Submitted by Fernanda Rodrigues de Lima (fernanda.rlima@ufpe.br) on 2018-07-25T20:29:30Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 811 bytes, checksum: e39d27027a6cc9cb039ad269a5db8e34 (MD5) TESE Natália Cybelle Lima Oliveira.pdf: 10771251 bytes, checksum: 9d25b0ab7c0014895ea3bf7213251371 (MD5) / Approved for entry into archive by Alice Araujo (alice.caraujo@ufpe.br) on 2018-07-27T22:25:32Z (GMT) No. of bitstreams: 2 license_rdf: 811 bytes, checksum: e39d27027a6cc9cb039ad269a5db8e34 (MD5) TESE Natália Cybelle Lima Oliveira.pdf: 10771251 bytes, checksum: 9d25b0ab7c0014895ea3bf7213251371 (MD5) / Made available in DSpace on 2018-07-27T22:25:32Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 811 bytes, checksum: e39d27027a6cc9cb039ad269a5db8e34 (MD5) TESE Natália Cybelle Lima Oliveira.pdf: 10771251 bytes, checksum: 9d25b0ab7c0014895ea3bf7213251371 (MD5) Previous issue date: 2017-02-20 / FACEPE / CNPq / A necessidade atual em descentralizar testes analíticos vem estimulando largamente pesquisas no desenvolvimento de biossensores nos mais diversos campos estratégicos, como nas ciências forenses, tornando-se um dos setores que crescem mais rápido no mundo. Pelo fato de que as técnicas rotineiramente usadas como testes de triagem em perícias criminais exibem inespecificidade, além da exigência de testes mais complexos para confirmar a detecção de uma molécula de interesse, a construção de tecnologias simples e portáteis, como os biossensores, torna-se crucial para a suplantação dessas dificuldades. O presente trabalho tem como objetivo desenvolver biossensores como modelos de testes confirmatórios para as ciências forenses. Dispositivos eletroquímicos e holográficos foram desenvolvidos para a detecção de moléculas de interesse forense, como sequências de DNA e cocaína. Além desses estudos, o uso de marcadores moleculares de identificação humana em casos de crimes foi analisado quanto a sua aplicabilidade como biorreceptores e como fonte de dados sociodemográficos relativos a crimes violentos. Pelos resultados apresentados, os biossensores foram sensíveis à presença de DNA, sendo capaz de detectá-lo mesmo em condições adversas, bem como à presença de cocaína, em que os correspondentes sistemas apresentaram um limite de detecção de 3,09 nM e 5,69mM, respectivamente. Além disso, os dados fornecidos pelas análises de casos de crime de estupro e de morte violenta atrelados ao uso de marcadores moleculares foram capazes de traçar um perfil sociodemográfico de vítimas acometidas por crimes violentos no Brasil, o que contribui para uma análise epidemiológica da criminalidade em escala global. Desse modo, o uso de biossensores atrelados a marcadores moleculares poderá contribuir como um rápido e efetivo método analítico em laboratórios forenses. / Biosensors Market has witnessed significant advances over the years, becoming one of the fastest growing sectors in the world. Due to the high demand for decentralizing analytical tests, biosensors research has been applied in many fields, such as Forensic Sciences. Standard methods used as screening tests in criminal investigations usually exhibit disadvantages such as lack of specificity, which requires further confirmation with other more complex analytical methodologies generally based on some instrumental technique. Thus, the design of portable and simple devices, like biosensors, becomes fundamental to overcome those problems. The aim of this work is to develop biosensors as model for confirmatory tests for Forensic Sciences applications. Electrochemical and holographic platforms were developed in an attempt to detect compounds with impact in forensic (bio) chemical analyses, like DNA sequences and cocaine. In addition to these studies, the use of molecular markers for human identification used in criminal cases was analyzed regarded to its applicability as a bioreceptor and a source for sociodemographic data for violent crimes. The results showed that the biosensors were sensitive to the presence of DNA, even in harsh conditions as well as to cocaine, in which those different systems presented a limit of detection of 3,09nM and 5.69mM, respectively. Also, data recovered from rape cases and violent death were able to make victim profiling of those crimes occurred in Brazil, which contribute to epidemiological studies of violent crimes at a global scale, helping to prevent their occurrence. Thereby, using biosensors associated with molecular markers may contribute as a fast and effective analytical method in forensic laboratories.

Made available in DSpace on 2019-03-29T23:52:48Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2014-12-12 / The integration of information from biomedical devices is of fundamental importance for assisting medical diagnosis. In this sense, the present work aimed to develop a system able to manage and process in real time biomedical data. The major advantage of the proposed system is the ability to add new medical devices and integrate their results with the existing ones. The devices considered in this work were brainwave sensors, baropodometric treadmill, and biomedical kit. From the results obtained, it can be concluded that the proposed system is quite robust, accurate and fast, and can manage and process large volumes of data in real time according to the power of the computer used. Customizable graphs are built from the EEG signals captured during patient gait. Finally, it can be concluded that the system is quite promising to be used in hospitals and doctors' offices as a tool to assist medical diagnosis and improve and accelerate the treatment of patients. Keywords: baropodometry, Mindwave, processing and management, biomedical data. / A integração de informações provenientes de equipamentos biomédicos é de fundamental importância para suportar o diagnóstico médico. Neste sentido, o presente trabalho teve como objetivo desenvolver um sistema capaz de gerenciar e processar dados biomédicos em tempo real. A grande vantagem do sistema proposto é a possibilidade de adicionar novos equipamentos médicos integrando os seus resultados aos pré-existentes, por isso, a designação de framework. Os equipamentos considerados neste trabalho foram sensores de ondas cerebrais, esteira baropodométrica e kit biomédico. A partir dos resultados obtidos é possível concluir que o sistema proposto é bastante robusto, preciso e rápido (tempo real), podendo gerenciar e processar grandes volumes de dados em tempo real de acordo com a configuração do computador utilizado. São gerados gráficos customizáveis a partir da captura do sinal eletroencefalograma no momento exato de uma determinada passada do paciente (imagem pedobarográfica). Finalmente, pode-se concluir que o sistema é bastante promissor para ser utilizado em consultórios médicos e hospitais como uma ferramenta de auxílio ao diagnóstico médico melhorando e acelerando o tratamento de pacientes. Palavras-chaves: Baropodometria, Mindwave, aquisição e processamento de dados biomédicos.

A modelagem do campo acústico gerado por um transdutor ultra-sônico retangular é importante porque sua geometria é usada freqüentemente por transdutores multielementos (arrays). O conhecimento do campo acústico pode otimizar alguns parâmetros de projeto de transdutores ultra-sônicos, tais como: a sua geometria, a profundidade de foco, a largura do feixe acústico, bem como os parâmetros de focalização de um array (leis de retardos e de apodização). O modelo implementado neste trabalho calcula a pressão acústica e o potencial de velocidade gerados por transdutores de geometria retangular em um conjunto de pontos do espaço. A abordagem usa o método da integral de convolução e da resposta espacial impulsiva, cuja solução computacional do problema é exata e relativamente simples, o que normalmente não ocorre com outros métodos que apresentam um alto custo computacional (tempo de processamento). A resposta em pressão do transdutor em cada ponto do espaço é obtida com o modelo implementado em Matlab e é verificada experimentalmente. São realizadas medidas experimentais do campo de pressão gerado por transdutores retangulares monoelementos na faixa de freqüências de 400 kHz a 2,2 MHz e um array na freqüência de 1 MHz, em um tanque de imersão, utilizando um hidrofone pontual e um sistema computadorizado de varredura de campo. A comparação entre os resultados simulados e experimentais mostra uma boa concordância, bem como as suas limitações. / The simulation of the acoustic field generated by a rectangular ultrasonic transducer is important because its geometry is frequently used in arrays. The knowledge of the acoustic field can optimize some design parameters of ultrasonic transducers, such as: geometry, focus depth, acoustic beam width, as well as the delay laws and the apodization of an array. Such simulation is implemented in this work, using a model that calculates the acoustic pressure in a space point. The approach uses the convolution integral and the spatial impulsive response methods. This computational solution is exact and relatively simple. That does not usually happen to other methods with a higher computational time. The acoustic field simulations obtained with the model implemented in Matlab are verified experimentally. Measurements of the pressure field generated by rectangular transducers in 400 kHz to 2.2 MHz and by an 1 MHz array were made in an immersion tank, using a punctual hidrophone and a computerized system for acoustic field measurements. The comparison between the simulated and experimental results shows good agreement.

A modelagem do campo acústico gerado por um transdutor ultra-sônico retangular é importante porque sua geometria é usada freqüentemente por transdutores multielementos (arrays). O conhecimento do campo acústico pode otimizar alguns parâmetros de projeto de transdutores ultra-sônicos, tais como: a sua geometria, a profundidade de foco, a largura do feixe acústico, bem como os parâmetros de focalização de um array (leis de retardos e de apodização). O modelo implementado neste trabalho calcula a pressão acústica e o potencial de velocidade gerados por transdutores de geometria retangular em um conjunto de pontos do espaço. A abordagem usa o método da integral de convolução e da resposta espacial impulsiva, cuja solução computacional do problema é exata e relativamente simples, o que normalmente não ocorre com outros métodos que apresentam um alto custo computacional (tempo de processamento). A resposta em pressão do transdutor em cada ponto do espaço é obtida com o modelo implementado em Matlab e é verificada experimentalmente. São realizadas medidas experimentais do campo de pressão gerado por transdutores retangulares monoelementos na faixa de freqüências de 400 kHz a 2,2 MHz e um array na freqüência de 1 MHz, em um tanque de imersão, utilizando um hidrofone pontual e um sistema computadorizado de varredura de campo. A comparação entre os resultados simulados e experimentais mostra uma boa concordância, bem como as suas limitações. / The simulation of the acoustic field generated by a rectangular ultrasonic transducer is important because its geometry is frequently used in arrays. The knowledge of the acoustic field can optimize some design parameters of ultrasonic transducers, such as: geometry, focus depth, acoustic beam width, as well as the delay laws and the apodization of an array. Such simulation is implemented in this work, using a model that calculates the acoustic pressure in a space point. The approach uses the convolution integral and the spatial impulsive response methods. This computational solution is exact and relatively simple. That does not usually happen to other methods with a higher computational time. The acoustic field simulations obtained with the model implemented in Matlab are verified experimentally. Measurements of the pressure field generated by rectangular transducers in 400 kHz to 2.2 MHz and by an 1 MHz array were made in an immersion tank, using a punctual hidrophone and a computerized system for acoustic field measurements. The comparison between the simulated and experimental results shows good agreement.

Neste trabalho estudou-se as propriedades ópticas do complexo Európio- Tetraciclina (EuTc), determinando as melhores condições para se obter uma formação eficiente do complexo. Parâmetros ópticos como absorção, emissão, tempo de vida e índice de refração foram obtidos. Variação da concentração de európio no complexo, da temperatura, pH ótimo e tempo de reação das soluções foram analisados. Um aumento na banda de emissão do európio foi observado com adição de peróxido de hidrogênio (HP) na solução. As amostras foram preparadas com pH neutro e a luminescência visível do lantanídeo foi detectada após uma incubação das amostras por 30 min. Um método direto para determinação de peróxido de uréia (PHU) e colesterol, em solução, usando a fluorescência do complexo EuTc é descrito. Os resultados mostram que o complexo é ainda mais sensível para o peróxido de uréia, aumentando a intensidade de emissão em até 40 vezes, do que para o peróxido de hidrogênio, que proporciona um aumento máximo de 15 vezes, quando comparados ao EuTc puro. É reportado também, pela primeira vez, que para a determinação do colesterol total, utilizando-se a sonda EuTc, não há necessidade de adição de enzima na solução, além de ser capaz de detectar frações de colesterol (LDL, VLDL e HDL), também sem adição de outros reagentes. Esse método mostra que o complexo pode ser usado como biossensor de alta sensibilidade, boa precisão, resposta rápida, baixo custo e resultados reprodutíveis para a determinação direta do peróxido de hidrogênio, do peróxido de uréia, de colesterol e LDL e para a determinação indireta da glicose. Uma proposta para a construção de um protótipo de equipamento para medidas de emissão do európio, miniaturizado, portátil, e de baixo custo, que possa ser utilizado com maior facilidade e rapidez, é apresentado. / In this work was studied the optical properties of Europium-Tetracycline complex (EuTc), determining the best conditions to obtain an efficient complex formation. Optical parameters as absorption, emission, lifetime and refractive index were obtained. Variation of europium complexes concentration, temperature, optimal pH and solutions time reaction were analyzed. An increase in the europium emission band was observed with the addition of hydrogen peroxide (HP) in the solution. The samples were prepared with neutral pH and the lanthanide visible luminescence was detected after a samples incubation of 30 min. A direct method to determine urea hydrogen peroxide (PHU) and cholesterol, in solution, using a fluorescent EuTc complex is described. The results show that the complex is more sensitive for urea hydrogen peroxide, it is over fortyfold higher, while for hydrogen peroxide the increasing is fifteenfold higher when compared to pure EuTc complex emission intensity. It is also reported, for the first time, for the determination of cholesterol total, using the EuTc probe, the enzymatic reaction is not necessary, and also is possible to detect cholesterol fractions (LDL, VLDL and HDL), without the addition of other reagents. This method shows that the complex can be used as a biossensor of high sensibility, good accuracy, fast response, low cost and reproducible results to direct determination of hydrogen peroxide, urea hydrogen peroxide, cholesterol and LDL, and to indirect determination of glucose. A prototype for the construction of miniaturized equipment, portable, low cost, easier and faster to be used, is presented.

Neste trabalho estudou-se as propriedades ópticas do complexo Európio- Tetraciclina (EuTc), determinando as melhores condições para se obter uma formação eficiente do complexo. Parâmetros ópticos como absorção, emissão, tempo de vida e índice de refração foram obtidos. Variação da concentração de európio no complexo, da temperatura, pH ótimo e tempo de reação das soluções foram analisados. Um aumento na banda de emissão do európio foi observado com adição de peróxido de hidrogênio (HP) na solução. As amostras foram preparadas com pH neutro e a luminescência visível do lantanídeo foi detectada após uma incubação das amostras por 30 min. Um método direto para determinação de peróxido de uréia (PHU) e colesterol, em solução, usando a fluorescência do complexo EuTc é descrito. Os resultados mostram que o complexo é ainda mais sensível para o peróxido de uréia, aumentando a intensidade de emissão em até 40 vezes, do que para o peróxido de hidrogênio, que proporciona um aumento máximo de 15 vezes, quando comparados ao EuTc puro. É reportado também, pela primeira vez, que para a determinação do colesterol total, utilizando-se a sonda EuTc, não há necessidade de adição de enzima na solução, além de ser capaz de detectar frações de colesterol (LDL, VLDL e HDL), também sem adição de outros reagentes. Esse método mostra que o complexo pode ser usado como biossensor de alta sensibilidade, boa precisão, resposta rápida, baixo custo e resultados reprodutíveis para a determinação direta do peróxido de hidrogênio, do peróxido de uréia, de colesterol e LDL e para a determinação indireta da glicose. Uma proposta para a construção de um protótipo de equipamento para medidas de emissão do európio, miniaturizado, portátil, e de baixo custo, que possa ser utilizado com maior facilidade e rapidez, é apresentado. / In this work was studied the optical properties of Europium-Tetracycline complex (EuTc), determining the best conditions to obtain an efficient complex formation. Optical parameters as absorption, emission, lifetime and refractive index were obtained. Variation of europium complexes concentration, temperature, optimal pH and solutions time reaction were analyzed. An increase in the europium emission band was observed with the addition of hydrogen peroxide (HP) in the solution. The samples were prepared with neutral pH and the lanthanide visible luminescence was detected after a samples incubation of 30 min. A direct method to determine urea hydrogen peroxide (PHU) and cholesterol, in solution, using a fluorescent EuTc complex is described. The results show that the complex is more sensitive for urea hydrogen peroxide, it is over fortyfold higher, while for hydrogen peroxide the increasing is fifteenfold higher when compared to pure EuTc complex emission intensity. It is also reported, for the first time, for the determination of cholesterol total, using the EuTc probe, the enzymatic reaction is not necessary, and also is possible to detect cholesterol fractions (LDL, VLDL and HDL), without the addition of other reagents. This method shows that the complex can be used as a biossensor of high sensibility, good accuracy, fast response, low cost and reproducible results to direct determination of hydrogen peroxide, urea hydrogen peroxide, cholesterol and LDL, and to indirect determination of glucose. A prototype for the construction of miniaturized equipment, portable, low cost, easier and faster to be used, is presented.

Made available in DSpace on 2016-12-12T17:38:33Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Felipe Cubas Schulz.pdf: 4229454 bytes, checksum: cd3b6e0665b2e8aa21c05c4e5922388d (MD5) Previous issue date: 2013-08-30 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Recently, automation systems have been widely investigated. Nowadays, they are present in our lives when shopping, banking, working at home or office. Technology innovations have been increased and embedded into medical and biological equipments, where patients can be better monitored for treatment and diagnosis. These allow precise and ergonomic equipments be designed, especially when using wireless sensor networks. It is developed in this work a biomedical signal acquisition system by suing a wireless sensor network and the Zigbee technology for communication. It was implemented a system for acquiring and processing biomedical data by using commercial sensor modules for wireless communication to a host computer. Also, it was developed a graphical interface in order to manage the sensors of the network and to display the acquired signals to the user. This work has integrated there types of sensors, such as blood oxygenation, heart rate and body temperature. The sensors were chosen due to their easy accessibility and by the fact these type of signals are the most monitored in medicine. Performance tests of sensors network were made to investigate the transmission, reception and data visualization, as well as the communication distance. Also, signal acquisitions were performed in 3 healthy volunteers aged 28, 25 and 65 and the results were compared with the signals acquired by commercial equipments. The results showed that the performance of the blood oxygenation sensor was similar for the three volunteers when compared to the commercial systems. On the other hand, the measured heartbeat by the proposed system showed a greater variation. The body temperature sensor showed reliable readings with a maximum error of approximately 2%. The communication distance of the network was approximately 13 meters in an environment with walls and without the use of routers. It can be concluded that the use of Zigbee sensor network for monitoring bioelectrical signals can be easily implemented and embedded to medical equipments due to its great flexibility when compared to systems which use wired technologies. / A automação de sistemas vem se disseminando muito nos últimos anos, estando presente em nosso dia a dia quando fazemos compras, vamos ao banco ou mesmo estando em nossas casas ou trabalho. Neste contexto vem crescendo o número de oportunidades de se inserir novas tecnologias e automação também na área da medicina, onde o monitoramento de pacientes torna diagnósticos mais fáceis, precisos e ergonômicos, principalmente quando utilizamos redes de transmissão de dados sem fios. Neste trabalho foi desenvolvido um sistema de aquisição de sinais biomédicos sem fio em uma rede de sensores utilizando comunicação Zigbee. Foi implementado uma plataforma de aquisição e processamento de dados biomédicos, utilizando módulos sensores de comunicação sem fio com um computador. Também, um software foi desenvolvido para gerenciar os dispositivos presentes na rede e visualizar os sinais adquiridos ao usuário. Este trabalho integrou sensores de oxigenação do sangue, batimentos cardíacos e temperatura corporal, os quais foram escolhidos por serem considerados sinais vitais de fácil acesso. Testes de desempenho da rede de sensores foram realizados a fim de verificar a transmissão, recepção e visualização dos dados, bem como a distância de comunicação. Também, aquisição de sinais foram realizados em 3 voluntários saudáveis com idades de 28, 25 e 65 anos e os resultados foram comparados com os sinais adquiridos por equipamentos comerciais. Os resultados obtidos mostraram que o sensor de oxigenação do sangue apresentou desempenho similar para os 3 voluntários quando comparados ao sistema comercial. O sensor de batimentos cardíacos apresentou maior variação entre os valores médios pelo sistema proposto. O sensor de temperatura corporal apresentou leituras com um erro sistêmico de aproximadamente 2%. A utilização do protocolo de comunicação Zigbee em uma rede de sensores biomédicos permitiu o monitoramento contínuo de pacientes com maior flexibilidade de uso quando comparado a sistemas convencionais com tecnologias com fios. O alcance da rede chegou a aproximadamente 13 metros em um ambiente com paredes, sem o uso de roteadores. Outros sinais podem ser facilmente adicionados ao sistema e monitorados pela rede de sensores.