[No abstract available] / Applied Science, Faculty of / Electrical and Computer Engineering, Department of / Graduate

Orientadores: Marcelo Ferraz Mesquita, Juliana Maria Costa Nuñez-Pantoja / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Odontologia de Piracicaba / Made available in DSpace on 2018-08-24T18:20:55Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Zen_BrunoMassucato_M.pdf: 1546130 bytes, checksum: fc57f5ffe80d1ffb71f0ca849815f9ad (MD5) Previous issue date: 2014 / Resumo: O assentamento passivo de infraestrututuras protéticas é considerado essencial para a longevidade do tratamento reabilitador sobre implantes dentários. O objetivo neste estudo foi analisar o desajuste vertical decorrente da fundição em Ti cp de barras de Overdentures; avaliar as tensões induzidas e torque de afrouxamento do parafuso protético, em infraestruturas protéticas passivas e não-passivas. Foram fundidas vinte barras em Ti cp, retidas por dois implantes, utilizando-se dois tipos de pilares (UCLA e MP), sobre as quais foram avaliadas, utilizando-se microscópio óptico, as desadaptações marginais inerentes à fundição. A quantificação do desajuste seguiu o protocolo do teste do parafuso único (32 Ncm e 10 Ncm). Foram confeccionados 20 index(10 para cada pilar).Os desajustes foram padronizados com a interposição de um anel metálico de 200 µm entre o análogodo pilar A e o cilindro protético. Nesses index, foram avaliados os níveis de desajuste marginal, seguindo o mesmo protocolo utilizado para análise dos desajustes pós-fundição. As aferições das tensões foram realizadas através de extensômetros elétricos fixados aos análogos, após o retorque dos parafusos protéticos. A força necessária para o torque de afrouxamento dos parafusos protéticos de titânio foi medida com torquímetro digital de precisão de 0,1 Ncm. Os resultados foram analisados estatisticamente (ANOVA, teste t (? = 0,05), Correlação de Pearson). Foi encontrada diferença estatística entre os grupos passivos e não-passivos para: porcentagem do torque de afrouxamento (UCLA, p = 0,0087; MP, p = <0,0001); tensão média (MP, p = 0,0192) independente da adaptação e entre as barras desadaptadas (p = 0,0001) qualquer que fosse o pilar utilizado. A correlação de Pearson indicou correlação positiva entre: desajuste x destorque (UCLA, r = 0,6503 e p = 0,0019; MP, r =0,7338 e p = 0,0002);torque de afrouxamento x tensão para UCLA ( r = 0,5373 e p = 0,0145); desajuste e tensão (r = 0,5678 e p = 0,0001). Pode-se concluir que os parafusos protéticos apresentam maior afrouxamento em próteses não passivas. Infraestruturas protéticas desadaptadas induzem maiores níveis de tensão e desajuste vertical quando comparadas com infraestruturas passivas. Pilares UCLAs mostraram os melhores resultados próteses não passivas.Tensão, desajuste vertical e torque de afrouxamento foram fatores correlacionados / Abstract: The passive fit of prosthetic frameworks is considered essential to the longevity of rehabilitation treatment on dental implants.The aim of this study was to analyze vertical misfit of overdentures bars casted in Ti cp; measure the strain, vertical misfit and loosening torque of prosthetic screws, in passive and non-passive frameworks. Twenty bars were casted with Ti cp, retained by two implants, using two types of abutments (UCLA and MA), on which they were evaluated using an optical microscope comparison, the marginal misfit inherent of casting. The misfit quantification followed the protocol of single-screw test (32 Ncm and 10 Ncm). Twenty index were manufactured (10 for each abutment). The misfit were standardized by interposing a metal ring of 200 µm between pilar A abutment and prosthetic cylinder. In the index were evaluated the misfit level, following the same protocol used for measure after casting, and the loosening torque. The measurements of strain were made by strain gauges fixed in the replicas, after retorque of prosthetic screws. The loosening torque of prosthetic screws was evaluated using a digital torque meter with 0.1 Ncm of precision. The results were statistically analyzed (ANOVA, test t, Pearson correlation). Statistical difference was found between passive and non-passive groups: for vertical misfit (p< 0.0001 for both abutments); percentage of loosening torque (UCLA, p = 0.0087; MA, p = <0.0001); mean strain (MA, p = 0.0192) independently of passivity and between the bars desadapted (p = 0.0001) regardless the abutment used. Pearson's correlation (? = 0.05) indicated a positive correlation between: misfit x loosening torque (UCLA, r = 0.6503 e p = 0.0019; MA, r =0.7338 e p = 0.0002); loosening torque x strain for UCLA ( r = 0.5373 e p = 0.0145); misfit x strain (r = 0.5678 e p = 0.0001). It can be concluded: the prosthetic screws have a higher tendency for loosening in ill-fitting prostheses; non-passive frameworks induce higher levels of strain and vertical misfit compared with passive frameworks; UCLA abutments showed the better results in non-passive prostheses; strain, vertical misfit and loosening torque were correlated factors / Mestrado / Protese Dental / Mestre em Clínica Odontológica

In this work torque vectoring methods are used to compensate for a low performance steer-by-wire system. Currently a number of vehicle manufacturers are considering introducing steer-by-wire into their range of vehicles. Some of the key concerns for the manufacturers are safety and cost. The safety can be subdivided in the integrity of the steering system and the effect on handling. The focus of this study is the use of low cost steering actuators on a vehicle and identify its effects on the vehicle's handling response. The test vehicle is dune buggy modified to accommodate the low performance steer-by-wire system without a direct mechanical link between the steering wheel and the wheels and equipped with various sensors to data recording. In order to investigate the influence of torque vectoring system on the steer-by-wire, an eight degrees of freedom vehicle model in Matlab/Simulink has been developed. The eight degrees of freedom are longitudinal and lateral translations, yaw and roll motion and rotation of each wheel. The Matlab/Simulink model also includes the dynamics of the actuators, which is validated against the experimental data. The actuator was shown to have a bandwidth of less than 0.3 Hz. The eight degrees of freedom model's response was validated against experimental data for both steady state and transient response up to 0.5 g. The tyre forces and moments are implemented by using the Dugoff tyre model, which has been validated against experimentally measured data. The torque vectoring system uses the cascade approach based on a reference model, which uses a two degrees of freedom (bicycle model) to generate the reference signal for control purposes. The upper level yaw controller is based on the optimal control theory and uses the LQR (Linear-quadratic regulator) approach. The lower level wheel slip controller is based on a slidingmode structure and prevents tyre force saturation. The simulation results show that the vehicle augmented with the torque vectoring system outperforms the low performance steer-by-wire vehicle and also the vehicle with conventional steering arrangement.

In this work torque vectoring methods are used to compensate for a low performance steer-by-wire system. Currently a number of vehicle manufacturers are considering introducing steer-by-wire into their range of vehicles. Some of the key concerns for the manufacturers are safety and cost. The safety can be subdivided in the integrity of the steering system and the effect on handling. The focus of this study is the use of low cost steering actuators on a vehicle and identify its effects on the vehicle's handling response. The test vehicle is dune buggy modified to accommodate the low performance steer-by-wire system without a direct mechanical link between the steering wheel and the wheels and equipped with various sensors to data recording. In order to investigate the influence of torque vectoring system on the steer-by-wire, an eight degrees of freedom vehicle model in Matlab/Simulink has been developed. The eight degrees of freedom are longitudinal and lateral translations, yaw and roll motion and rotation of each wheel. The Matlab/Simulink model also includes the dynamics of the actuators, which is validated against the experimental data. The actuator was shown to have a bandwidth of less than 0.3 Hz. The eight degrees of freedom model's response was validated against experimental data for both steady state and transient response up to 0.5 g. The tyre forces and moments are implemented by using the Dugoff tyre model, which has been validated against experimentally measured data. The torque vectoring system uses the cascade approach based on a reference model, which uses a two degrees of freedom (bicycle model) to generate the reference signal for control purposes. The upper level yaw controller is based on the optimal control theory and uses the LQR (Linear-quadratic regulator) approach. The lower level wheel slip controller is based on a slidingmode structure and prevents tyre force saturation. The simulation results show that the vehicle augmented with the torque vectoring system outperforms the low performance steer-by-wire vehicle and also the vehicle with conventional steering arrangement.

This thesis presents advanced torque control methods for torque ripple reduction and performance improvement in switched reluctance motor (SRM) drives. A new offline torque sharing function (TSF) method is proposed for torque ripple reduction in SRMs. The proposed TSF achieves lower current tracking error by establishing a new current reference generation strategy. The phase current reference is first derived from the torque command using offline calculations and also from the phase current response that is obtained from the dynamic model of the SRM. Then, an optimization problem is formulated to shape the current reference for the objective of minimizing the torque ripple and copper losses, while maintaining the required average output torque at the given operating speed. The dynamic simulation of the SRM model is also utilized in the optimization problem. A new online TSF method is proposed for torque ripple reduction in SRMs. The proposed TSF takes the current dynamics and induced electromotive force into account by establishing a new online current profile generation technique. First, a primary phase current reference derived from the torque reference is applied to the SRM. Then, the decaying phase current after the turn-off angle is sampled, and it is used to update the current reference. A new online optimization strategy is performed to shape the current reference during the operation of the machine. Owing to the proposed current profile generation technique, the optimization process is decoupled to independently minimize the torque ripple by optimizing the turn-on angle and minimizing copper losses by optimizing the turn-off angle. Compared to the conventional TSFs and existing optimization-based TSFs, the proposed two TSFs achieve accurate torque control, improved torque-speed capability, reduced torque ripple, and better current tracking performance. All the proposed TSF methods are validated by both simulations and experiments on a 3-phase, 12/8 SRM. / Dissertation / Doctor of Philosophy (PhD)

Durante a postura ereta quieta (PEQ) há oscilações aleatórias do centro de pressão, que podem ser medidas por uma plataforma de força. Esse movimento aleatório, que ocorre mesmo durante uma posição ortostática, é devido a fontes de variabilidade que vão desde a periferia do sistema sensorial até o sistema muscular na geração de torques, passando pelo sistema nervoso central. Uma vez gerados os comandos motores descendentes pelo encéfalo, fontes de variabilidade geradas na medula espinhal e nas unidades motoras contribuem para variabilidade na força desenvolvida e que não estão contidas nos comandos descendentes. O foco desta tese foi dirigido ao estudo da contribuição de fontes associadas à medula espinhal e às unidades motoras na geração de variabilidades do torque na articulação do tornozelo associadas ao controle do grupo muscular tríceps sural, que é de grande importância no controle da postura ortostática. A metodologia desenvolvida constou no estudo da variabilidade do torque de flexão plantar gerado em diferentes condições juntamente com a análise dos eletromiogramas dos músculos que compõem o tríceps sural. Foram realizados três conjuntos de experimentos: 1) sujeito sentado, com joelho estendido (JE) e joelho flexionado (JF) em tarefa de contração isométrica (tarefa de força - TF); 2) sujeito sentado, com joelho estendido, comparando TF com tarefa de controle de posição (TP); 3) sujeito em posição ortostática livre e apoiada, comparada com TF e TP executadas na posição sentada com o joelho estendido, na manutenção do mesmo torque de flexão plantar mensurado na posição ortostática. Essas últimas condições foram também testadas por meio do reflexo H do músculo SO. Para os experimentos 1 e 2 a amostra constou de 13 sujeitos e para o experimento 3 de 9 sujeitos, todos saudáveis. Os quantificadores utilizados para caracterizar os sinais captados foram o valor médio (), o desvio padrão () e o coeficiente de variação (CV), para os sinais de torque e da envoltória do eletromiograma (EMG) dos músculos sóleo (SO), gastronêmio lateral (GL) e gastronêmio medial (GM) nas condições acima. Os resultados do Experimento 1 são sintetizados a seguir. O torque em contração voluntária máxima (CVM) foi 58% maior na posição JE quando comparado com o valor em JF, mas a variabilidade ( e CV) foi maior em JF do que em JE. Para contrações de 10 a 80% da CVM, a variabilidade do torque ( e CV) também foi maior na posição JF do que na JE. Foi observada relação linear entre e do torque gerado pelo tríceps sural em JE e JF ( e normalizados em relação aos respectivos torques em CVM), aumentando a variabilidade da força gerada ao aumentar o valor médio da força. Os níveis de ativação muscular ( da envoltória) foram maiores em JE do que em JF, principalmente devido à maior ativação de GM e GL. O músculo SO apresentou intensidade de ativação normalizada maior do que a do GM e GL, tanto em JE quanto em JF. Tanto a intensidade do EMG quanto o da envoltória do EMG aumentaram com o valor do torque de flexão plantar exercido, para os três músculos que compõe o tríceps sural. No Experimento 2 foram obtidos os resultados descritos a seguir. A variabilidade do torque ( e CV) foi menor em TP do que em TF. Houve uma relação crescente entre o e o do torque gerado pelo tríceps sural, e entre o e o das envoltórias dos EMG dos três músculos em função do do torque 8 gerado pelo tríceps sural, em ambas as tarefas TF e TP. O da envoltória do EMG mostrou correlação positiva em relação ao do torque de flexão plantar, ambos normalizados em relação aos respectivos valores em CVM. Os resultados do Experimento 3 são sintetizados a seguir. A variabilidade do torque ( e CV) de flexão plantar durante a PEQ foi maior do que nas demais condições, havendo na amostra de sujeitos uma correlação positiva entre os valores de em PEQ e em TF ou TP. Por outro lado, em postura ereta apoiada (PEA), o do torque apresentou correlação nula com o do torque em TF ou TP. Os níveis de ativação muscular no tríceps sural foram maiores em TF do que nas demais condições, em grande parte devido ao nível de ativação do músculo SO em TF ter sido maior do que nas demais condições. O da envoltória do EMG dos músculos SO e GM variaram com as condições analisadas e o CV da envoltória do GM foi maior em PEQ do que nas demais condições. Não houve diferenças significativas no e no CV das amplitudes do reflexo H nas diferentes condições. Os resultados no geral podem sugerir que: i há uma otimização do controle neuromuscular na posição JE quanto comparado com JF no sentido de haver menor variabilidade do torque de flexão plantar em JE do que em JF para uma larga gama de forças; ii o grau de recrutamento relativo dos três músculos do tríceps sural é sensível ao ângulo articular no joelho (pelo menos entre 90º e 180º); iii o músculo SO é o mais ativado no tríceps sural, tanto em JE quanto em JF, para todos os níveis de torque analisados; iv na TP há menor variabilidade no torque de flexão plantar do que na TF, possivelmente devido à ação de diferentes proprioceptores, não se espelhando, entretanto, em diferenças nos graus de ativação ou de variabilidade das envoltórias dos EMGs dos três músculos do tríceps sural; v a variabilidade de torque em PEQ é maior do que nas demais condições, em PEA e TF são equivalentes, mas maiores do que em TP; vi um sujeito com maior variabilidade em TF ou TP apresentaria maior variabilidade em PEQ (como apresentado na análise de correlação), sugerindo que uma fração da variabilidade em PEQ é devida a fatores medulares e neuromusculares; vii em TF houve maior ativação do SO do que nas demais condições (PEQ, PEA e TP), que deve ser uma estratégia do sistema nervoso em face dos diferentes desafios postos pelas diferentes tarefas; viii de forma geral, a amplitude do reflexo H por si, não parece ser um indicador sensível dos diferentes eventos neurais ocorrendo na medula espinhal durante as várias condições experimentais PEQ, PEA, TF e TP / Random oscillations of the center of pressure are an inevitable feature associated with quiet standing (PEQ). This random movement may be attributed to different sources of variability including the sensory inputs at the periphery, the central nervous system and the neuromuscular system that generates the torques. Once the descending commands are generated by the brain, there are sources at the spinal cord and at the motor units that contribute with an added variability to the force generated by synergist muscles acting around a joint. These sources of force variability (generated at the spinal cord and at the motor units) were the focus of the present research, with a specific emphasis on the ankle joint and the triceps surae muscle group, which are directly involved in postural control during PEQ. The methodology consisted in studying the plantarflexion torque variability generated in different conditions together with the analyses of the electromyograms (EMGs) of the three triceps surae muscles. Three sets of experiments were used in the research: 1) subject seated, with either extended knee (JE) or flexed knee (JF), executing isometric contractions; 2) subject seated, with extended knee, comparing force task (isometric contraction, with force control TF) with position task (non-isometric force generation with position control TP); 3) subject standing, either naturally (PEQ) or attached to a fixed structure (PEA), compared with TF and TP exerted while seated, with JE, and with same torque as during PEQ. These conditions were also tested with the soleus H reflex. For experiments 1 and 2 the number of subjects was 13, while for experiment 3 it was 9, all healthy. The quantifiers that were used to characterize the signals were the mean value (), the standard deviation () and the coefficient of variation (CV). These were applied to the torque signal and for the EMG envelope of the muscles soleus (SO), lateral gastrocnemius (GL) and medial gastrocnemius (GM). The results of Experiment 1 are synthesized in what follows. The torque during maximal contraction (CVM) was 58% higher in JE as compared with JF, but the variability ( and CV) was higher in JF than in JE. The variability was also higher in JF for torque levels in the range 10 to 80% CVM. There was a linearly increasing relation between and of the torque generated by the triceps surae in JE and JF ( and normalized with respect to the respective CVMs). The levels of muscle activation (envelope ) were higher in JE than in JF, mainly due to the higher activation of GM and GL in JE when compared with JF. The SO muscle was more activated than GM and GL, both in JE and JF. Both the EMG level and envelope increased as a function of the plantarflexion torque, for SO, GL and GM. The results for Experiment 2 are described in what follows. Torque variability ( e CV) was lower in TP than in TF. There was an increasing relation between and of the torque generated by the triceps surae, and between and of the EMG envelopes of the three muscles as a function of the plantarflexion torque , during TF and TP. The EMG envelope was positively correlated with the plantarflexion torque , both normalized with respect to the respective values at CVM. The results of Experiment 3 are summarized in what follows. Plantarflexion torque variability ( e CV) during PEQ was higher than in the other conditions, the subject sample showing a positive correlation between torque in PEQ and in TF or TP. On the other hand, during 10 PEA, torque was uncorrelated with torque measured in TF and TP. The muscle activation levels in triceps surae were higher in TF than in the other conditions, mainly due to the higher SO activation in TF as compared with the other conditions. The EMG envelope of SO and GM varied with the conditions analyzed, and the GM envelope CV was higher in PEQ than in the other conditions. There were no statistical differences in the values of and CV of the H reflex amplitudes in the different conditions. The results in general may suggest the following: i there is an optimization of the neuromuscular control in position JE with respect to that in JF from the point of view that a lower variability of plantarflexion torque occurs in JE than in JF for a wide force range; ii the relative level of recruitment among the three muscles is sensitive to the knee angle (at least at 90º and 0o); iii the SO muscle is the most activated in the triceps surae, both in JE and JF, for all torque levels analyzed; iv there is less variability in plantarflexion torque in TP than in TF, perhaps due to the action of different proprioceptors, but without significant difference in muscle activation or EMG envelope variability between the two conditions; v plantarflexion torque variability in PEQ is higher than in the other conditions, being similar in PEA and TF and in TP being the smallest of all; vi a subject with a higher torque variability in TF or TP will present a higher variability in PEQ (as suggested by correlation analysis), suggesting that a fraction of the variability in PEQ originates in the spinal cord and neuromuscular system; vii the SO was more activated in TF than in the other conditions (PEQ, PEA and TP), which could be a strategy of the central nervous system to cope with the different tasks; viii in a general sense, the H reflex amplitude does not seem to be a sensitive indicator of the different neural events occurring in the spinal cord during the different experimental conditions (PEQ, PEA, TF and TP)

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:32:59Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2009-03-25Bitstream added on 2014-06-13T19:22:55Z : No. of bitstreams: 1 hussne_rp_dr_arafo.pdf: 1276610 bytes, checksum: 7f4d8fdd1b972691185e7e46ddaaa250 (MD5) / Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq) / O presente trabalho se propôs a avaliar as características geométricas e dimensionais dos instrumentos de NiTi do sistema ProTaper Universal Retratamento bem como sua flexibilidade e resistência torcional. Um total de 102 instrumentos foram empregados neste estudo. Inicialmente, 12 instrumentos de cada formato foram submetidos a uma caracterização geométrica e dimensional por microscopia óptica. Foram avaliados os parâmetros ângulo, comprimento e diâmetro de ponta, comprimento de cada pitch ao longo das hastes e diâmetro do instrumento a cada milímetro da ponta. Após isto, todos os instrumentos foram aleatoriamente divididos em 3 grupos distintos: Grupo 1 contendo 36 instrumentos ProTaper Universal Retratamento D1, D2 e D3, sendo 12 unidades de cada formato para os ensaios de torção; Grupo 2 contendo 36 instrumentos ProTaper Universal Retratamento D1, D2 e D3, sendo 12 unidades de cada formato para os ensaios de flexibilidade; Grupo 3 contendo 30 instrumentos ProTaper Universal Retratamento D1, D2 e D3, sendo 10 unidades de cada formato para os ensaios de torção após estes instrumentos terem sido usados na desobturação de 15 canais radiculares. Tais ensaios de torção e flexibilidade foram executados de acordo com a especificação ISO 3630-1 em um dispositivo de bancada para testes utilizando um programa para aquisição e processamento dos dados especialmente desenvolvido para este fim. Os valores para torque máximo, deflexão angular até a fratura e momento de dobramento foram analisados estatisticamente pelo teste t de Student. Os resultados demonstraram que os instrumentos do Sistema ProTaper Universal Retratamento apresentaram boa padronização geométrica e características de superfície aceitáveis, embora tenham sido verificadas diferenças geométricas e dimensionais entre os instrumentos do sistema. O torque máximo e o momento de dobramento a 45o foram... / The present study has proposed to evaluate the geometric and dimensional features of NiTi ProTaper Universal Retreatment System’s instruments as well as their flexibility and torsional resistance. It was used a total amount of 102 instruments. At the beginning, 12 instruments of each size were analyzed dimensional and geometrically by optical microscopy under parameters of angle, length and tip diameter, pitch’s length along the blade and instrument’s diameter from tip until the end of the active part. After that, all the instruments were randomly divided into 3 different groups: Group 1 having 36 ProTaper Universal Retreatment instruments inside (D1, D2 and D3),12 samples from each size, to be submitted to torsion test; Group 2 having 36 ProTaper Universal Retreatment instruments inside (D1, D2 and D3),12 samples from each size, to be submitted to bending test; Group 3 having 30 ProTaper Universal Retreatment instruments inside (D1, D2 and D3),10 samples from each size, to be submitted to torsion test after being used in 15 root canal unfilling. These torsion and bending tests were performed using a bench test device connected with a software to acquire and process data specially developed to this purpose, according to ISO 3630-1. Maximum torque, angular deflection until fracture and bending moment values were statistically analysed using Student’s t test. The results showed that ProTaper Universal Retreatment System’s instruments presented good geometric standardization and acceptable surface features, however differences were detected among the instruments. The maximum torque and the bending moment at 45º were higher for instruments with larger diameters (D1>D2>D3), even though angular deflection didn’t show this same relationship. Besides, the new instruments showed a higher maximum torque value when compared to the ones who were used in 15 root canals unfilling.

Durante a postura ereta quieta (PEQ) há oscilações aleatórias do centro de pressão, que podem ser medidas por uma plataforma de força. Esse movimento aleatório, que ocorre mesmo durante uma posição ortostática, é devido a fontes de variabilidade que vão desde a periferia do sistema sensorial até o sistema muscular na geração de torques, passando pelo sistema nervoso central. Uma vez gerados os comandos motores descendentes pelo encéfalo, fontes de variabilidade geradas na medula espinhal e nas unidades motoras contribuem para variabilidade na força desenvolvida e que não estão contidas nos comandos descendentes. O foco desta tese foi dirigido ao estudo da contribuição de fontes associadas à medula espinhal e às unidades motoras na geração de variabilidades do torque na articulação do tornozelo associadas ao controle do grupo muscular tríceps sural, que é de grande importância no controle da postura ortostática. A metodologia desenvolvida constou no estudo da variabilidade do torque de flexão plantar gerado em diferentes condições juntamente com a análise dos eletromiogramas dos músculos que compõem o tríceps sural. Foram realizados três conjuntos de experimentos: 1) sujeito sentado, com joelho estendido (JE) e joelho flexionado (JF) em tarefa de contração isométrica (tarefa de força - TF); 2) sujeito sentado, com joelho estendido, comparando TF com tarefa de controle de posição (TP); 3) sujeito em posição ortostática livre e apoiada, comparada com TF e TP executadas na posição sentada com o joelho estendido, na manutenção do mesmo torque de flexão plantar mensurado na posição ortostática. Essas últimas condições foram também testadas por meio do reflexo H do músculo SO. Para os experimentos 1 e 2 a amostra constou de 13 sujeitos e para o experimento 3 de 9 sujeitos, todos saudáveis. Os quantificadores utilizados para caracterizar os sinais captados foram o valor médio (), o desvio padrão () e o coeficiente de variação (CV), para os sinais de torque e da envoltória do eletromiograma (EMG) dos músculos sóleo (SO), gastronêmio lateral (GL) e gastronêmio medial (GM) nas condições acima. Os resultados do Experimento 1 são sintetizados a seguir. O torque em contração voluntária máxima (CVM) foi 58% maior na posição JE quando comparado com o valor em JF, mas a variabilidade ( e CV) foi maior em JF do que em JE. Para contrações de 10 a 80% da CVM, a variabilidade do torque ( e CV) também foi maior na posição JF do que na JE. Foi observada relação linear entre e do torque gerado pelo tríceps sural em JE e JF ( e normalizados em relação aos respectivos torques em CVM), aumentando a variabilidade da força gerada ao aumentar o valor médio da força. Os níveis de ativação muscular ( da envoltória) foram maiores em JE do que em JF, principalmente devido à maior ativação de GM e GL. O músculo SO apresentou intensidade de ativação normalizada maior do que a do GM e GL, tanto em JE quanto em JF. Tanto a intensidade do EMG quanto o da envoltória do EMG aumentaram com o valor do torque de flexão plantar exercido, para os três músculos que compõe o tríceps sural. No Experimento 2 foram obtidos os resultados descritos a seguir. A variabilidade do torque ( e CV) foi menor em TP do que em TF. Houve uma relação crescente entre o e o do torque gerado pelo tríceps sural, e entre o e o das envoltórias dos EMG dos três músculos em função do do torque 8 gerado pelo tríceps sural, em ambas as tarefas TF e TP. O da envoltória do EMG mostrou correlação positiva em relação ao do torque de flexão plantar, ambos normalizados em relação aos respectivos valores em CVM. Os resultados do Experimento 3 são sintetizados a seguir. A variabilidade do torque ( e CV) de flexão plantar durante a PEQ foi maior do que nas demais condições, havendo na amostra de sujeitos uma correlação positiva entre os valores de em PEQ e em TF ou TP. Por outro lado, em postura ereta apoiada (PEA), o do torque apresentou correlação nula com o do torque em TF ou TP. Os níveis de ativação muscular no tríceps sural foram maiores em TF do que nas demais condições, em grande parte devido ao nível de ativação do músculo SO em TF ter sido maior do que nas demais condições. O da envoltória do EMG dos músculos SO e GM variaram com as condições analisadas e o CV da envoltória do GM foi maior em PEQ do que nas demais condições. Não houve diferenças significativas no e no CV das amplitudes do reflexo H nas diferentes condições. Os resultados no geral podem sugerir que: i há uma otimização do controle neuromuscular na posição JE quanto comparado com JF no sentido de haver menor variabilidade do torque de flexão plantar em JE do que em JF para uma larga gama de forças; ii o grau de recrutamento relativo dos três músculos do tríceps sural é sensível ao ângulo articular no joelho (pelo menos entre 90º e 180º); iii o músculo SO é o mais ativado no tríceps sural, tanto em JE quanto em JF, para todos os níveis de torque analisados; iv na TP há menor variabilidade no torque de flexão plantar do que na TF, possivelmente devido à ação de diferentes proprioceptores, não se espelhando, entretanto, em diferenças nos graus de ativação ou de variabilidade das envoltórias dos EMGs dos três músculos do tríceps sural; v a variabilidade de torque em PEQ é maior do que nas demais condições, em PEA e TF são equivalentes, mas maiores do que em TP; vi um sujeito com maior variabilidade em TF ou TP apresentaria maior variabilidade em PEQ (como apresentado na análise de correlação), sugerindo que uma fração da variabilidade em PEQ é devida a fatores medulares e neuromusculares; vii em TF houve maior ativação do SO do que nas demais condições (PEQ, PEA e TP), que deve ser uma estratégia do sistema nervoso em face dos diferentes desafios postos pelas diferentes tarefas; viii de forma geral, a amplitude do reflexo H por si, não parece ser um indicador sensível dos diferentes eventos neurais ocorrendo na medula espinhal durante as várias condições experimentais PEQ, PEA, TF e TP / Random oscillations of the center of pressure are an inevitable feature associated with quiet standing (PEQ). This random movement may be attributed to different sources of variability including the sensory inputs at the periphery, the central nervous system and the neuromuscular system that generates the torques. Once the descending commands are generated by the brain, there are sources at the spinal cord and at the motor units that contribute with an added variability to the force generated by synergist muscles acting around a joint. These sources of force variability (generated at the spinal cord and at the motor units) were the focus of the present research, with a specific emphasis on the ankle joint and the triceps surae muscle group, which are directly involved in postural control during PEQ. The methodology consisted in studying the plantarflexion torque variability generated in different conditions together with the analyses of the electromyograms (EMGs) of the three triceps surae muscles. Three sets of experiments were used in the research: 1) subject seated, with either extended knee (JE) or flexed knee (JF), executing isometric contractions; 2) subject seated, with extended knee, comparing force task (isometric contraction, with force control TF) with position task (non-isometric force generation with position control TP); 3) subject standing, either naturally (PEQ) or attached to a fixed structure (PEA), compared with TF and TP exerted while seated, with JE, and with same torque as during PEQ. These conditions were also tested with the soleus H reflex. For experiments 1 and 2 the number of subjects was 13, while for experiment 3 it was 9, all healthy. The quantifiers that were used to characterize the signals were the mean value (), the standard deviation () and the coefficient of variation (CV). These were applied to the torque signal and for the EMG envelope of the muscles soleus (SO), lateral gastrocnemius (GL) and medial gastrocnemius (GM). The results of Experiment 1 are synthesized in what follows. The torque during maximal contraction (CVM) was 58% higher in JE as compared with JF, but the variability ( and CV) was higher in JF than in JE. The variability was also higher in JF for torque levels in the range 10 to 80% CVM. There was a linearly increasing relation between and of the torque generated by the triceps surae in JE and JF ( and normalized with respect to the respective CVMs). The levels of muscle activation (envelope ) were higher in JE than in JF, mainly due to the higher activation of GM and GL in JE when compared with JF. The SO muscle was more activated than GM and GL, both in JE and JF. Both the EMG level and envelope increased as a function of the plantarflexion torque, for SO, GL and GM. The results for Experiment 2 are described in what follows. Torque variability ( e CV) was lower in TP than in TF. There was an increasing relation between and of the torque generated by the triceps surae, and between and of the EMG envelopes of the three muscles as a function of the plantarflexion torque , during TF and TP. The EMG envelope was positively correlated with the plantarflexion torque , both normalized with respect to the respective values at CVM. The results of Experiment 3 are summarized in what follows. Plantarflexion torque variability ( e CV) during PEQ was higher than in the other conditions, the subject sample showing a positive correlation between torque in PEQ and in TF or TP. On the other hand, during 10 PEA, torque was uncorrelated with torque measured in TF and TP. The muscle activation levels in triceps surae were higher in TF than in the other conditions, mainly due to the higher SO activation in TF as compared with the other conditions. The EMG envelope of SO and GM varied with the conditions analyzed, and the GM envelope CV was higher in PEQ than in the other conditions. There were no statistical differences in the values of and CV of the H reflex amplitudes in the different conditions. The results in general may suggest the following: i there is an optimization of the neuromuscular control in position JE with respect to that in JF from the point of view that a lower variability of plantarflexion torque occurs in JE than in JF for a wide force range; ii the relative level of recruitment among the three muscles is sensitive to the knee angle (at least at 90º and 0o); iii the SO muscle is the most activated in the triceps surae, both in JE and JF, for all torque levels analyzed; iv there is less variability in plantarflexion torque in TP than in TF, perhaps due to the action of different proprioceptors, but without significant difference in muscle activation or EMG envelope variability between the two conditions; v plantarflexion torque variability in PEQ is higher than in the other conditions, being similar in PEA and TF and in TP being the smallest of all; vi a subject with a higher torque variability in TF or TP will present a higher variability in PEQ (as suggested by correlation analysis), suggesting that a fraction of the variability in PEQ originates in the spinal cord and neuromuscular system; vii the SO was more activated in TF than in the other conditions (PEQ, PEA and TP), which could be a strategy of the central nervous system to cope with the different tasks; viii in a general sense, the H reflex amplitude does not seem to be a sensitive indicator of the different neural events occurring in the spinal cord during the different experimental conditions (PEQ, PEA, TF and TP)

In this dissertation, we provide an accurate description of spin transport in magnetic textures and in particular, we investigate in detail, the nature of spin torque and magnetic damping in such systems. Indeed, as will be further discussed in this thesis, the current-driven velocity of magnetic textures is related to the ratio between the so-called non-adiabatic torque and magnetic damping. Uncovering the physics underlying these phenomena can lead to the optimal design of magnetic systems with improved efficiency. We identified three interesting classes of systems which have attracted enormous research interest (i) Magnetic textures in systems with broken inversion symmetry: We investigate the nature of magnetic damping in non-centrosymmetric ferromagnets. Based on phenomenological and microscopic derivations, we show that the magnetic damping becomes chiral, i.e. depends on the chirality of the magnetic texture. (ii) Ferromagnetic domain walls, skyrmions and vortices: We address the physics of spin transport in sharp disordered magnetic domain walls and vortex cores. We demonstrate that upon spin-independent scattering, the non-adiabatic torque can be significantly enhanced. Such an enhancement is large for vortex cores compared to transverse domain walls. We also show that the topological spin currents owing in these structures dramatically enhances the non-adiabaticity, an effect unique to non-trivial topological textures (iii) Antiferromagnetic skyrmions: We extend this study to antiferromagnetic skyrmions and show that such an enhanced topological torque also exist in these systems. Even more interestingly, while such a non-adiabatic torque inuences the undesirable transverse velocity of ferromagnetic skyrmions, in antiferromagnetic skyrmions, the topological non-adiabatic torque directly determines the longitudinal velocity. As a consequence, scaling down the antiferromagnetic skyrmion results in a much more efficient spin torque.

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