CAPES / A técnica de clareamento dentário tem sido uma das modalidades estéticas mais utilizadas na atualidade, em prol da busca do "sorriso branco". No entanto, a escolha da técnica, agente clareador e freqüência de utilização do mesmo têm de ser feitas de forma adequada para evitar danos ou alterações na estrutura dental. Este trabalho teve por objetivo avaliar os efeitos dos clareadores na estrutura dental. Foram selecionados 90 dentes de humanos, para preparo de 6 grupos de 15 dentes cada, que foram transformados em 90 corpos-de-prova para os testes. As amostras foram submetidas a testes de microdureza Vickers e análise de impedância, ante e após cada uma das 3 sessões de clareamento realizadas. Foram utilizados 6 tipos diferentes de clareadores disponíveis comercialmente para serem aplicados em consultório ou administrados pelo paciente (caseiro). Os resultados obtidos mostram que, se for considerado os valores médios das microdurezas ante e após a última sessão de clareamento, nas amostras 1 a 60, que foram submetidas aos clareadores utilizados em consultório, foi observada uma diminuição de aproximadamente 2 % na microdureza. Já nas amostras 61 a 90, que foram submetidas aos clareadores caseiros, a diminuição na microdureza foi de aproximadamente 24%. O dados foram analisado-se o teste One-way ANOVA e os resultados mostraram-se significativos para os testes de microdureza realizados com as amostras nas quais foram aplicados os clareadores do tipo caseiro. Os resultados obtidos no trabalho permitem concluir que o uso indiscriminado de clareadores pode provocar danos à estrutura dental. / Techniques for teeth whitening have been largely used as aesthetic procedures. However, the choice of the bleaching agent, the method and the frequency that it will be applied to the patient has to be done properly in order to avoid damage or changes to the tooth structure. This study aimed to evaluate the effects of bleaching techniques on tooth structure. It was selected 90 samples of human teeth to be evaluated considering the Vickers microhardness and impedance analysis, before and after the use of bleaching techniques. The samples were divided into 6 groups of 15 teeth each and 6 different types of commercially available bleaches to be applied at dental offices or at home were used in the tests. The results have shown a decreasing of approximately 24 % in the microhardness after the use of bleaching agents at home (samples 61-90), and only 2 % for those used at dental offices (samples 1-60). The data were analysed using the One-Way ANOVA and the statistical analysis for the Vickers microhardness after the use of bleaching agents at home have shown significant results. Thus, it was possible to conclude that the indiscriminate use of bleaching agents can damage the tooth structure. / 5000

CAPES / A tomografia por resistência elétrica (ERT) é uma técnica destinada a estimar a distribuição interna de condutividade de um corpo através de medições na periferia. Em aplicações médicas, o objetivo é detectar algum distúrbio de saúde em diferentes diagnósticos comumente utilizados para exames médicos. Em aplicações industriais, a ERT se destina a levantar características internas do objeto para detectar alguma anomalia em variação de alguma grandeza. Uma aplicação industrial notável é a medição de temperatura de gases, porque consegue pode monitorar processos industriais. Neste trabalho, foi proposta uma abordagem alternativa para estimar condutâncias numa rede ou grade de resistências, na qual apenas os elementos periféricos são acessíveis para medições. Diferente das abordagens existentes, onde o meio é considerado contínuo, propõe-se discretizar o meio em elementos de resistência. O princípio de medição baseia-se na injeção de corrente elétrica conhecida em determinados pontos e posterior estimava de todas as condutâncias da rede apenas através medições de tensões periféricas. O sensor para prova de conceito é composto por resistências soldadas entre si. Com o intuito de modelar o comportamento do sensor, foram feitas simulações elétricas. Para validar o desenvolvimento, foi construída uma fonte de corrente e um software onde é possível salvar os dados adquiridos. A montagem completa também inclui uma placa de aquisição de sinais e um algoritmo de reconstrução. Uma vez que a relação entre os valores de condutância e de medição de tensão é não linear, a solução para o problema inverso inclui linearização iterativa, sendo necessário à atualização da matriz de sensibilidade a cada iteração. Possíveis aplicações da técnica desenvolvida incluem qualquer sensoriamento distribuído composto por transdutores que tenha a sua resistência elétrica variada em função de outra grandeza (temperatura, pressão, etc.). As principais vantagens em relação a sensores de temperatura é a capacidade de se desenvolver sensores robustos e a simplicidade de medição. / Electrical Resistance Tomography is a technique aimed at estimating the inner conductivity distribution of a phantom from boundary measurements. In medical applications, the goal is to detect any medical condition. In industrial applications, the objective is to detect any anomalous condition. A notable application is the determination of gas temperature distribution. This work proposes an alternative approach to determine all conductances in a resistor network or grid where only boundary elements are accessible for measurements. Differently from most existing approaches, where the medium is considered continuum, this work proposes to discretize the medium in resistive elements. The basic principle is to inject a known electrical current in certain points and estimate all conductances in the network from only boundary voltage measurements. The proof-of-concept sensor is composed by inter-welded resistors. For modeling purposes, simulations were performed in Proteus. To validate the development, a current source and a LabView software were developed. The complete setup includes a reconstruction algorithm developed in Matlab. Since the relationship between conductance values and voltage measurements is nonlinear, the inverse problem requires an iterative linearization step, where a sensitivity matrix is calculated at each iteration. The main applications of the developed technique include any distributed sensor based on resistive transducers such as temperature, pressure, etc. The advantages of the proposed technique are the ability of design robust sensors as well as the simplicity of measurements.

Neste trabalho foi inferida a vazão de um fluido que escoava em um tubo de cobre através do uso da termometria em diferentes regimes de escoamento, com o uso de sensores óticos de temperatura baseados em redes de Bragg escritas em fibras óticas (FBG). Foi utilizado um processo de medição não-intrusivo de vazão através do uso da termometria o qual consiste no monitoramento da temperatura em dois pontos fixos, com uma distância conhecida (d), na parede externa do tubo. Além dos sensores óticos de temperatura foram utilizados sensores comerciais de temperatura, termopares, com a intenção de comparar os resultados obtidos experimentalmente. No experimento o fluido estará escoando com uma temperatura T1, e em determinado tempo será liberado um pequeno volume de fluido com temperatura T2, onde T2 > T1, simulando um pulso térmico. É monitorada a evolução temporal do pulso térmico e anotado o tempo de trânsito (t) entre os dois sensores de temperatura. Com o valor da distância (d) e o tempo de trânsito (t) obtemos a velocidade média de escoamento (v). De posse da (v) e área de seção transversal do tubo (A) podemos inferir a vazão. A técnica de medição não-intrusiva de vazão através do uso da termometria foi testada para diferentes regimes de escoamento: laminar, transição e turbulento. Foram comparados os valores medidos da vazão mássica do sistema com os valores obtidos experimentalmente para os sensores comerciais e redes de Bragg. Para o regime turbulento a exatidão de medição da velocidade de escoamento do fluido foi de 0,75 para os sensores óticos e 0,60 para os sensores comerciais. No caso do regime de transição a exatidão na medida foi de 0,90 para o sensor ótico e 0,69 para os sensores comerciais. Finalmente para o regime laminar a exatidão nas medidas foram [sic] de 0,98 para os sensores ótico [sic] e 0,76 para os sensores comerciais. / In this work we inferred a fluid flow seeping from a cooper pipe through thermometers scheme in different flows, through the use of optical sensors based on temperature Bragg Gratings written in optical fiber (FBG). We used a non-intruse measurement process through the use of thermometry, which consists of monitoring the temperature at two fixed points with a know distance (d) on the outer wall of the tube. Besides the optical sensors of temperature, sensors were used for commercial temperature, thermocouples, with the objective of comparing the results obtained experimentally. In the experiment, the fluid is flowing at a temperature T1, and will be released at any given time a small volume of fluid with temperature T2, were T2 > T1, simulating a thermal pulse. It's monitored the evolution of the thermal pulse and noted the transit time (t) between the two temperature sensors. With the value of distance (d) and transit time (t) we obtain the average velocity of flow (v). Tenure velocity (v) and the tube transversal sectional area (A) we can infer the non-intrusive measurement technique flow. The flow though the use of thermometry was tested for different flow regimes: laminar, transitional and turbulent. We compared the values measured with the mass flow of the system with the experimental values for the sensors and commercial FBG's. In the turbulent the accuracy of measuring the speed and fluid flow was 0.75 to 0.60 optical sensors and sensor for commercial purposes. Finally for the laminar accuracy in the measurements were 0.98 optical sensors and 0.76 for commercial sensors.

O ato de executar zoom em imagens é uma tarefa que se aplica em diversas áreas que podem variar desde entretenimento até aplicações científicas. Um dos grandes desafios na área é manter a definição das bordas dos objetos da imagem sem que haja a criação de artefatos tais como aspecto serrilhado ou borramento. Diversos métodos de preservação de borda foram apresentados na literatura. Este trabalho apresenta a proposta de uma nova técnica de interpolação de imagens baseada em clustering que tem como objetivo aumentar a resolução da imagem em tons de cinza preservando as bordas dos objetos nela presentes com um método mais simples e de fácil implementação. Foram realizados testes da técnica proposta com diversas imagens de natureza diferente e seus resultados comparados aos métodos clássicos de interpolação de imagem encontrados na literatura. Para teste da eficácia foram consideradas a medida do PSNR e Correlação Cruzada com cada método comparado. Os resultados obtidos mostraram que a técnica é promissora e que cumpre os objetivos do projeto. / Image zooming is a task applicable to many areas which can vary from entertainment to scientific applications. A big challenge is image edge preserving without creating artifacts like blurring or blocking. Several methods for edge preserving were proposed in literature. This work presents a new technique proposal based on clustering which aims to increase gray scale image resolution preserving objects edges with a simple method and easy to implement. Many different types of images were used to make tests of the proposed technique and results are compared to classical methods of image interpolation found in literature. PSNR and Cross-Correlation measurements were used to compare efficiency between methods. Results showed that the technique is quite competitive and meets the project goals.

CAPES / O presente trabalho descreve o desenvolvimento de uma técnica para a medição da bioimpedância de tecido animal através do uso de sistema de biotelemetria passiva, possuindo duas unidades sensoras, compostas por apenas um indutor e eletrodos, e duas unidades de leitura constituídas de uma bobina de leitura em série com um capacitor e um resistor (circuito RLC série). Esta técnica permite obter a parte real e imaginária da bioimpedância por meio da medição do módulo e da fase da impedância de entrada do sistema de biotelemetria proposto. A fim de melhor caracterizar o objeto de medição, alguns experimentos foram realizados, usando amostras de tecido animal post mortem (carne bovina), e os respectivos resultados são apresentados e comentados. Com base nestes resultados, o sistema de biotelemetria foi especificado e implementado. Com o intuito de validar a técnica de medição e o sistema de biotelemetria, foram utilizados modelos elétricos para representar a bioimpedância, levando a erros de medição inferiores a ± 4% para a parte real da bioimpedância. Experimentos foram conduzidos com o uso do sistema de biotelemetria e amostras de carne, embaladas a vácuo e com unidades sensoras inseridas. Como resultado, foi possível obter a razão entre duas partes reais da bioimpedância em duas freqüências distantes, denominada de parâmetro Py, e a taxa de anisotropia. O perfil da resposta de Py apresentou correlação com relação a resultados encontrados na literatura. Além disso, neste trabalho descreve-se também uma nova técnica de medição de fase entre dois sinais senoidais e um equipamento para a medição do módulo e da fase da impedância de entrada do sistema de biotelemetria. / This work describes the development of a technique for the measurement of the bioimpedance of animal tissues by means of a passive biotelemetric system, which is made up of two sensor units, each one composed of only an inductor and electrodes, and two reading units that consists of a reading coil in series with a capacitor and with a resistor (series RLC circuit). This technique allows the acquisition of the real and imaginary parts of the bioimpedance through the measurement of the module and phase parts of the input impedance of the proposed biotelemetric system. In order to characterize the object of measurement, some experiments were performed, employing post mortem animal tissue samples (bovine meat). The respective results are presented and discussed in details. Based in these results, the biotelemetric system was specified and implemented. With the purpose to validate the measurement technique and the biotelemetric system, bioimpedance models has been used, leading to measurement errors down to ± 4% to the real part of the bioimpedance. Experiments were carried out using the biotelemetric system and vacuum packed bovine meat samples with sensor units. As a result, it was possible to obtain the ratio between two real parts of the bioimpedance at two distant frequencies, also known as Py parameter, and the anisotropy ratio of meat samples. Besides that, this work also describes a novel simple method to measure the phase difference between two sinusoidal signals and an equipment to measure the module and phase of the input impedance of the biotelemetric system.

CAPES; Fundação Araucária; CNPq / A tomografia por coerência ótica é uma técnica de alta resolução e não-invasiva que possibilita a geração de imagens tridimensionais em tempo real e in-vivo, tendo aplicações principalmente nos campos da medicina. Todavia, a aplicação industrial de OCT é altamente promissora, porém pouco explorada. Esta dissertação apresenta um sistema de tomografia por coerência ótica no domínio temporal para caracterização de dispositivos fotorrefrativos em fibras óticas. Estes dispositivos são fabricados no grupo de Dispositivos Fotônicos e Aplicações da UTFPR visando aplicações na área de sensoriamento. A caracterização é de suma importância no momento em que se deseja aperfeiçoar o processo de fabricação. A grande vantagem de OCT é a possibilidade de geração de imagens de alta resolução e a análise qualitativa e quantitativa de parâmetros como o índice de refração e o período da modulação dos dispositivos. Foram desenvolvidas as peças mecânicas para a montagem do sistema e um programa de controle e aquisição em linguagem LabVIEW. O software comanda o movimento dos motores, além de coletar os dados provenientes do sistema de aquisição. Os resultados demonstram a viabilidade do sistema construído, possibilitando a visualização do período da gravação de uma rede de período longo com arco elétrico. Foram realizadas medidas do índice de refração de cristais, em que o valor obtido está de bom acordo com o encontrado na literatura. Devido à alta sensibilidade do sistema é possível identificar as interfaces de uma fibra ótica multímodo (diâmetro do núcleo maior que a resolução do sistema), em que as várias camadas – núcleo, casca, capa – são mostradas no interferograma, permitindo quantificar o valor destes índices de refração se o diâmetro é previamente conhecido. / Optical coherence tomography is a high-resolution and non invasive technique that allows constructing three-dimensional images in real time and in vivo, with applications mainly in medicine. However, industrial applications of the OCT are promising although underexploited. This work presents a time domain optical coherence tomography system to characterize photorefractive devices in optical fibers. These devices are produced by the Grupo de Dispositivos Fotônicos e Aplicações at UTFPR for applications in the sensing area. The characterization of such devices is an important issue to improve the production process. The main advantage of OCT is the possibility to obtain high- resolution images and analyze qualitative and quantitatively parameters like refractive index and the modulation period of devices. We developed the mechanical parts of the system and the software for control and acquisition data in LabVIEW language. The software commands motors movements and collect data of the acquisition system. The results demonstrate the viability of the built system, enabling the visualization of the long period grating recorded with electric arc. Refractive index measurements of crystals were done, which obtained values are in good agreement with literature. Due the high sensitivity of the system it is possible to identify interfaces of a multimode optical fiber (in this case the core diameter is bigger than the system resolution) and the various interfaces – core, cladding, coating – are shown in the interferograma, allowing quantify the refractive indexes when the diameter is previously known.

As craniossinostoses são malformações do crânio decorrentes da ausência ou do fechamento precoce de uma ou de múltiplas suturas cranianas. O tratamento tem por objetivo a correção dos defeitos estéticos e controle da pressão intracraniana. Os distratores ósseos internos são uma opção cirúrgica interessante, pois possibilitam a movimentação óssea em determinada direção, e, consequentemente, uma modificam [sic] a conformação craniana. Esta dissertação descreve o desenvolvimento de um protótipo de distrator ósseo craniano de acionamento magnético percutâneo submetido a testes de bancada. O distrator desenvolvido foi prototipado em resina, contendo as seguintes partes: o cursor, a base, o mecanismo de trava unidirecional em cremalheira e o invólucro de proteção. O sistema de ativação apresenta uma peça ferromagnética interna, um imã externo de ativação e dois parafusos de fixação. O modelo de bancada elaborado simulou as forças necessárias para a distração das placas ósseas cranianas. Os testes de bancada demonstraram que o acoplamento magnético entre o imã externo e os discos ferromagnéticos internos foi capaz de promover um deslocamento máximo de 28 mm entre as placas, equivalente a uma força de 10,88 N. O mecanismo de trava em cremalheira para deslocamento unidirecional foi eficaz ao bloquear o retrocesso do cursor e desta forma manteve a distração. / Craniosynostosis occurs as a result of the absence or premature closure of one or multiple cranial sutures. Its treatment aims at correcting the esthetic defects as well as to control the intra-cranial pressure. The use of internal bone distractors is a valuable surgical option, promoting direct bone movement, and thus modifying the skull contours. This dissertation includes the description of the development and bench testing of a magnetic calvarial bone distractor remotely activated. The distractor is made out of four parts, all prototyped using resin: the cursor, the base, the one-way locking system and the protection cap. The activation system is composed by one internal iron-magnetic plate, one external activation magnet and two fixation screws. The test bench was designed to simulate the expected forces to which the distractor should counteract. The bench testing showed that the magnetic coupling between the external magnet and the iron-magnetic plate was strong enough for the distractor to carry out a maximum 28-mm distraction, being equivalent to a 10.88 N force. The one-way locking system was efficient in preventing the distractor cursor to recede, maintaining the gap between the two plates stable.

CAPES / Este trabalho aborda a aplicação de uma célula de comutação suave para um conversor matricial. No início do trabalho são apresentadas as características do conversor, apontando suas vantagens e desvantagens. Na sequência, é realizado o estudo da técnica de comutação suave, conhecida como ZVT, que caracteriza-se por não apresentar elementos em série com o circuito matricial. Essa técnica permite que as comutações do conversor matricial ocorram em zero de tensão (ZVS). Para que isso seja possível é utilizado um circuito auxiliar de comutação (CAC). Este circuito tem por finalidade desviar parte do fluxo de potência, permitir a comutação entre as fases do conversor matricial e, na sequência devolver essa energia para a carga. Ainda, esse mesmo circuito realiza as suas comutações, também com condições nulas, isto é, em zero de corrente (ZCS). Todas as etapas necessárias durante as comutações são analisadas; através dos planos de fase, circuitos e das expressões que determinam o tempo de duração de cada etapa. Algumas modificações na atuação do circuito auxiliar são propostas, com a finalidade de reduzir a energia necessária envolvida no processo de comutação. Por fim, para validar o estudo realizado foi implementada uma plataforma de estudos. Nessa plataforma, optou-se pela implementação de um conversor matricial com entrada trifásica e saída monofásica e um circuito auxiliar de comutação. Os resultados obtidos mostram que o circuito auxiliar permitiu que ocorressem as comutações das chaves semicondutoras do circuito matricial em zero de tensão. As modificações propostas possibilitaram que as comutações ocorressem de forma segura, além de garantir a condição nula nos semicondutores, com a redução da quantidade de energia envolvida no processo de comutação. / This paper discusses the application of a switching cell to a soft switching converter matrix. At the beginning of the work are presented the characteristics of the converter, pointing out their advantages and disadvantages. In the sequence, is performed the study on the soft switching technique, known as ZVT, which is characterized by not present the elements in series with the circuit matrix. This technique allows the converter switching matrix occur at zero voltage (ZVS). In order to make this possible is used an auxiliary switching circuit (cac). This circuit has the purpose to divert part of the ow of power, enabling switching between the phases of the matrix converter and, following return this energy to the load. Also, this same circuit performs its switching also with null conditions, i.e. at zero current (ZCS). All steps required during the commutations are analyzed; through phase circuits plans and expressions that determine the duration of each stage. Some changes in the performance of the auxiliary circuit are proposed in order to reduce the energy required in the process of switching. Finally, to validate the study was implemented a platform for studies. On this platform, we chose to implement a converter matrix with three-phase input and single phase output and a switching auxiliary circuit. The results show that the auxiliary circuit allowed to occur semiconductor switches of the switching matrix circuit at zero voltage. The proposed modifications have enabled the commutations occur in safe form, besides ensuring null condition in the semiconductor by reducing the amount of energy involved in the switching process.

Este trabalho descreve a produção de dispositivos protótipos em vidro e fibras óticas utilizando exposição a um laser de femtosegundos. As estruturas são caracterizadas utilizando microscopia convencional e confocal. A capacidade de guiamento de luz é investigada acoplando uma fonte de laser na entrada da estrutura e medindo o perfil de campo próximo. Foram ainda fabricadas redes de Bragg em fibras óticas submetidas à tratamento térmico após a gravação, para obter redes regeneradas. Micro-usinagem em vidro seguido de ataque químico resultou em uma estrutura 3D formada por uma matriz interconectada. / This work describes the device prototiping with a femtosecond laser. The obtained structures are characterized by conventional and confocal microscopy. Hight guiding is verified by launching light and measuring the near field profile at the exit facet. Fiber Bragg grating where also recorded and heated to obtain regenerated gratings. Glass micromachining followed bt chemical etching resulted in a 3D structure made by an interconnected array of microchannels.

Este trabalho apresenta a gravação e caracterização de redes de Bragg em fibras óticas (FBGs), com comprimentos de onda otimizados para a banda do visível, a partir de pulsos de laser femtossegundo em UV ajustados por um oscilador paramétrico ótico (OPO – optical parametric oscillator). Para tal propósito foi usado o método de inscrição direta sob máscara de fase, tendo como base diferentes fibras óticas previamente hidrogenadas com vista a incrementar a sua fotossensibilidade. Durante o processo de gravação dos sensores a fibra ótica, as FBGs foram monitoradas espectralmente em reflexão e posteriormente caracterizados em temperatura e deformação longitudinal, para a análise dos seus coeficientes de sensibilidades; seus principais parâmetros pós-gravação foram analisados comparativamente em relação às redes de Bragg funcionais na faixa espectral do infravermelho. / In this work, a visible wavelength fiber Bragg gratings (FBGs) were produced using ultrafast laser pulses adjusted with an OPO (optical parametric oscillator) to 248 nm UV femtosecond laser source. For that purpose it was employed the normal phase-mask method and different fibers loaded with hydrogen previously, in order to increase its photosensitivity. During de process the spectral characteristics were analyzed in terms of reflection as well as temperature and longitudinal deformations were made to analyze the post inscription main parameters of sensitivity comparing with IR spectral range produced FBGs.