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Sensores Inteligentes para o Diagnóstico de Isoladores em Linhas Aéreas de Alta e Muito Alta Tensão

Palavras-chave: Engenharia Física,Instrumentação,Engenharia eléctrica,Física,Engenharia,Sensor,Isolador

Esta dissertação apresenta o estudo, conceptualização e desenvolvimento da integração de diversas tecnologias num único sistema capaz de diagnosticar os isoladores presentes em linhas de Alta e Muito Alta Tensão de forma autónoma. Numa primeira fase foi necessário compreender os materiais e a conformação dos isoladores. Só assim foi possível conhecer a tecnologia de sensor mais apropriada para diagnosticar os isoladores. O sensor escolhido para a recolha de variáveis é pioneiro para este tipo de aplicação. Assim, o uso desta tecnologia implicou uma primeira fase de estudo e testes que permitiram verificar os respectivos princípios teóricos de funcionamento. Consequentemente houve a necessidade de projectar circuitos de condicionamento de sinal assim como explorar tecnologias já comercializadas com esta função. Numa fase seguinte, estudaram-se as alternativas mais eficientes que permitiam uma comunicação para uma unidade integradora local e posteriormente para um sistema central. Por fim, procurou-se entender o consumo energético que as soluções encontradas nas fases anteriores acarretariam e assim dimensionar uma unidade responsável por atender às respectivas necessidades.

Área científica: Ciências Exactas e Naturais
Análise de ECG no contexto de telemonitorização em insuficiência cardíaca

Palavras-chave: Engenharia biomédica,Ciências da Saúde,Insuficiência cardíaca,Monitorização,Informática,Algoritmo

A insuficiência cardíaca (IC) é uma grave síndrome que afeta sobretudo as classes etárias mais velhas, caracterizando-se pela incapacidade do coração bombear sangue a uma taxa proporcional às exigências dos tecidos. Está associada a uma substancial morbilidade, mortalidade e também a elevados gastos na saúde. A monitorização regular dos pacientes de IC é crucial para prevenir exacerbações que levam à hospitalização do doente e a um irreversível declínio da funcionalidade do coração Este projeto consistiu em desenvolver um novo módulo para ser integrado no sistema One Care Sensing que permitirá a monitorização regular de pacientes de insuficiência cardíaca em ambiente domiciliário. A monitorização é realizada pelo processamento automático de um eletrocardiograma (ECG) de uma derivação com vista a analisar o ritmo cardíaco e detetar arritmias, especificamente contrações ventriculares prematuras (PVC). Para tal, desenvolveram-se três algoritmos principais: deteção de complexos QRS, deteção de ruído e deteção de PVCs. Os algoritmos implementados foram validados com bases dados standard e através de sinais recolhidos por um sensor do sistema OneCare Sensing

Área científica: Ciências Exactas e Naturais
Optimização da deposição de filmes de hidroxiapatite para revestimentos de substratos de titânio poroso

Palavras-chave: Implantes - titânio - performance,Pulverização catódica - técnica

O principal objectivo deste trabalho foi melhorar a performance de implantes de titânio poroso através da deposição de filmes de hidroxiapatite na sua superfície usando a técnica de pulverização catódica por radiofrequência em modo magnetrão (PC). Para tal é necessário garantir uma cobertura completa e uniforme na superfície do titânio poroso, bem como uma composição química, estrutura cristalina e morfologia adequadas. Foram depositados filmes a partir de um alvo de hidroxiapatite em substratos de Si, Ti denso e Ti poroso. Numa primeira fase foram realizadas deposições sobre Si com vista a selecção de parâmetros de deposição optimizados. Os filmes apresentam uma estrutura com baixa cristalinidade de CaO e são deficientes em fósforo quando comparados com a hidroxiapatite estequiométrica. Após recozimento ocorreu a formação de hidroxiapatite e de fosfatos de cálcios. No entanto, os filmes recozidos apresentam descolamentos parciais e mesmo totais em algumas das amostras recozidas a 600 °C. Foram realizados testes de imersão em fluido SBF de forma avaliar o comportamento dos filmes em meio fisiológico. Observou-­‐se o descolamento dos filmes após quatro dias de imersão. Este resultado foi atribuído a falta de adesão dos filmes sobre substratos de Si quer no estado tal como depositado quer após recozimento. A reduzida adesão dos filmes foi confirmada na realização de testes de indentação deslizante. A continuidade dos filmes depositados sobre substratos de Ti porosos foi avaliada por EDS. Apesar das dimensões dos poros presentes nos substratos de Ti porosos, foi possível depositar filmes contínuos por pulverização catódica. Em particular, nas deposições realizadas com 300W e 5h, obteve-­‐se um recobrimento total dos substratos de Ti poroso, quer na sua superfície quer no interior dos poros.

Área científica: Ciências Exactas e Naturais
Efeitos da radiação em cancro do Pulmão

Palavras-chave: Cancro do pulmão,Raios X - efeitos,Radioterapia

O Cancro do Pulmão (CP) é um dos cancros mais diagnosticados, apresentando maior taxa de mortalidade nos homens, sendo que nas mulheres é o quarto mais diagnosticado e o segundo com maior taxa de mortalidade. Está maioritariamente associado ao tabagismo, o qual é a causa de cerca de 80% deste tipo de cancro nos homens e 50% nas mulheres, a nível mundial. A radioterapia poderá ser utilizada em todos os estadios do CP, permitindo um melhor controlo local da doença, bem como a redução da disseminação metastática; no entanto, a radiorresistência tumoral é frequentemente um obstáculo à eficiência terapêutica. O objectivo deste estudo consistiu na avaliação dos efeitos da radiação ionizante em três linhas celulares de CP, duas de cancro do pulmão de não pequenas células (CPNPC) (H1299 e A549) e uma de cancro do pulmão de pequenas células (CPPC) (H69), quer como terapia isolada quer como radioterapia combinada com citostáticos. Avaliaram-se os efeitos da irradiação com RX e, posteriormente, avaliou-se a citotoxicidade de três fármacos, de modo a determinar as condições necessárias para a sua combinação com a radioterapia. Para a avaliação recorreu-se à espectrofotometria, ensaios clonogénicos e citometria de fluxo, analisando a proliferação e a viabilidade celular, tipo de morte associados a cada terapia e para cada linha celular, bem como o ciclo celular, de modo a perceber qual o mecanismo de acção destas terapias. Os resultados obtidos demonstraram respostas diferentes para as três linhas celulares, sugerindo que a compreensão genética de cada linha poderá contribuir para uma melhoria nos resultados dos tratamentos de radioterapia e quimioterapia ou terapia combinada. Palavras chave: Radioterapia, radiação ionizante, Raios-X, cancro do pulmão de pequenas células, cancro do pulmão de não pequenas células, cisplatina, etoposido, apoptose

Área científica: Ciências Exactas e Naturais
Análise Cinética da Marcha de Pacientes Sujeitos à Reconstrução do Ligamento Cruzado Anterior

Palavras-chave: Engenharia biomédica,Sistema locomotor,Locomoção humana,Ligamento cruzado anterior,Inteligência artifícial

A análise da marcha humana é um tema amplamente investigado em áreas como o desporto e a medicina, sendo essencial desenvolver novas metodologias que permitam aperfeiçoar o estudo dos seus padrões. Este trabalho foi desenvolvido com o objetivo de concluir acerca do grau de recuperação relativa de pacientes sujeitos à reconstrução do ligamento cruzado anterior (LCA), através do estudo da componente vertical das forças de reação do solo (FRS). Assim, neste projeto é proposta uma nova metodologia para a análise da marcha, que pressupõe o uso técnicas de inteligência computacional para gerar os perfis de referência, e o desenvolvimento de dois índices de marcha que constituam uma medida da severidade relativa da marcha, e da qual se possa obter informações úteis do ponto de vista clínico. Neste estudo foram testados 28 indivíduos saudáveis e 8 pacientes sujeitos à reconstrução do LCA, utilizando sapatos instrumentados para a aquisição dos dados. Neste sentido, estudaram-se três métodos de inteligência computacional - redes neuronais feedforward, Multioutput Support Vector Regression (MSVR) e Extreme Learning Machine (ELM) - para treinar modelos capazes de prever os padrões das forças verticais de acordo com a idade, peso e altura de cada indivíduo, e com a duração das passadas. A análise da marcha dos pacientes foi feita com base no cálculo de um índice de marcha saudável e de um índice de marcha não saudável, que têm a vantagem de incluir uma medida da simetria e uma medida dos desvios entre os parâmetros das curvas dos pacientes e os das curvas de referência. Os resultados obtidos mostraram que o algoritmo ELM é o mais adequado para gerar os perfis de referência, por permitir obter curvas das forças verticais de acordo com a literatura, ao serem introduzidas entradas desconhecidas no modelo treinado. Provou-se assim que este tipo de técnicas podem ser utilizadas para prever a componente vertical das FRS. Em relação aos índices de marcha, os seus resultados vão ao encontro do que seria de esperar, aparentando ainda vantagens em relação à utilização de uma medida baseada num método de análise da marcha standard. ii Concluindo, os índices desenvolvidos constituem uma medida simples e ao mesmo tempo completa, que permite ordenar os pacientes de acordo com o seu nível de recuperação relativa. É de referir que também foi elaborado um pedido provisório de patente para a proteção da estrutura dos sapatos instrumentados utilizados para a aquisição dos dados. Palavras-chave: Sapatos instrumentados; Forças de reação do solo (FRS); Inteligência computacional; Índice de marcha.

Área científica: Ciências Exactas e Naturais
Ativação e Degradação da Resposta de um Instrumento de CdTe em Condições de Voo para um Telescópio Espacial de Raios Gama

Palavras-chave: Astrofísica,Instrumentação,Telescópio,Detetor,Degradação

A preparação de futuras missões espaciais para a observação do Universo em altas energias requer uma análise dos efeitos da radiação do ambiente orbital na ativação radioativa e nos danos provocados pela radiação nos instrumentos principais. Um telescópio de raios X e raios gama instalado num satélite numa órbita terrestre baixa (LEO) com 550 km de altitude e 30º de inclinação é exposto a um ambiente de radiação hostil, sobretudo de partículas carregadas, que afetam o desempenho dos detetores de radiação constituintes do plano focal durante o tempo de vida da missão. A esta altitude os protões capturados geomagneticamente pela Terra com energias entre 10 e 400 MeV, na Cintura de Van Allen, interagem com os materiais dos detetores e com os materiais passivos dos módulos circundantes, principalmente durante as sucessivas passagens diárias pela anomalia do Atlântico Sul. Estes protões provocam ativação dos materiais dos detetores gerando um ruído de fundo dos fotões com altas energias emitidos no decaimento dos produtos da ativação, no entanto, os resultados sugerem que a ativação do detetor CdTe numa órbita LEO é relativamente baixa. Todavia, o desempenho do detetor, como por exemplo em termos da resolução em energia, pode ser seriamente afetado pelos danos da radiação. Analisando a resolução em energia em função do fluxo acumulado de protões, observou-se uma degradação da resolução em energia, para uma dose acumulada correspondente a 15 anos em orbita, de 5% para 122 keV, e de 0.6% e 0.5% para de 511 e 1275 keV respetivamente. Com o intuito de otimizar o desempenho operacional de futuros telescópios para altas energias baseados em detetores CdTe, quando expostos ao ambiente de radiação orbital, analisámos os efeitos de um feixe de protões sobre detetor CdTe da ACRORAD pixelizado com 88 pixéis. Para realizar este estudo foram realizadas varias medições com um feixe de protões de 14 MeV no ciclotrão do ICNAS (Instituto de Ciências Nucleares Aplicadas à Saúde) da Universidade de Coimbra.

Área científica: Ciências Exactas e Naturais
Aplicações em ecografia cardiovascular: Lançamento de novos produtos

Palavras-chave: Cardiologia,Ecografia - funcionamento,Ecografia - cardiovascular - aplicações,Ultra-sons

A ecografia é um método de diagnóstico não-invasivo, sendo o seu funcionamento baseado no uso de ultra-sons com frequências que podem variar desde 1 MHz até 22MHz. Esta técnica permite obter imagens em tempo real dos tecidos, assim como do fluxo sanguíneo. Em cardiologia tem vindo a ser cada vez mais utilizada, já que apresenta informações fiáveis e em cerca de trinta minutos é possível realizar um exame completo ao coração e às válvulas cardíacas. Este projecto tem como objectivo principal o lançamento de novas aplicações na área da ecografia cardiovascular e foi realizado na empresa Esaote France. Para tal foi necessário fazer primeiro uma formação sobre a ecografia e cardiologia, e trabalhar com cardiologistas de modo a observar o seu método de funcionamento, perceber quais são as suas verdadeiras necessidades e propôr-lhes novas soluções em termos de equipamento e tecnologias. A formação oferecida pela empresa foi a de um engenheiro de aplicações, que tem como responsabilidades: realizar demonstrações dos equipamentos e tecnologias, acompanhar o comercial na venda de equipamentos, fazer formações com os clientes de modo a optimizar a sua utilização do equipamento e das tecnologias oferecidas, fazer uma análise completa aos produtos e às tecnologias da concorrência, participar em congressos, testar as novas actualizações de software e, por fim, listar possíveis upgrades que possam ser feitos aos produtos apresentados pela empresa. Enquanto engenheiro de aplicações em ecografia cardiovascular, o principal objectivo foi de testar a nova gama de produtos em ecografia cardiovascular, o MyLab Seven e o MyLab Alpha, e a nova tecnologia desenvolvida pela empresa, o XStrain 4DTM, que vai permitir analisar as deformações das paredes ventriculares. Esse trabalho foi realizado com um cardiologista, Dr. Mirochnik, no Hôpital Européen Georges Pompidou. Como resultado desta colaboração surgiu uma proposta, o MStrain, que seria uma tecnologia complementar ao XStrainTM. Por fim foi criado um manual de utilizador para a nova gama de produtos e para o XStrainTM. Palavras-chave: Ultra-sons, Ecografia, Cardiologia, Strain, Concorrência, Engenheiro de Aplicações, XStrainTM.

Área científica: Ciências Exactas e Naturais
Comportamento de proteínas em stents vasculares modificados por pulverização catódica

Palavras-chave: Stent vascular

Esta dissertação tem como objectivo principal, o estudo do comportamento de proteínas presentes no sangue quando em contacto com stents vasculares, cuja superfície foi modificada pela deposição de filmes finos com gradiente de funcionalidade. O modo como as proteínas interagem com a superfície destes implantes é de crucial importância, pois são estes compostos biológicos os responsáveis, nos primeiros instantes após a implantação, pelo sucesso ou fracasso do dispositivo. A modificação dos stents foi efectuada por pulverização catódica, depositando filmes finos com cerca de 500 nm de espessura a partir de alvos de aço inoxidável 316L e poli(tetrafluoroetileno) (PTFE). Os filmes estudados possuíam diferentes teores de flúor e a influência da concentração deste elemento foi estudada no que concerne a molhabilidade superficial, estrutura, morfologia e comportamento em soluções de albumina sérica bovina (BSA) e trombina bovina. O estudo incidiu no comportamento destas proteínas, isoladas e em conjunto, quer em condições estáticas quer em fluxo dinâmico. O teor de flúor dos filmes finos é um dos factores decisivos no desempenho dos stents vasculares após modificação. Para teores superiores a » 5% atómico a quantidade deste elemento libertado para a solução é muito elevada, o que compromete a integridade estrutural do filme fino. Para as mesmas concentrações foi observado que há uma maior adsorção de proteínas, quando presentes em conjunto na mesma solução, em condições dinâmicas do que em estáticas. Em ambos os casos foi possível diferenciar o tipo de proteína nas superfícies em estudo, o que indicia a possibilidade de utilizar o microscópio electrónico de varrimento como primeira aproximação neste tipo de estudos. Deve ser salientado que mesmo nos casos de maior interacção proteínas/superfície, esta é sempre inferior à observada para o stent não revestido. Os filmes finos, produzidos e caracterizados ao longo deste trabalho, parecem apontar que esta modificação superficial traz benefícios no que diz respeito à diminuição da restenose em stents vasculares fabricados em aço inoxidável 316L, podendo ainda ser encarados como uma alternativa mais económica aos stents com libertação controlada de fármacos

Área científica: Ciências Exactas e Naturais
Desenvolvimento de um oxímetro de pulso com comunicação bluetooth

Palavras-chave: Engenharia biomédica,Ciências da Saúde,Tecnologia,Informática,Oxímetro de pulso,Idosos

Com o envelhecimento populacional o setor dos dispositivos médicos tem vindo a desenvolver soluções capazes de responder às novas necessidades e desafios evidenciados por esta população. São cada vez mais o número de soluções portáteis capazes de monitorizarem diversos sinais vitais de forma a prevenirem situações de emergência médica, estando o setor relativo ao Ambient Assisted Living( AAL), nos últimos anos, a apresentar um aumento na variedade de dispositivos médicos portáteis produzidos. A presente dissertação baseia-se no desenvolvimento de um dispositivo protótipo que consiste num oxímetro de pulso com comunicação das suas leituras via bluetooth. Os principais objetivos deste trabalho passam pelo estudo e especificação dos principais requisitos técnicos, a conceção e desenvolvimento de hardware e o desenvolvimento de uma interface gráfica para recolha dos dados via bluetooth. Ao longo deste documento são detalhados os diversos processos envolvidos no desenvolvimento do protótipo. Entre esses processos, estão incluídos o estudo dos conceitos teóricos, a elaboração dos circuitos eletrónicos e a conceção de uma placa de circuito impresso. São incluídas ainda as razões da seleção de diversos componentes utilizados como o Arduino Mega2560 e a placa de desenvolvimento da Texas Instruments CC2540. Os principais fatores tidos em conta na conceção do dispositivo foram: o custo final, capacidade de ser portável, o consumo energético, qualidade de transmissão dos dados via bluetooth e a precisão dos mesmos. De forma a aferir sobre o desempenho do oxímetro e a validade da comunicação via bluetooth foram inicialmente realizados diversos testes ao nível de hardware, tendo, posteriormente, realizado um estudo recorrendo a diversos sujeitos utilizando a interface gráfica desenvolvida para o equipamento. Palavras-chave: Oximetria de Pulso, Ambient Assisted Living (AAL), Hardware, ArduinoMega2560, CC2540, Bluetooth

Área científica: Ciências Exactas e Naturais
Aplicação móvel para adopção de estilos de vida saudáveis em pessoas com Diabetes tipo 2 - Definição de estratégias e desenvolvimento de algoritmo

Palavras-chave: Engenharia biomédica,Software,Diabetes

A doença da diabetes tipo 2 assume a dimensão de uma epidemia global de difícil controlo, com consequências na perda de capacidades, dependência e morte. Os reflexos económicos e sociais são marcantes, pelo que são diversos os esforços na implementação de medidas preventivas e de tratamento. O carácter comportamental da doença ligada a hábitos de alimentação e sedentarismo da vida moderna, acentuado em idade mais avançada, torna mais complexa a aplicação de medidas de controlo da doença. As tecnologias de informação e os dispositivos móveis permitem novas soluções para monitorização da doença, através de aplicações interactivas para ajuda e motivação personalizada, adaptada às condições pessoais do doente. O trabalho desenvolvido pretendeu ser um contributo para uma aplicação mHealth para monitorização e controlo da doença. Este contributo foi baseado: i) na formulação de um padrão comportamental do doente diabético típico, através do reconhecimento dos comportamentos e factores de risco, ii) na identificação das condicionantes psicológicas com as quais a aplicação mHealth deve lidar, iii) na caracterização dos parâmetros e indicadores biomédicos fundamentais para esta doença, e iv) no desenho de uma aplicação para controlo comportamental dos seus principais factores de risco, tendo sido desenvolvido um protótipo. A aplicação foi comparada com soluções existentes no mercado para uma avaliação preliminar de aptidão e viabilidade, concluindo-se que a aplicação desenvolvida para controlo comportamental de factores da diabetes tem potencial para extensão prática. Palavras-chave: Diabetes Mellitus tipo 2, Mobile Health, Modificação comportamental, Motivação

Área científica: Ciências Exactas e Naturais
Relatório de Estágio de Mestrado em Ensino de Física e de Química no 3º Ciclo do Ensino Básico e no Ensino Secundário

Palavras-chave: Física,Química

PALAVRAS-CHAVE: Escola, Ensino de química, Ensino de física, Prática de Ensino Supervisionada, Metodologias, Análise, Reflexão. O presente Relatório de Estágio, elaborado no âmbito do Mestrado em Ensino de física e de química o 3º ciclo do Ensino Básico e no Ensino Secundário, consiste no resumo e reflexão de todas as atividades desenvolvidas pela professora estagiária Maria Rita de Magalhães Castel Branco Mascarenhas Bastos durante o estágio pedagógico, realizado na Escola Básica e Secundária Quinta das Flores, em Coimbra, ao longo do ano letivo de 2013/2014. A prática de ensino supervisionada ocorreu na turma A do 10º ano de escolaridade da referida escola. Apresentam-se e documentam-se as atividades letivas, e não letivas, que tiveram o intuito de promover a educação em, sobre e pelas ciências, dotando os alunos de literacia científica e promovendo o desenvolvimento de competências processuais, atitudinais e sociais, consideradas essenciais no percurso letivo de alunos do Ensino Secundário, numa perspetiva de valorização de inter-relações ciência, tecnologia, sociedade e ambiente e de consciencialização da necessidade de desenvolvimento sustentável. Este Relatório de Estágio é composto por introdução, cinco capítulos, bibliografia e referências bibliográficas, sítios da internet consultados, anexos e 1 DVD.

Área científica: Ciências Exactas e Naturais
Modelos de negócio para ambient assisted living

Palavras-chave: Envelhecimento activo,Envelhecimento da população,Modelos de negócio

O envelhecimento da população é um fenómeno mundial, sendo este mais acentuado no continente europeu. Portugal é o sexto país do mundo com a população mais idosa e este registo tem tendência a manter-se. Com o envelhecimento da população surgem outros problemas, nomeadamente a solidão, o abandono e o isolamento da população idosa, bem como o aumento das despesas com a saúde e a Segurança Social. Este facto cria a necessidade de se encontrarem novas abordagens e soluções para promoção de um envelhecimento ativo, constituindo as tecnologias de informação e comunicação uma resposta adequada a este desafio. Surge, assim, o conceito Ambient Assisted Living, ou ambiente de vida assistida, que tem como objetivo prolongar o tempo que os idosos possam viver de forma independente e com qualidade de vida no seu ambiente preferido. O presente trabalho consiste na análise estratégica do mercado do Ambient Assisted Living, na identificação da oportunidade de negócio e, por fim, no desenvolvimento de um modelo de negócio para Ambient Assisted Living, que permita a implementação e comercialização das soluções desenvolvidas pela empresa ISA Intellicare ou que possam vir a ser desenvolvidas no futuro. Este projeto incluiu, ainda, o contributo para a elaboração de um documento intitulado “Modelos e Segmentos de Negócio”, inserido no projeto “AAL4ALL”, um projeto âncora do Health Cluster Portugal (HCP), financiado pelo Quadro de Referência Estratégico Nacional (QREN). Foram realizadas também, em simultâneo, outras tarefas decorrentes do referido projeto.

Área científica: Ciências Exactas e Naturais