Plataforma smartphone para biossensores de espectroscopia de infravermelho próximo

O tema “Plataforma smartphone para biossensores de Espectroscopia de Infravermelho Próximo”, surge no âmbito da instrumentação médica, na área das BCI – Brain Computer Interfaces, devido à necessidade de encontrar um dispositivo portátil, de custo acessível e elevada performance que permita obter informação acerca da actividade neuronal do córtex motor no decorrer duma determinada tarefa. O objectivo do trabalho consiste no desenvolvimento duma sonda capaz de detectar as alterações hemodinâmicas que ocorrem no córtex, bem como toda a instrumentação inerente à aquisição do sinal e transmissão dos dados para um computador, a análise dos dados e por fim o desenvolvimento de uma aplicação em Android para visualização dos resultados. Foi desenvolvida uma banda para a cabeça, composta pela sonda NIRS: LEDs (Light-Emiting Diodes) de 940nm e 660nm e os respectivos fototransístores de detecção, bem como toda a electrónica de condicionamento do sinal captado. Num módulo à parte, alimentado por duas baterias de 9V, encontram-se os circuitos electrónicos onde é possível regular ganhos de amplificação e offsets. Os dados foram adquiridos pelo microcontrolador Arduíno Uno, usando uma taxa de amostragem de 50Hz em cada um dos dois canais utilizados. O controlo do Arduíno foi feito utilizando o LabVIEW. Para o processamento dos dados, visualização e cálculo das concentrações de oxi e desoxi-hemoglobina no sangue recorreu-se ao Matlab. O sistema foi calibrado com recurso a um oxímetro de pulso clínico usado em cinco indivíduos saudáveis. Finalmente o sistema foi testado ao colocar-se o sensor NIRS sobre o córtex motor esquerdo de nove indivíduos saudáveis destros, fazendo-se uma aquisição de dados durante dois minutos. Utilizou-se um paradigma de 10s de repouso seguido de 10s a abrir e fechar a mão. O sistema NIRS conseguiu medir as alterações que ocorrem nas concentrações de oxi e desoxi-hemoglobina devido à actividade motora de abrir e fechar a mão. Dado o princípio físico ser o mesmo do dos oxímetros convencionais, conseguiu-se ainda medir com sucesso a frequência cardíaca e a saturação percentual de oxigénio após a calibração do sensor. As medidas podem ser visualizadas numa aplicação desenvolvida para o Android. Os resultados sugerem que com esta abordagem, este tipo de dispositivo pode estar disponível a baixo custo quer para doentes quer para indivíduos saudáveis, por exemplo em aplicações de telemóvel.

Espectroscopia ótica de emissão em descargas luminescentes anómalas para produção de filmes finos

O objetivo deste projeto é implementar e explorar um sistema de espectroscopia ótica de emissão para monitorizar e tentar correlacionar os espectros óticos de emissão da descarga produzida por mais que um cátodo com a composição de filmes finos com gradiente em profundidade obtidos por co-deposição utilizando dois cátodos magnetrão. O projeto foi desenvolvido Laboratório de Plasmas e Aplicações da Linha 2/CEFITEC. Numa primeira fase reativou-se o sistema de deposição de filmes binários (SIDEBI) e um dos cátodos magnetrão, para funcionar no modo de obtenção de filmes em codeposição com dois cátodos. O sistema foi reconfigurado, testado, detetando e corrigindo anomalias de funcionamento. Na segunda fase do projeto instalou-se o acoplamento da fibra ótica a câmara de vácuo. Para a aquisição dos espectros, adaptou-se um programa em LabView 13.0 de controlo simultâneo das fontes de tensão já existente, para que este possa controlar o espectrómetro ótico AvaSpec-3648-USB2 da Avantes e adquirir os espectros óticos de emissão da descarga obtida pelos cátodos. Na fase final dos trabalhos produziram-se filmes com gradiente de composição em profundidade e analisaram-se os espectros óticos obtidos em cada etapa da deposição para definir as linhas espectrais a serem monitorizadas e a sua relação com as taxas de deposição estimadas de cada metal. A composição dos filmes foi posteriormente analisada por RBS e os seus resultados comparados com os estimados a partir das curvas de calibração da potência da descarga em função das taxas de deposição dos materiais. O capítulo 1 apresenta uma introdução aos temas das descargas luminescentes anómalas, deposição catódica e espectroscopia ótica de emissão. No capítulo 2 são apresentados os diversos sistemas utilizados na realização do trabalho experimental. Numa primeira fase apresenta-se o sistema de deposição de filmes por pulverização catódica. Numa segunda fase são descritas as modificações efetuadas a este sistema de deposição necessárias para a implementação de um sistema de espectroscopia ótica de emissão. É também aqui descrito método de implementação deste sistema de espectroscopia e a sua constituição. O capítulo 3 descreve o método abordado para tratamento dos espectros de emissão obtidos nas descargas, e são apresentados os resultados obtidos e a respetiva análise. No capítulo 4 são apresentadas as conclusões referentes ao trabalho realizado.

Dimensionamento mecânico de um equipamento de aproveitamento de energia das ondas pelo sistema YOYOGEN

Nos últimos anos tem havido um grande investimento nas energias renováveis tendo como principal objetivo a redução das emissões de dióxido de carbono. Em vários ramos das renováveis a tecnologia já atingiu um estado de maturidade, como no caso da energia hídrica, eólica e solar. No entanto o mesmo não se passa com a energia das ondas onde ainda não se encontrou uma solução viável, que juntamente com o ele-vado potencial para a produção de energia elétrica abre o caminho para o estudo de abordagens alternativas a esta fonte de energia. O principal objetivo deste trabalho foi o dimensionamento do sistema mecânico do equipamento de aproveitamento de energia das ondas YOYOGEN, composto por um veio e vários geradores e engrenagens planetárias. Foi utilizado o software SolidWorks® para modelar em 3D todos os componen-tes do sistema mecânico. Nos cálculos para dimensionamento das engrenagens foram utilizadas as normas Britânicas e para os cálculos dos outros componentes as fórmulas da resistência dos materiais. Os resultados obtidos mostram que embora do ponto de vista dinâmico o sistema funcione, os requisitos de projeto para que o sistema funcione submerso durante 20 anos sem manutenção resultaram numa solução com engrenagens de dimensões e peso consideráveis. Estes resultados poderão por em causa a viabilidade do projeto visto que o sistema mecânico tem de se mover dentro de água com uma largura de aproxi-madamente 4 metros e uma massa a rondar as 3 toneladas.

Fatigue life assessment of endodontic instruments subjected to multi planar curvature

This present study aimed to investigate the fatigue life of unused (new) endodontic instruments made of NiTi with control memory by Coltene™ and subjected to the multi curvature of a mandibular first molar root canal. Additionally, the instrument‟s structural behaviour was analysed through non-linear finite element analysis (FEA). The fatigue life of twelve Hyflex™ CM files was assessed while were forced to adopt a stance with multiple radius of curvature, similar to the ones usually found in a mandibular first molar root canal; nine of them were subjected to Pecking motion, a relative movement of axial type. To achieve this, it was designed an experimental setup with the aim of timing the instruments until fracture while worked inside a stainless steel mandibular first molar model with relative axial motion to simulate the pecking motion. Additionally, the model‟s root canal multi-curvature was confirmed by radiography. The non-linear finite element analysis was conducted using the computer aided design software package SolidWorks™ Simulation, in order to define the imposed displacement required by the FEA, it was necessary to model an endodontic instrument with simplified geometry using SolidWorks™ and subsequently analyse the geometry of the root canal CAD model. The experimental results shown that the instruments subjected to pecking motion displayed higher fatigue life values and higher lengths of fractured tips than those with only rotational relative movement. The finite element non-linear analyses shown, for identical conditions, maximum values for the first principal stress lower than the yield strength of the material and those were located in similar positions to the instrument‟s fracture location determined by the experimental testing results.

Desenvolvimento e otimização do projeto mecatrónico para um Tribómetro Linear

Dissertação de mestrado integrado em Engenharia Mecânica

Projecto de componentes estruturais recorrendo a soluções avançadas em aços de alta resistência

Dissertação de mestrado integrado em Engenharia Mecânica

Análise e simulação do processo de dobragem de um tubo elíptico utilizando um aço avançado de elevada resistência

Dissertação de mestrado integrado em Engenharia Mecânica

Konzepterstellung, Realisierung und Verifizierung eines Messplatzes zur Untersuchung von Umwelteinflüssen auf Hochfrequenzkomponenten

Alle Komponenten der Hochfrequenztechnik sind bei jedem Anwendungszweck unterschiedlichen Umwelteinflüssen ausgesetzt. Um einzelne Bauteile oder verschiedene Baugruppen auf ihr Verhalten unter verschiedenen Umweltbedingungen zu untersuchen und um eine stabile Funktionsweise bei diesen zu gewährleisten, wurde ein Messplatz konzipiert, entwickelt und verifiziert. Zur Ansteuerung wurde Labview als Programmierumgebung verwendet. In dieser Arbeit wird nachfolgend auf die Grundlagen dieser Thematik, die verwendeten Geräte mit dazugehörigem Aufbau und die Programmierung in Labview erläutert. Abschließend wird auf die verschiedenen Verifizierungsmessungen eingegangen. Bei diesen wurde ein Verstärker mithilfe eines vektoriellen Netzwerkanalysators auf seine Charakteristiken bei verschiedenen Temperaturen untersucht und mit den Kennwerten des Herstellers verglichen.

Entwicklung einer benutzerfreundlichen Software zur Berechnung von Rundfunk-Sendeantennen

Die Abteilung Sendertechnik des Norddeutschen Rundfunks betreibt die Sender zur Versorgung der Rundfunknutzer und befasst sich unter anderem mit der Planung und Optimierung von Sendeantennen. Das Ziel dieser Bachelorarbeit war die Entwicklung einer Software, mit der Horizontaldiagramme von Antennen erstellt, angepasst und dokumentiert werden können. Dafür wurde eine vorhandene LabVIEW-Software in ihren Grundzügen übernommen, in eine neue, in Java entwickelte Programmumgebung übertragen und dort erweitert und optimiert. Die Arbeit dokumentiert die Grundlagen der Sendeantennenplanung und die programmiertechnischen Entwicklungsschritte bis hin zur fertiggestellten und funktionsfähigen Software. Im Speziellen geht sie dabei auf die Berechnung von Antennensystemen, die Erstellung von Horizontaldiagrammen sowie die objektorientierte Programmierung und die Erstellung von grafischen Benutzeroberflächen ein. Dabei werden die einzelnen Entwicklungsschritte dokumentiert und erläutert sowie die Validierung der Software beschrieben.

Monitor EMG con conexión inalámbrica

El sistema desarrollado en este trabajo permite la detección de fatiga del músculo de un paciente. Las señales electromiográficas generadas por el músculo son detectadas mediante electrodos superficiales, que sirven de entrada al circuito hacia los diferentes canales de entrada. Tras una primera etapa de amplificación, las señales son filtradas por un filtro pasabanda. Las señales acondicionadas se digitalizan mediante un conversor analógico digital que está conectado a un microcontrolador. Éste establece la comunicación con el PC enviándole los datos a través del puerto serie. Finalmente, mediante un programa implementado en Labview se procesan los datos y se determina la existencia o no de fatiga muscular.

Modernització d'un equip de DTA per a mesures d'estabilitat tèrmica de polímers

L’objectiu del projecte ha estat modernitzar un equip d’anàlisi tèrmica diferencial (DTA) realitzant un programa informàtic mitjançant Labview per programar un controlador PID Eurotherm model 3216 d'un forn NETZSCH 6.231.0 i adquisició de dades mitjançant targeta NI-9211. S’ha comprovat que el programa informàtic funciona correctament realitzant assaigs d'anàlisi tèrmic diferencial d'alguns polímers. El programa i cada un dels equips s’han implementat en el laboratori, s’ha calibrat el sistema i s’han realitzat diversos assaigs experimentals comprovant el seu correcte funcionament. S’han repetit els assaigs per comprovar la reproducibilitat i s’han comparat els resultats amb gràfics realitzats amb altres equips comprovant la correlació dels resultats obtinguts. Es fa constar que no és objectiu d’aquest projecte optimitzar la senyal ni l’estudi de propietats de les mostres assajades sinó comprovar el correcte funcionament del programa informàtic creat per controlar el forn i adquirir dades.

Instrumentació i control d'actuadors fluídics per a sistemes analítics: sistema de regulació d'una microbomba de precisió a mode de xeringa

En aquest projecte s’ha implementat un sistema de control per a les bombes microfluídiques LPVX de The Lee Company funcionant a mode de xeringa. El sistema consisteix en un circuit controlador basat en el microxip UDN 296 B de Allegro MicroSystems, que conté dos Ponts en H per a controlar motors pas a pas i dos mòduls de Modulació d’Amplada de Polsos (PWM), governat a partir d’un programa de control com a instrument virtual dissenyat sota l’entorn LabVIEW. El programa de control permet indicar la quantitat de volum a aspirar o dispensar per la bomba i escollir entre una execució simple o una de continuada, podent-ne controlar en aquest segona opció el temps entre execució i execució. El programa també permet visualitzar el procés mitjançant la obtenció de la imatge d’una webcam amb DirectShow. Finalment també permet el control remot de l’Instrument Virtual a través de la xarxa d’Internet.

Ultimate test bench for pediatric biventricular assist device based on artificial muscles.

Ventricular assist devices (VADs) are used in treatment for terminal heart failure or as a bridge to transplantation. We created biVAD using the artificial muscles (AMs) that supports both ventricles at the same time. We developed the test bench (TB) as the in vitro evaluating system to enable the measurement of performance. The biVAD exerts different pressure between left and right ventricle like the heart physiologically does. The heart model based on child's heart was constructed in silicone. This model was fitted with the biVAD. Two pipettes containing water with an ultrasonic sensor placed on top of each and attached to ventricles reproduced the preload and the after load of each ventricle by the real-time measurement of the fluid height variation proportionally to the exerted pressure. The LabVIEW software extrapolated the displaced volume and the pressure generated by each side of our biVAD. The development of a standardized protocol permitted the validation of the TB for in vitro evaluation, measurement of the performances of the AM biVAD herein, and reproducibility of data.

New bench test for venous cannula performance assessment.

Cannula design is of prime importance for venous drainage during cardiopulmonary bypass (CPB). To evaluate cannulas intended for CPB, an in vitro circuit was set up with silicone tubing between the test cannula encased in a movable preload reservoir and another static reservoir. The pressure-drop (DeltaP) value (P-drainage - P-preload) was measured using Millar pressure transducers. Flow rate (Q) was measured using an ultrasound flowmeter. Data display and data recording were controlled using a LabView application, custom made particularly for our experiments. Our results demonstrated that DeltaP, Q, and cannula resistance (DeltaP/Q) values were significantly decreased when the cannula diameter was increased for Smart and Medtronic cannulas. Smartcanula showed 36% and 43% less resistance compared to Medtronic venous and Medtronic femoral cannulas, respectively. The cannula shape (straight- or curved-tips) did not affect the DLP cannula resistance. Out of five cannulas tested, the Smartcanula outperforms the other commercially available cannulas. The mean (DeltaP/Q) values were 3.3 +/- 0.08, 4.07 +/- 0.08, 5.58 +/- 0.10, 5.74 +/- 0.15, and 6.45 +/- 0.15 for Smart, Medtronic, Edwards, Sarns, and Gambro cannulas, respectively (two-way ANOVA, p < 0.0001). In conclusion, the present assay allows discrimination between different forms of cannula with high or low lumen resistance.

Disseny de controladors òptims per al robot Pioneer

Aquest projecte titulat: “Disseny de controladors òptims per al robot Pioneer”, té com a funcióincloure en la recerca, que ja està iniciada, del control del Robot Pioneer 2DX, una novaversió d’agents go to per al funcionament del robot.La problemàtica que ens trobem és sobretot per al primer controlador. Fins ara el sistemamulti-agent fet, feia servir un agent go to que generava la trajectòria a seguir i la controlavamitjançant un PID. Introduint un mètode geomètric com és el cas del pure pursuit la cosa escomplica ja que és més complex l’ajustament del funcionament d’aquest. Centrant-nos encanvi el cas del segon controlador el problema es simplifica ja que l’ajustatge d’aquestmateix es pot realitzar de manera empírica i la problemàtica per a la situació en concret esmillora amb major facilitat.És per aquest motiu, sobretot pel primer controlador, que s’han hagut de realitzar algunesmodificacions en el plantejament del projecte al llarg d’aquest. En un principi estava pensatcrear aquest controlador a través de Matlab® mitjançant l’eina Simulink® però perproblemes de software en un moment donat hem hagut de redirigir el projecte cap alllenguatge base de l’estructura multi-agent com és el C++. Per aquest motiu també s’hahagut de prescindir de la implementació d’aquests també en l’estructura LabView®.