Orientador: Jose Wilson Magalhães Bassani / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Eletrica e de Computação / Made available in DSpace on 2018-08-03T15:12:41Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Soares_GentilSilveira_M.pdf: 4340899 bytes, checksum: 87654ba18137f1d9c072dbe8453f8127 (MD5) Previous issue date: 2003 / Resumo: Este trabalho teve como objetivo investigar os efeitos da estimulação de alta intensidade sobre a atividade contrátil do tecido atrial isolado de rato. Procurou-se estabelecer a relação do efeito encontrado com a atividade do retículo sarcoplasmático (RS), utilizando como ferramenta a contração induzida por resfriamento rápido (RCC). Após o choque, a amplitude das contrações reduziu 3±:3 % a 60V/cm, 13±5 % a 130V/cm e 73±13 % a 220V/cm (P<0,001), assim como a amplitude da RCC induzida logo após o choque que apresentou diminuição de ±:4 % a 60V/cm, 64±8 % 130V/cm e 90±:2 % a 220V/cm (P<0,001). Portanto, verificou-se que o campo elétrico de alta intensidade provoca depressão da atividade contrátil e afeta a carga de cálcio do RS, transitoriamente, de modo dependente da amplitude da estimulação. A recaptação de Ca2+ pelo RS não foi, aparentemente, afetada. Um aumento significativo da tensão diastólica pós-choque (P<0,0001) pode ter sido causado por um acúmulo de Ca2+ ocasionado não só por perda temporária de Ca2+ reticular, mas também pela entrada de Ca2+ do meio extracelular através da membrana, visto que tal reação é intensamente reduzida na ausência de Ca2+ externo. Analisando a influência da duração do pulso de alta intensidade na depressão pós-choque constatamos que, embora este fator também contribua para o aumento dos efeitos adversos da estimulação de alta intensidade, o aumento da duração do choque é menos crítico que a elevação da amplitude do mesmo. Os resultados são concordantes com a literatura e tem aplicação direta para o entendimento dos mecanismos de ação envolvidos na depressão da atividade contrátil cardíaca após a desfibrilação e por outros métodos de estimulação com campos de alta intensidade / Abstract: The objective of the present work was to investigate the effect of high intensity electric field stimulation on the contractile activity of the isolated rat atrial tissue. We have used Rapid Cooling Contractures (RCCs) to study the relationship between the effect produced by the electrical shocks and the activity of the sarcoplasmic reticulum (RS). After high intensity shocks, the amplitude of twitch contractions dropped to 3±:3% at 60V/cm, 13±5% at 130V/cm and as much as 73±13% at 220V/cm (P<0,001). In parallel, the amplitude of the RCCs, induced soon after a given shock, presented a reduction of 10±4% at 60V/cm, 64±:8% at 130V/cm and 90±2% at 220V/cm (P<0,001). These results indicate that high intensity electric field stimulation causes depression of the contractile activity and transiently reduces the RS Ca2+ load. The SR Ca2+ uptake was not significantly affected. A significant (P<0,0001) increase of resting (diastolic) tension was found to be attributed to both the intracellular Ca2+ overload, caused by an intense although temporary SR Ca2+ loss, and to Ca2+ influx from the extracellular media, the later markedly reduced by external Ca2+ removal. We also analyzed the combined effects of shock duration and field intensity on the contractile depression. We found that an increased duration may facilitate contractile depression for a given amplitude but duration is less critical than amplitude in producing the adverse effects. The results may be useful to help understand the basic mechanisms involved in cardiac depression after defibrillation and other methods of cardiac stimulation with high intensity electric fields / Mestrado / Engenharia Biomedica / Mestre em Engenharia Elétrica

Submitted by Isaac Francisco de Souza Dias (isaac.souzadias@ufpe.br) on 2016-04-14T17:30:03Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 1232 bytes, checksum: 66e71c371cc565284e70f40736c94386 (MD5) DISSERTAÇÃO Luciano Clemente da Silva.pdf: 1350295 bytes, checksum: 0ce955ad6d6d24bbdc15cd871140f0a4 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-04-14T17:30:03Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 1232 bytes, checksum: 66e71c371cc565284e70f40736c94386 (MD5) DISSERTAÇÃO Luciano Clemente da Silva.pdf: 1350295 bytes, checksum: 0ce955ad6d6d24bbdc15cd871140f0a4 (MD5) Previous issue date: 2014-02-20 / CAPES / A piscicultura do surubim vem crescendo nas ultimas décadas no Brasil com a produção de mais de 670 toneladas em 2007, porém ainda existem problemas em algumas fases do cultivo como na reprodução e alimentação dos juvenis. O presente trabalho teve como objetivo avaliar a aceitação do alimento inerte pelo surubim submetido à estimulação elétrica (EE) de baixa intensidade, sendo necessária a determinação da melhor frequência de campo elétrico e avaliar o efeito deste campo no impulso alimentar dos animais. Para a determinação da frequência de melhor desempenho foram utilizados 28 juvenis de Pseudoplatystoma corruscans divididos em quatro grupos: três estimulados, com as frequências 10, 25 e 30 Hz com amplitude de saída no aparelho de 100 mV sendo na água uma amplitude de 2,5 mV/cm e um grupo controle. Para avaliar os efeitos sobre o impulso alimentar foram utilizados mais 14 animais que foram divididos em dois grupos, controle e o estimulado com frequência de 30 Hz. Os grupos foram alimentados com ração extrusada 36% de proteína que era ofertada simultaneamente com o estímulo. Os parâmetros observados foram ganho de peso médio, latência, comprimento total médio, consumo médio diário e o fator de condição. A frequência que apresentou melhor desempenho foi a de 30 Hz. Os animais submetidos a esta frequência apresentaram diferença significativa (p< 0,05) do grupo controle nos seguintes parâmetros: Ganho de peso médio (5,936 ± 1,365 g e 2,320 ± 0,510 g respectivamente), comprimento total médio (20,614 ± 0,63 cm e 18,557 ± 0,6 cm) e consumo diário (4,966 ± 0,513 g e 2,863 ± 0,220 g). Os grupos estimulados apresentam diferença ao grupo controle em relação à latência (p< 0,01). O fator de condição não apresentou diferença estatística entre o grupo estimulado e controle. Este trabalho resultou na solicitação de deposito da patente da técnica no Instituto Nacional de Propriedade Industrial (INPI) no dia 28/12/2012, cujo n° do pedido é BR 10 2012 033510-7. A aplicação da estimulação elétrica de baixa amplitude e frequência na piscicultura do surubim demonstrou ser uma técnica promissora que pode proporcionar maior desempenho no cultivo destes animais. / Surubim fish farming has been growing in recent decades in Brazil with production of over 670 tons in 2007, but there are still problems in some stages of cultivation as the breeding and feeding. The aim of this work was evaluate the acceptance of inert food for surubim subjected to electrical stimulation (ES) of low intensity, determining the best frequency of electric field is needed to evaluate the effect of this field on the feeding pulse animals. To determine the best performing frequency were used 28 juveniles Pseudoplatystoma corruscans divided into four groups: three stimulated, with frequencies 10, 25 and 30 Hz with amplitude of 100 mV in appliance with in water an amplitude of 2.5 mV.cm-1 and a control group. To assess the effects about the feeding pulse, over 14 animals were used divided in two groups, control and stimulated with frequency 30 Hz. The groups were fed with 36 % protein ration that was offered simultaneously with the stimulus. The parameters measured were average weight gain, latency, mean total length, average daily consumption and condition factor. The 30 Hz frequency have the best performance. Animals subjected to these frequencies showed significant differences (p< 0.05) from the control group on the following parameters: mean weight gain (5.936 ± 1.365 g and 2.320 ± 0.510 g respectively) , mean total length (20.614 ± 0.63 cm and 18,557 ± 0.6 cm) and daily intake (4.966 ± 0.513 g and 2.863 ± 0.220 g). Stimulated groups show differences to the control group in relation to latency (p <0.01). The condition factor showed no statistical difference between the experimental group and control. Filed the patent technique was requested on 28/12/2012 at National Industrial Property Institute (INPI), whose point of application is 10 BR 2012 0335 10-7. The application of electrical stimulation of low amplitude and frequency in the surubim aquaculture, is demonstrated a promising technique which can provide higher performance in the cultivation of these animals.

Orientador: Carlos Rettori / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Fisica Gleb Wataghin / Made available in DSpace on 2018-07-17T04:06:49Z (GMT). No. of bitstreams: 1 SuassunaFilho_Jose_D.pdf: 3150553 bytes, checksum: 953ccda9282c86e2786874bae9ca30bb (MD5) Previous issue date: 1979 / Resumo: Usando a técnica de Ressonância Paramagnética Eletrônica, estudamos os efeitos de campo cristalino, bem como a natureza das interações de troca entre os íons de impureza de terra rara e os íons anfitriões de terras raras nos compostos paramagnéticos de Van Vleck, monocristais de PrBi, TmBi, PrSb e TmSb. O íon de Er foi estudado nos compostos PrBi e TmBi, bem como no composto intermetálico LaBi, não magnético. Nosso estudo revela que este íon exibe um estado fundamental G8( l ), anisotrópico, de campo cristalino, nestes compostos. As propriedades de ressonância do Er no PrBi e no TmBi são interpretados em termos da Hamiltoniana de spin de Bleaney, generalizada para incluir a Hamiltoniana anisotrópica de troca de Yang e outros (1976). Assumindo que o parâmetro de Lea, Leask e Wolf, x, nos compostos PrBi: Er e TmBi: Er é idêntico àquele extraído na matriz não magnética LaBi: Er, mostramos que nossos resultados experimentais estão consistentes com o termo anisotrópico desprezível na interação de troca, JGd-Pr e JGd-Tm nestes dois compostos, respectivamente. Estes resultados estão também coerentes com as conclusões de Rettori e outros (1975-a) para o composto PrSb: Er, mas em desacordo com resultados experimentais e predições teóricas em ligas diluídas que indicam uma interação de troca anisotrópica, neste caso. Esta "aparente discrepância", no entanto, é presolvida notando-se a importância do Estado Ligado Virtual, VBS-5d, nas ligas diluídas. As propriedades de ressonância do íon de Dy nos compostos TmBi e PrSb e do íon Yb no PrSb foram interpretados assumindo um estado fundamental G6, isotrópico, de campo cristalino para estes íons nestes compostos. Os parâmetros de troca, JDy-Pr, JDy-Tm e Jyb-Pr foram extraídos.As medidas do parâmetro de troca nos vários compostos de Van Vleck estudados, nos permitiu demonstrar a existência de uma dependência funcional deste parâmetro com a diferença entre os números de ocupação 4f do íon de terra rara da matriz e aquele de impureza. No entanto esta correlação não foi entendida até o presente momento. Espectros de estrutura fina resolvida, do íon de Gd foram observados nos compostos PrSb, PrBi e TmSb na forma de monocristais e na temperatura do hélio líquido. Os dados aqui obtidos foram analisados usando-se uma Hamiltoniana de spin apropriada para descrever o íon de Gd num sítio de simetria cúbica e na presença de uma interação de troca (considerada isotrópica) entre o Gd e os íons de terra rara anfitriões (Pr e Tm) nessas matrizes. O parâmetro de quarta ordem de campo cristalino, b4, foi encontrado aumentando com a constante de rede nos compostos "pnictides" de Van Vleck, consistente com a variação de b4 observada anteriormente nos compostos análogos não magnéticos. A existência de uma correlação entre b4 e a razão de Korringa medida nos análogos não magnéticos, sugere que aquela variação de b4 está associada com efeitos dos elétrons de condução. Encontrarmos uma correlação semelhante entre o parâmetro de troca, JGd-Pr, a constante de rede e a razão de Korringa medida em compostos "pnictides" análogos não magnéticos, indicando que esta interação é mediada via os elétrons de condução. Usando os dados experimentais obtidos, estimamos a derivada de ambos, b4 e JGd-Pr, com respeito à pressão. Especificamente mostramos que a dependência destes parâmetros com a pressão pode ser muito importante na interpretação de estudos de ESR, susceptibilidade e de "knight shift" em compostos metálicos sob pressão externa / Abstract: Not informed. / Doutorado / Física / Doutor em Ciências

Neste trabalho investigamos a propagação auto-consistente de pulsos eletromagnéticos em um plasma relativístico frio de dois fluidos (iônico-eletrônico). A aplicação do formalismo Hamiltoniano em um modelo cujas soluções foram previamente estudadas na literatura de forma numérica e analítica nos permite interpretar o problema sob a perspectiva da dinâmica não linear de uma quase-partícula em um potencial efetivo, fornecendo informações relevantes sobre questões de interesse. São analisadas a existência e a estabilidade de soluções com pequenas amplitudes propagando-se em alta e em baixa velocidade, com ênfase no mecanismo de destruição dessas soluções que resulta na perda do movimento adiabático. Pulsos com grandes amplitudes propagando-se em baixa velocidade também são estudados com a finalidade de se conhecer mais detalhes sobre o espectro dessas soluções. As simulações mostram que esses pulsos não são soluções isoladas como descrito na literatura, e sim periódicas. / In this work we investigate the self-consistent propagation of nonlinear electromagnetic pulses in a cold relativistic two-fluids plasma model. Application of Hamiltonian formalism in a model whose solutions had been studied in the literature both numerically and analytically allows us to interpret the system from the perspective of nonlinear dynamics as a quasi-particle in an effective potential, addressing issues of current interest. Existence and stability of small amplitude solutions propagating at both high and low speeds are analyzed focusing on how these solutions are destroyed and adiabatic motion is broken. Larger amplitude pulses propagating at low speeds are also investigated in order to have a better understanding of these solutions spectra. Simulations show that pulses with larger amplitudes are not isolated as described in the literature, but rather periodic solutions.

Nesta dissertação é feito um estudo numérico da evolução temporal das soluções da equação de Schrödinger não linear unidimensional discreta, considerando os efeitos de um potencial aperiódico (ou desordenado) e a influência de um campo elétrico de externo. A análise feita tem como foco principal a caracterizando das soluções como sendo estendidas ou localizadas, de acordo com a intensidade da não-linearidade ou correlação (U), da desordem (ε) e do campo elétrico (F), sendo que estas são dadas em unidades do hopping (V), sendo este o termo associado com a probabilidade da partícula pular a sítios vizinhos. Além disso, consideramos a influência de duas condições iniciais especificas: somente o sítio central da rede populado (distribuição delta), e uma distribuição gaussiana centrada no sítio central da rede com desvio padrão σ= 5 (distribuição gaussiana). A equação de Schrödinger estudada, descrita pela aproximação tight-binding, e resolvida numericamente através do algoritmo conhecido como método de Crank-Nicholson, que fornece a evolução temporal das amplitudes da função de onda (amplitudes de Wannier) em cada sítio da rede, mantendo a normalização da função de onda total, fornecendo assim a evolução dinâmica da probabilidade de encontrar a partícula em cada sítio. Utilizando as amplitudes de Wannier, algumas funções auxiliares locais e globais são calculadas a fim de obter informações importantes sobre a distribuição do pacote na rede ao longo do tempo, sendo elas a entropia de Shannon, o número de participação de Wegner, a função de Anderson e o centróide da distribuição. A análise dos resultados e feita através da análise gráfica do perfil do pacote de ondas na rede e da evolução temporal das funções auxiliares. Baseando-se nesta análise, pode-se perceber que tanto o aumento da intensidade da correlação como da desordem tendem a localizar o pacote de ondas, sendo que, para distribuições iniciais específicas, existem regiões de parâmetros onde o aumento da localização e acentuado e abrupto, permitindo-nos, em alguns casos, definir limiares de transição bem claros entre regiões de estados estendidos e localizados. Com a inserção do campo elétrico externo, pode-se observar um comportamento oscilatório do pacote de ondas, cuja forma depende das condições iniciais, com um período dependente do inverso do módulo do campo elétrico (F), caracterizando assim um efeito conhecido como oscilação de Bloch. A consideração destes três efeitos, não apenas isoladamente, mas associados conjuntamente, apresenta interessantes padr6es de localização dinâmica, principalmente nos casos com campo elétrico, onde o incremento da desordem e da correlação destroem as oscilações de Bloch e acabam localizando o pacote de ondas, de maneiras diferentes. / This dissertation presents a numerical study of the one-dimensional discrete non-linear Schrödinger equation considering the effects of an aperiodic (or disordered) potential and the influence of a do external electric field. The analysis is focused on the characterization of the solutions to be extended or localized, according to the intensity of non-linearity or correlation (U), disorder (ε) and electric field (F), and these are given in units of the hopping (V), the term associated with the probability of the particle to hop to nearest sites. We also consider the influence of two specific initial conditions: only the central site of the lattice populated (delta distribution), and a Gaussian distribution centered on the central lattice site with a standard deviation σ = 5 (gaussian distribution). The Schrödinger equation studied, described by the tight-binding approximation, is solved numerically using the algorithm known as the Crank-Nicholson method, which provides the temporal evolution of the amplitudes of the wave function (Wannier amplitudes) at each lattice site, keeping the normalization of the total wave function, thereby providing the dynamic evolution of the probability of finding the particle at each site. Using the Wannier amplitudes, some auxiliary local and global functions are calculated to obtain important information about the distribution of the packet on the lattice, these being the Shannon entropy, the number of participation of Wegner, the function of Anderson and the centroid of the distribution. The analysis of the results is done through the graphical analysis of the profile of the wave packet in the lattice and the temporal evolution of the auxiliary functions. Based on this analysis, one can see that both the increased intensity of correlation and the disorder tend to localize the wave packet, and, for specific initial distributions, there are regions of parameters where the increase in localization is sharp and abrupt allowing us, in some cases, to set clear transition thresholds between regions of extended and localized states. With the introduction of the external electric field, one can observe an oscillatory behavior of the wave packet, whose form depends on the initial conditions, with a period dependent on the inverse of the module of the electric field (F), thus demonstrating an effect known as Bloch oscillation. Considering these three effects, not only individually, but linked together, it presents interesting patterns of dynamical localization, especially in the case with the electric field, where the increase of disorder and correlation destroy the Bloch oscillations and end up localizing the wave packet, in different ways.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica, Florianópolis, 2017. / Made available in DSpace on 2017-11-28T03:22:36Z (GMT). No. of bitstreams: 1 348690.pdf: 2266961 bytes, checksum: 6eb9650c51426949dc26b47c6a777afa (MD5) Previous issue date: 2017 / Este trabalho tem como objetivo analisar a formação de poros nas membranas plasmática e nuclear de uma célula biológica isolada, durante a aplicação de campos elétricos com diferentes configurações de duração e amplitude. Neste sistema, a condutividade da solução na qual a célula está imersa também é variável. A principal hipótese que direcionou este trabalho foi a de que as configurações do pulso elétrico e condutividade da solução podem fazer com que a eletroporação seja predominante na região da membrana plasmática ou da membrana nuclear (eletroporação seletiva). Esta técnica pode ser utilizada na obtenção de acesso ao citoplasma e plasma nuclear, tal como num processo de transferência genética, em que há a necessidade de condução de plasmídeos desde o meio externo até o núcleo celular, sem provocar a morte da célula. Para este estudo, foram aplicados modelos matemáticos da eletroporação, a fim de verificar variações de potencial transmembrana, densidade de poros e condutividade elétrica nas membranas, durante a aplicação dos campos elétricos. Os resultados teóricos obtidos comprovaram a hipótese proposta, apontando que a condutividade externa para valores inferiores às do citoplasma e nucleoplasma (aproximadamente 0,1 S/m) torna ainda maior o tempo necessário para o carregamento da membrana plasmática em relação à membrana nuclear. Dessa forma, quando pulsos de curta duração (em torno de 10 ns) e alta intensidade (em torno de 10 kV/cm) são aplicados, a predominância de poros ocorre na membrana nuclear, processo denominado nanoeletroporação. Além disso, este estudo analisou diferentes características dimensionais das células, tais como espessuras das membranas, raios da célula e do núcleo, condutividades do citoplasma e do plasma nuclear, e ainda as permissividades e as capacitâncias das membranas, a fim de fornecer diretrizes para as configurações dos parâmetros do pulso elétrico e condutividade. / Abstract : This work aims to analyze the pore formation in the plasma and nuclear membranes of a single biological cell, during the application of electric fields with different duration and amplitude configurations. In this system, the conductivity of pore solution in which the cell is immersed is also variable. The main hypothesis that guided this work was that the electric pulse settings and solution conductivity can cause electroporation to be predominant either on the plasma membrane region or the nuclear membrane region (selective electroporation). This technique can be used to obtain access to cytoplasm and nuclear plasma, such as in a genetic transfer process, this process requires plasmids conduction from the external environment to the cell nucleus without cause cell death. For this study, mathematical models of electroporation were applied, in order to verify variations of transmembrane potential, pore density and electric conductivity of the membranes during the applications of the electric fields. The obtained theoretical results suggests the proposed hypothesis, when values of external conductivity is lower than values of cytoplasm and nucleoplasm (approximately 0,1 S/m), increases the time required of plasm membrane to load in relation to the nuclear membrane. Therefore, when pulses of short duration (around 10 ns) and high intensity (around 10 kV/cm) are applied, the predominance of pores occurs in the nuclear membrane, a process known as nanoelectroporation. Furthermore, this study analyzed different cell dimensional characteristics, such as membrane thickness, cell and nucleus radius, cytoplasm and nuclear plasma conductivities, and even permittivity and capacitance of the membranes, to provide guidelines for parameter settings of the electrical pulse and conductivity.

Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica, Florianópolis, 2015 / Made available in DSpace on 2016-10-19T12:41:43Z (GMT). No. of bitstreams: 1 339519.pdf: 13007536 bytes, checksum: 9af518804aa14219849a294f23558e33 (MD5) Previous issue date: 2015 / Este trabalho apresenta um estudo e metodologia para analisar o desempenho de precipitadores eletrostáticos (PES). No intuito de otimizar o tempo computacional para aplicações em escala real, adotou-se a formulação fluidodinâmica multifásica contínua (MCFD) para obtenção das principais grandezas mecânicas do processo de limpeza de gases em PES. Outra parte do método calcula as grandezas elétricas, campo e potencial elétrico, a densidade de carga e de corrente e baseia-se no Método de Simulação de Cargas (MSC). Estes dois métodos são acoplados para avaliar o desempenho em alguns estudos de casos em PES de pequena e grande escala. Apresentam-se também, alguns procedimentos adotados para medir as principais propriedades que afetam a eficiência nos PES, como é o caso do diâmetro das partículas, a resistividade e a constante dielétrica de cinzas leves. Medições destas propriedades são realizadas e incluídas num dos estudos de caso dos PES simulados para uma usina termelétrica brasileira. Os resultados das simulações são comparados com os obtidos a partir de dados reais e de referências bibliográficas. As simulações apresentam resultados muito próximos aos obtidos a partir das referências citadas e também aos da planta real.<br> / Abstract: This work presents a methodology to study and analyze the performance of electrostatic precipitators (PES). In order to optimize the computational time for applications in real scale, it was adopted the continuous multiphase fluid dynamics formulation (MCFD) to obtain the mechanical quantities of interest in the gas cleaning process in PES. Another part of the method calculates the electrical quantities, field and electric potential, charge density and current and it is based on the Charge Simulation Method (MSC). These two methods are coupled to evaluate the performance of some case studies for ESPs in small and large scale. Some procedures are adopted to measure the most important properties affecting the efficiency of the PES, as the particle diameter, the resistivity and the dielectric constant of fly ash are also presented. These measurements are included in a model of coal-red power plant. The simulation results of these case studies are compared with those obtained from real data and different references. The simulations show results similar to those obtained in the cited references and also to the coal-fired power plant.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica, Florianópolis, 2016. / Made available in DSpace on 2016-12-13T03:12:06Z (GMT). No. of bitstreams: 1 342955.pdf: 2627742 bytes, checksum: 6135527259fb68d4c07093de995f852c (MD5) Previous issue date: 2016 / A eletroquimioterapia (EQT) é um tratamento contra o câncer baseado na ação conjunta entre drogas quimioterápicas e campos elétricos intensos sobre o tecido. Um tratamento por EQT tem sua efetividade dependente da completa cobertura do tecido alvo por um campo elétrico suficientemente alto. Um campo elétrico demasiadamente intenso produz instabilidade celular e necrose. O objetivo do capítulo I deste trabalho foi avaliar a utilização de eletrodos de agulhas no tratamento de EQT para tumores cutâneos superficiais. Foram estudadas perdas de efetividade do tratamento em função da relação entre as dimensões do tumor e dos eletrodos. Experimentos in silico foram realizados variando tipos de eletrodos, polarização das agulhas e dimensões do tumor. As comparações foram realizadas entre os valores de tensão mínima necessária para a efetividade do tratamento. Nódulos elevados são casos em que a EQT pode não ser efetiva. Utilizando o eletrodo do estudo de caso, os resultados também mostram que um nódulo só seria tratável se sua altura (acima da pele) não fosse superior a 4,38 mm. Os eletrodos hexagonais não são uma boa opção para o tratamento de tumores elipsoidais, a menos que seja inserida uma agulha central no eletrodo. Para polarização estática, eletrodos de matriz não tem capacidade de cobrir todo volume tumoral com uma única aplicação. Das variações realizadas no eletrodo de agulhas paralelas, reduzir a distância entre agulha na mesma linha resultou na maior redução da tensão mínima, todavia, para realizar uma única aplicação, foi necessário eletrodo com 15 pares de agulhas. Para o nódulo estudado, os resultados mostram que se deve preservar distância entre nódulo e agulhas, diferentemente do caso com eletrodos de placas. No capítulo II, o objetivo geral foi obter um modelo numérico para a eletroporação em tecido de mucosa oral. Foram realizados experimentos com amostras ex vivo de mucosa oral de murinos, modelagem numérica da eletroporação do tecido e comparação com resultados in vivo. Os valores de condutividade elétrica da mucosa são compatíveis com certos tecidos biológicos. A aplicação do modelo demonstra que a anatomia da cavidade oral provoca irregularidades na distribuição de campo. Esse efeito ocorre, principalmente, próximo a ossos e ao palato duro.<br> / Abstract : Electrochemotherapy (ECT) is a cancer treatment based on joint action between chemotherapy drugs and intense electric fields on the tissue. An EQT treatment has its effectiveness dependent of complete coverage of the target tissue with a high enough electric field. A very intense electric field produces cellular instability and necrosis. The purpose of Chapter I of this study was to evaluate the use of needle electrodes in the treatment of ECT for superficial skin tumors. It was studied the loss of effectiveness of the treatment by the ratio between the size of the tumor and of the electrodes. In silico experiments were carried out varying types of electrodes, polarization of the needles and the tumor dimensions. Comparisons were made between the minimum voltage required values for the effectiveness of treatment. High nodules are cases where ECT may not be effective. Using the electrode of the case study, the results also show that a nodule was only treatable if its height (above the skin) was not more than 4.38 mm (0.17 inches). Hexagonal electrodes are not a good option for the treatment of ellipsoidal tumors, unless a central needle in the electrode is inserted. For static polarization array of electrodes is unable to cover the entire tumor volume with a single application. Among all variations made in electrode of parallel needles, to reduce the distance between the needles on the same line resulted in the largest reduction of the minimum voltage, however, to make a single application, it has been necessary an electrode with 15 pairs of needles. For the studied nodule, the results show that a distance between node and needles must be preserved, unlike the case with plate electrodes. In Chapter II, the overall objective was to obtain a numerical model for electroporation in tissue oral mucosa. Experiments were carried out with ex vivo samples of oral mucosa of mice, numerical modeling of tissue electroporation and comparison with in vivo results. The mucosal electric conductivity values are compatible with other biological tissues. The application of the model shows that the anatomy of the oral cavity causes irregularities in the electric field distribution. This effect occurs mainly near the bone and hard palate.

Made available in DSpace on 2016-06-02T19:56:50Z (GMT). No. of bitstreams: 1 5004.pdf: 1584200 bytes, checksum: b54400812fc28133a4b249852368696d (MD5) Previous issue date: 2013-03-07 / Universidade Federal de Sao Carlos / Due to their high moisture content, tomatoes have a high metabolic activity that continues even after harvesting, making them a highly perishable vegetable. According to FAO, Brazil is the largest tomato producer in South America and the eighth largest producer in the world. Despite this significant production, rapid fruit deterioration causes a loss of about 40% of this production in post-harvesting operations such as transportation and storage. Recently, new techniques have been tested to increase the shelf life of vegetables, such as the use of high voltage electric fields to produce a modified atmosphere in which the ionization induced by corona discharge contributes to retarding deterioration by mechanisms such as the decreasing respiratory rates, destroying ethylene and producting ozone. Therefore, the objectives of this study were to set up, check and test equipment to carry out experiments to treat different types of fruit and vegetables using electric fields. In this work this system was used for tomatoes and its effectiveness was evaluated by analyzing some measurable quality properties such as loss of mass, changes in skin color, fruit firmness, total titratable acidity (ATT) and soluble solids content (SST). This method was compared to the use of refrigeration to extend the shelf life of this vegetable. An improvement of some measurable quality properties was observed after treating tomatoes cv. Andrea Victory intermittently by applying an electrical field of -1.6 kV/cm followed by storage in climate chamber or using -2.0 kV/cm followed by storage at room temperature, and also after using continuous treatments in tomatoes cv. Paron (-1.9 kV/cm) followed by storage at room temperature. The other measured properties did not indicate benefits of electrical field treatment for preserving the fruit quality. Storage of tomatoes cv. Paron at 15.0 oC and relative humidity of 70% reduced the loss of mass and improved fruit firmness in comparison to the control group, while the storage in a domestic refrigerator reduced the loss of mass and improved the skin color of the vegetables. Concerning the treatment techniques electric fields and refrigeration, a clear advantage of one compared to the other was not identified, since both had a positive effect on at least one property investigated. / O tomate contém elevado teor de umidade, o que lhe confere uma alta atividade metabólica, que não cessa após a colheita e o caracteriza como um produto altamente perecível. Segundo a FAO, o Brasil é o maior produtor da América do Sul, e o oitavo produtor mundial de tomates. Todavia, apesar da significativa produção brasileira, cerca de 40% da produção é perdida no período pós-colheita devido à rápida deterioração nas etapas de transporte e armazenamento. Novas técnicas vêm sendo testadas visando aumentar o tempo de prateleira de hortaliças. Uma delas é o uso de campos elétricos de alta tensão para produzir uma atmosfera modificada, na qual, devido à ionização induzida por descarga corona, a deterioração é reduzida por meio de mecanismos como a redução da taxa respiratória, destruição de etileno e produção de ozônio. Sendo assim, os objetivos deste trabalho foram construi r um sistema experimental que permitisse a aplicação de campos elétricos em frutas e hortaliças e testar a aplicação deste sistema em tomates, avaliando-se sua eficácia a partir de análises de algumas características indicativas de qualidade, como perda de massa, variação da cor da epiderme, firmeza, acidez total titulável (ATT) e teor de sólidos solúveis (SST), avaliar o uso de tratamentos refrigerados na conservação de tomates e comparar a eficácia dos diferentes tratamentos no aumento do tempo de prateleira destes frutos. Observou-se uma melhoria em algumas características indicativas de qualidade avaliadas com o uso de tratamentos intermitentes em tomates cv. Andrea Victory com a aplicação de campos de -1,6 kV/cm seguido de armazenamento em câmara climatizada ou aplicação de -2,0 kV/cm seguido de armazenamento em condições ambientes, bem como com o uso de tratamentos contínuos em tomates cv. Paron (-1,9 kV/cm seguido de armazenamento em condições ambientes). As análises das demais propriedades estudadas não permitiram identificar uma influência dos tratamentos com campos elétricos na manutenção da qualidade dos frutos. O armazenamento de tomates cv. Paron em câmara climatizada a 15,0 oC e umidade relativa de 70% resultou em uma melhoria nas perdas de massa e firmeza dos frutos em comparação com os frutos de controle, enquanto o armazenamento em geladeira resultou em uma redução da variação da cor da epiderme e da perda de massa dos frutos. Quando comparadas as técnicas de tratamento com campos elétricos e tratamentos refrigerados, não ficou evidenciada uma vantagem clara de uma perante a outra, sendo que ambas tiveram efeito positivo sobre ao menos uma propriedade investigada.

Neste trabalho investigamos a propagação auto-consistente de pulsos eletromagnéticos em um plasma relativístico frio de dois fluidos (iônico-eletrônico). A aplicação do formalismo Hamiltoniano em um modelo cujas soluções foram previamente estudadas na literatura de forma numérica e analítica nos permite interpretar o problema sob a perspectiva da dinâmica não linear de uma quase-partícula em um potencial efetivo, fornecendo informações relevantes sobre questões de interesse. São analisadas a existência e a estabilidade de soluções com pequenas amplitudes propagando-se em alta e em baixa velocidade, com ênfase no mecanismo de destruição dessas soluções que resulta na perda do movimento adiabático. Pulsos com grandes amplitudes propagando-se em baixa velocidade também são estudados com a finalidade de se conhecer mais detalhes sobre o espectro dessas soluções. As simulações mostram que esses pulsos não são soluções isoladas como descrito na literatura, e sim periódicas. / In this work we investigate the self-consistent propagation of nonlinear electromagnetic pulses in a cold relativistic two-fluids plasma model. Application of Hamiltonian formalism in a model whose solutions had been studied in the literature both numerically and analytically allows us to interpret the system from the perspective of nonlinear dynamics as a quasi-particle in an effective potential, addressing issues of current interest. Existence and stability of small amplitude solutions propagating at both high and low speeds are analyzed focusing on how these solutions are destroyed and adiabatic motion is broken. Larger amplitude pulses propagating at low speeds are also investigated in order to have a better understanding of these solutions spectra. Simulations show that pulses with larger amplitudes are not isolated as described in the literature, but rather periodic solutions.