Made available in DSpace on 2013-08-07T18:53:05Z (GMT). No. of bitstreams: 1 000446580-Texto+Completo-0.pdf: 3601669 bytes, checksum: 881d3e7054c94775a8688fe24f29c16f (MD5) Previous issue date: 2013 / Recent studies show that in flights the crew members suffer with the physiological effects resulting from the gravitational force and its variations. To demonstrate the effects caused by this force, human centrifuges are used in pilot training. With the goal of monitoring and controlling data sent by a human centrifuge, the development of a measurement and data acquisition system was proposed. The centrifuge used in the Project was recently developed at the Microgravity Centre/FENG PUCRS with a low cost budget, being powered by exercise and having good mobility when compared to the other conventional models of centrifuges. The proposed system, which is the central theme of this dissertation, was divided into four stages: capture, transmission, display and storage of the data acquired during tests with the human centrifuge. These data comprise the ones from the centrifuge itself, as well as the ones from the volunteers involved in the tests. The capture and transmission stages are performed by boards developed in the project and transmission software. The other two stages are performed only by software. Each one comprising of: control of physiological data, of data generated by the centrifuge, of video data and environmental data monitoring. This system allows tests performed in the human centrifuge to have more accurate results and to be able to provide greater security for the individual submitted to simulated hypergravity. / Os estudos recentes mostram que em voos aeroespaciais os tripulantes sofrem com os efeitos fisiológicos resultantes da força gravitacional. Para demonstrar os efeitos causados por essa força, são utilizadas centrífugas humana. Com o objetivo de monitorar e controlar os dados emitidos por uma centrífuga humana é proposto o desenvolvimento de um sistema de mensuração e aquisição de seus dados. A centrífuga utilizada no projeto foi desenvolvida recentemente no Centro de Microgravidade – PUCRS com um orçamento de baixo custo, possuindo boa mobilidade comparada a outros modelos convencionais de centrífugas. O sistema proposto para controla-la é dividido em quatro etapas de aquisição de dados: captação, transmissão, exibição e armazenamento. As etapas de captação e transmissão são realizadas através de placas desenvolvidas no projeto e software de transmissão. Já as outras duas etapas são realizadas apenas por software. Cada uma delas compreende: controle dos dados fisiológicos, de dados gerados pela centrífuga, de dados de vídeo e o controle dos dados do ambiente. Esse sistema permite que os testes realizados na centrífuga humana tenham resultados mais precisos e ofereçam uma maior segurança para o indivíduo submetido à hipergravidade, através do controle eficaz de seus dados fisiológicos.

Introdução: Objetivo: Métodos: Resultados: Conclusão: Palavras Chave: As complicações neurológicas, principalmente de origem embólica, representam importante causa de morbi mortalidade em cirurgia cardiovascular. Estudos prévios demonstram que os filtros intra-aórticos são eficazes em capturar partículas oriundas da manipulação durante cirurgias cardíacas, porém seu benefício sobre desfechos neuro-cognitivos é controvertido. Avaliar o papel do filtro intra-aórtico Embol-X® na função neurológica e cognitiva de pacientes portadores de estenose aórtica ificada grave submetidos à cirurgia de troca valvar aórtica. Ensaio clínico randomizado de pacientes consecutivos ores de estenose aórtica calcificada grave submetidos à troca valvar aórtica(situação de alto risco para eventos embólicos) divididos em 2 grupos: com uso de filtro intra-aórtico (n=12) e sem o uso de filtro (n=15). Após sua retirada, os filtros foram fixados em formal a 10% e realizada análise histológico do material capturado. A avaliação neurológica foi realizada pela aplicação do questionário The European Stroke Scale (NIH) e a avaliação cognitiva pelo questionário Mini-Mental, ambos aplicados no período pré-operatório, no 6º dia de pós-operatório e 30 dias após a cirurgia. A população foi composta por pacientes com idade de 66±10 anos. O tempo médio de uso de circulação extra-corpórea foi 57±13 minutos e a média do tempo de clampeamento aórtico foi 43,2 ±11 minutos. Não houve diferença entre os grupos quanto à idade, sexo, nível de escolaridade ou extensã da doença aterosclerótica. Não ocorreram complicações relacionadas com o uso do dispositivo de proteção intraaórtico. Não ocorreu nenhum óbito ou evento neurológico maior no período intraoperatório, nem durante a avaliação em até 30 dias após a cirurgia. Partículas embólicas foram encontradas em 100% dos filtros, porém não se observou diferenças estatisticamente significativas em nenhuma das escalas avaliadas depois dos procedimentos cirúrgicos entre os grupos (todos valores de p > 0,10). Conclusão: O dispositivo de filtração intra-aórtico Embol-X® foi efetivo na captação de fragmentos durante a cirurgia valvar aórtica. Entretanto, seu papel na minimização de eventos neuro-cognitivos não foi evidenciado. Estudos com casuística maior serão necessários para demonstrar o potencial benefício clínico desta tecnologia.

Neste trabalho foi investigado através da Microscopia de Força Atômica (MFA) a topografia de tecidos oculares, dentre eles, cristalinos e córneas e doenças associadas. O principal objetivo foi o desenvolvimento de metodologia apropriada para a caracterização do cristalino para distintos estágios de maturação da catarata. A metodologia foi estendida para a avaliação do sequestro de córnea e foram obtidas imagens para grupos de tecidos sadios e com doença. Foi obtida uma comparação entre as imagens obtidas com MFA e análise histológica. Por fim, confirmou-se a aplicabilidade do MFA para caracterização estrutural de tecidos oculares mencionados. / In this work it was investigated through Atomic Force Microscopy (AFM) the topography of ocular tissues, crystalline lenses and corneal and associated pathologies. The main objective is the improvement of an appropriated methodology to crystalline lenses characterization and the distinct stages of cataract. The methodology was extended to corneal sequestrum assessments and it was obtained images to groups of healthy and diseased tissues. A comparison between the AFM and histological analysis was obtained. The AFM applicability was confirmed to structural characterization of ocular tissues.

Neste trabalho foram desenvolvidas as etapas necessárias para transformar a fonte policromática de 152Eu, t1/2 = 13,525(14) anos, em um padrão de calibração de intensidade gama para detetores de HPGe. Foram colocados, por meio de medições de espectroscopia <span style='font-family: Symbol'>g-g do decaimento do 152Eu, 4 níveis no esquema do 152Sm, dos quais 1 novo, e 36 transições, sendo 25 no 152Sm e 11 no 152Gd, das quais 23 foram observadas pela primeira vez. O conjunto dos efeitos secundários de deteção e sua influência sobre as áreas dos picos foram modelados e validados experimentalmente. As áreas dos picos foram descritas a partir das eficiências de deteção e dos parâmetros de decaimento: razões de ramificação, frações de alimentação beta, multipolaridades das transições e coeficientes de conversão interna. As áreas foram ajustadas aos valores experimentais, obtidos em medições de espectroscopia gama simples, fornecendo estimativas para razões de ramificação e frações de alimentação beta dos esquemas de níveis do 152Sm e do 152Gd, de onde foram obtidas as intensidades e correlações estatísticas das transições gama mais intensas que seguem o decaimento do 152Eu. / The steps needed to transform the polychromatic 152Eu, t1/2 = 13,525(14) y, <span style='font-family: Symbol'>g-ray source into a standard for efficiency calibration of HPGe detectors have been developed. Through <span style='font-family: Symbol'>g-g coincidence measurements of the 152Eu decay, 4 levels were placed in the 152Sm scheme, one new, and 36 transitions, 25 in the 152Sm and 11 in 152Gd, where 23 were observed for the first time. The influence of secondary detection effects in the peak areas were evaluated and the corresponding models have been experimentaly checked. Peak-area formulas have been derived from the efficiencies and decay parameters: branching ratios, beta feeding fractions, transition multipolarities and internal conversion coefficients. The experimental data from the $gamma$-ray singles spectrum were fitted by the Least-Squares Method, providing estimates for the branching ratios and beta feeding fractions for the level schemes of 152Sm and 152Gd, allowing the calculation of the intensities and statistical correlations of the most intense gamma transitions following the 152Eu decay.

Nanociência e nanotecnologia se tornaram palavras-chaves para o desenvolvimento científico da maioria das áreas de pesquisa, inclusive a de magnetismo. Por esta razão, há forte demanda por instrumentos capazes de caracterizar sistemas em escalas nanométricas. O Microscópio Ótico de Varredura em Campo Próximo no Modo Magnetoótico (SNOM-MO) se insere neste contexto por ser uma técnica de microscopia com boa resolução espacial e alta sensibilidade magnética, estimada em DM= 2 x 10-12 emu. Ao contrário da microscopia ótica tradicional, os SNOMs detetam a radiação eletromagnética evanescente e conseqüentemente, a resolução não é limitada pelo critério de Rayleigh. O SNOM-MO demonstrou ser uma poderosa ferramenta para obter informações magnéticas locais através de medidas de susceptibilidade diferencial e de ciclos de histerese locais. Utilizando essa segunda ferramenta, foi feito um mapeamento micromagnético experimental do vetor magnetização sobre um objeto quadrado de 2m de CoFeSiBNb amorfo. As medidas obtidas forneceram informações sobre as duas quiralidades existentes em uma estrutura de domínios magnéticos de fechamento, cujo comportamento é determinado pela anisotropia de forma. O estudo também evidenciou que pinnings gerados por defeitos na superfície do objeto exercem grande influência sobre a evolução dos vetores magnetização. Devido à grande quantidade de informações locais este estudo se torna uma potencial base de dados para o desenvolvimento de modelos teóricos mais precisos e completos. Os resultados experimentais obtidos apresentam resolução melhor que 125 nm. O mapeamento nos possibilitou acesso a comportamentos magnéticos intrinsecamente locais que motivaram uma interessante discussão sobre informações de pinnings magnéticos, rotações da magnetização, campos de reversão, processos de reversibilidade da magnetização e anisotropia local. Além disso, atenção especial foi dada para a otimização instrumental dessa técnica com o objetivo de tornar o SNOM-MO um instrumento de medida com resolução nanométrica. Entre esses esforços destacamos a produção de pontas pela técnica do FIB e a introdução de um novo sistema ótico que contribuiu de forma significativa para um melhor controle da polarização da luz. / Nanoscience and nanotechnology have become keywords for scientific development in most areas of research, including magnetism. For this reason, there is a strong demand for tools devoted to nano-scale characterization. The Magnetooptical Scanning Near Field Optical Microscope (SNOM-MO) falls in this context due to be a technique of microscopy with high spatial resolution and magnetic sensitivity, estimated to be DM = 2 x 10-12 emu. In contrast to traditional optical microscopes, SNOM deals with evanescent electromagnetic radiation and, consequently, the resolution is no longer limited by the Rayleigh criterion. The SNOM-MO is a powerful tool to obtain local magnetic information through differential susceptibility and local hysteresis loops. Using this last technique, an experimental micromagnetic mapping was made for the magnetization vector on a square amorphous CoFeSiBNb object. The experimental results obtained provided information about the two chiralities existing in its closure magnetic domain structure, whose behavior is determined mainly by the shape anisotropy. The study also showed that pinnings generated by defects on surface´s object exerted great influence on the dynamic of the magnetization vectors. Due to the large amount of local magnetic information, this kind of study becomes a potential background for the development of more accurate and complete theoretical models. The experimental results demonstrate resolution better than 125 nm. This study has allowed us to access intrinsic magnetic behaviors that motivated an interesting discussion about magnetic pinnings, rotation of magnetization, reversal magnetic fields and local anisotropy. In addition, also special attention was given to the optimization of instrumental technique in order to make the SNOM-MO a measurement instrument with nanometer resolution. Among these efforts we emphasize the production of tips by FIB technique and the introduction of a new optical system which has significantly contributed to a better control of polarization of light.

Neste trabalho descreve-se o desenvolvimento e a construção de um instrumento eletro-óptico que analisa o processo de inibir a acomodação ocular utilizado nos exames refrativos dinâmicos. Nesses exames, devido a não utilização de drogas para dilatar e paralisar a pupila e o cristalino, pode haver variações no poder dióptrico ocular, o que torna o exame ineficaz e ineficiente. Isto é evitado se o equipamento analisador possuir um sistema de inibição. O projeto do instrumento foi dividido em 2 etapas. A primeira etapa foi dedicada à simulação óptica do instrumento eletro-óptico, pelo método do Traçado de Raios, e de um sistema aferidor. Na segunda etapa, construiu-se a eletrônica de controle e as peças mecânicas do conjunto (instrumento eletro-óptico e sistema aferidor). Após o desenvolvimento do protótipo do instrumento, foram realizados testes de avaliação através da análise de imagens feita pelo aferidor. O instrumento eletro-óptico foi desenvolvido para ser utilizado num analisador de frente de ondas, que utiliza uma das técnicas mais recentes e eficientes aplicada nos exames refrativos oftalmológicos. / In this work it is described the development and construction of an electro-optical instrument It analyzes the process of inhibiting ocular accommodation used in the dynamic refractive exams. Due to no use of drugs to dilate and paralyze the pupil and the crystalline lens, variations in the ocular dioptric power can occur, becoming those exams ineffective and inefficient. This is avoided if the analyzer equipment possess an inhibition system. The project of the instrument was divided in 2 stages. The first stage was dedicated to the optical simulation of electro-optical instrument, by the Ray Tracing Method, and of the system inspector. In the second stage, the control electronics and the mechanical parts (electro-optical and system inspector) was built. After the development of the prototype of the instrument, evaluation tests were accomplished through the analysis of images done by the inspector. The electro-optical instrument was developed to be used in an analyzer of front of waves, using one of the most recent and efficient techniques applied in the ophthalmologic refractive exams.

A Neuronavegação é uma técnica de visualização computacional da localização de instrumentos em relação às estruturas neuronais. A estimulação magnética transcraniana (EMT) é uma ferramenta para estimulação cerebral não-invasiva, que tem sido utilizada em aplicações clínicas, para o tratamento de algumas patologias, e também em pesquisas. Entretanto, a EMT é uma técnica altamente dependente de parâmetros como o posicionamento e orientação da bobina de estimulação em relação às estruturas neuronais. Para auxiliar no posicionamento da bobina, uma combinação entre neuronavegação e EMT é utilizada, chamada de EMTnavegada (EMTn). Essa técnica permite o monitoramento em tempo real da bobina de EMT em relação às neuroimagens. Porém, a utilização da EMTn ainda é pouco explorada, tanto na pesquisa quanto no ambiente clínico, devido ao alto custo, exigência da imagem de ressonância magnética, complexidade e baixa portabilidade dos sistemas de EMTn comerciais. O neuronavegador de código aberto e livre, InVesalius Navigator, vem sendo desenvolvido para ajudar a suprir essa necessidade. Assim, o objetivo desta dissertação foi desenvolver ferramentas para o sistema de neuronavegação InVesalius Navigator. As funcionalidades adicionadas foram: i) suporte para três tipos de rastreadores espaciais; ii) sincronização da EMT com o neuronavegador; iii) guia para o reposicionamento da bobina. Além disso, com intuito de contornar a necessidade de utilizar a imagem de ressonância magnética foram realizados estudos para a substituição por uma imagem padrão. Na parte de desenvolvimento, experimentos de caracterização foram realizados para validação das ferramentas. O sistema de neuronavegação apresentou-se intuitivo e de fácil portabilidade. Além disso, a precisão obtida foi semelhante à de sistemas comerciais. Os erros de localização foram inferiores a 3 mm, considerados aceitáveis para aplicações clínicas. Na segunda parte, procedimentos que não exigem extrema precisão, como a localização e digitalização do hotspot, a variabilidade foi considerada aceitável. Portanto, a utilização da imagem média mostrou-se uma possível alternativa para as imagens de ressonância magnética. / Neuronavigation is a computer image-guided technique to locate surgical instruments related to brain structures. The transcranial magnetic stimulation (TMS) is a non-invasive brain stimulation method, it has been used for clinical purposes, treating neurological disorders, and also for research purpose, studying cortical brain function. However, the use of TMS is highly dependent on coil position and orientation related to brain structures. The navigated TMS (nTMS) is a combined technique of neuronavigation system and TMS, this technique allows tracking TMS coil by image guidance. Yet, nTMS is not widely used, either in research and in the clinical environment, due to the high cost, magnetic resonance imaging requirement, complexity, and low portability of commercial TMS systems. Thus, the aim of this dissertation was to develop tools for the neuronavigator system InVesalius Navigator, such as: i) support for three types of spatial trackers; ii) synchronization of the TMS with the neuronavigator; iii) guide for coil repositioning. In addition, in order to overcome the magnetic resonance imaging requirement, studies were made to replace it with a standard brain image. In the development part, characterization experiments were done to validate the new functionalities. Therefore, the accuracy obtained was similar to commercial systems. Localization errors were less than 3 mm considered acceptable for clinical applications. In the second part, for procedures that do not require extreme accuracy, such as the location and scanning of the hotspot, the variability was considered acceptable. Therefore, the use of the standard brain image was a possible alternative for magnetic resonance imaging.

A transmissão de dados sem fio se faz presente no cotidiano de nossas vidas. Uma das tecnologias que mais se desenvolveu no início do século XXI é a rede sem fio e essa evolução levou a tecnologia a se difundir na indústria de processos. Em virtude disso, este trabalho tem como objetivo estudar a transmissão de sinais das redes de instrumentos sem fio na indústria de processos, suas topologias e suas características. Para categorizar esta tecnologia no tempo, foi realizado um histórico das transmissões de sinais de campo, desde a transmissão pneumática até as atuais transmissões digitais fiadas. Também foi estudada a evolução dos sensores, que pode ser considerada um dos fatores que possibilitaram a transmissão sem fio. Foi apresentado os conceitos da nova tecnologia como espalhamento espectral, antenas, arquiteturas da rede e as atuais tecnologias WirelessHART e ISA100.11a, para que fosse possível entender os requisitos necessários para o projeto de uma rede de instrumentos sem fio. Baseadas no conceito ISO-OSI das redes convencionais, as redes de instrumentos sem fio possui cinco pilares (confiabilidade, tempo de latência, taxa de transferência, segurança e energia) que devem ser projetados em uma relação de compromisso, garantindo assim uma configuração de ótimo desempenho. Por fim, foi exemplificada a utilização dessa tecnologia através de implantações em algumas unidades de uma usina sucroalcooeira. / The wireless data transmissions are part of our daily lives. The wireless network is the technology that has been most developed in the beginning of the 21st century and this evolution allowed the industry to start considering the wireless technology as a viable option to its reality. Due to that, the aim of this paperwork is to study the wireless instrument network transmission in the process industries, its topologies and its characteristics. In order to categorize this technology over time, a history of signal field transmission was made, since the pneumatic transmission to the digital wired transmission. The sensors evolution was also studied and this can be considered one of the wireless transmission main vectors. It was introduced the concepts of this new technology as spread spectrum, antennas, network architectures and the WirelessHART and ISA100.11a technologies, as a preparation to understand the requirements for the design of a wireless instruments network. Based on the regular network ISO-OSI structure, the wireless instrument network has five columns (trustability, latency time, throughput, security and energy) that have to be designed in a commitment relation, ensuring an optimal performance configuration. In the end, it was exemplified the use of the technology through the implementation of some units in the sugarcane industry.

Realizamos medidas dielétricas a baixas freqüências (10-2-40Hz) em cristais de KCN empregando uma ponte de ultra-baixas freqüências, bem como a altas freqüências (50-104 Hz) empregando uma ponte de capacitância comercial (General Radio). As curvas de perda dielétrica mostraram um bom ajuste entre altas e baixas freqüências. Obtivemos picos de perda dielétrica num intervalo de cinco décadas e entre 53 e 78K. Os picos destas curvas foram ajustados segundo uma equação de Arrhenius, e obtivemos uma energia de ativação de 0,148 eV e um tempo de relaxação característico de 6,53 x 10-15s para os dipolos CN-. Para temperaturas entre 53 e 59K observamos o aparecimento gradual de um segundo pico de perdas de 25Hz. Sua origem ainda não é conhecida, mas isto sugere que o cristal de KCN pode apresentar propriedades de um dielétrico composto, com dois mecanismos de relaxação distintos. / Dielectric measurements were performed at low frequencies (10-2- 40Hz) with an ultra-low frequency bridge in KCN crystals , as well as at high frequencies (50-10-4 Hz) employing a commercial capacitance bridge (General Radio). The dielectric loss curves show a good adjustment between the high and low frequencies. We obtain dielectric loss peaks in a window of five decades and in the range of 53 and 78 K. The peaks of these curves were fitted with an Arrhenius expression giving for the CN- dipoles an activation energy of 0,148eV and an attempt relaxation time of 6,53x10-15. At temperatures between 53 and 59K we observed the gradual appearing of a second loss peak for frequency of 25Hz. Its origin is not yet known butt his suggestt that the KCN, crystal may present compound dielectric properties , with - two distinct relaxation mechanisms.

Este trabalho visa desenvolver instrumentação de apoio para tratamentos de reabilitação de lesados medulares. Trata de propor um sistema de controle, seus componentes e operações para monitorar o avanço do esgotamento muscular, com o intuito de evitar a fatigamento total da estrutura muscular principalmente se sob efeitos de Estimulação Elétrica Neuro-Muscular (EENM). Foi desenvolvida pesquisa inicial sobre a atividade elétrica de grupos musculares clinicamente normais em contração voluntária e de grupos musculares paralisados sob efeito de eletro-estimulação. Em ambos casos, eletromiogramas de superfície (EMG) foram processados para verificar a manifestação mioelétrica da fadiga. Índices de contração muscular foram selecionados para utilização no sistema de controle da EENM. Serão apresentados os cálculos e rotinas computacionais utilizadas no projeto e simulação do Bloco de processamento digital (BPD), dedicado a monitorar os sinais do sistema de controle da EENM para avaliar o progresso do esgotamento muscular sobre os sinais de EMG, e quantificar o decréscimo da energia muscular em função do tempo em que a estrutura estiver sendo exercitada, contribuindo para monitorar a performance física tanto de indivíduos normais quanto de lesados medulares. / This work aims to develop support instrumentation to be used on Rehabilitation Treatments of medullar injured individuals. It proposes a control system, its components and operations to monitor muscular exhaustion, with the objective to avoid the total muscle structure fatigue mainly under effects of Neural-Muscular Electrical Stimulation (EENM). It was carried out an initial research into the electric activity of clinically normal muscle groups under voluntary contraction and of paralyzed muscles groups under electrical stimulation effects. In both cases, the surface electromyogram signals (EMG) have been processed to verify the myoelectric manifestation of fatigue. Muscular Contraction Indexes were selected to be used in the EENM Control System. It will be presented the calculus and computational routines used in the design and simulation of the Digital Processing Block (BPD), dedicated to monitor the signals of the EENM Control System to evaluate the progress of the muscular exhaustion in EMG signals, and quantify the muscular energy decrease as a function of the time when the structure is exercised, contributing to monitor the physical performance of normal and medullar injured individuals.