Urolithias, calculus formation in the urinary system, affects 5 – 10% of the population and is a painful and recurrent medical condition. A common approach in the treatment of calculi is the use of laser radiation, a procedure known as laser lithotripsy, however, the technique has not yet been fully optimised. This research examines the experimental parameters relevant to the interactions of the variable microsecond pulsed holmium laser (λ = 2.12 μm, τp = 120 – 800 μs, I ~ 3 MW cm-2) and the Q-switched neodymium laser (λ = 1064 nm, τp = 6 ns, I ~ 90 GW cm-2) with calculi. The laser-calculus interaction was investigated from two perspectives: actions that lead to calculus fragmentation through the formation of shockwave and plasma, and the prospect of material analysis of calculi by laser induced breakdown spectroscopy (LIBS) to reveal elemental composition. This work is expected to contribute to improved scientific understanding and development of laser lithotripsy. The results support the general model of thermal and plasma processes leading to vaporization and pressure pulses. Nd:YAG laser interaction processes were found to be plasma-mediated and shockwave pressure (~ 12 MPa) dependent on plasma and strongly influenced by metal ions. Ho:YAG laser-induced shockwaves (~ 50 MPa) were found to be due to direct vaporisation of water and dependent on laser pulse duration. The characteristics of the pressure pulse waveforms were found to be different, and the efficiency and repeatability of shockwave and the nature of the dependencies for the lasers suggest different bubble dynamics. For the Nd:YAG laser, LIBS has been demonstrated as a potential tool for in situ analysis of calculus composition and has been used for the identification of major and trace quantities of calcium, magnesium, sodium, potassium, strontium, chromium, iron, copper, lead and other elements.

abstract: The stadiometer is the gold standard human height measure, but recent studies have begun to question whether laser technology is a better tool to measure height. The purpose of this study was to investigate if the laser device has inter-rater reliability, how the laser-device measures supine height in comparison to standard methods, and if the laser device will be consistent in measuring human height shorter, as seen in previous studies. Two investigators measured a total of 80 adults independently. Measurements included knee height, arm span, demi span, supine height by laser, standing height by laser and standing height by stadiometer. There was a strong inter-rater reliability for the laser height measurement: excluding one outlier r=0.998. Supine height measures done with a laser were strongly correlated with arm span, but mean values were closest between supine height and knee height (171.3cm and 171.2cm). The laser measured standing height 0.5cm shorter, on average, than the stadiometer. It is concluded that the laser device is a reliable, validated tool to measure human height, standing or supine. / Dissertation/Thesis / Masters Thesis Nutrition 2016

Made available in DSpace on 2011-12-27T14:14:00Z (GMT). No. of bitstreams: 2 000397796-0.pdf: 613861 bytes, checksum: e1f29bb3331fba6fb36bb0afdf35d074 (MD5) license.txt: 581 bytes, checksum: 44ea52f0b7567232681c6e3d72285adc (MD5) / The aim of this work was study the intensity of acute inflammatory infiltrate in connective tissue after low level laser therapy (InGaAlP, λ = 685 nm) irradiation. Eighteen male Wistar rats (250 to 300 grams) with standardized surgical wounds were randomly distributed into 6 groups - 3 study groups with 4 rats each, and 3 control groups with 2 rats each. In the study groups, four equidistant spots around the standardized wound were irradiated (0. 5 J/cm2, 35 mW, 35 Hz, 17 seconds). The control groups were not irradiated. The animals were killed at 6, 12 and 24 hours after laser therapy. Biological specimens were harvested and routinely processed; slides were prepared and stained with hematoxiline and eosine. The total number of granulocytes was counted using the stereological method. A non-statistically significant decrease in the total number granulocytes was observed in the all study groups. Our results suggested that one single irradiation with laser light reduced the total number of graunulocytes in the animal model used in this study. / O objetivo deste trabalho foi estudar a intensidade do infiltrado inflamatório agudo presente em tecido conjuntivo perilesional do dorso de ratos submetidos à irradiação laser de baixa potência (InGaAlP, λ 685 nm) após uma única aplicação. Foram utilizados dezoito ratos machos, linhagem Wistar, pesando entre 250 e 300 gramas, nos quais foram realizadas feridas cirúrgicas padronizadas. Os animais foram separados aleatoriamente em seis grupos, três experimentais e três controles, compostos por quatro e dois ratos, cada grupo, respectivamente. Os grupos experimentais foram irradiados em quatro pontos perilesionais eqüidistantes, com uma única dose de 0,5 J/cm2 por ponto, com potência de 35 mW, freqüência de 35 pulsos por segundo e tempo de aplicação por ponto de 17 s. Os grupos controles não foram irradiados. Os animais foram mortos 6, 12 e 24 horas após a irradiação, sendo obtidas peças operatórias que seguiram para processamento laboratorial de rotina, confeccionadas lâminas e coradas pela técnica da hematoxilina e eosina. O estudo das lâminas foi realizado através da descrição e contagem absoluta dos granulócitos pelo método esteriológico. Os resultados obtidos demonstraram que há uma diminuição no número total de granulócitos, nos grupos experimentais, não significante estatisticamente (p>0,05), quando comparados aos grupos controles. Os resultados obtidos sugeriram que a luz laser é capaz de diminuir a intensidade do infiltrado inflamatório agudo nas primeiras 24 horas após uma única irradiação, no tecido conjuntivo perilesional.

Made available in DSpace on 2011-12-27T14:14:29Z (GMT). No. of bitstreams: 2 000397759-0.pdf: 5246349 bytes, checksum: c3f9ed8d992ae3895beca1d610b20432 (MD5) license.txt: 581 bytes, checksum: 44ea52f0b7567232681c6e3d72285adc (MD5) / This research aims at evaluating the biomodulation of the inflammatory process resulting from Low Level Laser Therapy applied to the femur adjacent soft tissues of sixty rats Wistar after the implantation of the bioabsorbent plates. Both the tissue healing process and the biological reactions of the tissues irradiated with laser were analyzed, and the intensity of the inflammatory process in the wounds provoked in the rat’s hips were compared between the control and the experimental groups. The control group received zero laser treatment. Each 48 hours, the experimental groups were submitted to a maximum of eight applications of LLLT in two equidistant spots of the wounds, immediately after the suture was made. Experimental group A was treated with red laser (10J/cm2 and 35m). Experimental group B was treated with infrared laser (10J/cm2 and 50mW). The animals’ deaths and the microscopic analyses with the HE technique took place 3, 7, 15 and 21 days after the surgery. The results of the semi quantitative analysis have demonstrated that both the red and the infrared groups have biomodulated positively the inflammatory process, once they presented a statistically higher histological pattern than the control group on the 3rd day after the surgery. Twenty-one days after the surgery a morphometric analysis detected a rather more intense inflammatory process in the red laser (laser A) group than in the other groups. / Esta pesquisa avaliou a biomodulação do processo inflamatório decorrente de lasers vermelho (685ηm) e infravermelho (830ηm), nos tecidos circunjacentes ao fêmur de 60 ratos Wistar, após a implantação de placas bioabsorvíveis. Procedeu-se à análise do reparo tecidual e das reações biológicas dos tecidos irradiados, comparando-se, entre os grupos controle e experimentais, a intensidade do processo inflamatório em feridas provocadas na coxa desses animais, distribuídos aleatoriamente em três grupos. O grupo controle não recebeu qualquer tratamento por laser. Os grupos experimentais receberam LLLT em dois pontos eqüidistantes do ferimento, iniciando-se imediatamente após a sutura da ferida e com periodicidade da irradiação a cada 48 horas. O grupo experimental A foi tratado com laser vermelho (10J/cm2 e 35mW). O grupo experimental B foi tratado com laser infravermelho (10J/cm2 e 50mW). A morte dos animais e as análises microscópicas dos espécimes, com coloração de HE, aconteceram em três, sete, 15 e 21 dias. Os resultados da análise descritiva mostraram que tanto os grupos laser vermelho quanto infravermelho biomodularam positivamente o processo inflamatório, pois apresentaram, aos três e aos sete dias de pós-operatório, um padrão histológico superior ao do grupo controle. Os resultados da análise semiquantitativa evidenciaram que ambos os grupos experimentais obtiveram um escore histológico estatisticamente significativo, superior ao grupo controle, aos três dias de pós-operatório. Aos 21 dias de pós-operatório, a análise histomorfométrica mensurou, no laser vermelho, um processo inflamatório bem mais intenso que nos demais grupos.

Neste trabalho foi feito um esforço para analisar o comportamento do perfil das bandas difusas violetas de emissão do dimero de sódio induzida por um laser de nitrogênio, no vapor de sódio produzido dentro de uma célula do tipo Heat-Pipe Oven, variando-se a temperatura e a pressão do gás inerte. Além disso, foi feita uma tentativa de identificação das bandas violetas e ultravioletas produzidas no mesmo sistema por um laser de excímero. Tanto para a emissão induzida pelo laser de nitrogênio, como pelo laser de excímero, um programa de computador desenvolvido por nós para simular estes espectros, a partir da teoria quase-estática para emissóes contínuas moleculares, utilizando as curvas de energia potencial interatômica disponíveis na literatura. / In this work, an effort had been made to analyze the violet diffuse bands profile behavior from the induced sodium dimer emission by a nytrogen laser, in the sodium vapor produced inside a Heat-Pipe Oven, varying the temperature and the inert gas pressure. Furthermore had been made an attempt to identify the violet and ultraviolet diffuse bands produced on a similar sistem by an excimer one, a computer program was developed to simulate their emission profile based on the quasistatic theory for molecular continuous emission, using the available theoretical interatomic potencial energy curves.

Dissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Faculdade de Tecnologia, Departamento de Engenharia Mecânica, 2008. / Submitted by Thaíza da Silva Santos (thaiza28@hotmail.com) on 2011-02-12T18:01:21Z No. of bitstreams: 1 2008_LucianoSelvaGinani.pdf: 6242846 bytes, checksum: 682889473487bde256638d9042a1a436 (MD5) / Approved for entry into archive by Daniel Ribeiro(daniel@bce.unb.br) on 2011-04-02T00:41:38Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2008_LucianoSelvaGinani.pdf: 6242846 bytes, checksum: 682889473487bde256638d9042a1a436 (MD5) / Made available in DSpace on 2011-04-02T00:41:38Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2008_LucianoSelvaGinani.pdf: 6242846 bytes, checksum: 682889473487bde256638d9042a1a436 (MD5) / A grande maioria dos sistemas atuais de digitalização tridimensional de superfícies baseia-se no uso de sensores de posicionamento para a medição da rotação de uma fonte emissora de luz. Esses sensores impõem restrições sobre o volume e a distância de trabalho do digitalizador e, como a reconstrução é normalmente baseada em equações de triangulação, eles também geram incertezas de medição devido à relação não-linear entre a posição angular e a distância. Para superar essas dificuldades, removendo a necessidade do uso de sensores angulares de posição de alto custo e aumentando a distância de medição, apresenta-se nesse trabalho o desenvolvimento de um sistema de digitalização tridimensional de superfícies compacto, de fácil transporte e auto-calibrável. Com o uso de técnicas de visão computacional elimina-se a necessidade de qualquer tipo de sensor de posicionamento e com o sistema de auto-calibração desenvolvido dispensa-se a necessidade de outros sistemas de medição para a calibração. Todas as técnicas de calibração de câmeras, processamento de imagens e a arquitetura completa do sistema são discutidas e apresentadas junto com um comparativo do sistema desenvolvido e sistema comerciais e em desenvolvimento em diferentes instituições de pesquisa e desenvolvimento. _________________________________________________________________________________ ABSTRACT / Most of today’s 3D laser scanning systems for object model digitalization rely on angular position sensors to measure rotation of a laser diode and to reconstruct the object. However, those types of sensors restrict the object size in target and its distance from the image sensor, since reconstruction is usually based on equations for geometric triangulation, leading to high measurement errors due to the non-linear relation between angular positions and distances. In order to overcome the need of high cost angular position sensors and to increase measurement distances it is proposed here a 3D surface scanner based on computer vision that is compact, easy to transport and self-calibrated. The system calibration includes camera calibration using radial alignment constraints, image processing routines and determination of system parameters. The complete system architecture with two laser diodes and a single camera is shown, the theoretical basis, hardware implementation and practical results obtained are presented, discussed and compared with different systems available.

L’émergence de nouvelles sources ambiantes d’ionisation rendent possible l’étude par spectrométrie de masse d’échantillons natifs, sans préparation nécessaire. En combinaison avec des méthodes d’échantillonnage, elles permettent l’identification de biomolécules en conservant leur localisation histologique. Dans ce contexte, nous avons développé deux outils de micro-échantillonnage pour la caractérisation de tissus biologiques. Le 1er est basé sur l’ablation laser par une source impulsionnelle à 532 nm suivie de la capture en goutte du matériel ablatée. Nous avons démontré que l'analyse de biomolécules capturées était possible malgré leur faible absorbance à cette longueur d’onde. Ceci est dû à l’existence d’un mécanisme d’ablation induit par le substrat qui se substitue au processus d’ablation directe entre le laser et l’échantillon irradié. Cette stratégie a été appliquée avec succès à l’étude de protéines et de lipides sur tissu. Le 2nd est un nouvel instrument d’analyse de biomolécules en temps réel. Basé sur l’ablation laser à 2,94 µm - en coïncidence avec une bande d’absorption intense de l’eau - et couplé au spectromètre de masse par un tube d’aspiration, il permet la caractérisation de tissus biologiques ex vivo et in vivo. Les profils moléculaires générés correspondent à des métabolites et des lipides. Le caractère faiblement invasif et indolore de l’irradiation laser a été démontré lors d’études in vivo sur des phalanges d’individus volontaires. Le potentiel de ce dispositif est finalement démontré par une application clinique, le cancer de l’ovaire et le développement de banques de données de profils moléculaires correspondant aux différents grades de la pathologie. / Recent advances in ambient ionization sources enable the study by mass spectrometry (MS) of native samples, without any preparation. In combination with sampling methods, they allow identification of biomolecules with respect to their histological localization. In this context, we have developed and explored the potential of two micro-sampling tools for the characterization of biological tissues. The first one consists in the ablation of analytes from biological sample using a ns laser at 532 nm and their subsequent capture in a solvent droplet which can then be analyzed by MS. We demonstrate that analyses are possible, despite the low absorbance of the biological material at this wavelength. This is due to the preponderance of an indirect substrate-mediated ablation mechanism which contrasts with the conventional direct ablation driven by analyte absorption. The second tool is an instrument for real-time analysis of biomolecules. Based on the laser ablation at 2.94 µm in coincidence with a strong absorption band of the water, and coupled to the spectrometer by a transfer line, it provides the ex vivo and in vivo characterization of biological tissue. Molecular profiles generated in real-time show signals corresponding to metabolites and lipids. The low-invasive and virtually painless nature of the laser irradiation was demonstrated through in vivo studies on phalanges of voluntary individuals. Finally, some of the developments made on this tool was dedicated for a clinical application, namely the ovarian cancer, and the development of the databases of molecular profiles corresponding to different grades of the disease.

Este trabalho tem por objetivo o desenvolvimento e otimização de uma cavidade laser self-Raman de aplicações oftalmológicas. A cavidade laser é do tipo estado sólido bombeada longitudinalmente por um diodo laser infravermelho. A cavidade é dita self-Raman pois um cristal Raman intracavidade faz o papel de meio ativo e deslocador Raman. Esse tipo de configuração é extremamente vantajoso uma vez que promove uma redução dimensional, de custos e de perdas intracavidade. Outro elemento não linear intracavidade é responsável pela geração do segundo harmônico da primeira linha Stokes gerada pelo cristal Raman. Dessa maneira obtém-se radiação em 586.5 nm da cavidade laser, o que corresponde a porção amarela do espectro eletromagnético. Essa região amarelo-alaranjada do espectro é de muita importância e aplicabilidade na indústria, ciências e na medicina. Na oftalmologia, em particular, é de enorme interesse que se construa um laser amarelo para fotocoagulação da retina uma vez que há muito tempo sabe-se que essa porção do espectro possui uma absorção desprezível pela Xantofila, cromóforo abundantemente presente na mácula. A mácula é a porção da retina responsável pela visão central e não deve absorver radiação laser pois isso seria desastroso para o paciente. / The objective of this work is the development and optimization of a self-Raman laser cavity with ophthalmological applications. The laser cavity is a longitudinally diode pumped solid state laser. The laser cavity is so-called self-Raman because an intracavity Raman crystal plays a role as an active media and Raman shifter. This type of configuration is extremely advantageous because it promotes a reduction in costs, dimensions and intracavity losses. Another non linear intracavity element is responsible for the second harmonic generation of the first Stokes line generated by the Raman crystal. Thereby one obtains 586.5 nm radiation coming out of the laser cavity, a wavelength in the yellow portion of the electromagnetic spectra. This yellow-orange range of the spectra is of great importance because and has many and increasingly applications in science, industry and medicine. Particularly in ophthalmology, a yellow laser for retina photocoagulation is of great interest once it is well known that this portion of the spectra is negligibly absorbed by the Xanthophylls, pigment strongly present at the macula. The macula is the portion of the retina responsible for the central vision and because of this laser absorption would be disastrous for the patients eye.

Foi construído um Laser de Corante em Anel bombeado por um laser de Argônio. Um sistema passivo de estabilização eletrônica permite a varredura sem saltos de modo, mas não reduz a largura de linha efetiva (40 MHz) devida a vibrações e flutuações na espessura do jato de corante. Um sistema ativo de estabilização está sendo implantado com a finalidade de reduzir a largura de linha obtida de pelo menos uma ordem de grandeza e aumentar a estabilidade em freqüência. A potência monomodo obtida com Rhodamina 6G é de 500 mW para 4W de bombeio. / An Argon pumped Ring Dye Laser was built. A passive stabilization system prevents mode hops during scans, but does not reduce the effective laser emission bandwidth (40 MHz) due to mechanical and acoustical jitter. An active stabilization system is being implemented to reduce the bandwidth to at least 4 MHz and to improve the frequency stability. The single mode output power obtained with Rhodamine 6G is about 500 mW to 4W pumping.

Neste trabalho apresentamos estruturas poliméricas funcionalizadas com nanotubos de carbono, as quais são processadas utilizando técnicas de fabricação a laser. Inicialmente apresentamos uma metodologia para incorporar nanotubos de carbono de parede simples, funcionalizados com ácido carboxílico (NTCPS-COOH) em resinas acrílicas. A funcionalização dessas resinas foi alcançada, sendo possível incorporar nanotubos em uma faixa de 0,01% até 1%, em peso. Adicionalmente, visando aplicações em óptica e optoeletrônica, a inserção de Rodamina B ou MEH-PPV junto às resinas funcionalizadas com nanotubos também foi realizada. Através da técnica de polimerização via absorção multifotônica, microestruturas tridimensionais com boa resolução (aproximadamente 650 nm) e integridade foram fabricadas com essas resinas. A espectroscopia Raman mostrou que os NTCSPS-COOH estão distribuídos por todo o interior das microestruturas, característica necessária para aplicação em dispositivos. A funcionalização das estruturas não se restringiu apenas ao volume. Microestruturas acrílicas foram funcionalizadas com NTCPS-COOH apenas em sua superfície, utilizando a combinação das técnicas de adição de Michael e acoplamento carbodiimida. Análises Raman mostraram também uma boa distribuição dos nanotubos na superfície das amostras funcionalizadas. Mesmo as estruturas que foram funcionalizadas com baixas concentrações de NTCPS-COOH exibiram melhorias nas propriedades mecânicas e elétricas. Estruturas funcionalizadas com 0,01% (em peso) de NTCPS-COOH se mostraram mais resistentes em ensaios de indentação do que as amostras não funcionalizadas. Do ponto de vista elétrico, estruturas com a mesma faixa de funcionalização apresentaram condutividade elétrica superior em duas ordens de grandeza em comparação ao polímero acrílico puro. Por fim, estruturas macroscópicas funcionalizadas com Rodamina B e nanotubos de carbono apresentam potencial aplicabilidade em experimentos de laseres aleatórios. Utilizando microestruturação direta a laser, a fabricação de padrões periódicos dentro dessas estruturas alterou a emissão característica do laser aleatório, fixando os picos de emissão em comprimentos de onda específicos. / In this work we present polymeric structures functionalized with carbon nanotubes, which are processed using laser fabrication techniques. Firstly, we present a methodology to incorporate single-walled carbon nanotubes, functionalized with carboxylic acid (SWCNT-COOH) into acrylate resins. The resins functionalization was obtained, being possible to incorporate nanotubes in a range of 0.01% to 1% by weight. In addition, aiming at optical and optoelectronic applications, such functionalized resins can also be mixed with Rhodamine B or MEH-PPV. Through the multiphoton absorption polymerization technique, threedimensional microstructures presenting good resolution (approximately 650 nm) and integrity were fabricated using these resins. Raman spectroscopy showed that SWCNT-COOH are distributed throughout the volume of the microstructures, a required feature for devices applications. The structures functionalization was not restricted just to the volume. Acrylate microstructures were functionalized with SWCNT-COOH only on their surface, using the combination of Michael addition and carbodiimide coupling techniques. Raman analyzes also showed good distribution of the nanotubes on the polymeric surface. Even structures which were functionalized with low concentrations of SWCNT-COOH exhibited improvements in mechanical and electrical properties. Functionalized structures with 0.01% (by weight) of SWCNT-COOH proved to be more resistant in indentation tests than non-functionalized samples. Regarding the electrical properties, structures with the same functionalization range showed higher conductivity (in two orders) compared to the pure acrylate polymer. Finally, macroscopic structures, functionalized with Rhodamine B and carbon nanotubes present potential applicability in random laser experiments. Using direct laser writing, periodic patterns were fabricated within these functionalized structures, changing the characteristic emission of the random laser, setting the emission peaks at specific wavelengths.