Fast unsupervised extraction of endmembers spectra from hyperspectral data

Linear unmixing decomposes an hyperspectral image into a collection of re ectance spectra, called endmember signatures, and a set corresponding abundance fractions from the respective spatial coverage. This paper introduces vertex component analysis, an unsupervised algorithm to unmix linear mixtures of hyperpsectral data. VCA exploits the fact that endmembers occupy vertices of a simplex, and assumes the presence of pure pixels in data. VCA performance is illustrated using simulated and real data. VCA competes with state-of-the-art methods with much lower computational complexity.

Selective recognition in potentiometric transduction of amoxicillin by molecularly imprinted materials

The indiscriminate use of antibiotics in food-producing animals has received increasing attention as a contributory factor in the international emergence of antibiotic-resistant bacteria (Woodward in Pesticide, veterinary and other residues in food, CRC Press, Boca Raton, 2004). Numerous analytical methods for quantifying antibacterial residues in edible animal products have been developed over years (Woodward in Pesticide, veterinary and other residues in food, CRC Press, Boca Raton, 2004; Botsoglou and Fletouris in Handbook of food analysis, residues and other food component analysis, Marcel Dekker, Ghent, 2004). Being Amoxicillin (AMOX) one of those critical veterinary drugs, efforts have been made to develop simple and expeditious methods for its control in food samples. In literature, only one AMOX-selective electrode has been reported so far. In that work, phosphotungstate:amoxycillinium ion exchanger was used as electroactive material (Shoukry et al. in Electroanalysis 6:914–917, 1994). Designing new materials based on molecularly imprinted polymers (MIPs) which are complementary to the size and charge of AMOX could lead to very selective interactions, thus enhancing the selectivity of the sensing unit. AMOX-selective electrodes used imprinted polymers as electroactive materials having AMOX as target molecule to design a biomimetic imprinted cavity. Poly(vinyl chloride), sensors of methacrylic acid displayed Nernstian slopes (60.7 mV/decade) and low detection limits (2.9 × 10−5 mol/L). The potentiometric responses were not affected by pH within 4–5 and showed good selectivity. The electrodes were applied successfully to the analysis of real samples.

Assessment of groundwater contamination in an agricultural peri-urban area (NW Portugal): an integrated approach

The excessive use of pesticides and fertilisers in agriculture has generated a decrease in groundwater and surface water quality in many regions of the EU, constituting a hazard for human health and the environment. Besides, on-site sewage disposal is an important source of groundwater contamination in urban and peri-urban areas. The assessment of groundwater vulnerability to contamination is an important tool to fulfil the demands of EU Directives. The purpose of this study is to assess the groundwater vulnerability to contamination related mainly to agricultural activities in a peri-urban area (Vila do Conde, NW Portugal). The hydrogeological framework is characterised mainly by fissured granitic basement and sedimentary cover. Water samples were collected and analysed for temperature, pH, electrical conductivity, chloride, phosphate, nitrate and nitrite. An evaluation of groundwater vulnerability to contamination was applied (GOD-S, Pesticide DRASTIC-Fm, SINTACS and SI) and the potential nitrate contamination risk was assessed, both on a hydrogeological GIS-based mapping. A principal component analysis was performed to characterised patterns of relationship among groundwater contamination, vulnerability, and the hydrogeological setting assessed. Levels of nitrate above legislation limits were detected in 75 % of the samples analysed. Alluvia units showed the highest nitrate concentrations and also the highest vulnerability and risk. Nitrate contamination is a serious problem affecting groundwater, particularly shallow aquifers, especially due to agriculture activities, livestock and cesspools. GIS-based cartography provided an accurate way to improve knowledge on water circulation models and global functioning of local aquifer systems. Finally, this study highlights the adequacy of an integrated approach, combining hydrogeochemical data, vulnerability assessments and multivariate analysis, to understand groundwater processes in peri-urban areas.

Fate Hazardous elements in soils surrounding a coal-fired power plant complex

Proceedings of the 13th International UFZ-Deltares Conference on Sustainable Use and Management of Soil, Sediment and Water Resources - 9–12 June 2015 • Copenhagen, Denmark

Responses of the alga Pseudokirchneriella subcapitata to long-term exposure to metal stress

The green alga Pseudokirchneriella subcapitata has been widely used in ecological risk assessment, usually based on the impact of the toxicants in the alga growth. However, the physiological causes that lead algal growth inhibition are not completely understood. This work aimed to evaluate the biochemical and structural modifications in P. subcapitata after exposure, for 72 h, to three nominal concentrations of Cd(II), Cr(VI), Cu(II) and Zn(II), corresponding approximately to 72 h-EC10 and 72 h-EC50 values and a high concentration (above 72 h-EC90 values). The incubation of algal cells with the highest concentration of Cd(II), Cr(VI) or Cu(II) resulted in a loss of membrane integrity of ~16, 38 and 55%, respectively. For all metals tested, an inhibition of esterase activity, in a dose-dependent manner, was observed. Reduction of chlorophyll a content, decrease of maximum quantum yield of photosystem II and modification of mitochondrial membrane potential was also verified. In conclusion, the exposure of P. subcapitata to metals resulted in a perturbation of the cell physiological status. Principal component analysis revealed that the impairment of esterase activity combined with the reduction of chlorophyll a content were related with the inhibition of growth caused by a prolonged exposure to the heavy metals.

Municipalities of higher vulnerability to Sylvatic Yellow Fever occurrence in the São Paulo State, Brazil

Until 1999 the endemic cases of Sylvatic Yellow Fever were located in the states of northern, midwestern and pre-Amazon regions. Since then, the disease progressively expanded its territory of occurrence, cases being registered beyond the traditional boundaries of endemism. The São Paulo State is considered to be part of this context, since after decades without registration of autochthonous cases of the disease, it reported, in 2000 and 2008-2009, epizootic occurrence in non-human primates and 30 cases in humans. Facts like these, added to the increase in incidences of serious adverse effects resulting from the Yellow Fever vaccination, have highlighted the importance of defining priority municipalities for vaccination against the disease in the state. Two groups of municipalities, some affected and some non-affected by YF, were compared for environmental variables related to the eco-epidemiology of the disease according to literature. The Multiple Correspondence Analysis (MCA) was used to pinpoint the factor able to differentiate the two groups of municipalities and define the levels of risk. The southeast region of the São Paulo State was considered to be the area with a higher number of municipalities classified as high risk and should be considered a priority for the application of prevention measures against Yellow Fever.

Proposta de modelo para obtenção do Work Index das rochas

Este trabalho pretende estabelecer uma relação entre o Work Index e algumas propriedades das rochas. Através da pesquisa bibliográfica foram identificadas varias propriedades com possível influência no valor do Work Index, das quais foram seleccionadas a massa volúmica aparente, a resistência à carga pontual, a composição química, a composição mineralógica e a abrasividade. Adicionalmente a porosidade aberta e resistência à compressão também foram analisadas. Assim foram analisadas 10 amostras de rocha, quatro de granitos, uma de quartzodiorito, uma de ardósia, uma de serpentinito, uma de calcário, uma de mármore e uma de sienito nefelínico, sobre as quais já eram conhecidos os valores de cinco das propriedades referidas previamente, tendo sido determinados os valores das ainda desconhecidas, resistência à carga pontual e a abrasividade que está representada através do resultado do ensaio capon. Devido à dificuldade de execução do ensaio de determinação do Work Index de Bond foram recolhidos dados bibliográficos de valores do Work Index para as amostras de rocha seleccionadas e adoptado o valor médio para cada uma. Os dados obtidos foram tratados estatisticamente através do método de análise de componentes principais assim como através de regressões lineares simples e múltiplas. A análise de componentes principais permitiu identificar várias propriedades da rocha com possível influência sobre o Work Index de entre as analisadas. Foi possível estabelecer uma relação entre o Work Index e quatro das propriedades seleccionadas, designadamente a porosidade aberta, a resistência à compressão, a resistência à carga pontual e a abrasividade.

Origin of Frontal Lobe Spikes in the Early Onset Benign Occipital Lobe Epilepsy (Panayiotopoulos Syndrome)

Objective: Early onset benign occipital lobe epilepsy (Panayiotopoulos syndrome [PS]) is a common and easily recognizable epilepsy. Interictal EEG spike activity is often multifocal but most frequently localized in the occipital lobes. The origin and clinical significance of the extra-occipital spikes remain poorly understood. Methods: Three patients with the PS and interictal EEG spikes with frontal lobe topography were studied using high-resolution EEG. Independent component analysis (ICA) was used to decompose the spikes in components with distinct temporal dynamics. The components were mapped in the scalp with a spline-laplacian algorithm. Results: The change in scalp potential topography from spike onset to peak, suggests the contribution of several intracranial generators, with different kinetics of activation and significant overlap. ICA was able to separate the major contributors to frontal spikes and consistently revealed an early activating group of components over the occipital areas in all the patients. The local origin of these early potentials was established by the spline-laplacian montage. Conclusions: Frontal spikes in PS are consistently associated with early and unilateral occipital lobe activation, suggesting a posteroanterior spike propagation. Significance: Frontal spikes in the PS represent a secondary activation triggered by occipital interictal discharges and do not represent an independent focus.

On-line system for faults detection in induction motors based on PCA

Dissertation to obtain the degree of Master in Electrical and Computer Engineering

Processamento de imagens BOLD de Ressonância Magnética do músculo através da técnica ICA

Dissertação para obtenção do Grau de Mestre em Engenharia Biomédica

Contribuição para o estudo da anexina V na apoptose celular em concentrados de eritrócitos

A hemoterapia moderna baseia-se na utilização correcta dos diversos componentes sanguíneos, associados a um maior controle de qualidade do sangue, o que a torna mais segura e, actualmente, muitos doentes sao beneficiados pois, a transfusão de componentes sanguineos, em situaçoes várias, está na linha da frente na manutenção da vida e em casos extremos, o último recurso que salva vidas. A qualidade e a segurança nas transfusões de sangue são grandes preocupações da área médica, autoridades de saúde e doente1. O sangue obtido pelos Centros de Sangue provem de dadores voluntários, dotados de uma enorme sensibilidade social, que periodicamente assumem uma postura benevola e altruista e consequentemente mantêm os bancos de sangue providos de um produto imprescindivel no tratamento de diversas patologias. O produto final disponível – concentrado de eritrócitos (CE´s), plasma e concentrado plaquetário – tem de assumir um carácter seguro e viável de modo a que os riscos para o doente sejam diminutos2. O controlo de qualidade aplicado a todo o sangue doado realiza provas de conformidade nas unidades com especificações previamente definidas, sendo a hémolise um dos parâmetros importantes na avaliação da qualidade dos concentrados de eritrócitos, pois, pode ocasionar implicações clinicas para o receptor. Para além disso a avaliação da concentração de hemoglobina (Hg) no sangue doado mostra-se um controlo imprescindivel que salvaguarda a qualidade e segurança do componente a transfundir3;4.Até se obter um CE há todo um processo moroso e de responsabilidade vital. Todo o sangue obtido passa por várias etapas fundamentais até à obtenção do componente pretendido (analise, produção e armazenamento). Os CE’s obtidos quando armazenados, num ambiente de refrigeração, têm uma vida útil de 42 dias. Após este período, o sangue deve ser inutilizado por se verificar alterações bioquímicas, biomecânicas, e imunológicas nos CE’s e por consequência a sua instabilidade vital no que ao tratamento de patologias, para as quais este componente está indicado, diz respeito5. Foi realizado um estudo experimental com o objetivo de avaliar a contribuição da Anexina V na apoptose celular nos concentrados de eritrócitos, constatando a degradação dos mesmos ao longo de todo o período de armazenamento e validar o paradigma que a ciência preconiza: “Os CE’s após os 42 dias armazenados, em condições específicas (2 a 6º centígrados), são inviaveis para transfundir”6;7. A avaliação dos níveis de apoptose por citometria de fluxo é geralmente realizada por métodos que utilizam Anexina V como marcador vital, que se associa aos resíduos de fosfatidilserina, externalizados no início do processo apoptótico. A Anexina V é uma proteína humana endógena dependente do ião Ca+2, amplamente distribuída intracelularmente em altas concentrações na placenta e em concentrações mais baixas nos eritrócitos, plaquetas e monócitos. Apresenta como principal característica a capacidade de se ligar à fosfatidilserina, um fosfolipído presente na camada interna da bicamada lipídica, que durante a apoptose celular é translocada para a camada externa da membrana celular. A determinação da Anexina V é normalmente utilizada para verificar se as células são viáveis, apoptóticas ou necróticas por meio de diferenças na integridade da membrana plasmática. Assim, ao conjugar a Anexina V ao FITC (Isotiocianato de fluoresceína) é possível identificar e quantificar as células apoptóticas por citometria de fluxo7. Numa amostra de 15 CE’s, a qual foi induzida a hemólise, verificou-se, por citometria de fluxo, que a viabilidade deste componente se desvanesce ao longo do tempo, confirmando assim que o tratamento, manuseamento e armazenamento do sangue compromete a vitalidade terapeutica deste insubstituivel produto vital.

Fatores de risco auto reportados associados aos acidentes rodoviários : um estudo sobre os condutores portugueses de veículos ligeiros

RESUMO - Objetivos: Anualmente morrem cerca de 1,3 milhões de pessoas, a nível mundial, devido aos acidentes de viação. Também mais de 20 milhões de pessoas sofrem ferimentos ligeiros ou graves devido aos acidentes de viação que resultam em incapacidade temporária ou permanente. Desta forma, consideram-se os acidentes de viação, um grave problema de saúde pública, com custos elevados para as sociedades afetando a saúde das populações e economias de cada país. Este estudo pretendeu descrever e caracterizar os condutores de veículos ligeiros, residentes em Portugal Continental, abrangendo características sociodemográficas, experiência de condução e questões relativas a atitudes, opiniões e comportamentos. Por outro lado procurou-se analisar a associação entre as opiniões, atitudes e comportamentos, auto reportados e a ocorrência de um acidente de viação nos últimos três anos a fim de construir um modelo final preditivo do risco de sofrer um acidente de viação. Método: Foi realizado um estudo observacional analítico transversal baseado num questionário traduzido para a língua portuguesa e com origem no projeto europeu SARTRE 4. A população-alvo foram todos os condutores de veículos ligeiros possuidores de uma licença de condução e residentes em Portugal Continental, baseado numa amostra de igual dimensão à definida no estudo europeu SARTRE 4 (600 condutores de veículos ligeiros). Das 52 perguntas existentes, selecionaram-se pela análise de componentes principais (ACP) variáveis potencialmente independentes e complementares para as componentes opiniões, atitudes e comportamentos. Para além das medidas descritivas usuais, recorreu-se à regressão logística binária para analisar associações e obter um modelo que permitisse estimar a probabilidade de sofrer um acidente rodoviário em função das variáveis selecionadas referentes às opiniões, atitudes e comportamentos auto reportados. Resultados: Dos 612 condutores inquiridos, 62,7% (383) responderam não ter sofrido nenhum acidente de viação nos últimos três anos enquanto 37,3% (228) respondeu ter estado envolvido em pelo menos um acidente de viação com danos materiais ou feridos, no mesmo período. De uma forma geral, o típico condutor que referiu ter sofrido um acidente nos últimos três anos é homem com mais de 65 anos de idade, com o 1º ensino básico, viúvo e sem filhos, não empregado e reside numa área urbana. Os condutores residentes numa área suburbana apresentaram um risco 5,368 mais elevado de sofrer um acidente de viação em relação aos condutores que habitam numa zona rural (IC 95%: 2,344-12,297; p<0,001). Os condutores que foram apenas submetidos uma vez a um controlo de álcool, nos últimos três anos, durante o exercício da condução apresentaram um risco 3,009 superior de sofrer um acidente de viação em relação aos condutores que nunca foram fiscalizados pela polícia (IC 95%: 1,949-4,647, p<0,001). Os condutores que referiram muito frequentemente parar para dormir quando se sentem cansados a conduzir têm uma probabilidade inferior de 81% de sofrer um acidente de viação em relação aos condutores que nunca o fazem (IC 95%: 0,058-0,620; p=0,006). Os condutores que quando cansados raramente bebem um café/bebida energética têm um risco de 4,829 superior de sofrer um acidente de viação do que os condutores que sempre o referiram fazer (IC 95%:1,807-12,903; p=0,002). Conclusões: Os resultados obtidos em relação aos fatores comportamentais vão ao encontro da maioria dos fatores de risco associados aos acidentes de viação referidos na literatura. Ainda assim, foram identificadas novas associações entre o risco de sofrer um acidente e as opiniões e as atitudes auto reportadas que através de estudos de maiores dimensões populacionais poderão vir a ser mais exploradas. Este trabalho vem reforçar a necessidade urgente de novas estratégias de intervenção, principalmente na componente comportamental, direcionadas aos grupos de risco, mantendo as existentes.

The role of ascorbate peroxidase, guaiacol peroxidase, and polysaccharides in cassava (Manihot esculenta Crantz) roots under postharvest physiological deterioration

Abstract This study aimed to investigate the role of ascorbate peroxidase (APX), guaiacol peroxidase (GPX), polysaccharides, and protein contents associated with the early events of postharvest physiological deterioration (PPD) in cassava roots. Increases in APX and GPX activity, as well as total protein contents occurred from 3 to 5 days of storage and were correlated with the delay of PPD. Cassava samples stained with periodic acid-Schiff (PAS) highlighted the presence of starch and cellulose. Degradation of starch granules during PPD was also detected. Slight metachromatic reaction with toluidine blue is indicative of increasing of acidic polysaccharides and may play an important role in PPD delay. Principal component analysis (PCA) classified samples according to their levels of enzymatic activity based on the decision tree model which showed GPX and total protein amounts to be correlated with PPD. The Oriental (ORI) cultivar was more susceptible to PPD.

Satisfaction with Life Scale among adolescents and young adults in Portugal: extending evidence of construct validity

The paper presents three empirical studies designed to extend the test of the construct validity of the Satisfaction With Life Scale (SWLS) among Portuguese students. In the first study, the responses of 461 elementary and secondary education students were submitted to a principal component analysis. A solution of one single factor was chosen, accounting for 55.7 % of the total variance, with Cronbach alpha coefficient and inter-item correlation above .70 and .20, respectively. The second study used a sample of 317 undergraduate students and registered a similar factor solution for SWLS (/pq = 0.99), which accounted for 65.6 % of the total variance (Cronbach alpha .89 and inter-item correlation above .20). A test–retest analysis registered coefficients of .70 (T2) and .77 (T3) and no significant statistically differences between T2, T3 and T1. The third study used a sample of 107 foster care youths from elementary and secondary education. Confirmatory factor analysis results indicate adequate fit indexes for the one-factor solution (v2/df = 2.70, GFI = .96, CFI = .96), which showed convergent validity, reliability and homogeneity. In conclusion, there is psychometric evidence for the one-factor structure of the SWLS in Portugal.

Discrimination of Brazilian propolis according to the seasoning using chemometrics and machine learning based on UV-Vis scanning data

Propolis is a chemically complex biomass produced by honeybees (Apis mellifera) from plant resins added of salivary enzymes, beeswax, and pollen. The biological activities described for propolis were also identified for donor plants resin, but a big challenge for the standardization of the chemical composition and biological effects of propolis remains on a better understanding of the influence of seasonality on the chemical constituents of that raw material. Since propolis quality depends, among other variables, on the local flora which is strongly influenced by (a)biotic factors over the seasons, to unravel the harvest season effect on the propolis chemical profile is an issue of recognized importance. For that, fast, cheap, and robust analytical techniques seem to be the best choice for large scale quality control processes in the most demanding markets, e.g., human health applications. For that, UV-Visible (UV-Vis) scanning spectrophotometry of hydroalcoholic extracts (HE) of seventy-three propolis samples, collected over the seasons in 2014 (summer, spring, autumn, and winter) and 2015 (summer and autumn) in Southern Brazil was adopted. Further machine learning and chemometrics techniques were applied to the UV-Vis dataset aiming to gain insights as to the seasonality effect on the claimed chemical heterogeneity of propolis samples determined by changes in the flora of the geographic region under study. Descriptive and classification models were built following a chemometric approach, i.e. principal component analysis (PCA) and hierarchical clustering analysis (HCA) supported by scripts written in the R language. The UV-Vis profiles associated with chemometric analysis allowed identifying a typical pattern in propolis samples collected in the summer. Importantly, the discrimination based on PCA could be improved by using the dataset of the fingerprint region of phenolic compounds ( = 280-400m), suggesting that besides the biological activities of those secondary metabolites, they also play a relevant role for the discrimination and classification of that complex matrix through bioinformatics tools. Finally, a series of machine learning approaches, e.g., partial least square-discriminant analysis (PLS-DA), k-Nearest Neighbors (kNN), and Decision Trees showed to be complementary to PCA and HCA, allowing to obtain relevant information as to the sample discrimination.