sugerem que o estilo parental de vínculo pode ser uma ferramenta útil para detectar sinais precoces de ESQ e TB, o que pode ser correlacionado com gravidade dos sintomas ou com outros fatores que necessitam esclarecimento futuro, os quais podem estar associados às alterações na neurobiologia. O significado clínico dessas alterações biológicas ainda necessita investigação, envolvendo desenhos longitudinais. / Parent-child bonds and early attachment seem to have an important role in children’s psychosocial development, and disturbances in this relationship have been associated with increased risk for neurobiological dysfunctions, including mental disorders such as Schizophrenia (SCZ) and Bipolar Disorder (BD). Peripheral biomarkers of neuroplasticity, inflammation and oxidative stress have also been implicated in the pathophysiology of both disorders. In this work, we examined patients with BD and SCZ compared with healthy controls regarding differences in parental bonding style, and if these differences would correlate with neurobiological markers. In the first report, we describe that there were significant differences in the perception of attachment by patients during the first 16 years between SCZ and BD. The parental bonds of BD patients when compared to patients with SCZ were characterized by lower care (i.e., mother and father forms - care scores) and higher control (i.e., mother and father forms – overprotection scores) and in patients with SCZ higher care by parents compared to patients with BD and CTR (i.e., mother and father forms - care scores). In the second article, we conducted a correlation between the Parental Bonding Index and peripheral biomarkers. We found that IL-6 positively correlated with PBI father care in SCZ and PBI mother care in BD, and negatively correlated with PBI father overprotection in both disorders. These findings suggest that parental bonding style may be an useful tool to detect early signs of SCZ and BD and may be correlated to severity of symptoms or other factors that warrant further investigation, which are associated with changes in neurobiology. The clinical meaning of these changes remains to be examined in future longitudinal studies.

Introdução: Pacientes com Transtorno Bipolar (TB) e seus familiares apresentam níveis de estresse significativamente mais elevados que a população geral. Coping, utilizado para gerenciar situações estressantes, tem sido alvo de investigação e intervenções psicossociais em pacientes bipolares, auxiliando-os no manejo destes fatores e melhorando desfechos clínicos no tratamento. Objetivos: O presente estudo tem por objetivo primário comparar pacientes com TB, seus familiares de primeiro grau e um grupo de controles saudáveis quanto ao uso de estratégias de coping adaptativas e desadaptativas. Como objetivos secundários, serão feitas análises explorando diferenças de tipos específicos de coping utilizados pelos indivíduos dos diferentes grupos (pacientes, familiares e controles), através da escala Brief COPE. Outras correlações com variáveis clínicas serão exploradas, como fatores sociodemográficos e clínicos, buscando encontrar relações com as estratégias de coping na amostra de pacientes com TB. Método: Trata-se de um estudo transversal com amostragem por conveniência. O estudo incluiu 36 pacientes eutímicos com TB, 39 familiares de primeiro grau destes pacientes e 44 controles. As estratégias de coping foram avaliadas através da Escala Brief COPE. Resultados: Diferenças significativas foram encontradas quanto ao uso de estratégias adaptativas e desadaptativas entre pacientes, familiares e controles. Pacientes utilizam em menor grau estratégias adaptativas, quando comparados aos controles. Por outro lado, os familiares demonstram maior uso de estratégias desadaptativas, semelhante ao que é observado nos pacientes, diferindo do grupo controle. Limitações: O tamanho amostral é um importante limitador para as conclusões do estudo. Ainda, as conclusões foram baseadas em dados transversais. A utilização de avaliações psicológicas e clínicas em estudos longitudinais permitiriam um melhor mapeamento das mudanças ou manutenção nos padrões psicológicos dos participantes. Conclusões: O grupo de familiares encontra-se em um nível intermediário entre pacientes e controles, ou seja, familiares fazem uso de estratégias desadaptativas em níveis semelhantes ao grupo de pacientes, mas apresentam maior uso de estratégias adaptativas, assim como o grupo controle. Intervenções psicossociais com este grupo são justificadas, favorecendo o uso das estratégias adaptativas em detrimento das estratégias desadaptativas. / Background: Patients with Bipolar disorder (BD) and their relatives exhibit significantly higher stress levels than the general population. Coping strategies, used to manage stressful situations, have been the subject of research and have also been used in psychosocial interventions with bipolar patients in order to help them manage stress factors and improve the clinical outcome of treatment. Objectives: This study has the objective to compare BD patients, their first-degree relatives and a group of healthy controls on the use of adaptive strategies and maladaptive coping. The specific objectives, analyzes will be made by exploiting differences in specific types of coping used by individuals from different groups (patients, relatives and controls) through the Brief COPE scale. Other correlations with clinical variables will be explored, such as demographic and clinical factors, trying to find relations with coping strategies in the sample of patients with BD. Method: This was a cross-sectional study with sampling by convenience, enrolling 36 patients with BD, 39 of their first-degree relatives and 44 controls. Coping strategies were assessed using the Brief COPE scale. Results: Significant differences were detected between use of adaptive and maladaptive strategies by patients, patients' relatives and controls. Patients used adaptive strategies less often than the patients' relatives and controls. In contrast, the patients' relatives reported greater use of maladaptive strategies than the controls and were similar to the patients in this respect. Limitations: The sample size is an important factor limiting the conclusions that can be drawn from this study. Furthermore, these conclusions are based on cross-sectional data. Conclusions: The group of patients' relatives were at an intermediate level between the patients and the healthy controls, i.e. family make use of maladaptive strategies at similar levels to the group of patients, but greater use of adaptive strategies, as well as the control group. This group merits psychosocial interventions to encourage use of adaptive strategies rather than maladaptive strategies.

O Transtorno Bipolar (TB) é uma doença psiquiátrica grave, altamente incapacitante que está associada com diversas comorbidades médicas e altas taxas de suicídio. Embora sua fisiopatologia não esteja completamente elucidada, inúmeros estudos têm mostrado alterações no sistema imune de indivíduos com TB. A resposta crônica destes indivíduos ao estresse parece gerar um aumento da inflamação sistêmica bem como da neuroinflamação. A micróglia ativada devido aos estímulos inflamatórios contínuos deve ocasionar diferentes prejuízos tanto bioquímicos quanto funcionas. Os macrófagos, primeira linha de defesa, são células de característica plástica de extrema importância do sistema imune e podem ser estimulados a polarizar para diferentes formas com liberação de fatores pró e antiinflamatórios, estimulando ou mantendo a homeostase no ambiente agredido de alguma forma. Desta forma, nosso trabalho buscou investigar a resposta fenotípica dos macrófagos contra o meio ambiente pró-inflamatório sistêmico observado no plasma de pacientes bipolares eutímicos, maníacos e depressivos em comparação aos controles. A amostra incluiu 5 controles saudáveis, 8 pacientes bipolares remetidos, 5 pacientes maníacos e 5 pacientes depressivos. As citocinas e quimiocinas de RNAm em células U937 tratadas com plasma mostraram um padrão de expressão diferente relativo entre controles saudáveis e pacientes com TB. As citoquinas inflamatórias tais como IL-1β e TNF-α, em pacientes bipolares maníacos e depressivos demonstram maiores quantidades de IL-1β mRNA do que os pacientes eutímicos e pacientes depressivos induziram maiores quantidades de RNAm de TNF-α do que os pacientes eutímicos em células U937. Já a expressão das quimiocinas CXCL9 e CXCL10 no plasma de pacientes com TB depressivos, demostraram ser de menor expressão significativa no grupo de pacientes maníacos quando comparados a controles e pacientes bipolares eutímicos. Nossos resultados sugerem que as citocinas periféticas devem modular a polarização M1 ou M2 de macrófagos no TB. / Bipolar Disorder (BD) is a severe and highly incapacitating psychiatric disorder which is associated with the presence of medical comorbidities. The progression of BD is related to an important cognitive deficit and also to biological and clinical manifestations that lead to treatment resistance and worse prognosis. Immune disturbances have been widely observed and investigated in BD patients. Chronic inflammatory responses induce neuroinflammation, mainly by pro-inflammatory microglial activation, and result in biochemical and functional impairment. Macrophages are the first line of defense of the immune system and exhibit cell plasticity. As well, microglia represents the resident macrophage of the central nervous system been responsible for its protection. Both cells can be stimulated to polarize into two different phenotypes, mainly pro- and anti-inflammatory, maintaining the homeostasis under physiologic and pathologic conditions. Therefore, we aimed to investigate macrophages phenotypical response when submitted to BD patients plasma in different episodes, which is considered a pro-inflammatory environment, and healthy controls plasma. Subjects included healthy controls (n=5), remitted BD patients (n=8), manic patients (n=5) and depressive patients (n=5). The mRNA expression of chemokynes and cytokines from U937 cells treated with BD patients plasma were different from those submitted to healthy controls plasma. Higher mRNA expression of IL-1β was observed in those cells submitted to manic and depressive BD patients plasma when compared to euthymic patients. Also, depressive BD patients plasma induced higher expression of TNF-α compared to euthymic patients. However, chemokynes expression, such as CXCL9 and CXCL10, were reduced in depressive BD patients. However, chemokynes expression, such as CXCL9 and CXCL10, were reduced in depressive BD patients. Inflammatory cytokines such as IL-1β and TNF-α in bipolar manic and depressive patients demonstrate higher amounts of IL-1β mRNA that euthymic patients and depressive patients induced higher amounts of TNF-α mRNA levels than the patients in euthymic U937. Since the expression of CXCL9 and CXCL10 chemokines in plasma from patients with depressive TB, proved less significant expression in the group of manic patients when compared to controls and euthymic bipolar patients.