A microstrip Yagi antenna using EBG structure

[1] In this paper a detailed design, development and performances of a 5 GHz microstrip Yagi antenna, which uses a two-dimensional (2-D) electromagnetic band gap (EBG) structure in the ground plane, are presented. The results indicate that the use of the EBG structure improves the radiation pattern of the antenna. The cross polarization is suppressed by properly choosing the period and dimensions of EBGs. Also, the broadside gain is improved in comparison with the analogous antenna without the EBGs.

Winding patterns for actively shielded shim coils with asymmetric target-fields

A method is presented for calculating the currents and winding patterns required to design independent zonal and tesseral shim coils for magnetic resonance imaging. Both actively shielded and unshielded configurations are considered, and the region of interest can be located asymmetrically with respect to the coil's length. Streamline, target-field and Fourier-series methods are utilized. The desired target-field is specified at two cylindrical radii, on and inside a circular conducting cylinder of length 2L and radius a. The specification is over some asymmetric portion pL < z < qL of the coil's length (-1 < p < q < 1). Arbitrary functions are used in the outer sections, -L < z < pL and qL < z < L, to ensure continuity of the magnetic field across the entire length of the coil. The entire field is then periodically extended as a half-range cosine Fourier series about either end of the coil. The resultant Fourier coefficients are then substituted into the Fourier-series expressions for the internal and external magnetic fields, and current densities and stream functions on both the primary coil and shield. A contour plot of the stream function directly gives the required coil winding patterns. Spherical harmonic analysis and shielding analysis on field calculations from a ZX shim coil indicate that example designs and theory are well matched.

On the induced electric field gradients in the human body for magnetic stimulation by gradient coils in MRI

Prior theoretical studies indicate that the negative spatial derivative of the electric field induced by magnetic stimulation may he one of the main factors contributing to depolarization of the nerve fiber. This paper studies this parameter for peripheral nerve stimulation (PNS) induced by time.-varying gradient fields during MRI scans. The numerical calculations are based on an efficient, quasi-static, finite-difference scheme and an anatomically realistic human, full-body model. Whole-body cylindrical and planar gradient sets in MRI systems and various input signals have been explored. The spatial distributions of the induced electric field and their gradients are calculated and attempts are made to correlate these areas with reported experimental stimulation data. The induced electrical field pattern is similar for both the planar coils and cylindrical coils. This study provides some insight into the spatial characteristics of the induced field gradients for PNS in MRI, which may be used to further evaluate the sites where magnetic stimulation is likely to occur and to optimize gradient coil design.

Influence of magnetically-induced E-fields on cardiac electric activity during MRI: A modeling study

In modern magnetic resonance imaging (MRI), patients are exposed to strong, time-varying gradient magnetic fields that may be able to induce electric fields (E-fields)/currents in tissues approaching the level of physiological significance. In this work we present theoretical investigations into induced E-fields in the thorax, and evaluate their potential influence on cardiac electric activity under the assumption that the sites of maximum E-field correspond to the myocardial stimulation threshold (an abnormal circumstance). Whole-body cylindrical and planar gradient coils were included in the model. The calculations of the induced fields are based on an efficient, quasi-static, finite-difference scheme and an anatomically realistic, whole-body model. The potential for cardiac stimulation was evaluated using an electrical model of the heart. Twelve-lead electrocardiogram (ECG) signals were simulated and inspected for arrhythmias caused by the applied fields for both healthy and diseased hearts. The simulations show that the shape of the thorax and the conductive paths significantly influence induced E-fields. In healthy patients, these fields are not sufficient to elicit serious arrhythmias with the use of contemporary gradient sets. However, raising the strength and number of repeated switching episodes of gradients, as is certainly possible in local chest gradient sets, could expose patients to increased risk. For patients with cardiac disease, the risk factors are elevated. By the use of this model, the sensitivity of cardiac pathologies, such as abnormal conductive pathways, to the induced fields generated by an MRI sequence can be investigated. (C) 2003 Wiley-Liss, Inc.

Multilayer transverse gradient coil design

In small, cylindrical gradient coils consisting of a single layer of wires, the limiting factor in achieving large magnetic field gradients is the rapid increase in coil resistance with efficiency. This behavior results from the decrease in the maximum usable wire diameter as the number of turns is increased. By adopting a multilayer design in which the coil wires are allowed to spread out into multiple layers wound at increasing radii, a more favorable scaling of resistance with efficiency is achieved, thus allowing the design of more powerful gradient coils with acceptable resistance values. By extending the theory used to design standard cylindrical gradient coils, mathematical expressions have been developed that allow the design of multilayer coils. These expressions have previously been applied to the design of a four-layer z-gradient coil. As a further development, the equations have now been modified to allow the design of multilayer transverse gradient coils. The variation in coil performance with the number of layers employed has been investigated for coils of a size suitable for use in NMR microscopy, and the effect of constructing the coil using wires or cuts in a continuous conducting surface has also been assessed. We find that at fixed resistance a small wire-wound two-layer coil offers an increase in efficiency of a factor of about 1.5 compared with a single-layer coil. In addition, a two-layer coil of 10-mm inner diameter has been designed and built. This coil had an efficiency of 0.41 Tm-1 A(-1), a resistance of 0.96 +/- 0.01 Omega, and an inductance of 22.3 +/- 0.2 muH. The coil produces a gradient that deviates from linearity by less than 5% over a central cylindrical region of interest of height and length 6.2 mm. (C) 2003 Wiley Periodicals, Inc.

Resolution enhancement by subtraction of confocal signals taken at different pinhole sizes

Subtractive imaging in confocal fluorescence light microscopy is based on the subtraction of a suitably weighted widefield image from a confocal image. An approximation to a widefield image can be obtained by detection with an opened confocal pinhole. The subtraction of images enhances the resolution in-plane as well as along the optic axis. Due to the linearity of the approach, the effect of subtractive imaging in Fourier-space corresponds to a reduction of low spatial frequency contributions leading to a relative enhancement of the high frequencies. Along the direction of the optic axis this also results in an improved sectioning. Image processing can achieve a similar effect. However, a 3D volume dataset must be acquired and processed, yielding a result essentially identical to subtractive imaging but superior in signal-to-noise ratio. The latter can be increased further with the technique of weighted averaging in Fourier-space. A comparison of 2D and 3D experimental data analysed with subtractive imaging, the equivalent Fourier-space processing of the confocal data only, and Fourier-space weighted averaging is presented. (C) 2003 Elsevier Ltd. All rights reserved.

A trag??dia da regi??o serrana do Rio de Janeiro em 2011: procurando respostas

O estudo de caso trata do desastre natural ocorrido na regi??o serrana do Rio de Janeiro nos dias 11 e 12 de janeiro de 2011, considerado a maior cat??strofe clim??tica e geot??cnica do pa??s, causado por fortes chuvas que provocaram enchentes e deslizamentos em sete munic??pios. O caso tem por finalidade despertar a discuss??o sobre as vari??veis e atores que influenciaram o processo de gest??o da crise, contextualizando o desastre no cen??rio da regi??o e reconstituindo, especialmente, o processo de resposta imediata dada ?? trag??dia pelos ??rg??os envolvidos. O estudo pode ser utilizado em cursos que abordem, entre outros, os seguintes t??picos: gest??o de crise e gest??o de riscos, negocia????o, comunica????o e planejamento estrat??gico

Estudo da resistência não drenada de solo de baixa consistência por meio de ensaios de campo e laboratório

A variabilidade natural dos solos torna complexo o conhecimento de suas propriedades na elaboração de projetos geotécnicos, sendo a determinação da resistência ao cisalhamento não drenada um parâmetro importante nas análises de estabilidade de solos moles. Os ensaios de laboratório de cone e palheta, não convencionais, os ensaios de campo de palheta e piezocone e os ensaios de compressão simples e triaxial não adensado e não drenado foram utilizados para mensurar a resistência não drenada de uma camada de argila marinha mole localizada na planície costeira central brasileira. Os ensaios de laboratório foram realizados em amostras indeformadas coletadas com amostradores de pistão estacionário em vertical próxima à realização dos ensaios de campo. O sítio foi investigado preliminarmente por sondagens de simples reconhecimento, sendo apresentado o perfil estratigráfico por meio de modelagem computacional. Foram também realizados ensaios para caracterização física (análise granulométrica, teor de umidade, limites de liquidez e plasticidade, densidade real dos grãos) e mineralógica (difração de raios X), e ensaios de adensamento para obtenção do histórico de tensões e classificação de qualidade das amostras indeformadas. Os valores de resistência não drenada obtidos pelos ensaios de laboratório foram comparados ao perfil contínuo de resistência determinado empiricamente pelo ensaio de piezocone, com fator de cone Nkt calibrado pelo ensaio de palheta de campo, apresentando boa concordância, com a variabilidade natural do solo influenciando de forma preponderante a qualidade das amostras na variação entre os resultados. Os valores de resistência obtidos pelos ensaios de laboratório de cone e palheta foram comparados entre si, apresentando boa compatibilidade. Ambos, quando comparados ao ensaio de palheta de campo, não apresentaram boa concordância. Os resultados de resistência obtidos pelos ensaios de compressão simples e triaxial apresentaram boa compatibilidade com os resultados do ensaio de laboratório de cone, o que não ocorreu com os resultados do ensaio de laboratório de palheta. Na comparação entre a resistência normalizada pela tensão de sobreadensamento obtida pelos diversos métodos e algumas correlações empíricas da literatura internacional, foi observado para as amostras de solo com índice de plasticidade superior a 60% boa concordância com as correlações de Mesri (1975) e Jamiolkowski et al (1985). Os ensaios não convencionais apresentaram boa confiabilidade, que aliado a simplicidade e agilidade de execução, justificam a difusão destes na prática da investigação geotécnica brasileira como método alternativo para complementar e dar suporte às estimativas de resistência não drenada de solos moles.

Collecting system percutaneous access using real-time tracking sensors: first pig model in vivo experience

Purpose: Precise needle puncture of the renal collecting system is an essential but challenging step for successful percutaneous nephrolithotomy. We evaluated the efficiency of a new real-time electromagnetic tracking system for in vivo kidney puncture. Materials and Methods: Six anesthetized female pigs underwent ureterorenoscopy to place a catheter with an electromagnetic tracking sensor into the desired puncture site and ascertain puncture success. A tracked needle with a similar electromagnetic tracking sensor was subsequently navigated into the sensor in the catheter. Four punctures were performed by each of 2 surgeons in each pig, including 1 each in the kidney, middle ureter, and right and left sides. Outcome measurements were the number of attempts and the time needed to evaluate the virtual trajectory and perform percutaneous puncture. Results: A total of 24 punctures were easily performed without complication. Surgeons required more time to evaluate the trajectory during ureteral than kidney puncture (median 15 seconds, range 14 to 18 vs 13, range 11 to 16, p ¼ 0.1). Median renal and ureteral puncture time was 19 (range 14 to 45) and 51 seconds (range 45 to 67), respectively (p ¼ 0.003). Two attempts were needed to achieve a successful ureteral puncture. The technique requires the presence of a renal stone for testing. Conclusions: The proposed electromagnetic tracking solution for renal collecting system puncture proved to be highly accurate, simple and quick. This method might represent a paradigm shift in percutaneous kidney access techniques

Dimensionamento de estruturas de suporte rígidas

A Norma Portuguesa EN 1997-1:2007 - Eurocódigo 7 (EC 7) quando comparada, quer com a versão anterior ENV 1997-1:1994, cujo estatuto foi de pré-norma, quer com a prática tradicional corrente, introduz alterações significativas na abordagem ao dimensionamento geotécnico de estruturas de suporte. Assim, neste trabalho pretende-se aplicar a abordagem por meio de cálculos preconizada na Norma ao caso do dimensionamento de estruturas de suporte rígidas, comparando-a com os critérios tradicionais de dimensionamento utilizados em Portugal. Para tal realizou-se o plano de estudos seguinte: i) recensão bibliográfica síntese sobre o tema; ii) formulação geral do problema da verificação da segurança de estruturas de suporte rígidas de acordo com o preconizado no EC 7 e: iii) desenvolvimento de uma aplicação em Excel para a verificação da segurança daquelas estruturas nos moldes preconizados no EC 7. A folha de cálculo foi utilizada para comparar, através de dois exemplos - um relativo a um muro gravidade, e o outro relativo a um muro em T invertido - as diferenças entre a via tradicional e o EC 7 no respectivo dimensionamento.

New insights into functional regulation in MS-based drug profiling

We present a novel data analysis strategy which combined with subcellular fractionation and liquid chromatography-mass spectrometry (LC-MS) based proteomics provides a simple and effective workflow for global drug profiling. Five subcellular fractions were obtained by differential centrifugation followed by high resolution LC-MS and complete functional regulation analysis. The methodology combines functional regulation and enrichment analysis into a single visual summary. The workflow enables improved insight into perturbations caused by drugs. We provide a statistical argument to demonstrate that even crude subcellular fractions leads to improved functional characterization. We demonstrate this data analysis strategy on data obtained in a MS-based global drug profiling study. However, this strategy can also be performed on other types of large scale biological data.

Ensaios de carga em Portugal: viabilidade de normalização

Esta Dissertação de Mestrado subordina-se ao tema: “Normalização de Ensaios de Carga”, sendo esta uma temática pouco desenvolvida em Portugal e para a qual não existe qualquer legislação. Os ensaios de carga são realizados em Portugal sem que haja uma legislação que normalize a sua realização e por isso cada entidade segue a sua metodologia nomeadamente entidades como o Laboratório Nacional de Engenharia Civil (LNEC) ou a Faculdade de Engenharia da Universidade do Porto (FEUP). Os objectivos principais deste trabalho são o estudo da legislação estrangeira existente para ensaios de carga e o seu confronto com as metodologias seguidas em Portugal, com o intuito de identificar aspectos consensuais e controversos e definir questões que possam ser transpostas para um documento normativo português. Este trabalho inicia-se com uma pesquisa bibliográfica, através da qual vão ser abordados conceitos básicos sobre os ensaios de carga como os seus objectivos, os tipos de ensaios ou o modo de tratamento de resultados e será elaborada uma breve resenha histórica dos ensaios de carga. É estudada a legislação existente noutros países, seleccionando-se os aspectos mais relevantes. São também abordadas as metodologias adoptadas por diversas entidades em Portugal como o LNEC e a FEUP. Por último, numa vertente mais analítica serão seleccionados os aspectos mais relevantes da legislação internacional e será estabelecido o confronto com as metodologias seguidas em Portugal de maneira a identificar aspectos relevantes a constar num documento normativo a elaborar futuramente em Portugal.

Projecto de execução de uma obra de arte rodoviária

O presente trabalho foi realizado no âmbito do Trabalho Final de Mestrado em Engenharia Civil do Instituto Superior de Engenharia de Lisboa. O trabalho consistiu em realizar um Projecto de Execução de uma Passagem Superior com três tramos em Betão Armado e Pré-Esforçado. Foram tidos em conta os condicionamentos da topografia local, geotécnica e de traçado. O dimensionamento dos elementos estruturais foi efectuado de acordo com a regulamentação portuguesa actualmente em vigor, nomeadamente o Regulamento de Segurança e Acções (RSA) e o Regulamento de Estruturas de Betão Armado e Pré-esforçado (REBAP). A verificação da segurança foi efectuada em relação aos Estados Limites Últimos e de Utilização. Para a análise estrutural foi utilizado o programa de cálculo automático SAP2000.