Análise de acetona em ar exalado: desenvolvimento de método eletroanalítico e algoritmo para processamento de sinais

Propõe-se método novo e completo para análise de acetona em ar exalado envolvendo coleta com pré-concentração em água, derivatização química e determinação eletroquímica assistida por novo algoritmo de processamento de sinais. Na literatura recente a acetona expirada vem sendo avaliada como biomarcador para monitoramento não invasivo de quadros clínicos como diabetes e insuficiência cardíaca, daí a importância da proposta. Entre as aminas que reagem com acetona para formar iminas eletroativas, estudadas por polarografia em meados do século passado, a glicina apresentou melhor conjunto de características para a definição do método de determinação por voltametria de onda quadrada sem a necessidade de remoção de oxigênio (25 Hz, amplitude de 20 mV, incremento de 5 mV, eletrodo de gota de mercúrio). O meio reacional, composto de glicina (2 mol·L-1) em meio NaOH (1 mol·L-1), serviu também de eletrólito e o pico de redução da imina em -1,57 V vs. Ag|AgCl constituiu o sinal analítico. Para tratamento dos sinais, foi desenvolvido e avaliado um algoritmo inovador baseado em interpolação de linha base por ajuste de curvas de Bézier e ajuste de gaussiana ao pico. Essa combinação permitiu reconhecimento e quantificação de picos relativamente baixos e largos sobre linha com curvatura acentuada e ruído, situação em que métodos convencionais falham e curvas do tipo spline se mostraram menos apropriadas. A implementação do algoritmo (disponível em http://github.com/batistagl/chemapps) foi realizada utilizando programa open source de álgebra matricial integrado diretamente com software de controle do potenciostato. Para demonstrar a generalidade da extensão dos recursos nativos do equipamento mediante integração com programação externa em linguagem Octave (open source), implementou-se a técnica da cronocoulometria tridimensional, com visualização de resultados já tratados em projeções de malha de perspectiva 3D sob qualquer ângulo. A determinação eletroquímica de acetona em fase aquosa, assistida pelo algoritmo baseado em curvas de Bézier, é rápida e automática, tem limite de detecção de 3,5·10-6 mol·L-1 (0,2 mg·L-1) e faixa linear que atende aos requisitos da análise em ar exalado. O acetaldeído, comumente presente em ar exalado, em especial, após consumo de bebidas alcoólicas, dá origem a pico voltamétrico em -1,40 V, contornando interferência que prejudica vários outros métodos publicados na literatura e abrindo possibilidade de determinação simultânea. Resultados obtidos com amostras reais são concordantes com os obtidos por método espectrofotométrico, em uso rotineiro desde o seu aperfeiçoamento na dissertação de mestrado do autor desta tese. Em relação à dissertação, também se otimizou a geometria do dispositivo de coleta, de modo a concentrar a acetona num volume menor de água gelada e prover maior conforto ao paciente. O método completo apresentado, englobando o dispositivo de amostragem aperfeiçoado e o novo e efetivo algoritmo para tratamento automático de sinais voltamétricos, está pronto para ser aplicado. Evolução para um analisador portátil depende de melhorias no limite de detecção e facilidade de obtenção eletrodos sólidos (impressos) com filme de mercúrio, vez que eletrodos de bismuto ou diamante dopado com boro, entre outros, não apresentaram resposta.

Estudo do impacto visual de alguns sinais horizontais de trânsito: avaliação utilizando métodos da psicofísica

Neste trabalho são feitas comparações entre os principais sinais horizontais de trânsito (Parada Obrigatória, Faixa de Pedestre e Lombada) padronizados pelo Código de Trânsito Brasileiro (CTB), com modelos alternativos que sofreram variações na forma e/ou cor, alguns deles já usados em algumas cidades brasileiras, com o objetivo de identificar se essas alterações melhoram ou não a percepção do sinal (impacto visual). Para isso são utilizados dois métodos da Psicofísica. Numa primeira etapa a análise é feita utilizando o Método de Comparação aos Pares, para um grupo de quatro estímulos para cada sinal estudado. Em seguida, aplicando o Método de Estimativa das Categorias, foi avaliado o impacto visual do sinal horizontal de Parada Obrigatória quanto à presença ou ausência de orla externa. Por fim, também pelo Método de Comparação aos Pares, foi avaliado o impacto visual causado pelo uso conjugado de sinais horizontais em cruzamentos não semaforizados. Foram estudadas as combinações entre os sinais de parada obrigatória, faixa de pedestres e faixa de retenção. Os resultados obtidos permitem inferir as seguintes conclusões: as alterações na forma e cor propostas para os sinais de parada obrigatória e faixa de pedestres causam maior impacto visual quando comparadas ao modelo padronizado pelo CTB mas, no caso das lombadas, a sinalização padrão mostrou-se ser mais perceptível; quanto a presença ou não da orla externa no sinal de parada obrigatória, esta demonstrou ser positiva; o uso conjugado dos sinais de parada obrigatória, faixa de pedestres e faixa de retenção é a combinação que mais desperta a atenção dos usuários.

Avaliação dos efeitos do tratamento periodontal não cirúrgico sobre os sinais e sintomas da síndrome de Sjögren primária

A síndrome de Sjögren primária (SSp) é uma doença crônica autoimune sistêmica que pode levar à hipossalivação e afetar negativamente o ambiente oral. Os objetivos deste estudo foram detectar a influência da SSp nos níveis de biomarcadores inflamatórios na saliva e no fluido gengival nas amostras de pacientes com periodontite crônica, avaliar o efeito do tratamento periodontal não cirúrgico sobre os valores do índice clínico de avaliação da atividade sistêmica de pacientes com SSp e do índice reportado pelo paciente com SSp. Amostras de fluido gengival, saliva e os parâmetros clínicos periodontais que consistiram de medida da profundidade de sondagem (PS), nível clínico de inserção (NCI), sangramento à sondagem (SS) e índice de placa (IP) foram coletadas no início do estudo e 45 dias após a terapia periodontal não-cirúrgica de pacientes sistemicamente saudáveis com periodontite crônica (PC, n = 7) e pacientes com SSp e periodontite crônica (SP, n = 7). Pacientes periodontalmente saudáveis com SSp (SC, n = 7) e sistemicamente saudáveis (C, n = 7) também foram avaliados no início do estudo. Os grupos C, PC e SC foram pareados em gênero, idade e critério socioeconômico com o grupo SP. Os níveis de interleucina-8 (IL-8), IL-10 e IL-1ß foram avaliados por ensaio multiplex. Os níveis de atividade da doença foram medidos usando o Gold Standard da literatura chamado Índice Eular de atividade da síndrome de Sjögren (ESSDAI). Já para avaliação dos sintomas reportados pelo paciente com SSp foi utilizado o Índice Eular reportado pelo paciente com Sjögren (ESSPRI). Os parâmetros clínicos melhoraram após a terapia periodontal (p <0,05). No entanto, o NCI em pacientes com SSp não melhorou significativamente após a terapia (p> 0,05). Houve um aumento nos níveis de IL-1ß, IL-8 e diminuição dos níveis de IL-10 nas amostras de saliva de pacientes do grupo SC em comparação ao grupo C (p <0,05). Já em relação ao fluido gengival, pacientes do grupo SC tiveram maiores níveis de IL-1ß em comparação com o grupo C (p<0,05). Além disso, o tratamento periodontal não cirúrgico resultou num aumento dos níveis de IL-10 no fluido gengival no grupo SP e grupo PC em relação ao valor basal (p <0,05). O fluxo salivar foi significativamente aumentado após o tratamento periodontal apenas em pacientes do grupo SP (p = 0,039). Além disso, o tratamento periodontal não influenciou o índice ESSDAI (p = 0,35) e levou a uma diminuição significativa no índice ESSPRI (p = 0,03). Os presentes dados demonstraram que a SSp influencia os níveis salivares e de fluido gengival de biomarcadores inflamatórios em favor de um perfil próinflamatório, no entanto, este perfil parece não aumentar susceptibilidade dos indivíduos SSp à destruição periodontal. Além disso, os presentes dados demonstraram que o tratamento periodontal não-cirúrgico tem um impacto positivo sobre o fluxo salivar e sobre o índice ESSPRI de pacientes com SSp. Sugere-se assim que o tratamento periodontal pode melhorar a qualidade de vida de indivíduos com SSp.

Estudo e implementação de sinais de excitação aplicados em identificação de sistemas multivariáveis.

Devido à crescente implementação do Controle Preditivo baseado em Modelo (MPC) em outros processos além de refino e plantas petroquímicas, que geralmente possuem múltiplas entradas e saídas, tem-se um aumento na demanda de modelos gerados por identificação de sistemas. Identificar modelos que representem fielmente a dinâmica do processo depende em grande medida das características dos sinais de excitação dos processos. Assim, o foco deste trabalho é realizar um estudo dos sinais típicos usados em identificação de sistemas, PRBS e GBN, em uma abordagem multivariável. O estudo feito neste trabalho parte das características da geração dos sinais individualmente, depois é feita uma análise de correlação cruzada dos sinais de entrada, observando a influência desta sobre os resultados de identificação. Evitar uma alta correlação entre os sinais de entrada permite determinar o efeito de cada entrada sobre a saída no processo de identificação. Um ponto importante no projeto de sinais de identificação de sistemas multivariáveis é a frequência dos mesmos para conseguir excitar os processos nas regiões de frequência de operação normal e assim extrair a maior informação dinâmica possível do processo. As características estudadas são avaliadas por meio de testes em três plantas simuladas diferentes, categorizadas como mal, medianamente e bem condicionadas. Estas implementações foram feitas usando sinais GBN e PRBS de diferentes frequências. Expressões para a caracterização dos sinais de excitação foram avaliadas identificando os processos em malha aberta e malha fechada. Para as plantas mal condicionadas foram implementados sinais compostos por uma parte completamente correlacionada e uma parte não-correlacionada, conhecido como método de dois passos. Finalmente são realizados experimentos de identificação em uma aplicação em tempo real de uma planta piloto de neutralização de pH. Os testes realizados na planta foram feitos visando avaliar os estudos de frequência e correlação em uma aplicaficção real. Os resultados mostram que a condição de sinais completamente descorrelacionados n~ao deve ser cumprida para ter bons resultados nos modelos identificados. Isto permite ter mais exibilidade na geração do conjunto de sinais de excitação.

Modelagem de sinais neuronais utilizando filtros lineares de tempo discreto.

A aquisição experimental de sinais neuronais é um dos principais avanços da neurociência. Por meio de observações da corrente e do potencial elétricos em uma região cerebral, é possível entender os processos fisiológicos envolvidos na geração do potencial de ação, e produzir modelos matemáticos capazes de simular o comportamento de uma célula neuronal. Uma prática comum nesse tipo de experimento é obter leituras a partir de um arranjo de eletrodos posicionado em um meio compartilhado por diversos neurônios, o que resulta em uma mistura de sinais neuronais em uma mesma série temporal. Este trabalho propõe um modelo linear de tempo discreto para o sinal produzido durante o disparo do neurônio. Os coeficientes desse modelo são calculados utilizando-se amostras reais dos sinais neuronais obtidas in vivo. O processo de modelagem concebido emprega técnicas de identificação de sistemas e processamento de sinais, e é dissociado de considerações sobre o funcionamento biofísico da célula, fornecendo uma alternativa de baixa complexidade para a modelagem do disparo neuronal. Além disso, a representação por meio de sistemas lineares permite idealizar um sistema inverso, cuja função é recuperar o sinal original de cada neurônio ativo em uma mistura extracelular. Nesse contexto, são discutidas algumas soluções baseadas em filtros adaptativos para a simulação do sistema inverso, introduzindo uma nova abordagem para o problema de separação de spikes neuronais.