An introduction to the fractional continuous-time linear systems

A brief introduction to the fractional continuous-time linear systems is presented. It will be done without needing a deep study of the fractional derivatives. We will show that the computation of the impulse and step responses is very similar to the classic. The main difference lies in the substitution of the exponential by the Mittag-Leffler function. We will present also the main formulae defining the fractional derivatives.

An introduction to the fractional continuous- time linear systems: the 21st century systems

IEEE CIRCUITS AND SYSTEMS MAGAZINE, Third Quarter

On the initial conditions in continuous-time fractional linear systems

Signal Processing, Vol. 83, nº 11

Introduction to fractional linear systems. Part 1 : continuous-time case

IEE Proceedings - Vision, Image, and Signal Processing, Vol. 147, nº 1

Sentido de coerência : ligação materno-fetal e estilo de vida da mulher durante a gravidez

RESUMO - Um dos grandes desafios actuais enfrentados pela Saúde Pública diz respeito ao fardo representado pelas doenças crónicas não transmissíveis enquanto co-responsáveis pela maioria das mortes que ocorrem no mundo, pela significativa e progressiva redução da qualidade de vida e aumento das incapacidades dos indivíduos afectados e por uma fasquia bastante elevada das despesas em saúde. Entretanto, a complexa dinâmica genética, biológica, psicológica, afectiva, sócio-cultural e ambiental que envolve o comportamento humano, tão amplamente relacionado com algumas destas doenças – doenças cardiovasculares, alguns tipos de cancro, obesidade, hipertensão, diabetes e doenças osteo-articulares – impõe o desafio constante da busca de novas e efectivas intervenções em promoção da saúde que influenciem positivamente os estilos de vida dos indivíduos, dos grupos e das comunidades. Sendo o sentido de coerência um traço da personalidade do indivíduo desenvolvido sob a influência directa ou indirecta dos mesmo factores acima referidos, o estabelecimento de uma relação entre este constructo e os comportamentos humanos pode revelar-se promissor para a elaboração de novas intervenções em promoção da saúde. Por sua vez, a gravidez, talvez por influência da ligação materno-fetal, pode representar um ponto de viragem na vida da mulher no que respeita ao sentido de coerência e aos comportamentos de saúde e um bom começo na vida do bebé que irá nascer sob a influência dos mesmos. Com a finalidade de contribuir para a construção de intervenções efectivas em promoção da saúde, através da descoberta de prováveis potencialidades salutogénicas dos constructos referidos – sentido de coerência e ligação materno-fetal –, foi desenvolvido um estudo quantitativo, observacional que teve por objectivos: ampliar o conhecimento sobre as mudanças do sentido de coerência no decorrer da vida, especificamente durante a gravidez; ampliar o conhecimento acerca das relações de alguns factores de natureza sócio-demográfica, psico-afectiva e obstétrica com o sentido de coerência das mulheres grávidas e com a ligação materno-fetal; e identificar possíveis relações entre o sentido de coerência, a ligação materno-fetal e o estilo de vida das mulheres grávidas, este último representado pelos hábitos alimentares, consumo de cafeína, consumo de álcool, hábitos tabágicos, prática regular de actividade física e ganho de peso durante a gravidez. O presente relatório descreve a concepção e os resultados deste estudo, que envolveu a uma amostra de 61 mulheres grávidas que estavam a ser acompanhadas nos serviços de saúde materna dos Centros de Saúde de Carnaxide extensão Linda-a-Velha e de Oeiras, no Distrito de Lisboa, Portugal, entre os meses de Fevereiro e Julho de 2005. Os resultados demonstram que, para a amostra de 61 mulheres grávidas que responderam ao inquérito por questionário de auto-resposta, foram encontradas associações estatisticamente significativas entre o sentido de coerência e a escolaridade e entre o sentido de coerência e a percepção do próprio estado de saúde. Além disso, foi encontrada alguma evidência das associações entre o sentido de coerência e a faixa etária, estado civil e rendimento mensal familiar e foi observada alguma tendência para que as mulheres grávidas com níveis de sentido de coerência mais elevados consumissem menos álcool do que as mulheres grávidas com níveis de sentido de coerência inferiores. Entretanto, as demais associações testadas não foram confirmadas. Relativamente à ligação materno-fetal, foram encontradas, para a amostra de 41 mulheres grávidas que participaram do segundo momento de colheita de dados do estudo, entre a 20ª e a 24ª semanas de gravidez, associações estatisticamente significativas com a escolaridade e o nível de rendimento familiar das mulheres grávidas, não tendo sido confirmadas as demais associações testadas. Embora não tenham sido estatisticamente evidenciadas as relações entre o sentido de coerência e a ligação materno-fetal e entre estes e os comportamentos de saúde, o carácter preliminar destes resultados, devido à subjectividade do processo de selecção não probabilístico da amostra estudada e à reduzida dimensão desta amostra, e a escassez de estudos descritos na literatura fazem com que seja prudente a realização de estudos de follow-up, com amostras de maiores dimensões, aleatórias e representativas da população, para que sejam estabelecidas quaisquer conclusões acerca destas questões.-----------------------------ABSTRACT - One of the greatest challenges faced by Public Health in nowadays is the burden represented by chronic diseases as co-responsible for the majority of deaths that occurs in the world, for the meaningful and progressive reduction of quality of life and increase of disabilities in affected individuals and for an important part of health expenses. However, the complexity of the genetic, biological, psychological, emotional, social, cultural and environmental dynamics that involves human behaviours related to some of these diseases – cardiovascular diseases, some kind of cancers, obesity, hypertension, diabetes and joint and bone diseases – poses the continuous challenge of searching for new and effective interventions of health promotion that positively influence individuals, groups and community lifestyles. Due to the fact that sense of coherence is an individual personality trace directly or indirectly influenced by the same factors listed above, the discovery of a relationship between this construct and human behaviours might be promising to the creation of new health promotion interventions. On the other hand, pregnancy may represent a turn point to the mother’s life and a good start in the baby’s life in relation to sense of coherence and health behaviours and It might occur because of the influence of maternal-fetal attachment. With the purpose of contributing with the creation of effective health promotion interventions through the discovery of probable salutogenic potentials in the referred constructs – sense of coherence and maternal-fetal attachment – , it was developed a quantitative observational study with the following objectives: to increase knowledge about changes in sense of coherence throughout life, specifically during pregnancy; to increase knowledge about the relationship between sense of coherence and maternal-fetal attachment and some social, demographical, psychological, emotional and obstetric factors of pregnant women; to identify probable relationships between sense of coherence, maternal-fetal attachment and pregnant women’s lifestyles, represented by diet habits, caffeine consumption, alcohol consumption, smoking habits, physical activity habits and weigh gain during pregnancy. This report describes the structure and the findings of this study involving a sample of 61 pregnant women who had been followed by health professionals in the mother health services of Carnaxide (Linda-a-Velha unity) and Oeiras Health Centres, in Lisbon, Portugal, between February and July of 2005. The results show that, for the 61 pregnant women who filled the self-reported questionnaire, it was found a statistically significant association between sense of coherence and education level. It was also found some evidence of the associations between sense of coherence and age, marital status and mensal household income and a trend toward pregnant women with higher levels of sense of coherence to drink less alcoholic beverages than pregnant women with lower levels of sense of coherence. However, the others associations tested were not confirmed. Regarding maternal-fetal attachment, it was found, for the sample of 41 women who participated in the second moment of data collection, between the 20th and the 24th week of pregnancy, statistically significant associations with education level and mensal household income. The others associations tested were not confirmed. Although the associations between sense of coherence and maternal-fetal attachment and between these constructs and health behaviours were not confirmed, all findings presented here are considered preliminary because of small dimension of sample and non-probabilistic criteria used for sample selection. What’s more, there are almost no studies described in the literature which could confirm or contradict these findings. Therefore, it is better to be careful and develop follow-up studies, with bigger and representative of population samples, before draw any conclusions about these theme.

Síndrome de apneia hipopneia obstrutiva do sono e óxido nítrico : que relação ?

RESUMO: A síndrome de apneia hipopneia obstrutiva do sono (SAHOS), pela sua prevalência e consequências clínicas, nomeadamente as de natureza cardiovascular, é actualmente considerada um problema de saúde pública. A patogénese da doença cardiovascular na SAHOS não está ainda completamente estabelecida, mas parece ser multifactorial, envolvendo diversos mecanismos que incluem a hiperactividade do sistema nervoso simpático, a disfunção endotelial, a activação selectiva de vias inflamatórias, o stress oxidativo vascular e a disfunção metabólica. A terapêutica com CPAP diminui grandemente o risco de eventos cardiovasculares fatais e não fatais. O CPAP está inequivocamente indicado para o tratamento da SAHOS grave, no entanto, não é consensual a sua utilização nos doentes com SAHOS ligeira/moderada sem hipersonolência diurna associada. Tendo em conta este facto, é fundamental que as indicações terapêuticas do CPAP nestes doentes tenham uma relação custo-eficácia favorável. Assim, dado o posicionamento do estado da arte relativamente ao estudo da disfunção endotelial e da activação do sistema nervoso simpático estar centrada maioritariamente nos doentes com SAHOS grave, desenvolvemos este estudo com o objectivo de comparar os níveis plasmáticos de nitratos, os níveis de catecolaminas urinárias e os valores de pressão arterial nos doentes com SAHOS ligeira/moderada e grave e avaliar a resposta destes parâmetros ao tratamento com CPAP durante um mês. Realizámos um estudo prospectivo, incidindo sobre uma população de 67 doentes do sexo masculino com o diagnóstico de SAHOS (36 com SAHOS ligeira/moderada e 31com SAHOS grave). O protocolo consistia em 3 visitas: antes da terapêutica com CPAP (visita 1), uma semana após CPAP (visita 2) e um mês após CPAP (visita 3). Nas visitas 1 e 3, eram submetidos a três colheitas de sangue às 11 pm, 4 am e 7 am para doseamento dos nitratos plasmáticos e na visita 2 apenas às 7 am. Nas visitas 1 e 3 era também efectuada uma colheita de urina de 24 horas para o doseamento das catecolaminas urinárias e eram submetidos a uma monitorização ambulatória da pressão arterial de 24 horas (MAPA). Foi ainda estudado um grupo controlo de 30 indivíduos do sexo masculino não fumadores sem patologia conhecida e sem evidência de SAHOS. Antes da terapêutica com CPAP, verificou-se uma diminuição significativa dos níveis de nitratos ao longo da noite quer nos doentes com SAHOS ligeira/moderada, quer nos doentes com SAHOS grave. No entanto, esta redução diferia nos 2 grupos de doentes, sendo significativamente superior nos doentes com SAHOS grave (27,6±20,1% vs 16,5±18,5%; p<0,05). Após um mês de tratamento com CPAP, verificou-se um aumento significativo dos valores de nitratos plasmáticos apenas nos doentes com SAHOS grave, mantendo-se os níveis de nitratos elevados ao longo da noite, já não existindo o decréscimo desses valores ao longo da mesma. Os valores de noradrenalina basais eram significativamente superiores nos doentes com SAHOS grave comparativamente com os doentes com SAHOS ligeira/moderada (73,9±30,1μg/24h vs 48,5±19,91μg/24h; p<0,05). Após um mês de terapêutica com CPAP, apenas se verificou uma redução significativa nos valores da noradrenalina nos doentes com SAHOS grave (73,9±30,1μg/24h para 55,4±21,8 μg/24h; p<0,05). Os doentes com SAHOS grave apresentaram valores de pressão arterial mais elevados do que os doentes com SAHOS ligeira/moderada, nomeadamente no que diz respeito aos valores de pressão arterial média, sistólica média de 24 horas, diurna e nocturna e diastólica média de 24 horas, diurna e nocturna. Após um mês de terapêutica com CPAP, verificou-se uma redução significativa dos valores tensionais apenas nos doentescom SAHOS grave, para a pressão média (-2,32+5,0; p=0,005), para a sistólica média de 24 horas (-4,0+7,9mmHg; p=0,009), para a pressão sistólica diurna (-4,3+8,8mmHg; p=0,01), para a pressão sistólica nocturna (-5,1+9,0mmHg; p=0,005), para a pressão diastólica média de 24 horas (-2,7+5,8mmHg; p=0,016), para a pressão diastólica diurna (-3,2+6,3mmHg; p=0,009) e para a pressão diastólica nocturna (-2,5+7,0mmHg; p=0,04). Os níveis tensionais dos doentes com SAHOS grave após CPAP atingiram valores semelhantes aos dos doentes com SAHOS ligeira/moderada, relativamente a todos os parâmetros avaliados no MAPA. Este estudo demonstrou que antes do tratamento com CPAP, existe uma redução dos níveis de nitratos ao longo da noite não só nos doentes com SAHOS grave mas também nos doentes com SAHOS ligeira/moderada. No entanto, a terapêutica com CPAP leva a um aumento significativo dos valores de nitratos plasmáticos apenas nos doentes com SAHOS grave, mantendo-se os níveis de nitratos elevados ao longo da noite, já não existindo o decréscimo desses valores ao longo da mesma. O tratamento com CPAP durante um mês, apenas reduz os níveis de noradrenalina urinária e os valores de pressão arterial nos doentes com SAHOS grave.------------ ABSTRACT: In severe obstructive sleep apnea (OSA) reduced circulating nitrate, increased levels of urinary norepinephrine (U-NE) and changes in systemic blood pressure (BP) have been described and are reverted by Continuous Positive Airway Pressure (CPAP). However, the consequences of mild/moderate OSA on these parameters and the CPAP effect upon them are not well known. We aimed to: 1) compare the levels of plasma nitrate (NOx) and U-NE of mild/moderate and severe male OSA patients 2) compare BP in these patient groups; and 3) determine whether CPAP improves sympathetic dysfunction, nitrate deficiency and BP in these patients. This prospective study was carried out in 67 consecutive OSA patients (36 mild/moderate and 31 severe patients) and NOx (11 pm, 4 am, 7 am), 24-h U-NE and ambulatory blood pressure monitoring were obtained before and after 4 weeks of CPAP. Baseline: NOx levels showed a significant decrease (p<0.001) during the night in both groups of patients. The U-NE and BP were significantly higher in the severe group. Post CPAP: After one month of CPAP, there was a significant increase of NOx, a reduction of U-NE and BP only in severe patients. This study shows that in contrast to severe OSA patients, those with mild/moderate OSA, which have lower values of BP and U-NE at baseline, do not benefit from a 4 weeks CPAP treatment as measured by plasma nitrate, 24-h U-NE levels and BP.

Algorithms for time series clustering applied to biomedical signals

Thesis submitted in the fulfillment of the requirements for the Degree of Master in Biomedical Engineering

A efectividade de um programa de exercícios terapêuticos na doença osteo-articular no idoso

RESUMO: O presente estudo teve como objectivo avaliar a efectividade de um programa de intervenção de fisioterapia comparativamente ao tratamento conservador (calor húmido, ultra-som e massagem), relativamente à dor e capacidade funcional, no utente idoso com doença osteoarticular do joelho. A amostra foi aleatória, tendo sido seleccionados 20 utentes que respeitaram os critérios de inclusão, e que foram distribuídos aleatoriamente pelos dois grupos de tratamento, 9 no grupo A (experimental) e 11 no grupo B (controle). Todos os utentes deram o seu consentimento informado. Trata-se de um estudo experimental, controlado aleatorizado (RCT). A intervenção em estudo consistiu em 15 sessões de tratamento individuais, efectuadas 3 vezes por semana. O programa terapêutico efectuado pelo grupo A incluiu o tratamento conservador (20 minutos calor húmido, 5 minutos ultra-som (contínuo; 1,5W/cm2) e aproximadamente 10 minutos de massagem local) e o protocolo de exercícios terapêuticos em estudo. Este protocolo de exercícios foi progredindo semanalmente em termos da sua intensidade. Os utentes do Grupo B efectuaram apenas o tratamento conservador (tal como no grupo A). Para avaliar a dor e a capacidade funcional foi utilizado o Questionário knee Injury and Osteoarthritis Outcome Score. A análise dos resultados foi realizada através dos testes Mann-Whitney e Kruskal-Wallis para a comparação entre grupos. Os resultados sugerem não haver diferenças estatisticamente significativos entre os grupos, embora o grupo de controle tenha obtido melhores resultados. O grupo B apresentou uma diminuição da dor de 17,33, comparativamente aos valores de -3,00 no grupo A (p=0,101), e melhoria da capacidade funcional de 13,00, mantendo-se a capacidade funcional igual, no grupo A (0,00) p=0,080). Estes resultados parecem sugerir que não há diferenças significativas entre as duas modalidades de intervenção, realçando a necessidade de continuar a investigar este protocolo de exercícios e a sua efectividade.-----------------ABSTRACT: The aims of this study was to evaluate the effectiveness of a treatment program compared with conventional treatment (post hoots, ultrasound and massage), for the outcomes pain and functional ability in elderly with knee osteoarthritis. The sample was non-probability, and 20 patients have been selected that fulfilled the criteria for inclusion and who were randomly assigned to the two treatment groups, in group A and 11 in group B. All of the patients gave their informed consent. This is an experimental, randomized controlled trial (RCT) with blinded assessment, of comparative design. This study protocol program was carry out in 15 individual treatment sessions, 3x per week. The therapeutic program made by group A consisted of the performance of conservative treatment: 20 minutes of hot packs, 5 minutes of ultrasound (continuous, 1.5 W/cm2) and 10 minutes of massage plus the exercise protocol therapy consisted of: isometric exercises of quadriceps contractions, muscle strengthening for knee and aerobic training. This exercise protocol was progressing every week in terms of its intensity. The users in Group B, only made the conservative treatment (such as in group A). In this study there were evaluated the pain and functional capacity, assessed by questionnaire knee Injury Osteoarthritis Outcome Score. For comparison between groups were used Mann-Whitney and Kruskal-Wallis tests. The results revealed that in group B was that it obtained better results, although they are not statistical significance. The group B show a decrease in pain of 17.33 compared to -3.00 in group A (p = 0.101), and improved capacity functional of 13.00, keeping in group A (0.00) (p = 0.080). However, the differences are not statistically significant. These results show that there are not statistically significant in both treatments, but more studies are needed.

Continuous catalyst free production of biodiesel from agro industrial waste with green solvents

Dissertação para obtenção do Grau de Mestre em Engenharia Química e Bioquímica

Epidemiological studies of Streptococcus pneumoniae carriage in the post-vaccination era among two risk groups: children and the elderly

Dissertation presented to obtain the Ph.D. degree in Biology/ Molecular Biology

Web-assisted tobacco intervention in Portuguese : intentions to make behavioural changes and behavioural changes

ABSTRACT - The problem of how to support “intentions to make behavioural changes” (IBC) and “behaviour changes” (BC) in smoking cessation when there is a scarcity of resources is a pressing issue in public health terms. The present research focuses on the use of information and communications technologies and their role in smoking cessation. It is developed in Portugal after the ratification of WHO Framework Convention on Tobacco Control (on 8 November 2005). The prevalence of smokers over fifteen years of age within the population stood at 20.9% (30.9% for men and 11.8% for women). While the strategy of helping people to quit smoking has been emphasised at National Health Service (NHS) level, the uptake of cessation assistance has exceeded the capacity of the service. This induced the search of new theoretical and practical venues to offer alternative options to people willing to stop smoking. Among these, the National Health Plan (NHP) of Portugal (2004-2010), identifies the use of information technologies in smoking cessation. eHealth and the importance of health literacy as a means of empowering people to make behavioural changes is recurrently considered an option worth investigating. The overall objective of this research is to understand, in the Portuguese context, the use of the Internet to help people to stop smoking. Research questions consider factors that may contribute to “intentions to make behavioural changes” (IBC) and “behavioural changes” (BC) while using a Web-Assisted Tobacco Intervention Probe (WATIP). Also consideration is given to the trade-off on the use of the Web as a tool for smoking cessation: can it reach a vast number of people for a small cost (efficiency) demonstrating to work in the domain of smoking cessation (efficacy)”? In addition to the introduction, there is a second chapter in which the use of tobacco is discussed as a public health menace. The health gains achieved by stopping smoking and the means of quitting are also examined, as is the use of the Internet in smoking cessation. Then, several research issues are introduced. These include background theory and the theoretical framework for the Sense of Coherence. The research model is also discussed. A presentation of the methods, materials and of the Web-Assisted Tobacco Intervention Probe (WATIP) follows. In chapter four the results of the use of the Web-Assisted Tobacco Intervention Probe (WATIP) are presented. This study is divided into two sections. The first describes results related to quality control in relation to the Web-Assisted Tobacco Intervention Probe (WATIP) and gives an overview of its users. Of these, 3,150 answered initial eligibility questions. In the end, 1,463 met all eligibility requirements, completed intake, decided on a day to quit smoking (Dday) and declared their “intentions to make behavioural changes” (IBC) while a second targeted group of 650 did not decide on a Dday. With two quit attempts made before joining the platform, most of the participants had experienced past failures while wanting to stop. The smoking rate averaged 21 cigarettes per day. With a mean age of 35, of the participants 55% were males. Among several other considerations, gender and the Sense of Coherence (SOC) influenced the success of participants in their IBC and endeavour to set quit dates. The results of comparing males and females showed that, for current smokers, establishing a Dday was related to gender differences, not favouring males (OR=0.76, p<0.005). Belonging to higher Socio-economic strata (SES) was associated with the intention to consider IBC (when compared to lower SES condition) (OR=1.57, p<0.001) and higher number of school years (OR=0.70, p<0.005) favoured the decision to smoking cessation. Those who demonstrated higher confidence in their likelihood of success in stopping in the shortest time had a higher rate of setting a Dday (OR=0.51, p<0.001). There were differences between groups in IBC reflecting the high and low levels of the SOC score (OR=1.43, p=0.006), as those who considered setting a Dday had higher levels of SOC. After adjusting for all variables, stages of readiness to change and SOC were kept in the model. This is the first Arm of this research where the focus is a discussion of the system’s implications for the participants’ “intentions to make behavioural changes” (IBC). Moreover, a second section of this study (second Arm) offers input collected from 77 in-depth interviews with the Web-Assisted Tobacco Intervention Probe (WATIP) users. Here, “Behaviour Change” (BC) and the usability of the platform are explored a year after IBC was declared. A percentage of 32.9% of self-reported, 12-month quitters in continuous abstinence from smoking from Dday to the 12-month follow- up point of the use of the Web-Assisted Tobacco Intervention Probe (WATIP) has been assessed. Comparing the Sense of Coherence (SOC) scores of participants by their respective means, according to the two groups, there was a significant difference in these scores of non smokers (BC) (M=144,66, SD=22,52) and Sense of Coherence (SOC) of smokers (noBC) (M=131,51, SD=21,43) p=0.014. This WATIP strategy and its contents benefit from the strengthening of the smoker’s sense of coherence (SOC), so that the person’s progress towards a life without tobacco may be experienced as comprehensible, manageable and meaningful. In this sample the sense of coherence (SOC) effect is moderate although it is associated with the day to quit smoking (Dday). Some of the limitations of this research have to do with self-selection bias, sample size (power) and self-reporting (no biochemical validation). The enrolment of participants was therefore not representative of the smoking population. It is not possible to verify the Web-Assisted Tobacco Intervention Probe (WATIP) evaluation of external validity; consequently, the results obtained cannot be applied generalized. No participation bias is provided. Another limitation of this study is the associated limitations of interviews. Interviewees’ perception that fabricating answers could benefit them more than telling the simple truth in response to questions is a risk that is not evaluated (with no external validation like measuring participants’ carbon monoxide levels). What emerges in this analysis is the relevance of the process that leads to the establishment of the quit day (Dday) to stop using tobacco. In addition, technological issues, when tailoring is the focus, are key elements for scrutiny. The high number of dropouts of users of the web platform mandates future research that should concentrate on the matters of the user-centred design of portals. The focus on gains in health through patient-centred care needs more research, so that technology usability be considered within the context of best practices in smoking cessation.

Design of a Continuous-Time (CT) Sigma-Delta modulator for class D audio power amplifiers

Dissertação apresentada na Faculdade de Ciências e Tecnologia da Universidade Nova de Lisboa para obtenção do Grau de Mestre em Engenharia Electrotécnica e de Computadores

Constraint reasoning with local search for continuous optimization

Optimization is a very important field for getting the best possible value for the optimization function. Continuous optimization is optimization over real intervals. There are many global and local search techniques. Global search techniques try to get the global optima of the optimization problem. However, local search techniques are used more since they try to find a local minimal solution within an area of the search space. In Continuous Constraint Satisfaction Problems (CCSP)s, constraints are viewed as relations between variables, and the computations are supported by interval analysis. The continuous constraint programming framework provides branch-and-prune algorithms for covering sets of solutions for the constraints with sets of interval boxes which are the Cartesian product of intervals. These algorithms begin with an initial crude cover of the feasible space (the Cartesian product of the initial variable domains) which is recursively refined by interleaving pruning and branching steps until a stopping criterion is satisfied. In this work, we try to find a convenient way to use the advantages in CCSP branchand- prune with local search of global optimization applied locally over each pruned branch of the CCSP. We apply local search techniques of continuous optimization over the pruned boxes outputted by the CCSP techniques. We mainly use steepest descent technique with different characteristics such as penalty calculation and step length. We implement two main different local search algorithms. We use “Procure”, which is a constraint reasoning and global optimization framework, to implement our techniques, then we produce and introduce our results over a set of benchmarks.

Exposição profissional ao chumbo : análise da indução de efeitos genotóxicos

RESUMO - A exposição contínua a substâncias químicas tem consequências para a saúde humana, algumas das quais não estão ainda totalmente estabelecidas. A toxicologia ocupacional é uma área interdisciplinar que envolve conhecimentos de higiene e de medicina ocupacional, de epidemiologia e de toxicologia e que tem por principal objectivo prevenir a ocorrência de efeitos adversos decorrentes do ambiente ocupacional sendo um dos seus principais papéis fornecer o máximo de dados que possam contribuir para o conhecimento dos potenciais efeitos na saúde. O chumbo é um tóxico de características cumulativas que provoca na saúde efeitos principalmente sistémicos, ou seja, o efeito tóxico manifesta-se em locais afastados do contacto inicial que resultam essencialmente de exposições crónicas, resultantes de períodos de exposição mais ou menos longos ao metal (entre meses e anos). Pode interagir com diferentes órgãos e tecidos, ligando-se a moléculas e constituintes celulares. Uma vez que não possui qualquer função fisiológica, a presença do chumbo no organismo humano resulta numa série de efeitos prejudiciais que afectam diversos órgãos e sistemas. A toxicidade do chumbo manifesta-se em diversos órgãos e tecidos, nomeadamente no sistema hematopoiético, no sistema nervoso, no rim, no aparelho reprodutor, no sistema cardiovascular, no sistema endócrino e no sistema imunitário. Da interferência do chumbo com o funcionamento de alguns sistemas biológicos resultam um conjunto de alterações fundamentais ao nível dos processos de transporte através das membranas, da integridade estrutural e funcional das enzimas e de várias vias metabólicas, em especial da fosforilação oxidativa e da síntese do heme sendo os primeiros efeitos bioquímicos do chumbo detectados a partir de valores de plumbémia inferiores a 10 μg/dL. As medidas de higiene e segurança actualmente em vigor nos países desenvolvidos asseguram que os casos de intoxicação grave são cada vez menos frequentes. No entanto, o risco de exposição a nível ocupacional existe em todas as actividades que envolvem materiais que o contenham como as explorações mineiras, as fundições primária e secundária, a produção de baterias de chumbo ácido, a produção de vidro com pigmentos de chumbo, as soldaduras de reparação automóvel e a instrução de tiro. Desde 2006 o chumbo é considerado pela International Agency for Research on Cancer (IARC) uma substância carcinogénica do grupo 2A (provável carcinogénio para o ser humano). Considera-se, assim, que o chumbo tem, inequivocamente, capacidade de induzir cancro em animais experimentais mas que, embora haja fortes indícios de que os mecanismos que medeiam a carcinogénese desses compostos ocorrem no ser humano, os dados disponíveis ainda não podem assegurar essa relação. Com este estudo pretendeu-se contribuir para o conhecimento da toxicidade do chumbo através do estudo da exposição ao chumbo e da influência da susceptibilidade individual (em industrias sem co-exposição significativa a outros agentes conhecidos ou suspeitos de serem carcinogénicos). Pretendeu-se estudar o caso através de uma abordagem múltipla que permitisse relacionar diferentes tipos de marcadores biológicos uma vez que a monitorização biológica integra todas as possíveis vias de entrada no organismo (para além da via respiratória), eventuais exposições fora do contexto estritamente profissional assim como uma série de factores intrínsecos individuais (relacionados com modos de via, de natureza fisiológica e comportamentais). Sendo a co-exposição a outros compostos com propriedades genotóxicas e carcinogénicas uma questão difícil de tornear quando se quer avaliar o potencial genotóxico do chumbo em populações expostas, ocupacional ou ambientalmente este estudo tem a vantagem de ter sido efectuado em populações sem co-exposição conhecida a outras substâncias deste tipo, permitindo concluir sobre os efeitos resultantes apenas da exposição a chumbo na população humana, contribuindo para explicar algumas das aparentes inconsistências e contradições entre diferentes estudos sobre este tema. Os indicadores de exposição usados foram: indicadores de dose interna (doseamento de chumbo e de PPZ no sangue), indicadores de efeitos adversos no heme e genotóxicos (actividade da ALAD, teste do cometa e mutação em TCR) e indicadores de susceptibilidade (polimorfismos genéticos de ALAD e VDR) através de uma abordagem estatística de comparação directa de sub-grupos previamente definidos na população e da aplicação de um modelo de regressão múltipla. Este estudo revelou que os níveis de plumbémia na população portuguesa baixaram significativamente nos últimos 10 anos, tanto na população ocupacionalmente exposta como na população em geral e que a presença do genótipo B-B (do gene VDR) é preditiva das variações de plumbémia, quando comparada com o genótipo mais frequente na população, B-b; ao contrário, o genótipo b-b não aparenta ter influência em nenhum dos marcadores estudados. No que diz respeito a efeitos genotóxicos concluiu-se que estes não se manifestaram na população estudada, levando a concluir que nos níveis de exposição estudados, o chumbo não tem capacidade de induzir este tipo de efeitos per si levando ao reforço da hipótese, já levantada por outros autores, de que o mecanismo de genotoxicidade do chumbo seja essencialmente de promoção de processos de genotoxicidade desencadeados por outros agentes. A realização de estudos de efeitos genotóxicos e de stress oxidativo desenhados de forma a comparar grupos de trabalhadores expostos apenas a chumbo com grupos de trabalhadores com o mesmo nível de exposição a chumbo, mas com co-exposição a outros agentes reconhecidamente carcinogénicos poderá ajudar a aumentar o conhecimento deste efeito do chumbo na saúde humana.

Enrichment of a PHA producing microbial community in a continuous bioreactor setup

Polyhydroxyalkanoates (PHAs) are biosynthetic polyesters, biodegradable and biocompatible making them of great interest for industrial purposes. The use of low value substrates with mixed microbial communities (MMC) is a strategy currently used to decrease the elevated PHA production costs. PHA production process requires an important step for selection and enrichment of PHA-storing microorganisms which is usually carried out in a Sequencing Batch Reactor (SBR). The aim of this study was to optimize the PHA accumulating culture selection stage using a 2-stage Continuous Stirrer Tank Reactor (CSTR) system. The system was composed by two separate feast and famine bioreactors operated continuously, mimicking the feast and famine phases in a SBR system. Acetate was used as carbon source and biomass seed was highly enriched in Plasticicumulans acidivorans obtained from activated sludge. The system was operated under two different sets of conditions (setup 1 and 2), maintaining a system total retention time of 12 hours and an OLR of 2.25 Cmmol/L.h-1. An average PHB-content of 3.3 % wt was obtained in setup 1 and 4.8% wt in setup 2. Several other experiments were performed in order to better understand the continuous system behaviour, using biomass from the continuous system. With the fed-batch experiment a maximum of 8.1% PHB was stored and the maximum substrate uptake and specific growth rates obtained in the growth experiment (1.15 Cmol Cmol-1.h-1 and 0.53 Cmol Cmol-1.h-1) were close to the ones from continuous system (1.12 Cmol Cmol-1.h-1 and 0.59 Cmol Cmol-1.h-1). The microbial community was characterized trough microscopic visualization, Denaturing Gradient Gel Electrophoresis (DGGE) analysis and Fluorescent in situ hybridization (FISH). The last studied performed mimicked the continuous system by building up a SBR system with all the same operational conditions while adding an extra acetate dosage during the 12 h cycle, simulating the substrate passing from the feast to the famine reactors under continuous operation. It was shown that possibly the continuous system was not able to efficiently select for PHB storing organisms under the operational conditions imposed, although the selected culture was capable of consuming the substrate and grow fast. This main conclusion might have resulted from two major factors affecting the system performance: the ammonium concentration in the Feast reactor and the amount of substrate leaching from the Feast to the Famine reactor.