Coherent superposition states as quantum rulers

We explore the sensitivity of an interferometer based on a quantum circuit for coherent states. We show that its sensitivity is at the Heisenberg limit. Moreover, we show that this arrangement can measure very small length intervals.

Entanglement in the steady state of a collective-angular-momentum (Dicke) model

We model the behavior of an ion trap with all ions driven simultaneously and coupled collectively to a heat bath. The equations for this system are similar to the irreversible dynamics of a collective angular momentum system known as the Dicke model. We show how the steady state of the ion trap as a dissipative many-body system driven far from equilibrium can exhibit quantum entanglement. We calculate the entanglement of this steady state for two ions in the trap and in the case of more than two ions we calculate the entanglement between two ions by tracing over all the other ions. The entanglement in the steady state is a maximum for the parameter values corresponding roughly to a bifurcation of a fixed point in the corresponding semiclassical dynamics. We conjecture that this is a general mechanism for entanglement creation in driven dissipative quantum systems.

Acute stress hyperglycemia in cats is associated with struggling and increased concentrations of lactate and norepinephrine

We characterized the changes in blood glucose concentrations in healthy cats exposed to a short stressor and determined the associations between glucose concentrations, behavioral indicators of stress, and blood variables implicated in stress hyperglycemia (plasma glucose, lactate, insulin, glucagon, cortisol, epinephrine, and norepinephrine concentrations). Twenty healthy adult cats with normal glucose tolerance had a 5-minute spray bath. Struggling and vocalization were the most frequent behavioral responses. There was a strong relationship between struggling and concentrations of glucose and lactate. Glucose and lactate concentrations increased rapidly and significantly in all cats in response to bathing, with peak concentrations occurring at the end of the bath (glucose baseline 83 mg/dL, mean peak 162 mg/dL; lactate baseline 6.3 mg/dL, mean peak 64.0 mg/dL). Glucose response resolved within 90 minutes in 12 of the 20 cats. Changes in mean glucose concentrations were strongly correlated with changes in mean lactate (r =.84; P

Ultrasonic absorption in polymer gel dosimeters

Ultrasonic absorption in polymer gel dosimeters was investigated. An ultrasonic interferometer was used to study the frequency (f) dependence of the absorption coefficient (alpha) in a polyacrylamide gel dosimeter (PAG) in the frequency range 5-20 MHz. The frequency dependence of ultrasonic absorption deviated from that of an ideal viscous fluid. The presence of relaxation mechanisms was evidenced by the frequency dependence of alpha/f(2) and the dispersion in ultrasonic velocity. It was concluded that absorption in polymer gel dosimeters is due to a number of relaxation processes which may include polymer-solvent interactions as well as relaxation due to motion of polymer side groups. The dependence of ultrasonic absorption on absorbed dose and formulation was also investigated in polymer gel dosimeters as a function of pH and chemical composition. Changes in dosimeter pH and chemical composition resulted in a variation in ultrasonic dose response curves. The observed dependence on pH was considered to be due to pH induced modifications in the radiation yield while changes in chemical composition resulted in differences in polymerisation kinetics. (C) 2003 Elsevier B.V. All rights reserved.

Lead reduces tension development and the myosin ATPase activity of the rat right ventricular myocardium

Lead (Pb2+) poisoning causes hypertension, but little is known regarding its acute effects on cardiac contractility. To evaluate these effects, force was measured in right ventricular strips that were contracting isometrically in 45 male Wistar rats (250-300 g) before and after the addition of increasing concentrations of lead acetate (3, 7, 10, 30, 70, 100, and 300 µM) to the bath. Changes in rate of stimulation (0.1-1.5 Hz), relative potentiation after pauses of 15, 30, and 60 s, effect of Ca2+ concentration (0.62, 1.25, and 2.5 mM), and the effect of isoproterenol (20 ng/mL) were determined before and after the addition of 100 µM Pb2+. Effects on contractile proteins were evaluated after caffeine treatment using tetanic stimulation (10 Hz) and measuring the activity of the myosin ATPase. Pb2+ produced concentration-dependent force reduction, significant at concentrations greater than 30 µM. The force developed in response to increasing rates of stimulation became smaller at 0.5 and 0.8 Hz. Relative potentiation increased after 100 µM Pb2+ treatment. Extracellular Ca2+ increment and isoproterenol administration increased force development but after 100 µM Pb2+ treatment the force was significantly reduced suggesting an effect of the metal on the sarcolemmal Ca2+ influx. Concentration of 100 µM Pb2+ also reduced the peak and plateau force of tetanic contractions and reduced the activity of the myosin ATPase. Results showed that acute Pb2+ administration, although not affecting the sarcoplasmic reticulum activity, produces a concentration-dependent negative inotropic effect and reduces myosin ATPase activity. Results suggest that acute lead administration reduced myocardial contractility by reducing sarcolemmal calcium influx and the myosin ATPase activity. These results also suggest that lead exposure is hazardous and has toxicological consequences affecting cardiac muscle.

Conceptual design of a conveyer system for supporting basic quality of life of bedridden elderly people

With the increasing number of aged people, especially in developed countries, Ambient Assisted Living solutions have become an important subject to be explored and developed. Currently, as specialized Institutions in geriatric care cannot cope with the increasing requests for support of quality of life, patients have to remain at their homes having as caregiver the other member of the couple or a member of close family. A solution for supporting the caregiver, during assisting the bedridden person with some basic tasks as eating, taking a bath and/or hygiene care is of utmost importance. This paper presents an approach for supporting the caregiver in moving and repositioning the bedridden elderly people (BEP) with the assistance of a mechanical system conveyer. The conceptual design of the mechanical system must be devoted to assist the caregiver in the handling and repositioning of the BEP. The proposed mechatronic system must, ideally, minimize the system's handling complexity, reduce the number of caregivers and the amount of spended and needed effort.

Conceptual design of a mechatronic system for supporting basic quality of life of bedridden elderly people

Ambient Assisted Living is an important subject to be explored and developed, especially in developed countries, due to the increasing number of aged people. In this context the development of mechatronic support systems for bedridden elderly people (BEP) living in their homes is essential in order to support independence, autonomy and improve their quality of life. Some basic tasks as eating, taking a bath and/or hygiene cares become difficult to execute, regarding that often the main caregiver is the other element of the aged couple (husband or wife). This paper presents the conceptual design of a mechanical system especially devoted to assist the caregiver in the handling and repositioning of the BEP. Issues as reducing the number of caregivers, to only one, and reducing the system's handling complexity (because most of the time it will be used by an aged person) are considered. The expertise obtained from the visits to rehabilitation centers and hospitals, and from working meetings, are considered in the development of the proposed mechatronic system.

Estudo técnico/económico da instalação de uma central de cogeração numa serração de madeira

O pinheiro tem um papel importante na ecologia e economia nacional. O Pinheiro sofre de uma praga severa, denominada por doença da murchidão dos pinheiros, causada pelo nemátodo da madeira do pinheiro (NMP). Apresenta-se como um verme microscópico, invertebrado, medindo menos de 1,5 mm de comprimento. O contágio entre árvores deve-se a vectores biologicamente conhecidos por longicórneo e capricórnio do pinheiro. Os produtores de madeira de pinho são desta forma obrigados a efectuar tratamentos térmicos (HT), de eliminação do NMP e dos seus vectores para que a exportação da madeira serrada cumpra com a norma NP 4487. De modo a manter a competitividade internacional das empresas nacionais, o impacto dos custos do HT deve ser minimizado. O objectivo desta dissertação é efectuar o estudo técnico-económico da implementação de um sistema de cogeração capaz produzir calor para efectuar o tratamento ao NMP e simultaneamente energia eléctrica para vender à rede pública. As receitas da venda de energia eléctrica poderão contribuir para a minimização dos custos do HT. Tendo em conta que os resíduos das serrações de madeira podem ser usados como combustível consideraram-se para avaliação duas tecnologias de cogeração, um sistema de turbina a vapor clássico (ciclo Rankine) e um sistema Organic Rankine Cycle (ORC), permitindo ambas a queima dos resíduos das serrações de madeira. No que diz respeito à avaliação económica, foi desenvolvido um simulador de tecnologia/modalidade de remuneração que efectua cálculos consoante as necessidades térmicas de cada produtor, a potência eléctrica a instalar e indicadores económicos, VAL, TIR e PAYBACK da instalação do sistema de cogeração. O simulador desenvolvido aplica a nova legislação que enquadra o sistema jurídico e remuneratório da cogeração (DL 23/2010), na qual se consideram duas modalidades, geral e especial. A metodologia desenvolvida foi aplicada num caso real de uma serração de madeira e os principais resultados mostram que as soluções apresentadas, turbina a vapor e sistema ORC, não apresentam viabilidade económica. Através da análise de sensibilidade, conclui-se que um dos factores que mais influência a viabilidade económica do projecto é o tempo de funcionamento reduzido. Sendo uma das soluções apresentada a criação de uma central de cogeração para vários produtores de madeira. Uma possível solução para o problema do reduzido tempo de utilização seria o fornecimento do serviço de tratamentos térmicos a outros produtores de paletes de madeira que não possuem estufa própria.

Structural characterization and immunogenicity in wildtype and immune tolerant mice of degraded recombinant human interferon alpha2b

Purpose - To study the influence of protein structure on the immunogenicity in wildtype and immune tolerant mice of well-characterized degradation products of recombinant human interferon alpha2b (rhIFNα2b). Methods - RhIFNα2b was degraded by metal catalyzed oxidation (M), crosslinking with glutaraldehyde (G), oxidation with hydrogen peroxide (H) and incubation in a boiling water bath (B). The products were characterized with UV absorption, circular dichroism and fluorescence spectroscopy, gel permeation chromatography, reversed-phase HPLC, SDS-PAGE, Western blotting and mass spectrometry. The immunogenicity of the products was evaluated in wildtype mice and in transgenic mice immune tolerant for hIFNα2. Serum antibodies were detected by ELISA or surface plasmon resonance. Results - M-rhIFNα2b contained covalently aggregated rhIFNα2b with three methionines partly oxidized to methionine sulfoxides. G-rhIFNα2b contained covalent aggregates and did not show changes in secondary structure. H-rhIFNα2b was only chemically changed with four partly oxidized methionines. B-rhIFNα2b was largely unfolded and heavily aggregated. Native (N) rhIFNα2b was immunogenic in the wildtype mice but not in the transgenic mice, showing that the latter were immune tolerant for rhIFNα2b. The antirhIFNα2b antibody levels in the wildtype mice depended on the degradation product: M-rhIFNα2b > H-rhIFNα2b ~ N-rhIFNα2b >> B-rhIFNα2b; G-rhIFNα2b did not induce anti-rhIFNα2b antibodies. In the transgenic mice, only M-rhIFNα2b could break the immune tolerance. Conclusions - RhIFNα2b immunogenicity is related to its structural integrity. Moreover, the immunogenicity of aggregated rhIFNα2b depends on the structure and orientation of the constituent protein molecules and/or on the aggregate size.

Structural characterization and immunogenicity in wild-type and immune tolerant mice of degraded recombinant human interferon Alpha2b

Purpose: This study was conducted to study the influence of protein structure on the immunogenicity in wild-type and immune tolerant mice of well-characterized degradation products of recombinant human interferon alpha2b (rhIFNα2b). Methods: RhIFNα2b was degraded by metal-catalyzed oxidation (M), cross-linking with glutaraldehyde (G), oxidation with hydrogen peroxide (H), and incubation in a boiling water bath (B). The products were characterized with UV absorption, circular dichroism and fluorescence spectroscopy, gel permeation chromatography, reverse-phase high-pressure liquid chromatography, sodium dodecyl sulfate polyacrylamide gel electrophoresis, Western blotting, and mass spectrometry. The immunogenicity of the products was evaluated in wild-type mice and in transgenic mice immune tolerant for hIFNα2. Serum antibodies were detected by enzyme-linked immunosorbent assay or surface plasmon resonance. Results: M-rhIFNα2b contained covalently aggregated rhIFNα2b with three methionines partly oxidized to methionine sulfoxides. G-rhIFNα2b contained covalent aggregates and did not show changes in secondary structure. H-rhIFNα2b was only chemically changed with four partly oxidized methionines. B-rhIFNα2b was largely unfolded and heavily aggregated. Nontreated (N) rhIFNα2b was immunogenic in the wild-type mice but not in the transgenic mice, showing that the latter were immune tolerant for rhIFNα2b. The anti-rhIFNα2b antibody levels in the wild-type mice depended on the degradation product: M-rhIFNα2b > H-rhIFNα2b ∼ N-rhIFNα2b ≫ B-rhIFNα2b; G-rhIFNα2b did not induce anti-rhIFNα2b antibodies. In the transgenic mice, only M-rhIFNα2b could break the immune tolerance. Conclusions: RhIFNα2b immunogenicity is related to its structural integrity. Moreover, the immunogenicity of aggregated rhIFNα2b depends on the structure and orientation of the constituent protein molecules and/or on the aggregate size.

Estudos de absorção de CO2 com soluções aminadas

A absorção química de dióxido de carbono (CO2) através de soluções aquosas de aminas tem sido estudada nos últimos anos devido à preocupação ambiental face ao aquecimento global. Nestes estudos, foram tidos como principais objectivos a realização de ensaios preliminares de absorção e desabsorção de CO2 em soluções aquosas de aminas bem como a construção de uma instalação piloto para a mesma finalidade. Inicialmente, a nível laboratorial, procedeu-se à absorção de CO2 através de soluções aquosas de aminas. As aminas utilizadas nestes estudos foram a monoetanolamina (MEA), etilenodiamina (EDA), 1,6- hexanodiamina (HDA) e piperazina anidra (PZ). A absorção de CO2 através destas aminas foi realizada experimentalmente às condições normais de pressão e temperatura. A concentração das soluções aquosas foi de 20% em massa de cada amina. Foram também realizados estudos de regeneração das soluções aquosas de aminas saturadas de CO2 em banho de glicerina, para determinar as condições de regeneração. Para além disso, observou-se o estado físico das aminas no estado puro até saturação com CO2 para garantir a não ocorrência de danos a nível de entupimento numa posterior utilização na instalação piloto. Por fim, voltaram-se a repetir todos estes ensaios experimentais utilizando-se, em vez da água destilada, um solvente polar aprótico, dimetilsulfóxido (DMSO). Numa segunda fase destes estudos, a absorção de CO2 através de soluções aquosas de aminas foi investigada experimentalmente numa instalação piloto. O objectivo era utilizar nesta fase do estudo as mesmas aminas utilizadas nos ensaios preliminares mas uma vez que não se dispunha das quantidades necessárias de aminas e para a sua aquisição teria que se despender bastante tempo e dinheiro, utilizaram-se duas soluções aquosas de alcanolaminas. As alcanolaminas utilizadas no presente estudo foram a amina secundária dietanolamina (DEA) e a amina terciária N-metildietanolamina (MDEA), duas aminas amplamente utilizadas nas indústrias químicas e petroquímicas para a purificação dos gases de combustão. A absorção de CO2 através destas duas alcanolaminas foi realizada experimentalmente às condições normais de pressão e temperatura. As concentrações das soluções aquosas foram de (10, 20 e 30) % em massa de MDEA e de DEA. O processo de adição de cloreto de bário (BaCl2.2H2O) às alcanolaminas ajuda à formação de carbonato de bário, quando o CO2 passa através da solução de alcanolamina. A quantidade de carbonato de bário formado foi utilizado para determinar a solubilidade do CO2 (mol CO2/mol alcanolamina). O principal desafio na captura de CO2 dos gases de combustão é o de reduzir o consumo de energia necessária para a regeneração do solvente. Deste modo, foram também realizados estudos de regeneração das soluções de alcanolaminas saturadas, para determinar as condições de regeneração. Os resultados obtidos, a nível laboratorial, revelaram que uma amina secundária (PZ) e uma amina primária de cadeia longa (HDA) são mais favoráveis ao processo de absorção e regeneração de CO2. No entanto, e devido a essa mesma estrutura molecular, necessitam de maiores valores de temperaturas para desabsorver o CO2. Garantiu-se poder trabalhar com as quatro aminas no estado puro em estudos futuros, na instalação piloto, garantindo que não ocorrerão danos a nível de entupimento. Relativamente ao solvente utilizado concluiu-se que um solvente polar aprótico não é um solvente favorável para estes estudos. Os resultados obtidos, na instalação piloto, revelaram que a amina terciária, MDEA, consegue absorver maiores quantidades de CO2 do que a amina secundária, EDA, bem como é a mais fácil de regenerar com menor perda de capacidade de absorção do que a EDA.

O uso do smartphone na avaliação do risco de queda associado ao envelhecimento

Introdução: O declínio do equilíbrio, da força dos membros inferiores e o medo de cair são fatores de risco de queda associados ao envelhecimento e a sua avaliação pode ser realizada pelo teste One Leg Standing (OLS), Sit to Stand (STS) e pela Falls Eficacy Scale (FES), respetivamente. As aplicações para smartphone constituem uma alternativa para a avaliação dos fatores de risco de queda no envelhecimento. Objetivo: Analisar a capacidade de uma aplicação para smartphone na avaliação dos testes STS, OLS e FES. Metodologia: Realizou-se um estudo analítico numa amostra de 27 voluntários com idade ≥ 60 anos. Realizaram-se os testes STS, OLS e a FES (versão iconográfica, apresentada no smartphone). Os dados foram recolhidos simultaneamente por um smartphone e pelo Qualisys Motion Capture Systems associado a uma plataforma de forças. Foi utilizado o r de Pearson ou Spearman para analisar as possíveis correlações. Resultados: No STS obteve-se uma correlação muito forte (rp=0.97) no número de repetições de ciclos Sit Stand Sit (SLS) e forte na duração média do SLS (rp=0.85) e das subfases Sit to Stand (rp=0.69) e Stand to Sit (rp=0.778), com p<0.001. As medidas de inclinação do tronco apresentaram correlações fortes, com exceção do ângulo inicial (p≥0.05). No OLS, verificou-se uma correlação moderada entre o deslocamento do centro de pressão peak to peak médio-lateral (rs=0.45; p=0.017) e antero-posterior (rs=0.39; p=0.046), root mean square médio-lateral (rs=0.39; p=0.046) e antero-posterior (rs=0.46; p=0.017) e área do estatocinesiograma (rs=0.45; p=0.018). Na FES obteve-se uma correlação moderada em três categorias: ‘tomar banho/duche’ (rs=0.49; p=0.010), ‘deitar/levantar da cama (rs=0.43; p=0.024) e ‘chegar aos armários’ (rs=0.38; p=0.050). Conclusão: A aplicação para smartphone parece avaliar corretamente os ciclos e a variação da inclinação do tronco no STS, porém parece necessitar de ser reajustada na FES e na velocidade do deslocamento do centro de pressão, no OLS.

Estudo da estabilidade térmica da pele

Mestrado em Engenharia Química

Estudo da reciclagem do banho de caleiro de pele caprina

Mestrado em Engenharia Química

Sub-micron structuring of silicon using femtosecond laser interferometry

We report the fabrication of planar sub-micron gratings in silicon with a period of 720 nm using a modified Michelson interferometer and femtosecond laser radiation. The gratings consist of alternated stripes of laser ablated and unmodified material. Ablated stripes are bordered by parallel ridges which protrude above the unmodified material. In the regions where ridges are formed, the laser radiation intensity is not sufficient to cause ablation. Nevertheless, melting and a significant temperature increase are expected, and ridges may be formed due to expansion of silicon during resolidification or silicon oxidation. These conclusions are consistent with the evolution of the stripes morphology as a function of the distance from the center of the grating. (C) 2013 Elsevier Ltd. All rights reserved.