Composição corporal, taxa metabólica basal e pico de consumo de oxigênio após um treinamento físico misto em meninos adolescentes com sobrepeso ou obesidade

A obesidade entre adolescentes vem aumentando sendo considerada um dos principais problemas de saúde pública. O objetivo deste estudo foi comparar a composição corporal, a taxa metabólica basal (TMB), o pico de consumo de oxigênio (VO2pico) e a força muscular de adolescentes com sobrepeso ou obesidade de um grupo submetido a 16 semanas de treinamento físico misto em circuito com um grupo controle. Participaram 28 meninos púberes e pós-púberes, sendo 18 do grupo experimental (EXP) (13,4 anos de idade) e 10 do grupo controle (CON) (13,8 anos de idade). A massa corporal magra (MCM) e de gordura corporal (GC) foram obtidas por meio da Absortometria Radiológica de Dupla-Energia (DEXA); a TMB, por meio de calorimetria indireta (MGC-CPX/D); o VO2pico, mediante teste em cicloergômetro (McMaster); e as forças de flexão de cotovelo (FCo) e extensão de joelho (EJ), mediante teste de 1RM. O treinamento foi realizado três vezes por semana, durante uma hora e foi composto por nove exercícios contra-resistência, intercalados com 3 a 5 minutos de exercícios aeróbios. Foram utilizados a ANOVA de medidas repetidas e o teste T pareado e independente para comparações intra e intergrupos, respectivamente. Não houve diferenças significativas nas variáveis IMC, GC (kg), TMB e VO2pico relativo à MCM entre os grupos nos pré e pós-testes. Houve aumento significativo e igual entre os grupos nas variáveis estatura (EXP pré 166,8±8,67 cm e pós 168,7±8,31 cm; CON pré 164,0±8,39 cm e pós 165,8±8,91 cm) e MCM (EXP pré 46,0±10,5 kg e pós 48,8±10,5 kg; CON pré 44,8±8,99 kg e pós 46,9±9,55 kg) após o período do estudo. O grupo CON apresentou aumento significativo na MC (EXP pré 78,6±10,1 kg e pós 79,8±11,4 kg; CON pré 74,7±9,04 kg e pós 76,8±9,45 kg). O grupo EXP apresentou diminuição significativa no %GC (EXP pré 38,7±8,91% e pós 36,4±8,54%; CON pré 37,3±8,24% e pós 36,0±9,15%) e aumentos significativos no VO2pico absoluto (EXP pré 2,25±0,48 l/min e pós 2,52±0,47 l/min; CON pré 2,33±0,54 l/min e pós 2,44±0,53 l/min) e VO2pico relativo à MC (EXP pré 28,6±4,57 ml/kg/min e pós 31,4±4,06 ml/kg/min; CON pré 31,0±5,09 ml/kg/min e pós 31,9±5,27 ml/kg/min). O grupo EXP apresentou aumentos maiores de força muscular do que os do grupo CON tanto em FCo (EXP pré 13,3±4,84 kg e pós 19,6±4,89 kg; CON pré 13,8±5,60 kg e pós 15,1±5,48 kg) quanto em EJ (EXP pré 31,2±9,19 kg e pós 43,9±10,8 kg; CON pré 26,7±4,62 kg e pós 29,8±5,48 kg). O treinamento físico misto em circuito em adolescentes obesos não aumentou a TMB, mas demonstrou benefícios na composição corporal, no pico de consumo de oxigênio e na força muscular comparado a um grupo controle.

Controle e otimização estrutural de manipuladores robóticos com elementos flexíveis usando atuadores e sensores piezelétricos

Neste trabalho, apresenta-se um modelo de controle de trajetória para um manipulador constituído de um braço rígido e um braco flexível com atuadores e sensores piezelétricos. O modelo dinamico do manipuladoré obtido de forma fechada através da formulacao de Lagrange. O controle utiliza o torque dos motores como atuadores para controle da trajetoria do angulo das juntas e tambem para atenuar as vibracoes de baixa frequencia induzidas nos bracos do manipulador. A estabilidade deste controlador e garantida pela teoria de estabilidade de Lyapunov. Atuadores e sensores piezeletricos sao adicionados para controlar as vibracoes de alta freqüência nâo alcançadas pelo controle de torque dos motores. Além disso,é proposta uma otimização simultânea do controle e dos atuadores e sensores através da maximização da energia dissipada no sistema, devido µa ação do controle, com otimização do posicionamento e tamanho dos atuadores e sensores piezelétricos na estrutura. Simulações são obtidas através do Matlab/Simulink paraverificar a eficiência do modelo de controle.

Avaliação do efeito da adenotonsilectomia na saturação de oxigênio medido por oximetria de pulso em crianças com perturbações respiratórias do sono

Introdução: As perturbações respiratórias do sono (PRS) são uma indicação de adenotonsilectomia em crianças. Entretanto, devido ao fato de a cirurgia ser historicamente eficaz no tratamento das PRS, os pacientes são operados sem uma avaliação adequada da efetividade do tratamento cirúrgico. Há evidências de que a cirurgia não é curativa em todos os pacientes operados. Objetivo: Realizar uma avaliação do efeito da adenotonsilectomia na saturação de oxigênio medido por oximetria de pulso noturna (OPN) em crianças com PRS. Delineamento: Estudo tipo antes e depois. Método: Foram recrutadas crianças com suspeita de PRS atendidas no ambulatório de otorrinolaringologia e com indicação de adenotonsilectomia.Todos realizaram OPN na noite anterior à cirurgia e no mínimo 30 dias após. Resultados: Vinte e sete crianças completaram o estudo. A idade média foi de 5,2 ± 1,8 anos. Dezoito (66,7%) eram do sexo masculino. Os sintomas mais prevalentes foram: roncos (100%), pausas respiratórias (96,3%), respiração bucal noturna (96,3%), sono agitado (81,5%) e sialorréia (74,1%). Vinte e três (85,2%) crianças apresentavam, no exame físico, hiperplasia tonsilar grau 3 e 4. Houve melhora significativa no índice de dessaturação de oxigênio (IDO) pós-operatório(0,65[0,5-1,3]) comparado com o pré-operatório(1,63[1,1-2,4])(p<0,001). Conclusão: A adenotonsilectomia melhorou significativamente a saturação de oxigênio, medida pela OPN, em crianças com PRS.

Ação extra nuclear do ácido retinóico via espécies reativas do oxigênio em células de sertoli

Durante a respiração celular, cerca de 1 a 3% do oxigênio metabolizado produz espécies reativas de oxigênio (ERO). Entretanto, para defender o organismo do efeito dessas espécies, existem vários sistemas antioxidantes, dependendo do organismo, da célula ou do tecido em questão. A Vitamina A (retinol) e seu derivados exercem uma infinidade de efeitos em diversos processos biológicos, destacando-se a embriogênese, visão, regulação de processos inflamatórios, crescimento, proliferação e diferenciação de células normais e neoplásicas. Embora o potencial antioxidante da vitamina A e carotenóides tenha sido descrito primeiramente, sabe-se hoje que, sob diferentes condições, essas moléculas podem se comportar de uma maneira pró-oxidante. Por isso, atualmente são melhores descritas como moléculas redox ativas. Apesar dos nossos trabalhos anteriores demonstrarem um efeito pró-oxidante do retinol em culturas de células de Sertoli, o mecanismo exato pelo qual esse efeito é verificado permanece a ser elucidado. Uma vez que o ácido retinóico (AR) é o metabólito mais ativo do retinol, foram verificados os efeitos da suplementação de AR em culturas de células de Sertoli, com o objetivo de verificar se os efeitos anteriormente observados com o retinol devem-se à metabolização do mesmo a AR. Nossos resultados mostraram que o AR em baixas doses não aumentou os níveis de TBARS. Além disso, na concentração de 1 nM o AR foi capaz de diminuir os níveis de TBARS. Entretanto, quando as células foram tratadas com altas doses de AR foi observado um aumento destes níveis, além de uma diminuição da viabilidade celular. Uma vez que altas doses de AR induziram um aumento na lipoperoxidação e diminuíram a viabilidade celular, nós decidimos investigar somente os efeitos de doses fisiológicas (nM) de AR. Foram dosadas as atividades da SOD, CAT e GPx em células de Sertoli tratadas com AR. A atividade da SOD encontrou-se aumentada em todas as doses testadas. A atividade da GPx mostrou-se aumentada nas células tratadas com 0,1 nM, 1 nM e 10 nM e a atividade da CAT aumentou somente com 1 nM de AR. Esses resultados sugerem que o AR em doses fisiológicas aumenta a atividade das enzimas antioxidantes, protegendo, assim, as células do estresse oxidativo, como pode ser observado nos índices de lipoperoxidação e viabilidade celular. Todavia, o mecanismo pelo qual o AR induz a geração de ERO é desconhecido. Então nós decidimos verificar a ação anti ou pró-oxidante in vitro do AR. Na concentração suprafisiológica de 10 M, AR foi capaz de degradar a 2-deoxiribose, um substrato específico do radical hidroxil, sugerindo que a auto-oxidação do mesmo é capaz de gerar radicais livres. Além disso, o potencial antioxidante total do AR foi avaliado: altas concentrações de AR (1–10 M) aumentaram a geração de radicais livres. Esses resultados demonstram, pela primeira vez, que o ácido retinóico é capaz de gerar radicais livres e sugerem, pelo menos em parte, que alguns efeitos induzidos por AR podem ser mediados por ERO geradas a partir da degradação espontânea do ácido retinóico. Classicamente, os efeitos biológicos dos retinóides estão relacionados à sua conversão em ácido retinóico através da modulação da expressão de genes. Entretanto, recentes trabalhos têm demonstrado que os retinóides possuem ações biológicas que não envolvem sua interação com receptores nucleares. Assim, alguns autores sugerem que o mecanismo de regulação dos retinóides também seja por modificação do estado redox celular. As concentrações de AR utilizadas nesse trabalho variaram de faixa do fisiológico até a do farmacológico. Sabe-se que as células de Sertoli sintetizam AR a partir do retinol circulante; isso pode ser uma das explicações dos efeitos observados em células de Sertoli tratadas com altas doses de retinol, uma vez que a metabolização de grandes concentrações de retinol poderia acarretar uma grande formação de ácido retinóico.

Estudo do efeito neuroprotetor da oxcarbazepina em culturas organotípicas de hipocampo à privação de oxigênio e glicose

Muitas similaridades existem entre isquemia cerebral e epilepsia a respeito de dano cerebral e mecanismos de autoproteção que são ativados próximos à lesão. Oxcarbazepina (OXC), droga anticonvulsivante, atua bloqueando os canais de sódio voltagem-dependentes, aumentando a condutância de potássio e modulando os canais de cálcio voltagem-dependentes. Nosso objetivo nesse trabalho foi analisar o perfil de neuroproteção da OXC e investigar o possível envolvimento da via de sinalização celular PI3-K (fosfatidil inositol 3-cinase), uma via conhecida por seus efeitos proliferativos e antiapoptótico. Para mimetizar uma isquemia, culturas organotípicas de fatias hipocampais de ratos Wistar de 6-8 dias foram expostas à privação de oxigênio e glicose (POG). A adição da OXC (30μM) antes da indução da lesão aumentou a sobrevivência neuronal no hipocampo de culturas organotípicas expostas a POG por 60 minutos, observado pela diminuição da incorporação de IP.Este efeito neuroprotetor foi prevenido por LY294002 (inibidor de PI3-K). Este resultado indica um possível envolvimento da via Akt na neuroproteção. Para investigar se a proteína Akt, uma cinase ativada pela PI3-K, estava envolvida na neuroproteção das células as condições de POG, analisamos a fosforilação e o imunoconteúdo dessa cinase em 1, 6 e 24 horas depois da reperfusão. Nenhuma alteração foi observada nesses parâmetros, sugerindo que, nesse caso, a fosforilação da Akt não está envolvida na neuroproteção mediada pela OXC. Da mesma maneira não foi observada alteração em 1, 6 e 24 horas na GSK-3β, uma cinase logo abaixo na via Akt, e pró-apoptótica, sugerindo que, nesse caso, a fosforilação da GSK-3β não está envolvida na neuroproteção mediada pela OXC. Juntos, os resultados deste trabalho mostram um claro efeito neuroprotetor da OXC contra a lesão isquêmica, que entretanto, não envolve a via de sinalização da Akt/GSK-3β. Embora a reversão da proteção ao tratamento, com o inibidor da PI3-K, seja um indício de que uma via possa ser ativada pela PI3-K e estar envolvida na neuroproteção. Os dados suportam a idéia que a OXC poderia ser utilizada na profilaxia e/ou tratamento da isquemia cerebral.

Ecocardiograma Doppler, saturação de oxigênio e capacidade submáxima de exercício em pacientes com fibrose cística

Resumo não disponível

O achatamento da curva do pulso de oxigênio durante o teste de esforço cardiopulmonar pode detectar isquemia miocárdica extensa em pacientes com capacidade funcional preservada

Introdução - O achatamento da curva do pulso de oxigênio durante o teste de esforço cardiopulmonar com cargas progressivas tem sido proposto para melhorar a acurácia diagnóstica da isquemia miocárdica induzida pelo esforço. Entretanto, este critério não foi formalmente avaliado em pacientes de baixo risco, para os quais a melhora da acurácia diagnóstica pode ser clinicamente mais relevante. Objetivo - Testar a hipótese de que o achatamento da curva do pulso de oxigênio durante o teste de esforço cardiopulmonar pode detectar isquemia miocárdica extensa, mas não detectar isquemia miocárdica leve, usando como padrão ouro a cintilografia de perfusão miocárdica. Métodos - Oitenta e sete pacientes (idade média ± DP de 57 ± 11 anos, 64% do sexo masculino) referidos para cintilografia de perfusão miocárdica com exercício para diagnóstico de isquemia miocárdica foram também avaliados com teste de esforço cardiopulmonar. Um investigador identificou prospectivamente os pacientes que apresentaram defeito transitório de perfusão induzido pelo exercício na cintilografia miocárdica com 99mTcsestamibi. Outro investigador avaliou a resposta do pulso de oxigênio durante o exercício de cargas progressivas, sem o conhecimento da resposta eletrocardiográfica ou dos achados da cintilografia. Resultados - A cintilografia de perfusão miocárdica com exercício detectou defeitos transitórios de perfusão em 36% dos pacientes. Comparados com os pacientes com estudos de perfusão normal, os pacientes com isquemia vii induzida pelo exercício apresentaram duplo produto máximo (Isquemia: 33060±5489; Sem Isquemia: 31826±5343; p=0,17), consumo de oxigênio de pico (VO2 pico) (Isquemia: 29±8 mL/kg.min; Sem Isquemia: 30±8 mL/kg.min; p=0,59) e consumo de oxigênio do limiar anaeróbio (Isquemia: 64±12%; Sem Isquemia: 61±13%; p=0,15) similares. O pulso de oxigênio analisado a 25% (9,7±2 vs 9,3±2 ml/b), 50% (11,2±3 vs 10,8±3 ml/b), 75% (12,5±3 vs 11,9±3 ml/b) do VO2 pico, e no pico do exercício (15±4 vs 14±4 ml/b), não foram diferentes no grupo com Isquemia e Sem Isquemia, respectivamente. Entretanto, os pacientes com defeitos perfusionais transitórios extensos durante o exercício apresentaram um pulso de oxigênio no pico menor (12,8±3,8 vs 16,4±4,6 mL/b; p=0,035) e demonstraram um achatamento detectável na curva de pulso de oxigênio. Conclusão - A análise da resposta do pulso de oxigênio ao teste de esforço com cargas progressivas não identifica isquemia miocárdica leve. O achatamento do pulso de oxigênio no teste de esforço de cargas progressivas está presente apenas nos pacientes com isquemia miocárdica extensa.

Átomo de Oxigênio (O)

Ilustração componente do jogo “Quimolécula (http://www.loa.sead.ufscar.br/quimolecula.html)” desenvolvido pela equipe do Laboratório de Objetos de Aprendizagem da Universidade Federal de São Carlos (LOA/UFSCar).

Controlo automático de um interferómetro para monitorização e caracterização de sensores interferométricos

A indústria de sensores de fibra óptica está a tornar-se cada vez mais importante e emprega diferentes técnicas que permitem monitorizar uma grande variedade de parâmetros. Uma das técnicas que apresenta grandes potencialidades, devido ao seu elevado desempenho, é a técnica interferométrica, que fornece, simultaneamente, uma grande sensibilidade e uma larga gama dinâmica. Além destas vantagens, juntam-se as vantagens comuns associadas a todos os sensores de fibra óptica, tais como passividade eléctrica, fiabilidade e possibilidade de multiplexagem, que também se aplicam aos sensores interferométricos. Outra técnica muito utilizada no ramo dos sensores de fibra óptica, em configurações interferométricas com intuito de interrogação, é a técnica de interferometria de luz branca. Esta técnica permite precisão de medição, insensibilidade a flutuações da potência óptica ao longo do sistema de interrogação, assim como uma resolução elevada. Com o intuito de tornar os sistemas de instrumentação / interrogação mais compactos e flexíveis foi desenvolvida uma plataforma de instrumentação virtual, que consiste em aplicações de software que implementam as funções dos instrumentos físicos em ambiente computacional. Esta área permite obter sistemas de instrumentação / interrogação menos complexos, de maior portabilidade e com um custo mais reduzido. Esta dissertação tem como objectivo o desenvolvimento de um sistema de interrogação de sensores de fibra óptica interferométricos controlado automaticamente através de instrumentação virtual, sendo necessário numa fase inicial um estudo aprofundado dos sensores de fibra óptica, das diferentes técnicas de interrogação e da área de instrumentação virtual. O capítulo 1 é o capítulo de introdução, onde são apresentados de forma genérica os diferentes conceitos inerentes ao trabalho, nomeadamente sensores de fibra óptica e os conceitos de interrogação de sensores interferométricos e conceitos de instrumentação virtual. Os sensores interferométricos são abordados com mais detalhe no capítulo 2. Neste capítulo são abordados os conceitos teóricos de interferometria, assim como os diferentes esquemas interferométricos geralmente utilizados em sensores de fibra óptica.No capítulo 3 são apresentados os diferentes esquemas de detecção de sinal utilizados para interrogar sensores interferométricos de fibra óptica. É apresentada a técnica de interferometria de luz branca e os esquemas de detecção de sinal homódina e heteródina. O conceito de instrumentação, com ênfase nos sistemas de instrumentação virtual é apresentado no capítulo 4. É abordado o tema de sistemas de instrumentação tradicionais e de instrumentação virtual, dando ênfase às vantagens destes últimos. É também apresentado o ambiente de programação LabVIEW e o amplificador lock-in virtual, utilizado no desenvolvimento do projecto. No capítulo 5 é apresentado o desenvolvimento do sistema de interrogação de sensores interferométricos proposto inicialmente. Todo o desenvolvimento, desde implementação do interferómetro receptor, passando pelo sistema de controlo baseado em instrumentação virtual, até à caracterização do sistema está documentado neste capítulo. A monitorização e caracterização de sensores interferométricos com o sistema apresentado no capítulo 5 estão documentadas no capítulo 6. No capítulo 7 são apresentadas as conclusões relativas ao trabalho desenvolvido, assim como as perspectivas futuras de evolução do sistema implementado.

Sistema de interrogação de sensores bioquímicos

Este documento reporta as fases de concepção, desenvolvimento e teste de uma unidade autónoma de interrogação de sensores bioquímicos, de custo reduzido e de fácil utilização, baseado na espectroscopia no domínio das frequências. Com este protótipo, é possível efectuar medições de concentrações bioquímicas de diferentes compostos, de acordo com a cabeça sensora utilizada. Devido ao número e à complexidade dos equipamentos de bancada necessários num esquema tradicional, este tipo de medições pode implicar um custo bastante elevado. Daí a importância deste projecto no desenvolvimento de uma alternativa que seja economicamente viável, utilizando novas técnicas de medição. Inicialmente este projecto começou por uma pesquisa significativa dos componentes electrónicos necessários para o desenvolvimento do sistema, seguindo-se uma escolha detalhada do material, de acordo com as características desejadas para o sistema. Um dos factores mais relevantes deste trabalho foi a introdução da instrumentação virtual, utilizada para controlar por intermédio de uma placa de aquisição de dados (DAQ), as componentes electrónicas do sistema e na implementação de um “lock-in” virtual, sendo este responsável pela recuperação dos sinais “enterrados” no ruído de fundo. O sistema desenvolvido é composto pelos seguintes módulos: O módulo de alimentação, que fornece as tensões e correntes para o funcionamento do sistema, o módulo de geração e modulação utilizado para gerar o sinal modulador e fornecer corrente ao LED, o módulo de detecção e amplificação, que recebe e eleva o nível do sinal emitido pela amostra, e por fim, o módulo de controlo e processamento, que recolhe esse sinal através da DAQ e processa-o por intermédio do “lock-in” virtual. Para avaliar o desempenho do sistema de interrogação foi estudada a resposta de um complexo de rutênio luminescente a diferentes temperaturas. São apresentados resultados em que o sistema desenvolvido é comparado com um sistema padrão e caracterizado face aos parâmetros do “lock-in” virtual, demonstrando-se as suas possibilidades e limitações.

Sensores em fibra óptica para monitorização ambiental

Fruto da crescente preocupação face à bioacumulação e bioconcentração de poluentes e conscientização dos efeitos do aquecimento global, nos últimos anos têm sido adoptadas inúmeras acções e medidas que visam o controlo de parâmetros indicadores da qualidade do meio, a detecção de substâncias potencialmente perigosas e a promoção/utilização de energias alternativas não poluentes. Neste âmbito, a monitorização em tempo real revela-se fundamental para a análise contínua do equilíbrio dos ecossistemas. Neste contexto, os sensores de fibra óptica, mais concretamente os sensores químicos em fibra óptica possuem um conjunto de características, como por exemplo a miniaturização, baixo custo, versatilidade, biocompatibilidade, capacidade de monitorização remota, que representam uma alternativa tecnológica e economicamente viável. Por outro lado, a utilização de redes de difracção em sensores de fibra óptica, é em adição uma mais-valia para este tipo de sistemas, as redes de período longo pela sua sensibilidade intrínseca ao índice de refracção, e as redes de Bragg pela sua facilidade de interrogação e facilidade de multiplexagem. A presente dissertação tem por objectivo o estudo, desenvolvimento e análise de sensores em fibra óptica para monitorização de espaços ambientais. O presente documento encontra-se organizado em cinco capítulos. O capítulo 1 faz um enquadramento dos sensores de fibra óptica para monitorização ambiental dando relevo aos sensores químicos em fibra óptica. No capítulo 2 expõe-se o conjunto de conceitos necessários para a compreensão do trabalho. A começar pelas redes de difracção em fibra óptica e a suas potencialidades como elementos sensores. Algumas configurações foram detalhadas assim como alguns princípios para interrogação das mesmas. A medição multi-parâmetro e o fabrico de membranas de sensibilidade selectiva são também abordados. O Capitulo 3 refere a primeira configuração desenvolvida, trata-se de um sensor interferométrico baseado numa cavidade Fabry-Pérot, constituído por uma rede de Bragg e a reflectividade da ponta da fibra. O objectivo do sensor é a monitorização do ácido acético e outras espécies carboxílicas em bioreactores. Para tornar a configuração sensível ao ácido foi aplicado um revestimento de Silane-PVP à extremidade da fibra. A configuração sensora demonstrada aufere de características favoráveis, como excelente resolução, resposta linear, não utilização de indicadores, leitura em reflexão e o facto de operar na janela espectral das telecomunicações. O Capítulo 4 apresenta a segunda configuração desenvolvida que tem por objectivo a medição simultânea de salinidade e temperatura. A medição de salinidade é baseada no índice de refracção. Trata-se de um sensor de intensidade auto-referenciado, baseado em três redes de difracção. Uma rede de período longo sensível ao índice de refracção e temperatura e duas redes de Bragg, para interrogação da da rede de período longo e compensação de temperatura. Para discriminação dos parâmetros de interesse foi utilizado o método matricial. A configuração exposta exibe características favoráveis, como excelente resolução, resposta linear, discriminação de índice de refracção e temperatura, leitura em reflexão e o facto de operar na janela espectral das telecomunicações. O Capitulo 5 contém as conclusões e comentários finais ao trabalho. No final da tese seguem-se os anexos, onde se encontram as publicações e comunicações resultantes do trabalho realizado.

Monitorização ambiental em espaços florestais com rede de sensores sem fios

O objectivo deste projecto é desenvolver um sistema de monitorização florestal recorrendo às Redes de Sensores sem Fios. Para a monitorização florestal foi desenvolvido um protótipo cuja função é obter periodicamente os valores de temperatura, humidade, luminosidade, tensão nas baterias e a indicação do nível de sinal de rádio frequência recebido (RSSI- Received Signal Strength Indicator). O equipamento referido foi instalado num ambiente exterior, com características semelhantes à de interesse de modo a permitir avaliar os efeitos do ambiente no desempenho da rede. O funcionamento das Redes de Sensores sem Fios, baseadas no protocolo ZigBee, foi estudado e depois aplicado para transmitir os valores obtidos. Os dados referidos percorrem a rede ZigBee até alcançar a estação base, que tem como função processar, manipular, armazenar numa base de dados e disponibilizar os dados em tempo real através de uma página de Internet. Como os dados são armazenados é sempre possível efectuar uma consulta à base de dados para realização de estudos e estatísticas. Tendo em conta a capacidade limitada dos sistemas de armazenamento de energia utilizados em ambientes exteriores, foi desenvolvido um algoritmo que permite comutar os dispositivos na rede ZigBee de router para end-device e vice-versa, de modo a diminuir o consumo de energia e aumentar o tempo de vida da rede. Este algoritmo foi testado numa situação em que os nós sensores estão colocados em linha, existindo um único salto entre os mesmos.

Sensores de pressão em fibra óptica para o estudo dos fenómenos da percolação da água em solos

Dada a necessidade de obtermos sistemas monitorizados com elevada precisão, de grande durabilidade e resistentes às condições atmosféricas, surgiu a possibilidade de aplicação das fibras ópticas como sensores para monitorização de pressão. Nesse contexto, as fibras “hetero-core” (fibra óptica composta por uma fibra multimodo entre duas fibras ópticas monomodo) e a utilização de lentes GRIN (“GRaded INdex”) em conjunto com superfícies reflectoras permitem a determinação da pressão e são objecto de estudo desta dissertação. Em termos de aplicação, o objectivo principal desta tese de mestrado foi de proporcionar o projecto e desenvolvimentos da medida de pressão em 48 pontos para um tanque de estudo dos fenómenos de percolação da água nos solos e que é pertencente à Secção de Geotecnia do Departamento de Engenharia Civil da Faculdade de Engenharia da Universidade do Porto. Inicialmente, foi caracterizado um sistema contendo uma fibra “hetero-core” à qual foi aplicada uma curvatura, com auxílio de uma carruagem micrométrica. Este sistema permitiu a simulação do mesmo efeito de aplicação de pressão à fibra “hetero-core”. Na configuração seguinte, usou-se um OTDR (“Optical Time Domain Reflectometer”) para visualização e registo das perdas encontradas durante o processo de dobrar e esticar da fibra “hetero-core”. Ao longo deste registo, várias configurações foram testadas até ser encontrada a cabeça sensora com melhor comportamento para monitorizar a pressão. A multiplexagem foi conseguida ao colocar dois sensores em série, sendo cada um deles constituído por uma fibra “hetero-core” colocada no fundo de um tubo de água disposto verticalmente. Com a adição da água no tubo de água, a curvatura na fibra “hetero-core” aumentava, notando-se claramente que as perdas também subiam. Os resultados obtidos nesta configuração foram bastante satisfatórios permitindo a independência entre os dois sensores dispostos em série. Posteriormente, foi testada uma nova configuração sensora, o sensor de fibra óptica para monitorização de pressão foi construído com recurso a uma lente GRIN e uma superfície reflectora. Esta lente, disposta diante de um espelho, permitiu emitir e captar luz de um determinado comprimento de onda devido à reflexão do sinal luminoso no espelho. Com sucessivos incrementos, afastou-se e aproximou-se a lente ao espelho, registando-se e observando-se as perdas de potência obtidas com auxílio do OTDR. Também para esta configuração foi testada a multiplexagem de vários sensores, tendo sido utilizadas as seguintes opções: um acoplador de 2:1; um acoplador 4:1 e um comutador óptico. Verificou-se que a utilização de um comutador óptico é o melhor caso para a monitorização de pressão de múltiplos sensores. A multiplexagem com recurso ao comutador foi possível, uma vez que permitia a medição independente de cada sensor de pressão num determinado tempo. Com este resultado, é possível monitorizar 48 sensores com recurso ao OTDR, multiplexados temporalmente. Toda esta implementação prática da dissertação foi realizada nas instalações da Unidade de Optoelectrónica e Sistemas Electrónicos no INESC Porto, onde foram caracterizados e estudados sensores com diferentes características que poderão ser lidas neste documento. A componente teórica foi efectuada na Universidade da Madeira.

Monitorização de provas de educação física

O presente trabalho tem por objectivo desenvolver um sistema de monitorização de provas de educação física e do ambiente circundante. Neste projecto desenvolveu-se um protótipo para uma Rede de Sensores Sem Fios (RSSF) que realiza a monitorização, em tempo real, do esforço e desempenho da actividade física dos atletas e das características físicas do ambiente. Estudou-se o funcionamento das RSSF, baseadas no protocolo ZigBee, e foram desenvolvidos módulos de monitorização de atletas e ambiente que integram esta tecnologia como meio de comunicação. O módulo de monitorização de atletas é composto por acelerómetro, sensor de batimento cardíaco e GPS. Inclui um serviço de localização secundário a partir do received signal strenght indicator (RSSI) caso o serviço de GPS estiver indisponível. O módulo de monitorização ambiental é composto por vários sensores que monitorizam: humidade, temperatura, luminosidade, monóxido de carbono, dióxido de carbono e oxigénio. Cada módulo de monitorização ambiental foi munido com Bluetooth, por forma a que os atletas, sempre que no alcance da rede, possam com o próprio telemóvel consultar o valor actual dos parâmetros ambientais e a sua localização. Estes dados são medidos e transmitidos periodicamente, em tempo real, pela rede ZigBee para uma estação base acoplada a um computador. Os dados são armazenados e processados e os resultados são disponibilizados através de uma aplicação no computador local e de uma página na Internet. Neste trabalho verifica-se que a RSSF, que utiliza o protocolo ZigBee, é capaz de realizar comunicação entre atletas, sensores ambientais e computador com baixo consumo energético, optimizando a autonomia pretendida. Este sistema de RSSF integrado com a tecnologia sensorial actual, permite o desenvolvimento de módulos com um elevado nível de funcionalidades em dimensões relativamente reduzidas.