Sensor óptico de glicose baseado em cristais líquidos

A presente dissertação tem como finalidade apresentar uma investigação teórica e experimental sobre um sensor polarimétrico, portátil e de baixo custo, baseado num cristal líquido para a medição da concentração de glicose existente numa amostra. Devido ao crescente número de pessoas que sofrem de Diabetes, existe grande interesse em desenvolver sensores portáteis que permitam medir a concentração de glicose de forma rápida, precisa e indolor. Dos vários métodos não invasivos existentes para a medição de concentração de glicose, o método utilizado tem como base a medição da rotação da polarização da luz. Recentemente os sensores polarimétricos baseados em cristais líquidos, têm adquirido grande ênfase devido às suas características únicas que, em comparação com outros moduladores electroópticos, funcionam com tensões mais baixas, apresentam menor consumo energético e maior ângulo de rotação. No entanto também existem diversas desvantagens, nomeadamente a falta de documentação sobre a realização de testes e resultados obtidos em sensores polarimétricos. Têm como desvantagem adicional o facto do comportamento do polarímetro ser fortemente dependente do tipo de cristal líquido e da tensão a este aplicado. A presente dissertação descreve o desenvolvimento de um sensor polarimétrico que inclui a componente óptica, a componente electrónica de detecção e acondicionamento do sinal, a comunicação sem fios com um PC, e, por fim, a componente de análise e interface com o utilizador. Neste sensor polarimétrico poderão ser efectuadas leituras de temperatura das amostras para efeitos de correcção do cálculo da concentração da glicose. O dispositivo permite ainda a gravação dos dados obtidos e identificação dos mesmos. Os resultados obtidos demonstram que o dispositivo é capaz de medir concentrações com 10mg/ml de glicose, com uma percentagem de erro de 15%, para uma amostra com um percurso óptico de apenas 1 cm.

Espetroscopia (1H) por ressonância magnética do disco intervertebral lombar no adulto e sua aplicação na rotina imagiológica

Objetivos – Demonstrar o potencial da espetroscopia (1H) por ressonância magnética na doença degenerativa discal lombar e defender a integração desta técnica na rotina clínico‑imagiológica para a precisa classificação da involução vs degenerescência dos discos L4‑L5 e L5‑S1 em doentes com lombalgia não relacionável com causa mecânica. Material e métodos – O estudo incluiu 102 discos intervertebrais lombares de 123 doentes. Foram estudados 61 discos de L4‑L5, 41 discos de L5‑S1 e 34 discos de D12‑L1. Utilizou‑se um sistema de ressonância magnética de 1,5 T e técnica monovoxel. Obtiveram‑se os rácios [Lac/Nacetyl] e [Nacetyl/(Lac+Lípidos)] e aplicou‑se a ressonância de lípidos para avaliar a bioquímica do disco com o fim de conhecer o estado de involução vs degenerescência que o suscetibilizam para a instabilidade e sobrecarga. Avaliou‑se o comportamento dos rácios e do teor lipídico dos discos L4‑L5‑S1 e as diferenças apresentadas em relação a D12‑L1. Foi também realizada a comparação entre os discos L4‑L5, L5‑S1 e D12‑L1 na ponderação T2 (T2W), segundo a classificação ajustada (1‑4) de Pfirrmann. Resultados – Verificou‑se que os rácios e o valor dos lípidos dos discos L4‑L5‑S1 apresentaram diferenças estatisticamente significativas quando relacionados com os discos D12‑L1. O rácio [Lac/Nacetyl] em L4‑L5‑S1 mostrou‑se aumentado em relação a D12‑L1 (p=0,033 para os discos com grau de involução [1+2] e p=0,004 para os discos com grau [3+4]). Estes resultados sugerem que a involução vs degenerescência dos discos nos graus mais elevados condiciona um decréscimo do pico do Lactato. O rácio [Nacetyl/(Lac+Lip)] discrimina os graus de involução [1+2] do [3+4] no nível L4‑L5, apresentando os valores dos rácios (média 0,65 e 0,5 respetivamente com p=0,04). O rácio médio de [Nacetyl/(Lac+Lip)] dos discos L4‑L5 foi 1,8 vezes mais elevado do que em D12‑L1. O espetro lipídico em L4‑L5‑S1 nos graus mais elevados não mostrou ter uma prevalência constante quanto às frequências de ressonância. Conclusão – A espetroscopia (1H) dos discos intervertebrais poderá ter aplicação na discriminação dos graus de involução vs degenerescência e representar um contributo semiológico importante em suplemento à ponderação T2 convencional. As ressonâncias de lípidos dos discos L4‑L5 e L5‑S1, involuídos ou degenerados, devem ser avaliadas em relação a D12‑L1, utilizando este valor como referência, pois este último é o nível considerado estável e com baixa probabilidade de degenerescência.

Amplificação em imunocitoquímica: estudo comparativo de sistemas de polímeros

Desde o início da utilização da imunocitoquímica em anatomia patológica, um dos objectivos tem sido detectar as quantidades mais ínfimas de antigénio, tornando-o visível ao microscópio óptico. Vários sistemas de amplificação têm sido aplicados de forma a concretizar este objectivo, tendo surgido um grupo genérico de métodos simples e que apresentam uma amplificação superior: são os denominados métodos do polímero indirecto. Tendo em conta a variedade de métodos disponíveis, os autores propõem-se comparar a sensibilidade de quatro sistemas de amplificação, que recorrem ao método do polímero indirecto com horseradish peroxidase (HRP). Foram utlizadas lâminas de diferentes tecidos fixados em formol e incluídos em parafina, nos quais se procedeu à utilização de 15 antigénios distintos. Na amplificação recorreu-se a quatro sistemas de polímero indirecto (Dako EnVision+ System K4006; LabVision UltraVision LP Detection System TL-004-HD; Novocastra NovoLink RE7140-k; Vector ImmPRESS Reagent Kit MP-7402). A observação microscópica e classificação da marcação obtida foi feita com base num algoritmo que enquadra intensidade, marcação específica, contraste e fundo num score global que pode tomar valores entre 0 e 25. Para o tratamento estatístico foi utilizado o teste oneway ANOVA com post-hoc de tukey (alfa=0.05). O melhor resultado obtido em termos de par média/desvio-padrão dos scores globais foi o do NovoLink (22.4/2.37) e o pior EnVision+ (17.43/3.86). Verificou-se ainda que existite diferença estatística entre os resultados obtidos pelo sistema NovoLink e os sistemas UltraVision (p=.004), ImmPRESS (p=.000) e EnVision+ (p=.000). Concluiu-se que o sistema que permitiu a obtenção de melhores resultados, neste estudo, foi o NovoLink.

Desmultiplexagem óptica controlada por tensão (DOV)

Este trabalho apresenta a caracterização optoelectrónica de uma estrutura p-i-n baseada em a-Si:H e/ou a-SiC:H que funciona como sensor de cor no espectro visível. O estudo do sensor tem como objectivo a multiplexagem e desmultiplexagem de um sinal óptico (WDM Wavelengthdivision multiplexing). A caracterização do processo de WDM tem em vista a utilização de vários canais para a transmissão de sinais a curta distancia. Este modelo deverá integrar como meio de transmissão a fibra óptica, que constituirá uma importante mais valia na optimização do sistema WDM. Aliada as características do sensor cuja sensibilidade espectral na região do visível é modulada pelo sinal de tensão eléctrico aplicado. O facto destes dispositivos funcionarem como filtros de cor controlados por tensão, permite controlar a selectividade espectral no canal de transmissão, o que regula a regeneração do sinal óptico transmitido. O sistema do processamento de sinal para a desmultiplexagem foi feito para três sinais ópticos com os respectivos comprimentos de onda (Vermelho-626 nm, Verde-525 nm e Azul- 470 nm).

Aplicação de gravação e edição de áudio multi-faixa colaborativa

Os programas de gravação e edição de áudio em ambientes multi-faixa são populares entre os músicos, para desenvolverem o seu trabalho. Estes programas apresentam funcionalidades de gravação e edição, mas não promovem o trabalho colaborativo entre músicos. De forma a colaborar, os vários elementos de uma banda musical têm de se reunir no mesmo local físico. Com este trabalho pretende-se criar uma solução para a colaboração no contexto da gravação e edição de áudio. Tem-se como objectivo o desenvolvimento de uma aplicação distribuída que facilite a gravação e edição de áudio, estando os elementos de cada banda musical em localizações físicas distintas. A aplicação desenvolvida tem funcionalidades de manipulação de áudio, bem como mecanismos para a sincronização do trabalho entre os vários elementos da banda. A manipulação de áudio consiste em reprodução, gravação, codificação e edição de áudio. O áudio é manipulado no formato Microsoft WAV, resultante da digitalização do áudio em Pulse Code Modulation (PCM) e posteriormente codificado em FLAC (Free Lossless Audio Codec) ou MP3 (Mpeg-1 Layer 3) de forma a minimizar a dimensão do ficheiro, diminuindo assim o espaço que ocupa em disco e a largura de banda necessária à sua transmissão pela internet. A edição consiste na aplicação de operações como amplificação, ecos, entre outros. Os elementos da banda instalam no seu computador a aplicação cliente, com interface gráfica onde desenvolvem o seu trabalho. Esta aplicação cliente mantém a lógica de sincronização do trabalho colaborativo, inserindo-se como um dos peers da arquitectura peer-to-peer híbrida da aplicação distribuída. Estes peers comunicam entre si, enviando informação acerca das operações aplicadas e áudio gravado pelos membros da banda.

Síntese e fotosensibilização de nanotubos de titanatos

Nesta tese é descrita a preparação de nanotubos de titanatos (TNT) via síntese hidrotérmica alcalina, usando uma nova metodologia que evita a utilização de TiO2 cristalino como precursor. Foi estudada a influência da substituição sódio/protão na estrutura, morfologia e propriedades ópticas dos materiais preparados. Os resultados mostraram que a substituição Na+ → H+ resulta numa redução na distância intercamadas dos TNTs, tendo sido medidos valores entre 1.13±0.03 nm e 0.70±0.02 nm para aquele parâmetro. O comportamento óptico dos TNTs foi estudado na região UV-vis, estimando-se um hiato óptico de energia 3.27±0.03 eV para a amostra com maior teor de sódio enquanto que para a amostra protonada foi determinado um valor de 2.81±0.02 eV. Estes valores mostram que a troca iónica Na+ → H+ teve influência no desvio da banda de absorção dos TNTs para a região do visível próximo. A actividade fotocatalítica dos TNTs na degradação do corante rodamina 6G (R6G) foi posteriormente estudada. Verificou-se que, apesar de a amostra com maior teor de sódio ter sido a que exibiu maior capacidade para adsorver o R6G, foi a amostra protonada que apresentou a actividade catalítica mais elevada na fotodegradação deste corante. Numa segunda fase, e com o objectivo de preparar novos materiais nanoestruturados fotosensíveis, procedeu-se à decoração dos TNTs protonados com semicondutores (SC) nanocristalinos usando um método novo. Para o efeito os TNTs foram decorados com nanocristalites de ZnS, CdS e Bi2S3. Foi estudada a influência do tipo de semicondutor na estrutura, morfologia e propriedades ópticas dos SC/TNTs obtidos. Verificou-se que, para qualquer dos semicondutores usados no processo de decoração, a estrutura dos TNTs é preservada e não ocorre segregação do SC. Verificou-se ainda que a morfologia dos nanocompósitos preparados depende fortemente da natureza do semicondutor. No que respeita ao comportamento óptico destes materiais, foram determinados hiatos ópticos de energia 3.67±0.03 eV, 2.47±0.03 eV e 1.35±0.01 eV para as amostras ZnS/TNT, CdS/TNT e Bi2S3/TNT, respectivamente. Estes resultados mostram que através do processo de decoração de TNTs com semicondutores podem ser preparados materiais nanocompósitos inovadores, com propriedades ópticas novas e/ou pré-definidas numa gama alargada do espectro electromagnético.

Sensor de glicose polarimétrico

Esta tese tem como principal objectivo a investigação teórica e experimental do desempenho de um sensor polarimétrico baseado num cristal líquido para medição da concentração de glicose. Recentemente uma série de sensores polarimétricos baseados em cristais líquidos foram propostos na literatura e receberam considerável interesse devido as suas características únicas. De facto, em comparação com outros moduladores electro-ópticos, o cristal líquido funciona com tensões mais baixas, tem baixo consumo de energia e maior ângulo de rotação. Além disso, este tipo de polarímetro pode ter pequenas dimensões que é uma característica interessante para dispositivos portáteis e compactos. Existem por outro lado algumas desvantagens, nomeadamente o facto do desempenho do polarímetro ser fortemente dependente do tipo de cristal líquido e da tensão a ele aplicada o que coloca desafios na escolha dos parâmetros óptimos de operação. Esta tese descreve o desenvolvimento do sensor polarimétrico, incluindo a integração dos componentes de óptica e electrónica, os algoritmos de processamento de sinal e um interface gráfico que facilita a programação de diversos parâmetros de operação e a calibração do sensor. Após a optimização dos parâmetros de operação verificou-se que o dispositivo mede a concentração da glicose em amostras com uma concentração de 8 mg/ml, com uma percentagem de erro inferior a 6% e um desvio padrão de 0,008o. Os resultados foram obtidos para uma amostra com percurso óptico de apenas 1 cm.

Implementação de WDM com dispositivos semicondutores

Este trabalho utiliza uma estrutura pin empilhada, baseada numa liga de siliceto de carbono amorfo hidrogenado (a-Si:H e/ou a-SiC:H), que funciona como filtro óptico na zona visível do espectro electromagnético. Pretende-se utilizar este dispositivo para realizar a demultiplexagem de sinais ópticos e desenvolver um algoritmo que permita fazer o reconhecimento autónomo do sinal transmitido em cada canal. O objectivo desta tese visa implementar um algoritmo que permita o reconhecimento autónomo da informação transmitida por cada canal através da leitura da fotocorrente fornecida pelo dispositivo. O tema deste trabalho resulta das conclusões de trabalhos anteriores, em que este dispositivo e outros de configuração idêntica foram analisados, de forma a explorar a sua utilização na implementação da tecnologia WDM. Neste trabalho foram utilizados três canais de transmissão (Azul – 470 nm, Verde – 525 nm e Vermelho – 626 nm) e vários tipos de radiação de fundo. Foram realizadas medidas da resposta espectral e da resposta temporal da fotocorrente do dispositivo, em diferentes condições experimentais. Variou-se o comprimento de onda do canal e o comprimento de onda do fundo aplicado, mantendo-se constante a intensidade do canal e a frequência de transmissão. Os resultados obtidos permitiram aferir sobre a influência da presença da radiação de fundo e da tensão aplicada ao dispositivo, usando diferentes sequências de dados transmitidos nos vários canais. Verificou-se, que sob polarização inversa, a radiação de fundo vermelho amplifica os valores de fotocorrente do canal azul e a radiação de fundo azul amplifica o canal vermelho e verde. Para polarização directa, apenas a radiação de fundo azul amplifica os valores de fotocorrente do canal vermelho. Enquanto para ambas as polarizações, a radiação de fundo verde, não tem uma grande influência nos restantes canais. Foram implementados dois algoritmos para proceder ao reconhecimento da informação de cada canal. Na primeira abordagem usou-se a informação contida nas medidas de fotocorrente geradas pelo dispositivo sob polarização inversa e directa. Pela comparação das duas medidas desenvolveu-se e testou-se um algoritmo que permite o reconhecimento dos canais individuais. Numa segunda abordagem procedeu-se ao reconhecimento da informação de cada canal mas com aplicação de radiação de fundo, tendo-se usado a informação contida nas medidas de fotocorrente geradas pelo dispositivo sob polarização inversa sem aplicação de radiação de fundo com a informação contida nas medidas de fotocorrente geradas pelo dispositivo sob polarização inversa com aplicação de radiação de fundo. Pela comparação destas duas medidas desenvolveu-se e testou-se o segundo algoritmo que permite o reconhecimento dos canais individuais com base na aplicação de radiação de fundo.

Sistema de digitalização, detecção e classificação automática de recibos em dispositivos móveis

Ao longo dos últimos anos tem-se assistido a uma rápida evolução dos dispositivos móveis. Essa evolução tem sido mais intensa no poder de processamento, na resolução e qualidade das câmaras e na largura de banda das redes móveis de nova geração. Outro aspecto importante é o preço, pois cada vez mais existem dispositivos móveis avançados a um preço acessível, o que facilita a adopção destes equipamentos por parte dos utilizadores. Estes factores contribuem para que o número de utilizadores com “computadores de bolso” tenda a aumentar, possibilitando cada vez mais a criação de ferramentas com maior complexidade que tirem partido das características desses equipamentos. Existem muitas aplicações que exploram estas características para facilitar o trabalho aos utilizadores. Algumas dessas aplicações conseguem retirar informação do mundo físico e fazer algum tipo de processamento, como por exemplo, um leitor de códigos QR ou um OCR (Optical Character Recognizer). Aproveitando o potencial dos dispositivos móveis actuais, este trabalho descreve o estudo, a implementação e a avaliação de uma aplicação de realidade aumentada para adquirir e gerir recibos em papel de forma automática e inteligente. A aplicação utiliza a câmara do dispositivo para adquirir imagens dos recibos de forma a poder processá-las recorrendo a técnicas de processamento de imagem. Tendo uma imagem processada do recibo é efectuado um reconhecimento óptico de caracteres para extracção de informação e é utilizada uma técnica de classificação para atribuir uma classe ao documento. Para um melhor desempenho do classificador é utilizada uma estratégia de aprendizagem incremental. Após a correcta classificação é possível visualizar o recibo com informação adicional (realidade aumentada). O trabalho proposto inclui também a avaliação da interface e dos algoritmos desenvolvidos.

Nanotech thin film photovoltaics

Trabalho Final de Mestrado para obtenção do grau de Mestre em Engenharia de Electrónica e Telecomunicações

Atribuição e encaminhamento de comprimento de onda em redes IP sobre WDM energeticamente eficiente

Trabalho Final de Mestrado para obtenção do grau de Mestre em Engenharia Electrónica e Telecomunicações

Sexualidade nos doentes com esclerose múltipla

A Esclerose Múltipla é a doença crónica neurodegenerativa que surge em indivíduos de ambos os sexos entre os 10 e os 60 anos. No entanto, a sua incidência é predominante em indivíduos do sexo feminino (relação de 3 mulheres para 2 homens), com idades compreendidas entre os 15 e os 40 anos. A Esclerose Múltipla caracteriza-se por ser uma doença do sistema nervoso central, no qual ocorre um processo inflamatório na mielina de alguns axónios, e que resulta na dificuldade ou interrupção da informação transmitida à fibra nervosa e, consequentemente, pode provocar grandes variações consoante a zona cerebral que é mais afectada pela desmielinização, no entanto alguns sintomas ocorrem mais frequentemente que outros. Os primeiros sintomas que surgem com maior frequência sâo: astenia, fadiga, inflamação do nervo óptico e a perda de força muscular, que pode ocorrer não só em surtos temporários, mas também nos surtos recorrentes ou num processo gradual e progressivo. Mais tarde, surgem sintomas como: indicies de fadiga mais acentuados, rigidez dos membros, espasticidade, distonia, acinesia, paroxística, tremor parkinsónico, dismetria, ataxia, desartria, bem como o aparecimento de dor, descontrolo dos músculos da bexiga e intestinos, disfunções sexuais, alterações de equilíbrio, alterações da coordenação. Tudo depende da zona cerebral afectada e da dimensão das placas de desmielinização. As disfunções sexuais são uma das alterações que poderão ocorrer nos indivíduos com Esclerose Múltipla.

Avaliação dos factores que contribuem para as queixas oculares em utilizadores de microscópios ópticos

Na actividade dos profissionais de Anatomia Patológica, o microscópio óptico é um componente importante de utilização diária. Esta prática subsiste associada à presença de sintomas visuais, que podem estar relacionados com o estado da visão binocular. Objetivos - Relacionar a sintomatologia com o estado da visão binocular dos referidos profissionais. Observar a influência do trabalho ao microscópio na visão binocular no início e no final da semana de trabalho. Relacionar o número de horas e anos de trabalho com a sintomatologia. Metodologia - Estudo quantitativo do tipo descritivo e correlacional, com 45 participantes (27 citotécnicos e 18 patologistas). Aplicação de um questionário validado para caracterizar a sintomatologia. Avaliação ortóptica no início e no final da semana de trabalho. Resultados - Idade média de 37,73 ± 10,68 anos, com média de 11,08 ± 9,00 anos de exercício profissional e 19,96 ± 9,68 horas semanais de trabalho ao microscópio. Apenas 13,3% apresentavam VB normal. Os principais sintomas astenópicos referidos foram: dificuldade em ver com nitidez, (95,6%), cansaço e peso nos olhos (91,1%), prurido (51,1%) e diplopia (31%). Encontraram-se correlações positivas estatisticamente significativas entre a divergência fusional para longe e as queixas de diplopia ao microscópio (p=0,033; p<0,05), e os resultados do Schirmer Tipo I e as queixas de prurido no final do dia de trabalho (p=0,028; p<0,05). Não foram encontradas alterações significativas nos parâmetros de avaliação da visão binocular entre o início e o final da semana de trabalho. Observou-se correlação negativa estatisticamente significativa (p=0,047), entre a duração das pausas e a dificuldade de visão nítida ao microscópio, sugerindo relação entre a duração das interrupções e a sintomatologia. Discussão / Conclusão - Existe relação entre o trabalho com o microscópio óptico e o aumento das queixas astenópicas, que se podem reduzir com maiores pausas durante o trabalho e com o uso de coadjuvante lacrimal.

Extração e caracterização de extratos de Jatropha gossypiifolia L.: avaliação da sua atividade antimicrobiana e antioxidante

Trabalho Final de Mestrado para obtenção do grau de mestre em Engenharia Química e Biológica

Efeito de filtros ópticos na função visual de espeleologistas

Speleologist’s perform their activity in demanding visual conditions of very low luminance - many visual tasks involve resolution of detail under conditions of low contrast. Work related conditions in a cave as exposure to heat, chemicals, dust and poor lighting conditions could influence the integrity of the visual system and predispose the eye to diseases that eventually affect vision. Poor lighting conditions cause a variety of symptoms of visual discomfort and may increase the risk of accidents. Good visual acuity is crucial for several and has an important role for safety purposes. The aim of this study was to evaluate lighting conditions and optical filters effects on visual performance in speleologists exposed to cave environments.