Design and development of a microfluidic platform for use with colorimetric gold nanoprobe assays

Due to the importance and wide applications of the DNA analysis, there is a need to make genetic analysis more available and more affordable. As such, the aim of this PhD thesis is to optimize a colorimetric DNA biosensor based on gold nanoprobes developed in CEMOP by reducing its price and the needed volume of solution without compromising the device sensitivity and reliability, towards the point of care use. Firstly, the price of the biosensor was decreased by replacing the silicon photodetector by a low cost, solution processed TiO2 photodetector. To further reduce the photodetector price, a novel fabrication method was developed: a cost-effective inkjet printing technology that enabled to increase TiO2 surface area. Secondly, the DNA biosensor was optimized by means of microfluidics that offer advantages of miniaturization, much lower sample/reagents consumption, enhanced system performance and functionality by integrating different components. In the developed microfluidic platform, the optical path length was extended by detecting along the channel and the light was transmitted by optical fibres enabling to guide the light very close to the analysed solution. Microfluidic chip of high aspect ratio (~13), smooth and nearly vertical sidewalls was fabricated in PDMS using a SU-8 mould for patterning. The platform coupled to the gold nanoprobe assay enabled detection of Mycobacterium tuberculosis using 3 8l on DNA solution, i.e. 20 times less than in the previous state-of-the-art. Subsequently, the bio-microfluidic platform was optimized in terms of cost, electrical signal processing and sensitivity to colour variation, yielding 160% improvement of colorimetric AuNPs analysis. Planar microlenses were incorporated to converge light into the sample and then to the output fibre core increasing 6 times the signal-to-losses ratio. The optimized platform enabled detection of single nucleotide polymorphism related with obesity risk (FTO) using target DNA concentration below the limit of detection of the conventionally used microplate reader (i.e. 15 ng/μl) with 10 times lower solution volume (3 μl). The combination of the unique optical properties of gold nanoprobes with microfluidic platform resulted in sensitive and accurate sensor for single nucleotide polymorphism detection operating using small volumes of solutions and without the need for substrate functionalization or sophisticated instrumentation. Simultaneously, to enable on chip reagents mixing, a PDMS micromixer was developed and optimized for the highest efficiency, low pressure drop and short mixing length. The optimized device shows 80% of mixing efficiency at Re = 0.1 in 2.5 mm long mixer with the pressure drop of 6 Pa, satisfying requirements for the application in the microfluidic platform for DNA analysis.

CrowdProcess: design numa startup de computação distribuída

Este estágio, realizado na CrowdProcess, consistiu em integrar a equipa da empresa, trabalhando na área do Design de Comunicação, Web e Gráfico, integrado no Departamento de Comunicação da empresa. A CrowdProcess é uma plataforma de computação distribuída que utiliza o poder de processamento dos browsers ligados para correr tarefas de computação distribuída. Uma vez que se trata de um produto online, a maioria do trabalho desenvolvido diz respeito a design e desenvolvimento web e apenas uma pequena parte dedicada a design gráfico. O trabalho foi desenvolvido com as linguagens HTML, CSS e JavaScript. Foram tidos em consideração os princípios de Design, Usabilidade e Arquitectura de Informação, com principal foco na prototipagem dos vários objectos desenvolvidos.

Proceedings of the eighth International Conference on Axiomatic Design (ICAD 2014)

ICAD2014, Campus de Caparica, Portugal

Technology transition towards electric mobility - technology assessment as a tool for policy design

Paper presented at the Colloquium Gerpisa 2013, Paris (http://gerpisa.org/node/2085), Session n°: 19 New kinds of mobility: old and new business models

Design e fabrico de novos eléctrodos impressos em papel para desenvolvimento de biossensores enzimáticos com aplicações biomédicas

Num mundo em crescente evolução é necessário tentar melhorar as condições de saúde global. Um factor importante para a prevenção e tratamento de doenças é o seu correcto diagnóstico. Uma vez que nem todos os países têm a mesma capacidade económica, existe a necessidade de se criar testes rápidos e baratos que possam ser acessíveis no mundo inteiro. Os point-of-care tests, como é o caso dos biossensores de glucose vastamente utilizados na monitorização da diabetes, apresentam uma solução para este problema. Os biossensores impressos em papel, em particular, são uma ferramenta que pode vir a ser muito útil na construção destes testes rápidos tornando-os mais “amigos do ambiente” e reduzindo os seus custos. O objectivo deste trabalho foi desenvolver biossensores enzimáticos, de segunda geração, impressos em papel e baseados na enzima glucose oxidase, para a detecção da glucose. Inicialmente foi feito um estudo de possíveis mediadores a utilizar, tendo-se escolhido o ferroceno por apresentar um limite de detecção adequado, ter apresentado um valor de potencial de redução relativamente baixo, 0.232 V vs pseudo ref. Ag/AgCl, ser um composto fácil de obter e com custos reduzidos. Os dispositivos baseiam-se em canais microfluídicos, eléctrodos e ligações eléctricas fabricadas em substrato de papel, utilizando as técnicas de impressão a cera, screen printing e inkjet printing. O circuito constituinte destes dispositivos foi feito recorrendo a tintas condutoras, sendo que, à tinta utilizada para o eléctrodo de trabalho foi incorporado o ferroceno. Sobre o eléctrodo de trabalho foi impressa glucose oxidase, utilizando a técnica de inkjet printing. Os eléctrodos fabricados apresentaram resposta à glucose, muito embora com baixa reprodutibilidade, podendo esta ser causada pela falta de controlo na preparação dos mesmos (manufactura manual e variabilidade da viscosidade da pasta usada no eléctrodo de trabalho). A técnica de inkjet printing em enzimas é ainda muito recente, existindo ainda alguns aspectos, como o seu efeito na actividade da enzima, que não foram avaliados neste projecto, mas que no futuro deverão ser estudados. Podemos concluir que, os eléctrodos deram uma resposta electroquímica consistente à adição de glucose, 8 mM- 30 mM, sendo que os mesmos foram reconhecidos no glucómetro comercial TRUETrackTM blood glucometer; no entanto, os valores de corrente dos dispositivos estavam abaixo do limite de detecção do instrumento.

Design of a CMOS amplifier for breast cancer detection

A transimpedance amplifier (TIA) is used, in radiation detectors like the positron emission tomography(PET), to transform the current pulse produced by a photo-sensitive device into an output voltage pulse with a desired amplitude and shape. The TIA must have the lowest noise possible to maximize the output. To achieve a low noise, a circuit topology is proposed where an auxiliary path is added to the feedback TIA input, In this auxiliary path a differential transconductance block is used to transform the node voltage in to a current, this current is then converted to a voltage pulse by a second feedback TIA complementary to the first one, with the same amplitude but 180º out of phase with the first feedback TIA. With this circuit the input signal of the TIA appears differential at the output, this is used to try an reduced the circuit noise. The circuit is tested with two different devices, the Avalanche photodiodes (APD) and the Silicon photomultiplier (SIPMs). From the simulations we find that when using s SIPM with Rx=20kΩ and Cx=50fF the signal to noise ratio is increased from 59 when using only one feedback TIA to 68.3 when we use an auxiliary path in conjunction with the feedback TIA. This values where achieved with a total power consumption of 4.82mv. While the signal to noise ratio in the case of the SIPM is increased with some penalty in power consumption.

eHealth e a adoção da inovação em assisted living technologies : o caso das demências

RESUMO - Assistimos hoje a um contexto marcado (i) pelo progressivo envelhecimento das sociedades ocidentais, (ii) pelo aumento da prevalência das doenças crónicas, de que as demências são um exemplo, (iii) pelo significativo aumento dos custos associados a estas patologias, (iv) por orçamentos públicos fortemente pressionadas pelo controlo da despesa, (v) por uma vida moderna que dificulta o apoio intergeracional, tornando o suporte proporcionado pelos filhos particularmente difícil, (vi) por fortes expectativas relativamente à prestação de cuidados de saúde com qualidade. Teremos assim de ser capazes de conseguir melhorar os serviços de saúde, ao mesmo tempo que recorremos a menos recursos financeiros e humanos, pelo que a inovação parece ser crítica para a sustentabilidade do sistema. Contudo a difusão das Assistive Living Technologies, apesar do seu potencial, tem sido bastante baixa, nomeadamente em Portugal. Porquê? Hamer, Plochg e Moreira (2012), no editorial do International Journal of Healthcare Management, enquadram a Inovação como “podendo ser imprevisível e mesmo dolorosa, pelo que talvez possamos não ficar surpreendidos se surgirem resistências e que, inovações bastante necessárias, capazes de melhorar os indicadores de saúde, tenham sido de adoção lenta ou que tenham mesmo sido insustentáveis”. Em Portugal não há bibliografia que procure caracterizar o modelo de difusão da inovação em eHealth ou das tecnologias de vivência assistida. A bibliografia internacional é igualmente escassa. O presente projeto de investigação, de natureza exploratória, tem como objetivo principal, identificar barreiras e oportunidades para a implementação de tecnologias eHealth, aplicadas ao campo das demências. Como objetivos secundários pretendemse identificar as oportunidades e limitações em Portugal: mapa de competências nacionais, e propor medidas que possa acelerar a inovação em ALT, no contexto nacional. O projeto seguirá o modelo de um estudo qualitativo. Para o efeito foram conduzidas entrevistas em profundidade junto de experts em ALT, procurando obter a visão daqueles que participam do lado da Oferta- a Indústria; do lado da Procura- doentes, cuidadores e profissionais de saúde; bem como dos Reguladores. O instrumento utilizado para a recolha da informação pretendida foi o questionário não estruturado. A análise e interpretação da informação recolhida foram feitas através da técnica de Análise de Conteúdo. Os resultados da Análise de Conteúdo efetuada permitiram expressar a dicotomia barreira/oportunidade, nas seguintes categorias aqui descritas como contextos (i) Contexto Tecnológico, nas subcategorias de Acesso às Infraestruturas; Custo da Tecnologia; Interoperabilidade, (ii) Contexto do Valor Percecionado, nas subcategorias de Utilidade; Eficiência; Divulgação, (iii) Contexto Político, compreendendo a Liderança; Organização; Regulação; Recursos, (iv) Contexto Sociocultural, incluindo nomeadamente Idade; Literacia; Capacidade Económica, (v) Contexto Individual, incluindo como subcategorias, Capacidade de Adaptação a Novas tecnologias; Motivação; Acesso a equipamentos (vi) Contexto Específico da Doença, nomeadamente o Impacto Cognitivo; Tipologia Heterogénea e a Importância do Cuidador. Foi proposto um modelo exploratório, designado de Modelo de Contextos e Forças, que estudos subsequentes poderão validar. Neste modelo o Contexto Tecnológico é um Força Básica ou Fundamental; o Contexto do Valor Percecionado, constitui-se numa Força Crítica para a adoção de inovação, que assenta na sua capacidade para oferecer valor aos diversos stakeholders da cadeia de cuidados. Temos também o Contexto Político, com capacidade de modelar a adoção da inovação e nomeadamente com capacidade para o acelerar, se dele emitir um sinal de urgência para a mudança. O Contexto Sociocultural e Individual expressam uma Força Intrínseca, dado que elas são características internas, próprias e imutáveis no curto-prazo, das sociedade e das pessoas. Por fim há que considerar o Contexto Específico da Doença, nesta caso o das demências. Das conclusões do estudo parece evidente que as condições tecnológicas estão medianamente satisfeitas em Portugal, com evidentes progressos nos últimos anos (exceção para a interoperabilidade aonde há necessidade de maiores progressos), não constituindo portanto barreira à introdução de ALT. Aonde há necessidade de investir é nas áreas do valor percebido. Da análise feita, esta é uma área que constitui uma barreira à introdução e adoção das ALT em Portugal. A falta de perceção do valor que estas tecnologias trazem, por parte dos profissionais de saúde, doentes, cuidadores e decisores políticos, parece ser o principal entrave à sua adoção. São recomendadas estratégias de modelos colaborativos de Investigação e Desenvolvimento e de abordagens de cocriação com a contribuição de todos os intervenientes na cadeia de cuidados. Há também um papel que cabe ao estado no âmbito das prioridades e da mobilização de recursos, sendo-lhe requerida a expressão do sentido de urgência para que esta mudança aconteça. Foram também identificadas oportunidades em diversas áreas, como na prevenção, no diagnóstico, na compliance medicamentosa, na terapêutica, na monitorização, no apoio à vida diária e na integração social. O que é necessário é que as soluções encontradas constituam respostas àquilo que são as verdadeiras necessidades dos intervenientes e não uma imposição tecnológica que só por si nada resolve. Do estudo resultou também a perceção de que há que (i) continuar a trabalhar no sentido de aproximar a comunidade científica, da clínica e do doente, (ii) fomentar a colaboração entre centros, com vista à criação de escala a nível global. Essa colaboração já parece acontecer a nível empresarial, tendo sido identificadas empresas Portuguesas com vocação global. A qualidade individual das instituições de ensino, dos centros de investigação, das empresas, permite criar as condições para que Portugal possa ser país um piloto e um case-study internacional em ALT, desde que para tal pudéssemos contar com um trabalho colaborativo entre instituições e com decisões políticas arrojadas.

Design of a low-voltage CMOS RF receiver for energy harvesting sensor node

In this thesis a CMOS low-power and low-voltage RF receiver front-end is presented. The main objective is to design this RF receiver so that it can be powered by a piezoelectric energy harvesting power source, included in a Wireless Sensor Node application. For this type of applications the major requirements are: the low-power and low-voltage operation, the reduced area and cost and the simplicity of the architecture. The system key blocks are the LNA and the mixer, which are studied and optimized with greater detail, achieving a good linearity, a wideband operation and a reduced introduction of noise. A wideband balun LNA with noise and distortion cancelling is designed to work at a 0.6 V supply voltage, in conjunction with a double-balanced passive mixer and subsequent TIA block. The passive mixer operates in current mode, allowing a minimal introduction of voltage noise and a good linearity. The receiver analog front-end has a total voltage conversion gain of 31.5 dB, a 0.1 - 4.3 GHz bandwidth, an IIP3 value of -1.35 dBm, and a noise figure lower than 9 dB. The total power consumption is 1.9 mW and the die area is 305x134.5 m2, using a standard 130 nm CMOS technology.

Design, implementation, and performance of a distributed and scalable sensor system for critical distance measurements in the CMS detector at LHC

The “CMS Safety Closing Sensors System” (SCSS, or CSS for brevity) is a remote monitoring system design to control safety clearance and tight mechanical movements of parts of the CMS detector, especially during CMS assembly phases. We present the different systems that makes SCSS: its sensor technologies, the readout system, the data acquisition and control software. We also report on calibration and installation details, which determine the resolution and limits of the system. We present as well our experience from the operation of the system and the analysis of the data collected since 2008. Special emphasis is given to study positioning reproducibility during detector assembly and understanding how the magnetic fields influence the detector structure.

Bioprocess design of canine adenovirus vectors for gene therapy applications

The potential of human adenovirus vectors as vehicles for gene transfer with clinical applications in vaccination, cancer treatment and in many monogenic and acquired diseases has been demonstrated in several studies and clinical trials. However, the clinical use of these vectors can be limited by pre-existing humoral and cellular anti-capsid immunity. One way to circumvent this bottleneck while keeping the advantages of using adenovirus vectors is using non-human viruses such as Canine Adenovirus type 2 (CAV-2). Moreover, CAV-2 vectors present attractive features to develop potential treatment of neurodegenerative and ocular disorders. While the interest in CAV-2 vectors increases, scalable and robust production processes are required to meet the need for preclinical and possibly clinical uses.(...)

Web Design como ferramenta de Comunicação Digital

WEB DESIGN COMO FERRAMENTA DE COMUNICAÇÃO DIGITAL: DESIGN E DESENVOLVIMENTO DE SITES, UTILIZANDO O GESTOR DE CONTEÚDOS WORDPRESS; DESIGN DE CONTEÚDOS VISUAIS PARA O FACEBOOK DE UMA MARCA

Business concept design of an innovative product: Partnership between Nmusic and Rovio Entertainment Ltd.

Field Lab in Entrepreneurial Innovative Ventures

Barriers preventing the successful integration of mental health services into Primary Health Care in Nigeria : a mixed methods approach

RESUMO: A Nigéria tem uma população estimada em cerca de 170 milhões de pessoas. O número de profissionais de saúde mental é muito diminuto, contando apenas com 150 psiquiatras o que perfaz aproximadamente um rácio de psiquiatra: população de mais de 1:1 milhão de pessoas. O Plano Nacional de Saúde Mental de 1991 reconheceu esta insuficiência e recomendou a integração dos serviços de saúde mental nos cuidados de saúde primários (CSP). Depois de mais de duas décadas, essa política não foi ainda implementada. Este estudo teve como objetivos mapear a estrutura organizacional dos serviços de saúde mental da Nigéria, e explorar os desafios e barreiras que impedem a integração bem-sucedida dos serviços de saúde mental nos cuidados de saúde primários, isto segundo a perspectiva dos profissionais dos cuidados de saúde primários. Com este objetivo, desenvolveu-se um estudo exploratório sequencial e utilizou-se um modelo misto para a recolha de dados. A aplicação em simultâneo de abordagens qualitativas e quantitativas permitiram compreender os problemas relacionados com a integração dos serviços de saúde mental nos CSP na Nigéria. No estudo qualitativo inicial, foram realizadas entrevistas com listagens abertas a 30 profissionais dos CSP, seguidas de dois grupos focais com profissionais dos CSP de duas zonas governamentais do estado de Oyo de forma a obter uma visão global das perspectivas destes profissionais locais sobre os desafios e barreiras que impedem uma integração bem-sucedida dos serviços de saúde mental nos CSP. Subsequentemente, foram realizadas entrevistas com quatro pessoas-chave, especificamente coordenadores e especialistas em saúde mental. Os resultados do estudo qualitativo foram utilizados para desenvolver um questionário para análise quantitativa das opiniões de uma amostra maior e mais representativa dos profissionais dos CSP do Estado de Oyo, bem como de duas zonas governamentais locais do Estado de Osun. As barreiras mais comummente identificadas a partir deste estudo incluem o estigma e os preconceitos sobre a doença mental, a formação inadequada dos profissionais dos CPS sobre saúde mental, a perceção pela equipa dos CSP de baixa prioridade de ação do Governo, o medo da agressão e violência pela equipa dos CSP, bem como a falta de disponibilidade de fármacos. As recomendações para superar estes desafios incluem a melhoria sustentada dos esforços da advocacia à saúde mental que vise uma maior valorização e apoio governamental, a formação e treino organizados dos profissionais dos cuidados primários, a criação de redes de referência e de apoio com instituições terciárias adjacentes, e o engajamento da comunidade para melhorar o acesso aos serviços e à reabilitação, pelas pessoas com doença mental. Estes resultados fornecem indicações úteis sobre a perceção das barreiras para a integração bem sucedida dos serviços de saúde mental nos CSP, enquanto se recomenda uma abordagem holística e abrangente. Esta informação pode orientar as futuras tentativas de implementação da integração dos serviços de saúde mental nos cuidados primários na Nigéria.------------ABSTRACT: Nigeria has an estimated population of about 170 million people but the number of mental health professionals is very small, with about 150 psychiatrists. This roughly translates to a psychiatrist:population ratio of more than 1:1 million people. The National Mental Health Policy of 1991 recognized this deficiency and recommended the integration of mental health into primary health care (PHC) delivery system. After more than two decades, this policy has yet to be implemented. This study aimed to map out the organizational structure of the mental health systems in Nigeria, and to explore the challenges and barriers preventing the successful integration of mental health into primary health care, from the perspective of the primary health care workers. A mixed methods exploratory sequential study design was employed, which entails the use of sequential timing in the combined methods of data collection. A combination of qualitative and uantitative approaches in sequence, were utilized to understand the problems of mental health services integration into PHC in Nigeria. The initial qualitative phase utilized free listing interviews with 30 PHC workers, followed by two focus group discussions with primary care workers from two Local Government Areas (LGA) of Oyo State to gain useful insight into the local perspectives of PHC workers about the challenges and barriers preventing successful integration of mental health care services into PHC. Subsequently, 4 key informant interviews with PHC co-ordinators and mental health experts were carried out. The findings from the qualitative study were utilized to develop a quantitative study questionnaire to understand the opinions of a larger and more representative sample of PHC staff in two more LGAs of Oyo State, as well as 2 LGAs from Osun State. The common barriers identified from this study include stigma and misconceptions about mental illness, inadequate training of PHC staff about mental health, low government priority, fear of aggression and violence by the PHC staff, as well as non-availability of medications. Recommendations for overcoming these challenges include improved and sustained efforts at mental health advocacy to gain governmental attention and support, organized training and retraining for primary care staff, establishment of referral and supportive networks with neighbouring tertiary facilities and community engagement to improve service utilization and rehabilitation of mentally ill persons. These findings provide useful insight into the barriers to the successful integration of mental health into PHC, while recommending a holistic and comprehensive approach. This information can guide future attempts to implement the integration of mental health into primary care in Nigeria.

Strategic design of There App’s business model: From product to multi-sided platform

The following work project illustrates the strategic issues There App, a mobile application, faces regarding the opportunity to expand from its current state as a product to a multisided platform. Initially, a market analysis is performed to identify the ideal customer groups to be integrated in the platform. Strategic design issues are then discussed on how to best match its value proposition with the identified market opportunity. Suggestions on how the company should organize its resources and operational processes to best deliver on its value proposition complete the work.

How to design and develop There App: A mobile app focused on live video streaming, promoting new social interactions

This work project aims to demonstrate how to design and develop an innovative concept of video streaming app. The project combines technology push and market pull theories into developing a product that is more suitable for the customer needs, with the particularity that there is no other way of seeing any place in the world, live and ondemand. An analysis on the bigger influencers in terms of design-thinking and new product development, as Tim Brown or Paul Trott, lead to a better understanding on how There App should evolve, keeping in mind the customer desires and technical features.