Tese de mestrado integrado. Engenharia Electrotécnica e de Computadores. Faculdade de Engenharia. Universidade do Porto. 2010

Submitted by Fabio Sobreira Campos da Costa (fabio.sobreira@ufpe.br) on 2015-05-28T14:41:10Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 1232 bytes, checksum: 66e71c371cc565284e70f40736c94386 (MD5) DISSERTAÇÃO Olga Pinheiro Garcia.pdf: 3086549 bytes, checksum: 2bb203850c4c9ae5c00adb581521858f (MD5) / Made available in DSpace on 2015-05-28T14:41:10Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 1232 bytes, checksum: 66e71c371cc565284e70f40736c94386 (MD5) DISSERTAÇÃO Olga Pinheiro Garcia.pdf: 3086549 bytes, checksum: 2bb203850c4c9ae5c00adb581521858f (MD5) Previous issue date: 2015-03-05 / O estudo da distribuição de temperaturas no olho humano é capaz de fornecer subsídios para tratamentos hipertérmicos e para o cálculo dos danos causados pela exposição à radiação de uma fonte de laser. Um exemplo é a termoterapia transpupilar a laser (TTT), aplicada no tratamento de um melanoma de coroide. Neste trabalho, foi desenvolvido, através do software comercial SolidWorks®, um modelo tridimensional do olho humano portador de um melanoma de coroide, utilizado para simular o tratamento por TTT, com uso do software comercial ANSYS-CFX®. Para as simulações computacionais, foi utilizado um laser de diodo (810 nm), com 3 mm de diâmetro do feixe e 400 mW a 1000W de potência, com tempo de aplicação de 60 s. A principal contribuição deste trabalho é que o humor vítreo foi considerado completamente liquefeito, o que é esperado à medida que a idade do paciente se torna mais avançada, e passível de movimento convectivo. Ao mesmo tempo, utilizou-se uma estratégia numérica para representar a frente móvel de destruição do tumor. Foram estudados os efeitos da convecção natural no humor vítreo sobre a temperatura e o dano térmico nos diversos tecidos do olho. Os resultados indicam que a presença de convecção no humor vítreo reduz os valores de temperatura e de dano térmico no tumor, embora não influencie significativamente a profundidade do dano térmico irreversível no melanoma de coroide. Tais efeitos aumentam gradualmente quando a viscosidade do humor vítreo diminui do seu valor normal até o valor da viscosidade da água. Também foram realizadas simulações para diversos valores de potência do laser, verificando que seu aumento provoca valores mais elevados de dano térmico, de profundidade do dano térmico e de temperatura na região do tumor. Para valores acima de 800 mW, o dano térmico na córnea foi maior do que o limite de dano térmico reversível, o que é indesejável. Por fim, ao comparar o modelo atual com um modelo 2D, os resultados indicam que este último pode subestimar a temperatura dos tecidos oculares.

Submitted by MARCIA ROVADOSCHI (marciar@unifra.br) on 2018-08-20T17:34:37Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Dissertacao_LuianneRodriguesDosSantos.pdf: 3639379 bytes, checksum: 90ef46662146246ef349b5f5bdcdd2c3 (MD5) / Made available in DSpace on 2018-08-20T17:34:37Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Dissertacao_LuianneRodriguesDosSantos.pdf: 3639379 bytes, checksum: 90ef46662146246ef349b5f5bdcdd2c3 (MD5) Previous issue date: 2018-02-09 / Society undergoes constant transformations involving cultural, behavioral and intellectual parameters. Thus we consider that the social context is reflected in the educational context. Starting from this research, we look for in the Social Theory (TS) of Zygmunt Bauman, solutions for what Bauman denominates of Liquid Modernity. Bauman's ideas about current society and the derived educational context have met the ideas set forth by David Ausubel in Significant Learning Theory (SAT). This dissertation looked for strategies for the Teaching of Optics, from the Human Eye, for the 9th year of Elementary School. The choice of subject matter was due to the applicability and connection with several areas of knowledge, involving approaches to physics, chemistry, biology and Medicine. We chose to research in the 9th year of elementary school because it was the students' first contact with the Physics discipline. This option allowed a broad approach that will serve as the basis for the content seen at the later levels of education. In search of answers that contribute to a meaningful learning this research carried out a study about the concepts of optics from the Physics of the Human Eye, that uses the Theory of Zygmunt Bauman complemented by Theory of David Ausubel. As an educational product we organized a Learning Unit (AU) composed of seven activities elaborated according to three pedagogical moments (TMP) that sought to verify how the teaching of the concepts of Optics, from the Physics of the Human Eye contribute to learning with meaning to light of TS and TAS. These activities first involved the use of two questionnaires, one oral and another writing that verified the students' previous knowledge and local reality. By sequencing the activities we use didactic resources such as Data show, WEB Searches, Learning Object, Practical Activity, Infographics construction and as synthesis the construction of a RAP. As a result of this dissertation, we have verified that developing teaching strategies that consider the local reality of the student and use new technologies in the teaching of Human Eye Physics contribute to meaningful learning. The students showed interest, curiosity and autonomy in carrying out the activities. / A sociedade passa por constantes transformações que envolvem parâmetros culturais, comportamentais e intelectuais. Assim consideramos que o contexto social é refletido no contexto educacional. Partindo deste elo, buscamos na Teoria Social (TS) de Zygmunt Bauman, soluções para o que Bauman denomina de Modernidade Líquida. As ideias de Bauman sobre a sociedade atual e o contexto educacional derivado, foram ao encontro das ideias estabelecidas por David Ausubel na Teoria da Aprendizagem Significativa (TAS). Esta dissertação buscou estratégias para o Ensino de Óptica, a partir do Olho Humano, para o 9º ano do Ensino Fundamental. A escolha da temática se deu pela aplicabilidade e conexão com diversas áreas do conhecimento, envolvendo abordagens para a física, química, biologia e Medicina. Optamos por pesquisar no 9º ano do ensino fundamental por ser o primeiro contato dos estudantes com a disciplina de Física. Essa opção permitiu uma abordagem ampla que servirá de base para os conteúdos vistos nos níveis posteriores de ensino. Em busca de respostas que contribuam para uma aprendizagem com significado esta pesquisa realizou um estudo acerca dos conceitos de óptica a partir da Física do Olho Humano, que utiliza a Teoria de Zygmunt Bauman complementada pela Teoria de David Ausubel. Como produto educacional organizamos uma Unidade de Aprendizagem (UA) composta por sete atividades elaboradas de acordo com três momentos pedagógicos (TMP) que buscaram verificar como o ensino dos conceitos de Óptica, a partir da Física do Olho Humano contribuem para uma aprendizagem com significado a luz da TS e da TAS. Estas atividades primeiramente envolveram a utilização de dois questionários, um oral e outro escrito que verificou os conhecimentos prévios e a realidade local dos estudantes. Dando sequencia as atividades utilizamos recursos didáticos como Data show, Pesquisas na WEB, Objeto de Aprendizagem, Atividade prática, Construção de infográficos e como síntese a construção de um Rap. Como resultado para esta dissertação, conseguimos verificar que, desenvolver estratégias de ensino que considerem a realidade local do estudante e que utilizem novas tecnologias, no ensino da Física do Olho Humano, contribuem para um aprendizado com significado. Os estudantes demonstraram interesse, curiosidade e autonomia na realização das atividades.

Made available in DSpace on 2017-07-24T19:45:52Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Gustavo Trierveiler Anselmo.pdf: 9979848 bytes, checksum: 860bb544a69cc5a636999f5a0f91c142 (MD5) Previous issue date: 2016-09-09 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / The Simulator Didactics of Accommodation of the Human Eye is a set of activities that have as objective facilitate the teaching-learning process on optics and, especially, on the process of human accommodation. The educational product explores concepts of geometrical optics (light rays and refraction) in the paraxial approximation and its applications to spherical lenses. Didactic simulator was built with a flexible lens, produced with a latex-made male condom filled with water. Its spherical shape, with a diameter of approximately , was compared with the theoretical model of the “ball lens”. We have experimentally determined its focal length ( and compared it with the corresponding theoretical value, obtaining a accuracy. The flexibility feature of this lens gives the possibility to simulate the accommodation process of the eye in two different situations: for diverging and parallel light beams, corresponding to objects near and far from the observer, respectively. These concepts were addressed in the educational spirit of the meaningful learning of David Ausubel. It has been proposed 4 lesson plans from the previous organizers (taught in 8 lessons), 1 lesson plan for application of the didactic simulator (3 lessons) and 2 meetings for application and discussion of the questionnaires (2 lessons), summing up 13 classes. We have used several resources: lectures, computer simulators, construction of one darkroom, dissection of the bull's-eye and a experimental apparatus produced by students. Adding to other support materials, these instruments facilitated the learning of content offered and the better understanding of the students. This is proven by the results obtained in 42 questionnaires applied. Of these, 24 were before and 18 after the application of the project. There has been an increase of ~200% in the number of hits in the second stage. The proposal has been applied in a class of 39 students, where we had a meaningful learning of over of the class. One should stress also the impact on students, who were more willing to learn, requiring better quality lessons, both in content and evaluation of them. / Esta dissertação descreve um conjunto de atividades realizadas com o objetivo de facilitar o processo de ensino-aprendizagem sobre a óptica e, principalmente, da acomodação do cristalino humano. O produto educacional gerado, chamado de Simulador Didático da Acomodação do Cristalino do Olho Humano, explora conceitos de óptica geométrica (raio de luz e refração) dentro da aproximação paraxial e suas aplicações em lentes esféricas. Para isso foi construído um aparato com uma lente flexível, produzida com preservativo masculino feito de látex preenchido com água. O seu formato esférico, com diâmetro de aproximadamente , foi comparado com o modelo teórico das “ball lens”. Determinamos experimentalmente sua distância focal ( que, comparado com seu valor teórico, tem uma acurácia de . Por ser flexível, foi possível simular o processo de acomodação do cristalino em dois casos: para feixes de luz divergentes e paralelos, simulando situações com objetos próximos e distantes do observador, respectivamente. Estes conceitos foram abordados conforme a concepção educacional da aprendizagem significativa de David Ausubel. Foram propostos quatro planos de aulas de organizadores prévios (ministrado em oito aulas), um plano de aula de aplicação do simulador didático (três aulas) e dois momentos para aplicação e discussão dos questionários (duas aulas), totalizando 13 aulas. Utilizou-se variados recursos: aulas expositivas, simuladores computacionais, construção de câmara escura, dissecação do olho de boi e aparatos experimentais produzidos pelos alunos. Aliados a materiais de apoio, esses instrumentos facilitaram a aprendizagem dos conteúdos ministrados e o melhor entendimento dos alunos. Isso é comprovado pelos resultados obtidos em 42 questionários aplicados. Destes, 24 foram antes e 18 depois da aplicação do projeto. Houve um aumento de ~200% no número de acertos na segunda etapa. A proposta foi aplicada em uma turma de 39 alunos, onde obtivemos uma aprendizagem significativa de mais da classe. A ressaltar, também o impacto nos alunos, que se mostraram mais dispostos a aprenderem, exigindo aulas de melhor qualidade, tanto na exposição do conteúdo como na avaliação.

O ganho crescen te de desempenho nos computadores modernos tem impulsionado os trabalhos científicos nas áreas de simulação computacional. Muitos autores utilizam em suas pesquisas ferramentas comerciais que limitam seus trabalhos ao esconder os algoritmos internos destas ferramentas e dificultam a adição de dados in-vivo nestes trabalhos. Este trabalho explora esta lacuna deixada por aqueles autores. Elaboramos um arcabouço computacional capaz de reproduzir os fenômenos óticos e fisiológicos do sistema visual. Construímos com superfícies quádricas os modelos esquemáticos do olho humano e propomos um algoritmo de traçado de raio realístico. Então realizamos um estudo nos modelos esquemáticos e a partir deles mais a adição de dados in-vivo obtidos de um topógrafo de córnea extraímos informações óticas destes modelos. Calculamos os coeficientes e Zernike dos modelos para tamanhos diversos de pupila e obtivemos medidas de aberração do olho humano. Os resultados encontrados estão de acordo com os trabalhos relacionados e as simulações com dados in-vivo estão consoantes com as produzidas por um aparelho de frente de onda comerciais. Este trabalho é um esforço em aproveitar as informações adquiridas pelos equipamentos modernos de oftalmologia, além de auxiliar o entendimento de sistemas visuais biológicos acabam também em auxiliar a elaboração de sistemas de visão artificial e os projetistas de sistemas óticos / The increase in performance of the modern computers has driven scientific work in the areas of computer simulation. Many authors use in their research commercial tools that use embedding algorithms, which sources are not provided, and it makes harder and sometimes impossible, the development of novel theories or experiments. This work explores this gap left for those authors. We present a computational framework capable to reproduce the optical and physiological phenomena of the human visual system. We construct schematical models of the human eye from quadrics surfaces and consider an algorithm of realistic ray tracing. Afterward, we performed a study on schematics models and in addition we introduce, in these models, in-vivo data obtained from corneal topography machine and extract optical information. We calculate the Zernike coefficients in the models for different sizes of pupil and measures of aberration of the human eye. The results are in agreement with related work and simulations with in-vivo data are according with the produced by a commercial wave-front device. This work is an effort in using to advantage the information acquired for the modern equipment of ophthalmology, besides assisting the understanding of biological visual systems, it also helps the development of artificial vision systems and the designing of optical systems

O ganho crescen te de desempenho nos computadores modernos tem impulsionado os trabalhos científicos nas áreas de simulação computacional. Muitos autores utilizam em suas pesquisas ferramentas comerciais que limitam seus trabalhos ao esconder os algoritmos internos destas ferramentas e dificultam a adição de dados in-vivo nestes trabalhos. Este trabalho explora esta lacuna deixada por aqueles autores. Elaboramos um arcabouço computacional capaz de reproduzir os fenômenos óticos e fisiológicos do sistema visual. Construímos com superfícies quádricas os modelos esquemáticos do olho humano e propomos um algoritmo de traçado de raio realístico. Então realizamos um estudo nos modelos esquemáticos e a partir deles mais a adição de dados in-vivo obtidos de um topógrafo de córnea extraímos informações óticas destes modelos. Calculamos os coeficientes e Zernike dos modelos para tamanhos diversos de pupila e obtivemos medidas de aberração do olho humano. Os resultados encontrados estão de acordo com os trabalhos relacionados e as simulações com dados in-vivo estão consoantes com as produzidas por um aparelho de frente de onda comerciais. Este trabalho é um esforço em aproveitar as informações adquiridas pelos equipamentos modernos de oftalmologia, além de auxiliar o entendimento de sistemas visuais biológicos acabam também em auxiliar a elaboração de sistemas de visão artificial e os projetistas de sistemas óticos / The increase in performance of the modern computers has driven scientific work in the areas of computer simulation. Many authors use in their research commercial tools that use embedding algorithms, which sources are not provided, and it makes harder and sometimes impossible, the development of novel theories or experiments. This work explores this gap left for those authors. We present a computational framework capable to reproduce the optical and physiological phenomena of the human visual system. We construct schematical models of the human eye from quadrics surfaces and consider an algorithm of realistic ray tracing. Afterward, we performed a study on schematics models and in addition we introduce, in these models, in-vivo data obtained from corneal topography machine and extract optical information. We calculate the Zernike coefficients in the models for different sizes of pupil and measures of aberration of the human eye. The results are in agreement with related work and simulations with in-vivo data are according with the produced by a commercial wave-front device. This work is an effort in using to advantage the information acquired for the modern equipment of ophthalmology, besides assisting the understanding of biological visual systems, it also helps the development of artificial vision systems and the designing of optical systems