Pesquisas sobre próteses ativas e exoesqueletos têm se intensificado nas últimas décadas. Seu uso para reabilitação, aumento de força ou substituição de um membro debilitado já está sendo utilizado comercialmente. Porém, um dos desafios para o controle deste tipo de dispositivo é a identificação dos parâmetros das articulações humanas para que o equipamento simule o mesmo comportamento e a interface homem máquina seja mais eficaz e confortável. Este trabalho apresenta o desenvolvimento, construção e validação de um exoesqueleto que é um dispositivo para estudo da marcha. Em outras palavras, o exoesqueleto apresentado é capaz de medir a força de interação com o corpo humano bem como a posição angular das articulações do joelho e tornozelo durante a marcha. Com essas medições é possível calcular os parâmetros de impedâncias dessas articulações. A revisão bibliográfica sobre exoesqueletos foi necessária para a definição dos requisitos do projeto. O projeto do exoesqueleto desenvolvido pela autora durante o trabalho de conclusão de curso foi revisto de acordo com os requisitos estabelecidos. Assim, o novo projeto, chamado de Protótipo II ou ExoLoLi, é capaz de suprir as deficiências do primeiro projeto e atender a todos os requisitos para ser uma ferramenta de estudo da marcha. O ExoLoLi foi construído e experimentos preliminares foram realizados para a sua validação como ferramenta de estudo da marcha. Foi possível confirmar que o exoesqueleto faz as medições de força de interação e de posição corretamente. Também foi possível verificar que o exoesqueleto interfere no padrão natural da marcha. De qualquer forma, o exoesqueleto poderá ser usado, não apenas para o cálculo dos parâmetros de impedância, mas também para estudo de consumo energético com diferentes tipos de controle e para diferentes aplicações (como reabilitação e aumento de força), dependendo do controle programado para o seu funcionamento. / Research on active prosthetics and exoskeletons has been intensified in recent decades. Its use for rehabilitation, strength increase or replacement of a disabled member is already being used commercially. But one of the challenges for the control of this type of device is the identification of the human joint\'s parameters so the machine is able to simulate the same behavior and the man-machine interface is more effective and comfortable. This dissertation presents the development, construction and validation of an exoskeleton which is a device for gait study. In other words, the presented exoskeleton is capable of measuring the interaction force with the human body as well as the angular position of the knee and ankle joints during gait. With these measurements it is possible to calculate the impedance parameters of these joints. The literature review about exoskeletons was necessary to define the project requirements. The exoskeleton developed by the author to obtain the engineering degree (undergraduate paper) has been reviewed in accordance with the established requirements. So the new exoskeleton design, called as Prototype II or ExoLoLi, is able to address the weaknesses of the first project and meet all the requirements to be a gait study tool. The ExoLoLi was built and preliminary experiments were performed to validate it as gait study tool. It was confirmed that the exoskeleton is able to measure the interaction forces and the angular position correctly. It was also observed that the exoskeleton interferes at the natural gait pattern. Anyway, the exoskeleton can be used not only for calculating the human impedance parameters, but also to analyze the energy consumption using different control strategies and to be used in different applications (such as rehabilitation or strength increase) depending on the programmed control for its operation.

Orientador: Araildo Lima da Silva / Co-orientador: Luiz Alberto Batista / Banca: José Trani Brandão / Banca: Mauro Pedro Peres / Banca: Leandro Nogueira Salgado Filho / Banca: Daniel das Virgens Chagas / Resumo: No esporte Stand Up Paddle (SUP), o praticante posiciona-se em bipedestação sobre a prancha e utiliza o remo para deslocar-se no mar. Apesar do aumento do número de praticantes assim como da quantidade de competições desta modalidade esportiva no brasileiro, ainda não se sabe das características biomecânicas envolvidas na remada. Assim, este estudo objetivou caracterizar biomecanicamente a conduta motora remada básica de passeio do esporte SUP. Inicialmente foi realizado um ciclograma funcional da remada e interpretação cinesiológica por meio da ferramenta ADE®, mediante captura de imagem, no plano sagital, da remada de passeio. Em seguida, na análise videogramétrica 3D, as imagens foram capturadas a uma frequência de 30Hz, importadas para o computador e digitalizadas no software Skillspector. Na identificação do comportamento cinético da remada básica de passeio SUP, foram estimadas variáveis cinéticas e foram identificados os esforços gerados em cada mão durante a remada, através de extensômetros posicionados em cada pega do remo. Pode-se identificar que 65.8% do ciclo de remada correspondem ao período de propulsão, enquanto que os 34.2% restantes correspondem ao período de recuperação. Observou-se maior deslocamento angular do ombro e do cotovelo, em comparação as articulações da coluna, quadril, joelho e tornozelo. Em relação as características cinéticas, constatou-se que a Energia Cinética e a Quantidade de movimento aumentam durante a remada, assim como o Trabalho e o Impulso foram positivos. Deste modo, pode-se afirmar que a remada básica de passeio do SUP é uma conduta motora multiplanar e que as articulações do ombro e cotovelo são as responsáveis pelos movimentos da remada. Também pode-se observar que os maiores esforços gerados pelo executante são identificados na pega inferior / Abstract: In sport Stand Up Paddle (SUP), the practitioner stands in standing position on the board and use the paddle to move offshore. Despite the increasing number of practitioners as well as the amount of competitions of this sport throughout Brazil, it is not known biomechanical characteristics involved in rowing. This study aimed to characterize biomechanically paddling basic motor conduct SUP sport ride. In this study, 24 cycles of stroke were analyzed. Initially it performed a functional cyclegram of stroke and kinesiology interpretation by ADE® tool through image capture, in sagittal plane, rice paddle. Then in 3D videogrammetric analysis, the images were captured at a frequency of 30Hz, imported to the computer, edited by Virtualdub software and scanned in Skillspector software. In identifying the kinetic behavior of the basic stroke SUP ride kinetic variables were estimated, and the efforts were identified generated in each hand during the stroke, by strain gauges positioned on each handle. It can be identified that 65.8% of the stroke cycle corresponding to the period of propulsion, while the remaining 34.2% corresponding to the recovery period. A higher angular displacement of the shoulder and elbow compared the joints of the spine, hip, knee and ankle. Regarding the kinetic characteristics, it was found that the Kinetic Energy and Momentum increase during stroke, as well as the Work and Impulse were positive. Thus, it can be said that the basic paddling SUP tour is a motor behavior multiplane and the joints of the shoulder and elbow are responsible for rowing movements. It may also be noted that the greatest efforts generated by the performer are identified in the IP, mainly from the beginning to the end of the stroke / Doutor

Tese de mestrado. Design Industrial. Faculdade de Engenharia. Universidade do Porto. 2009

Tese de Mestrado Integrado. Bioengenharia. Faculdade de Engenharia. Universidade do Porto. 2012

Orientador: Admilson Irio Ribeiro / Resumo: A mineração representa um importante setor na economia promovendo diversos benefícios econômicos e sociais ao país. Ainda que apresente impactos positivos, os cenários da degradação originados pela atividade minerária causam impactos negativos ao meio ambiente, dificultando a recuperação da área degradada. Esta pesquisa discute a aplicabilidade da bioengenharia de solos como estratégia promissora para recuperar um talude de pilha de estéril. Esse talude está constituído por materiais de diferentes granulometrias, alta declividade e elevado índices de vazios, características físicas que podem afetar o desenvolvimento ou mesmo a recolonização da vegetação nativa por processos naturais de sucessão. Três modelos estruturais de bioengenharia de solos denominados de guirlanda, colmeia e retentor foram confeccionados para reter mistura de solo-substrato/sementes de Crotalaria juncea, Mucuna aterrina e Cajanus cajan como adubos verdes visando à produção de matéria orgânica e promover as condições necessárias para posterior revegetação do talude. Os resultados obtidos com aplicação dos índices desenvolvidos para avaliar os modelos indicam que a guirlanda apresentou melhor resultado, destacando-se a baixa dificuldade de instalação do modelo no talude, a baixa dificuldade de preenchimento do solo-substrato/sementes no modelo e o alto desenvolvimento da adubação verde. O segundo melhor desempenho foi alcançado pelo modelo retentor seguido pelo modelo colmeia com o pior desempenho. Na aná... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: Mining represents an important sector in the economy promoting many economic and social benefits to the country. Although this represents positive impacts, the degradation scenarios originated by the mining activity cause negative impacts to the environment, which difficult the recovery of the degraded area. This research discusses the applicability of soil bioengineering as a promising strategy for recovering a slope of a waste dump. This slope consists of materials of different granulometries, high slope and high void ratio, physical characteristics that can hinder the development or even the recolonization of native vegetation by natural succession processes. Three soil bioengineering structural models, named as guirlanda, colmeia and retentor were made to retain a mix of soilsubstrate and seeds of Crotalaria juncea, Mucuna aterrina and Cajanus cajan as green manures for the production of organic matter and to promote the necessary conditions for future revegetation of the slope. The results obtained with application of the indices developed to assess the models indicate that guirlanda presented the best results, with highlights for the low difficulty in installing the model on the slope, the low difficulty of filling the model with the mix of soil-substrate and seeds and the high development of green manure. The second best performance was achieved by retentor model followed by the worst performing colmeia model. In the analysis of soil environmental bioindicators, guirla... (Complete abstract click electronic access below) / Doutor

Submitted by Barroso Patrícia (barroso.p2010@gmail.com) on 2013-02-28T20:57:32Z No. of bitstreams: 1 Completo_de_Ana_Clara.pdf: 12003024 bytes, checksum: 5f191802544ff2c14133ec2050216563 (MD5) / Made available in DSpace on 2013-02-28T20:57:32Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Completo_de_Ana_Clara.pdf: 12003024 bytes, checksum: 5f191802544ff2c14133ec2050216563 (MD5) Previous issue date: 2010-11-29 / A bioengenharia tecidual é uma área interdisciplinar de atuação das ciências biomédicas e das engenharias responsável pela busca e aprimoramento de novas terapias e/ou desenvolvimento de novos biomateriais. Nesse sentido, as biocerâmicas de hidroxiapatita apresentam características físicas e biológicas semelhantes ao componente inorgânico do osso autógeno, com propriedades osteogênicas desejáveis, e biocompatibilidade, podendo atuar como importante substituto no reparo ósseo. Mas, como os biomateriais podem ser facilmente deslocados do seu sítio de implantação, é importante o uso de agentes aglutinantes, como o selante de fibrina, para a formação de uma rede firme e mecanicamente estável, com boas propriedades adesivas. Este projeto teve como objetivo avaliar, histologicamente, o reparo de defeito ósseo crítico, realizado em calvária de rato, pela utilização de biomateriais compostos por microesferas de hidroxiapatita e selante de fibrina. Foram utilizados 58 animais, distribuídos aleatoriamente em quatro grupos e analisados nos tempos biológicos de 15, 45 e 120 dias. No grupo I - grupo controle - o defeito ósseo foi preenchido apenas pelo coágulo sangüíneo. No grupo II - o defeito ósseo foi preenchido por microesferas de hidroxiapatita. Grupo III - o defeito ósseo foi preenchido com selante de fibrina. Grupo IV – o defeito ósseo foi preenchido com microesferas de hidroxiapatita e selante de fibrina. As amostras foram avaliadas por microscopia óptica. Os resultados observados foram no grupo I formação de tecido fibroso em toda a extensão do defeito. No grupo II houve a formação óssea reparativa nas bordas do defeito e as microesferas foram permeadas por tecido conjuntivo inicialmente frouxo, com grande edema, grande quantidade de vasos, presença de infiltrado inflamatório e encapsulamento das microesferas. Ao longo do tempo esse tecido adensou-se com redução do edema, diminuição da angiogênese e do processo inflamatório. No Grupo III, a formação óssea nas margens do defeito mostrou-se limitada e algumas vezes ausente. Destaca-se a presença de uma reação inflamatória que persistiu até os 120 dias. O biomaterial preencheu o defeito em todos os pontos biológicos. No Grupo IV foi observada a neoformação óssea reparativa restrita as margens do defeito, sobre as microesferas situadas próximas as bordas do defeito. Houve uma intensa proliferação de células fusiformes e formação de tecido conjuntivo denso, entre as microesferas e com encapsulamento destas. Em conclusão, a hidroxiapatita utilizada mostrou limitada propriedade osteocondutora e aparente ausência de biocompatibilidade. O selante de fibrina retardou o processo de neoformação óssea reativa mesmo nas margens do defeito. Este, como agente aglutinante, revelou efetividade uma vez que as microesferas permaneceram no sítio de implantação em múltiplas camadas. / Universidade Federal da Bahia, Instituto de Ciências da Saúde

Made available in DSpace on 2015-12-10T14:24:17Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2015-08-06. Added 1 bitstream(s) on 2015-12-10T14:30:26Z : No. of bitstreams: 1 000852958.pdf: 3332808 bytes, checksum: 574281920a5c02e79ca9398664dc0641 (MD5) / No esporte Stand Up Paddle (SUP), o praticante posiciona-se em bipedestação sobre a prancha e utiliza o remo para deslocar-se no mar. Apesar do aumento do número de praticantes assim como da quantidade de competições desta modalidade esportiva no brasileiro, ainda não se sabe das características biomecânicas envolvidas na remada. Assim, este estudo objetivou caracterizar biomecanicamente a conduta motora remada básica de passeio do esporte SUP. Inicialmente foi realizado um ciclograma funcional da remada e interpretação cinesiológica por meio da ferramenta ADE®, mediante captura de imagem, no plano sagital, da remada de passeio. Em seguida, na análise videogramétrica 3D, as imagens foram capturadas a uma frequência de 30Hz, importadas para o computador e digitalizadas no software Skillspector. Na identificação do comportamento cinético da remada básica de passeio SUP, foram estimadas variáveis cinéticas e foram identificados os esforços gerados em cada mão durante a remada, através de extensômetros posicionados em cada pega do remo. Pode-se identificar que 65.8% do ciclo de remada correspondem ao período de propulsão, enquanto que os 34.2% restantes correspondem ao período de recuperação. Observou-se maior deslocamento angular do ombro e do cotovelo, em comparação as articulações da coluna, quadril, joelho e tornozelo. Em relação as características cinéticas, constatou-se que a Energia Cinética e a Quantidade de movimento aumentam durante a remada, assim como o Trabalho e o Impulso foram positivos. Deste modo, pode-se afirmar que a remada básica de passeio do SUP é uma conduta motora multiplanar e que as articulações do ombro e cotovelo são as responsáveis pelos movimentos da remada. Também pode-se observar que os maiores esforços gerados pelo executante são identificados na pega inferior / In sport Stand Up Paddle (SUP), the practitioner stands in standing position on the board and use the paddle to move offshore. Despite the increasing number of practitioners as well as the amount of competitions of this sport throughout Brazil, it is not known biomechanical characteristics involved in rowing. This study aimed to characterize biomechanically paddling basic motor conduct SUP sport ride. In this study, 24 cycles of stroke were analyzed. Initially it performed a functional cyclegram of stroke and kinesiology interpretation by ADE® tool through image capture, in sagittal plane, rice paddle. Then in 3D videogrammetric analysis, the images were captured at a frequency of 30Hz, imported to the computer, edited by Virtualdub software and scanned in Skillspector software. In identifying the kinetic behavior of the basic stroke SUP ride kinetic variables were estimated, and the efforts were identified generated in each hand during the stroke, by strain gauges positioned on each handle. It can be identified that 65.8% of the stroke cycle corresponding to the period of propulsion, while the remaining 34.2% corresponding to the recovery period. A higher angular displacement of the shoulder and elbow compared the joints of the spine, hip, knee and ankle. Regarding the kinetic characteristics, it was found that the Kinetic Energy and Momentum increase during stroke, as well as the Work and Impulse were positive. Thus, it can be said that the basic paddling SUP tour is a motor behavior multiplane and the joints of the shoulder and elbow are responsible for rowing movements. It may also be noted that the greatest efforts generated by the performer are identified in the IP, mainly from the beginning to the end of the stroke

Orientador: Edson Antonio Capello Sousa / Co-orientador: Paulo José Paupitz / Banca: Edmea Cassia Baptista / Banca: Adriano Allmeida Gonçalves Siqueira / Resumo: Nas últimas décadas implantes dentários vêm sendo bem aceitos por odontologistas e pacientes devido à sua grande capacidade de reabilitação de funções e estética. Sendo assim, é constante a busca por soluções que forneçam boa estabilidade para o implante que está diretamente relacionada às características do sistema e do osso. A principal região de estudo é a interface osso-implante, em destaque para o osso cortical, onde a alta compressão acarreta o desgaste ósseo e instabilidade do implante. O trabalho em questão propõe a realização da análise paramétrica e a otimização da estrutura de um implante unitário em estado plano de deformação. Sendo assim, funções denominadas superfícies de resposta foram desenvolvidas. Nelas são fornecidos dados de geometria, carga e rigidez do osso cortical e como resposta são obtidas tensões de Von Mises no osso cortical. Simultaneamente, são identificados os parâmetros mais e menos influentes na resposta. Para isso, foram aplicados os conceitos de RSM (Response Surface Methodology) e DOE (Design of Experiments) juntamente com modelos em elementos finitos no plano bidimensional. Com a superfície de resposta definida, soluções de otimização estrutural foram desenvolvidas, para as quais objetivou-se a minimização da tensão no osso cortical e ao mesmo tempo a redução da área de osso removida, selecionando assim os melhores implantes para cada ponderação de objetivo. Assim, apresenta-se não só a interpretação da influência de cada parâmetro na resp... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: Over recent decades dental implants have been well accepted by dentists and patients due to its great capacity for rehabilitation of function and aesthetics. Thus, it is a constant search for solutions that provide good stability to the implant that is directly related to system characteristics and bone. The main study area is the bone-implant interface, especially the cortical bone, where high compression causes bone wear and instability of the implant. The work in question proposes the realization of parametric analysis and optimization of the structure of a single implant in plane strain state. So, functions denominated as response surface have been developed. For them are provided data like geometry, load and cortical bone stiffness and as response are obtained Von Mises stress in cortical bone. At the same time more and less influential parameters are identified in the response. For this were applied the concepts of RSM (Response Surface Methodology) and DOE (Design of Experiments) with finite element models in two-dimensional plane. With the response surface defined, structural optimization solutions have been developed to which the goal was to minimize the stress in the cortical bone while reducing the area of bone removed, thus selecting the best implants for each weighing goal. Therefore, it presents not only the interpretation of the influence of each parameter on the mechanical response in the bone, but also a faster process in the estimation of critical stress fun... (Complete abstract click electronic access below) / Mestre

Orientador: José Luiz Gasche / Resumo: Segundo a Sociedade de Cirurgia Vascular da América do Norte e Sociedade Internacional de Cirurgia Cardiovascular, aneurismas são dilatações superiores ou iguais a 1,5 vezes o diâmetro original da artéria. Estima-se que aproximadamente 2% a 5% da população adulta tem algum tipo de aneurisma cerebral. Grande parte dos casos não chegam a causar sintomas ou gerar problemas graves, entretanto o risco de sua ruptura gera consequências clínicas desafiadoras, visto que tem grande taxa de morbimortalidade, tornando difícil a tarefa de tomar a decisão de intervenção ou não no tratamento do aneurisma. Neste trabalho, propõe-se o estudo numérico do escoamento em aneurismas do tipo basilar empregando-se a técnica da dinâmica de fluidos computacional. Comparando diferentes casos de aneurismas rompidos e não rompidos, identificamos características no escoamento para auxiliar a tomada de decisões no tratamento de pacientes. Os casos de aneurismas são oriundos de tomografias computadorizadas de pacientes reais, os quais foram utilizados para a criação dos modelos digitais. As simulações computacionais foram realizadas com oprogramaopen sourceOpenFOAM® . Outros programasopen source também foram utilizados na criação dos modelos, assim como para o tratamento dos resultados. Identificamos uma correlação entre os dados de tensão cisalhante na parede e a probabilidade de ruptura. Para os oito casos estudados, os resultados de previsão de ruptura e não ruptura apresentaram grand... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Mestre

Dissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Instituto de Ciências Exatas, Departamento de Ciência da Computação, 2009. / Submitted by Allan Wanick Motta (allan_wanick@hotmail.com) on 2010-07-16T19:38:07Z No. of bitstreams: 1 2009_LidiaAraujoMiranda.pdf: 5472186 bytes, checksum: 3bc128515fab954a95e110f39e6c356c (MD5) / Approved for entry into archive by Lucila Saraiva(lucilasaraiva1@gmail.com) on 2010-07-19T14:24:14Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2009_LidiaAraujoMiranda.pdf: 5472186 bytes, checksum: 3bc128515fab954a95e110f39e6c356c (MD5) / Made available in DSpace on 2010-07-19T14:24:14Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2009_LidiaAraujoMiranda.pdf: 5472186 bytes, checksum: 3bc128515fab954a95e110f39e6c356c (MD5) Previous issue date: 2009 / O Alinhamento Múltiplo de Sequências genéticas (AMS) é executado milhares de vezes ao dia por cientistas, a fim de identificar regiões de semelhança entre três ou mais sequências. Os alinhamentos múltiplos assim obtidos são usados na resolução de problemas complexos, como a determinação do histórico evolutivo das espécies. Por se tratar de um problema NP-completo, geralmente são utilizadas soluções heurísticas para a sua resolução. Dentre soluções adotadas, destaca-se o Algoritmo Genético (AG), que é um método iterativo não-determinístico, baseado nos princípios da Evolução das Espécies de Darwin. Apesar de apresentar soluções boas para o AMS, os algoritmos genéticos demandam um alto poder de processamento, que se traduz em um alto tempo de execução. Por essa razão, algumas estratégias paralelas foram propostas na literatura para acelerar a obtenção de alinhamentos múltiplos com AGs, geralmente utilizando a estratégia da ilha como base de paralelização. A presente dissertação de mestrado propõe e avalia uma estratégia paralela que utiliza Algoritmo Genético para o Alinhamento Múltiplo de Sequências, inspirada no modelo Multi-ilha. De maneira diferente das abordagens para AMS existentes na literatura, a estratégia proposta utiliza 3 Super Ilhas, onde cada Super Ilha implementa um modelo tradicional de ilhas. Os resultados obtidos com bases reais de proteínas mostram que a estratégia proposta é capaz de encontrar alinhamentos múltiplos de melhor qualidade em menor tempo, quando comparada com a estratégia de ilha tradicional. _______________________________________________________________________________ ABSTRACT / The Multiple Sequence Alignment (MSA) between genetic sequences is exhaustively done by scientists trying to identify matching regions within three or more sequences. The resulting multiple alignments are used in complex problems like the one of establishing genetic relationships between biological sequences. The MSA has been shown to be an NP-complete problem, therefore heuristic solutions are usually used to solve it. One of the solutions that has shown good results for MSA is the Genetic Algorithm (GA), a non deterministic iterative method, based on Charles Darwin's theory of evolution. Though presenting good results, the GA demands high amount of computing power, taking usually a lot of time to be executed. To speed up the sequential algorithms execution, parallel algorithms were proposed in the literature, most of them using the island strategy of parallelization. This masters dissertation proposes and evaluates a parallel strategy that uses Genetic Algorithms to the Multiple Sequence Alignment based on the Multi-island parallelization strategy. Di erently from other MSA strategies, the proposed strategy creates three Super Islands and each one executes a GA parallelized by the island strategy. The results were obtained with real protein banks and revealed that the proposed strategy is capable of nding better multiple alignments in a smaller amount of time, when compared to the conventional island strategy.