Design of a Continuous-Time (CT) Sigma-Delta modulator for class D audio power amplifiers

Dissertação apresentada na Faculdade de Ciências e Tecnologia da Universidade Nova de Lisboa para obtenção do Grau de Mestre em Engenharia Electrotécnica e de Computadores

Design of a tool to study the fate of Chlamydia trachomatis infected cells

Chlamydia trachomatis has a unique obligate intracellular developmental cycle that ends by the lysis of the cell and/or the extrusion of the bacteria in order to allow for re-infections. While Chlamydia trachomatis infections are often asymptomatic the diagnosis of Chlamydia trachomatis is usually late, occurring after manifestation of persistency. Investigations on the consequences of long-term infections and the molecular mechanisms behind it will reveal light to what extent bacteria can modulate host cell function and what the ultimate fate of host cells after clearance of an infection is. Such studies on the host cell fate could be greatly facilitated if the infected cells become permanently marked during and after the infection. Therefore, this project intends to develop a new genetic tool that would allow permanently labeling of Chlamydia trachomatis host cells. The plan was to generate a Chlamydia trachomatis strain that encodes a recombinant CRE recombinase, fused to a secretory effector function of the Chlamydia type 3 secretion system (T3SS). Upon translocation into the host cell, this recombinant CRE enzyme could then, owing to its site-specific recombination function, switch a reporter gene contained in the host cell genome. To this end, the reporter line carried a membrane-tagged tdTomato (mT) gene flanked by two LoxP sequences followed by a GFP gene. The translocation of the recombinant CRE recombinase into this cell line was designed to trigger the recombination of the LoxP sites whereby the cells would turn from red fluorescence to green as an irreversible label of the infected cells. Successful execution of this mechanism would allow to draw a direct link between Chlamydia trachomatis infection and the subsequent fate of the infected cell.

Design and characterization of Chitin- Glucan polymeric structures for wound dressing materials

The main objective of this work was the development of polymeric structures, gel and films, generated from the dissolution of the Chitin-Glucan Complex (CGC) in biocompatible ionic liquids for biomedical applications. Similar as chitin, CGC is only soluble in some special solvents which are toxic and corrosive. Due to this fact and the urgent development of biomedical applications, the need to use biocompatible ionic liquids to dissolve the CGC is indispensable. For the dissolution of CGC, the biocompatible ionic liquid used was Choline acetate. Two different CGC’s, KiOnutrime from KitoZyme and biologically produced CGC from Faculdade de Ciencias e Tecnologia (FCT) - Universidade Nova de Lisboa, were characterized in order to develop biocompatible wound dressing materials. The similar result is shown in term of the ratio of chitin:glucan, which is 1:1.72 for CGC-FCT and 1:1.69 for CGC-Commercial. For the analysis of metal element content, water and inorganic salts content and protein content, both polymers showed some discrepancies, where the content in CGC-FCT is always higher compared to the commercial one. The different characterization results between CGC-FCT and CGC-Commercial could be addressed to differences in the purification method, and the difference of its original strain yeast, whereas CGC-FCT is derived from P.pastoris and the commercial CGC is from A.niger. This work also investigated the effect of biopolymers, temperature dissolution, non-solvent composition on the characteristics of generated polymeric structure with biocompatible ionic liquid. The films were prepared by casting a polymer mixture, immersion in a non-solvent, followed by drying at ambient temperature. Three different non-solvents were tested in phase inversion method, i.e. water, methanol, and glycerol. The results indicate that the composition of non-solvent in the coagulation bath has great influence in generated polymeric structure. Water was found to be the best coagulant for producing a CGC polymeric film structure. The characterizations that have been done include the analysis of viscosity and viscoelasticity measurement, as well as sugar composition in the membrane and total sugar that was released during the phase inversion method. The rheology test showed that both polymer mixtures exhibit a non- Newtonian shear thinning behaviour. Where the viscosity and viscoelasticity test reveal that CGCFCT mixture has a typical behaviour of a viscous solution with entangled polymer chains and CGCCommercial mixture has true gel behaviour. The experimental results show us that the generated CGC solution from choline acetate could be used to develop both polymeric film structure and gel. The generated structures are thermally stable at 100° C, and are hydrophilic. The produced films have dense structure and mechanical stabilities against puncture up to 60 kPa.

Design and development of a microfluidic platform for use with colorimetric gold nanoprobe assays

Due to the importance and wide applications of the DNA analysis, there is a need to make genetic analysis more available and more affordable. As such, the aim of this PhD thesis is to optimize a colorimetric DNA biosensor based on gold nanoprobes developed in CEMOP by reducing its price and the needed volume of solution without compromising the device sensitivity and reliability, towards the point of care use. Firstly, the price of the biosensor was decreased by replacing the silicon photodetector by a low cost, solution processed TiO2 photodetector. To further reduce the photodetector price, a novel fabrication method was developed: a cost-effective inkjet printing technology that enabled to increase TiO2 surface area. Secondly, the DNA biosensor was optimized by means of microfluidics that offer advantages of miniaturization, much lower sample/reagents consumption, enhanced system performance and functionality by integrating different components. In the developed microfluidic platform, the optical path length was extended by detecting along the channel and the light was transmitted by optical fibres enabling to guide the light very close to the analysed solution. Microfluidic chip of high aspect ratio (~13), smooth and nearly vertical sidewalls was fabricated in PDMS using a SU-8 mould for patterning. The platform coupled to the gold nanoprobe assay enabled detection of Mycobacterium tuberculosis using 3 8l on DNA solution, i.e. 20 times less than in the previous state-of-the-art. Subsequently, the bio-microfluidic platform was optimized in terms of cost, electrical signal processing and sensitivity to colour variation, yielding 160% improvement of colorimetric AuNPs analysis. Planar microlenses were incorporated to converge light into the sample and then to the output fibre core increasing 6 times the signal-to-losses ratio. The optimized platform enabled detection of single nucleotide polymorphism related with obesity risk (FTO) using target DNA concentration below the limit of detection of the conventionally used microplate reader (i.e. 15 ng/μl) with 10 times lower solution volume (3 μl). The combination of the unique optical properties of gold nanoprobes with microfluidic platform resulted in sensitive and accurate sensor for single nucleotide polymorphism detection operating using small volumes of solutions and without the need for substrate functionalization or sophisticated instrumentation. Simultaneously, to enable on chip reagents mixing, a PDMS micromixer was developed and optimized for the highest efficiency, low pressure drop and short mixing length. The optimized device shows 80% of mixing efficiency at Re = 0.1 in 2.5 mm long mixer with the pressure drop of 6 Pa, satisfying requirements for the application in the microfluidic platform for DNA analysis.

Nosocomial Mycobacterium tuberculosis transmission among healthcare students in a high incidence region, in Vitória, State of Espírito Santo

This open comparative study for evaluating hypersensitivity to tuberculin among medical students (n=441), nursing students (n=178) and economics students (n=230) in Vitória, State of Espírito Santo, had the aim of assessing whether the prevalence of positive tuberculin tests among healthcare students could be used as a sentinel event for nosocomial transmission in localities with high endemicity. There was a significant change in the frequency of purified protein derivative reactivity in the nursing students (20. 3%) and medical students (18. 4%), in comparison with the economics students (6%) (p <0. 001). As expected, the medical and nursing students had more knowledge about tuberculosis than did the economics students (p <0. 001). Our data suggest that the incidence of Mycobacterium tuberculosis infection among nursing and medical students in our region, which has high endemicity of tuberculosis, does not differ from what is found in low-incidence countries. These data reinforce the need for implementing biosafety programs for this target population.

CrowdProcess: design numa startup de computação distribuída

Este estágio, realizado na CrowdProcess, consistiu em integrar a equipa da empresa, trabalhando na área do Design de Comunicação, Web e Gráfico, integrado no Departamento de Comunicação da empresa. A CrowdProcess é uma plataforma de computação distribuída que utiliza o poder de processamento dos browsers ligados para correr tarefas de computação distribuída. Uma vez que se trata de um produto online, a maioria do trabalho desenvolvido diz respeito a design e desenvolvimento web e apenas uma pequena parte dedicada a design gráfico. O trabalho foi desenvolvido com as linguagens HTML, CSS e JavaScript. Foram tidos em consideração os princípios de Design, Usabilidade e Arquitectura de Informação, com principal foco na prototipagem dos vários objectos desenvolvidos.

Avaliação da cultura de segurança do doente em meio hospitalar : investigação ação numa unidade de radioterapia

RESUMO Introdução e objetivos As organizações internacionais responsáveis pela Qualidade na Saúde e Segurança do doente (Organização Mundial da Saúde, União Europeia), recomendam aos Estados membros a avaliação da cultura de segurança, como condição essencial para se introduzir mudanças nos comportamentos dos profissionais e nas organizações prestadoras de cuidados de saúde, e alcançar melhores níveis de segurança e de qualidade nos cuidados de saúde prestados aos doentes. Constitui objetivo geral deste trabalho contribuir para a implementação da cultura de segurança do doente nos profissionais envolvidos na prestação de cuidados de saúde, concorrendo para a avaliação da cultura de segurança do doente e, consequentemente para a garantia da qualidade dos cuidados prestados. Metodologia 1ª fase – pré-estudo: através da revisão de literatura identificamos o instrumento mais adequado para avaliar a cultura de segurança do hospital, traduzimos e validámos o instrumento. 2ª fase – desenvolvemos um estudo exploratório-descritivo, transversal, retrospetivo, em 3 hospitais portugueses e um estudo exploratório-descritivo, longitudinal, prospetivo, de investigação-ação, numa unidade de radioterapia. Resultados O Hospital Survey on Patient Safety Culture é o instrumento que revela as adequadas características para a avaliação da cultura de segurança nos hospitais portugueses. No que diz respeito à avaliação da cultura de segurança em três hospitais portugueses, podemos destacar que o trabalho em equipa, a expectativas do supervisor e a aprendizagem organizacional são as dimensões com melhores resultados apesar da frequência das notificações e das respostas ao erro não punitivas apresentarem os piores resultados. Verificou-se que a URT se encontra em franca evolução, o que se torna visível sobretudo na adesão à notificação que aumentou à medida que o tempo foi passando. O envolvimento de todos no desenho da intervenção e nas atividades a decorrer na unidade, foi preponderante para a melhoria da segurança do doente. Conclusões Temos consciência que existem muitas questões por responder e que na realidade não há receitas nem diretrizes que possam afirmar que existem relações de causalidade, confrontando uma determinada ação com a consequente mudança cultural. No entanto, estamos convictos que o envolvimento de todos os membros da organização/unidade, o compromisso forte da liderança, uma comunicação efetiva e uma notificação não punitiva são ingredientes essenciais para a melhoria contínua da cultura de segurança do doente.

Proceedings of the eighth International Conference on Axiomatic Design (ICAD 2014)

ICAD2014, Campus de Caparica, Portugal

New visualization model for large scale biosignals analysis

Benefits of long-term monitoring have drawn considerable attention in healthcare. Since the acquired data provides an important source of information to clinicians and researchers, the choice for long-term monitoring studies has become frequent. However, long-term monitoring can result in massive datasets, which makes the analysis of the acquired biosignals a challenge. In this case, visualization, which is a key point in signal analysis, presents several limitations and the annotations handling in which some machine learning algorithms depend on, turn out to be a complex task. In order to overcome these problems a novel web-based application for biosignals visualization and annotation in a fast and user friendly way was developed. This was possible through the study and implementation of a visualization model. The main process of this model, the visualization process, comprised the constitution of the domain problem, the abstraction design, the development of a multilevel visualization and the study and choice of the visualization techniques that better communicate the information carried by the data. In a second process, the visual encoding variables were the study target. Finally, the improved interaction exploration techniques were implemented where the annotation handling stands out. Three case studies are presented and discussed and a usability study supports the reliability of the implemented work.

Technology transition towards electric mobility - technology assessment as a tool for policy design

Paper presented at the Colloquium Gerpisa 2013, Paris (http://gerpisa.org/node/2085), Session n°: 19 New kinds of mobility: old and new business models

Design e fabrico de novos eléctrodos impressos em papel para desenvolvimento de biossensores enzimáticos com aplicações biomédicas

Num mundo em crescente evolução é necessário tentar melhorar as condições de saúde global. Um factor importante para a prevenção e tratamento de doenças é o seu correcto diagnóstico. Uma vez que nem todos os países têm a mesma capacidade económica, existe a necessidade de se criar testes rápidos e baratos que possam ser acessíveis no mundo inteiro. Os point-of-care tests, como é o caso dos biossensores de glucose vastamente utilizados na monitorização da diabetes, apresentam uma solução para este problema. Os biossensores impressos em papel, em particular, são uma ferramenta que pode vir a ser muito útil na construção destes testes rápidos tornando-os mais “amigos do ambiente” e reduzindo os seus custos. O objectivo deste trabalho foi desenvolver biossensores enzimáticos, de segunda geração, impressos em papel e baseados na enzima glucose oxidase, para a detecção da glucose. Inicialmente foi feito um estudo de possíveis mediadores a utilizar, tendo-se escolhido o ferroceno por apresentar um limite de detecção adequado, ter apresentado um valor de potencial de redução relativamente baixo, 0.232 V vs pseudo ref. Ag/AgCl, ser um composto fácil de obter e com custos reduzidos. Os dispositivos baseiam-se em canais microfluídicos, eléctrodos e ligações eléctricas fabricadas em substrato de papel, utilizando as técnicas de impressão a cera, screen printing e inkjet printing. O circuito constituinte destes dispositivos foi feito recorrendo a tintas condutoras, sendo que, à tinta utilizada para o eléctrodo de trabalho foi incorporado o ferroceno. Sobre o eléctrodo de trabalho foi impressa glucose oxidase, utilizando a técnica de inkjet printing. Os eléctrodos fabricados apresentaram resposta à glucose, muito embora com baixa reprodutibilidade, podendo esta ser causada pela falta de controlo na preparação dos mesmos (manufactura manual e variabilidade da viscosidade da pasta usada no eléctrodo de trabalho). A técnica de inkjet printing em enzimas é ainda muito recente, existindo ainda alguns aspectos, como o seu efeito na actividade da enzima, que não foram avaliados neste projecto, mas que no futuro deverão ser estudados. Podemos concluir que, os eléctrodos deram uma resposta electroquímica consistente à adição de glucose, 8 mM- 30 mM, sendo que os mesmos foram reconhecidos no glucómetro comercial TRUETrackTM blood glucometer; no entanto, os valores de corrente dos dispositivos estavam abaixo do limite de detecção do instrumento.

Design of a CMOS amplifier for breast cancer detection

A transimpedance amplifier (TIA) is used, in radiation detectors like the positron emission tomography(PET), to transform the current pulse produced by a photo-sensitive device into an output voltage pulse with a desired amplitude and shape. The TIA must have the lowest noise possible to maximize the output. To achieve a low noise, a circuit topology is proposed where an auxiliary path is added to the feedback TIA input, In this auxiliary path a differential transconductance block is used to transform the node voltage in to a current, this current is then converted to a voltage pulse by a second feedback TIA complementary to the first one, with the same amplitude but 180º out of phase with the first feedback TIA. With this circuit the input signal of the TIA appears differential at the output, this is used to try an reduced the circuit noise. The circuit is tested with two different devices, the Avalanche photodiodes (APD) and the Silicon photomultiplier (SIPMs). From the simulations we find that when using s SIPM with Rx=20kΩ and Cx=50fF the signal to noise ratio is increased from 59 when using only one feedback TIA to 68.3 when we use an auxiliary path in conjunction with the feedback TIA. This values where achieved with a total power consumption of 4.82mv. While the signal to noise ratio in the case of the SIPM is increased with some penalty in power consumption.

eHealth e a adoção da inovação em assisted living technologies : o caso das demências

RESUMO - Assistimos hoje a um contexto marcado (i) pelo progressivo envelhecimento das sociedades ocidentais, (ii) pelo aumento da prevalência das doenças crónicas, de que as demências são um exemplo, (iii) pelo significativo aumento dos custos associados a estas patologias, (iv) por orçamentos públicos fortemente pressionadas pelo controlo da despesa, (v) por uma vida moderna que dificulta o apoio intergeracional, tornando o suporte proporcionado pelos filhos particularmente difícil, (vi) por fortes expectativas relativamente à prestação de cuidados de saúde com qualidade. Teremos assim de ser capazes de conseguir melhorar os serviços de saúde, ao mesmo tempo que recorremos a menos recursos financeiros e humanos, pelo que a inovação parece ser crítica para a sustentabilidade do sistema. Contudo a difusão das Assistive Living Technologies, apesar do seu potencial, tem sido bastante baixa, nomeadamente em Portugal. Porquê? Hamer, Plochg e Moreira (2012), no editorial do International Journal of Healthcare Management, enquadram a Inovação como “podendo ser imprevisível e mesmo dolorosa, pelo que talvez possamos não ficar surpreendidos se surgirem resistências e que, inovações bastante necessárias, capazes de melhorar os indicadores de saúde, tenham sido de adoção lenta ou que tenham mesmo sido insustentáveis”. Em Portugal não há bibliografia que procure caracterizar o modelo de difusão da inovação em eHealth ou das tecnologias de vivência assistida. A bibliografia internacional é igualmente escassa. O presente projeto de investigação, de natureza exploratória, tem como objetivo principal, identificar barreiras e oportunidades para a implementação de tecnologias eHealth, aplicadas ao campo das demências. Como objetivos secundários pretendemse identificar as oportunidades e limitações em Portugal: mapa de competências nacionais, e propor medidas que possa acelerar a inovação em ALT, no contexto nacional. O projeto seguirá o modelo de um estudo qualitativo. Para o efeito foram conduzidas entrevistas em profundidade junto de experts em ALT, procurando obter a visão daqueles que participam do lado da Oferta- a Indústria; do lado da Procura- doentes, cuidadores e profissionais de saúde; bem como dos Reguladores. O instrumento utilizado para a recolha da informação pretendida foi o questionário não estruturado. A análise e interpretação da informação recolhida foram feitas através da técnica de Análise de Conteúdo. Os resultados da Análise de Conteúdo efetuada permitiram expressar a dicotomia barreira/oportunidade, nas seguintes categorias aqui descritas como contextos (i) Contexto Tecnológico, nas subcategorias de Acesso às Infraestruturas; Custo da Tecnologia; Interoperabilidade, (ii) Contexto do Valor Percecionado, nas subcategorias de Utilidade; Eficiência; Divulgação, (iii) Contexto Político, compreendendo a Liderança; Organização; Regulação; Recursos, (iv) Contexto Sociocultural, incluindo nomeadamente Idade; Literacia; Capacidade Económica, (v) Contexto Individual, incluindo como subcategorias, Capacidade de Adaptação a Novas tecnologias; Motivação; Acesso a equipamentos (vi) Contexto Específico da Doença, nomeadamente o Impacto Cognitivo; Tipologia Heterogénea e a Importância do Cuidador. Foi proposto um modelo exploratório, designado de Modelo de Contextos e Forças, que estudos subsequentes poderão validar. Neste modelo o Contexto Tecnológico é um Força Básica ou Fundamental; o Contexto do Valor Percecionado, constitui-se numa Força Crítica para a adoção de inovação, que assenta na sua capacidade para oferecer valor aos diversos stakeholders da cadeia de cuidados. Temos também o Contexto Político, com capacidade de modelar a adoção da inovação e nomeadamente com capacidade para o acelerar, se dele emitir um sinal de urgência para a mudança. O Contexto Sociocultural e Individual expressam uma Força Intrínseca, dado que elas são características internas, próprias e imutáveis no curto-prazo, das sociedade e das pessoas. Por fim há que considerar o Contexto Específico da Doença, nesta caso o das demências. Das conclusões do estudo parece evidente que as condições tecnológicas estão medianamente satisfeitas em Portugal, com evidentes progressos nos últimos anos (exceção para a interoperabilidade aonde há necessidade de maiores progressos), não constituindo portanto barreira à introdução de ALT. Aonde há necessidade de investir é nas áreas do valor percebido. Da análise feita, esta é uma área que constitui uma barreira à introdução e adoção das ALT em Portugal. A falta de perceção do valor que estas tecnologias trazem, por parte dos profissionais de saúde, doentes, cuidadores e decisores políticos, parece ser o principal entrave à sua adoção. São recomendadas estratégias de modelos colaborativos de Investigação e Desenvolvimento e de abordagens de cocriação com a contribuição de todos os intervenientes na cadeia de cuidados. Há também um papel que cabe ao estado no âmbito das prioridades e da mobilização de recursos, sendo-lhe requerida a expressão do sentido de urgência para que esta mudança aconteça. Foram também identificadas oportunidades em diversas áreas, como na prevenção, no diagnóstico, na compliance medicamentosa, na terapêutica, na monitorização, no apoio à vida diária e na integração social. O que é necessário é que as soluções encontradas constituam respostas àquilo que são as verdadeiras necessidades dos intervenientes e não uma imposição tecnológica que só por si nada resolve. Do estudo resultou também a perceção de que há que (i) continuar a trabalhar no sentido de aproximar a comunidade científica, da clínica e do doente, (ii) fomentar a colaboração entre centros, com vista à criação de escala a nível global. Essa colaboração já parece acontecer a nível empresarial, tendo sido identificadas empresas Portuguesas com vocação global. A qualidade individual das instituições de ensino, dos centros de investigação, das empresas, permite criar as condições para que Portugal possa ser país um piloto e um case-study internacional em ALT, desde que para tal pudéssemos contar com um trabalho colaborativo entre instituições e com decisões políticas arrojadas.

Predictors of adherence to influenza vaccination for healthcare workers from a teaching hospital: a study in the prepandemic era

INTRODUCTION: Even before the 2009 pandemics, influenza in healthcare workers (HCW) was a known threat to patient safety, while Influenza vaccine coverage in the same group was generally low. Identification of predictors for HCW adherence to Influenza vaccination has challenged infection control committees. METHODS: Our group conducted a cross-sectional survey in December 2007, interviewing 125 HCWs from a teaching hospital to identify adherence predictors for Influenza vaccination. The outcomes of interest were: A - adherence to the 2007 vaccination campaign; B - adherence to at least three yearly campaigns in the past five years. Demographic and professional data were assessed through univariate and multivariate analysis. RESULTS: Of the HCWs interviewed, 43.2% were vaccinated against Influenza in 2007. However, only 34.3% of HCWs working in healthcare for more than five years had adhered to at least three of the last five vaccination campaigns. Multivariate analysis showed that working in a pediatric unit (OR = 7.35, 95%CI = 1.90-28.44, p = 0.004) and number of years in the job (OR = 1.32, 95%CI = 1.00-1.74, p = 0.049) were significant predictors of adherence to the 2007 campaign. Physicians returned the worst outcome performances in A (OR = 0.40, 95%CI = 0.16-0.97, p = 0.04) and B (OR = 0.17, 95%CI = 0.05-0.60, p = 0.006). CONCLUSIONS: Strategies to improve adherence to Influenza vaccination should focus on physicians and newly-recruited HCWs. New studies are required to assess the impact of the recent Influenza A pandemics on HCW-directed immunization policies.

Antimicrobial use and incidence of multidrug-resistant Pseudomonas aeruginosa in a teaching hospital: an ecological approach

INTRODUCTION: Multidrug-resistant Pseudomonas aeruginosa is a major threat in healthcare settings. The use of antimicrobials can influence the incidence of resistant strains by direct and indirect mechanisms. The latter can be addressed by ecological studies. METHODS: Our group attempted to analyze the relation between the use of antipseudomonal drugs and the incidence of MDR-PA among 18 units from a 400-bed teaching hospital. The study had a retrospective, ecological design, comprising data from 2004 and 2005. Data on the use of four antimicrobials (amikacin, ciprofloxacin, ceftazidime and imipenem) were tested for correlation with the incidence of MDR-PA (defined as isolates resistant to the four antimicrobials of interest) in clinical cultures. Univariate and multivariate linear regression analyses were performed. RESULTS: Significant correlations were determined between use and resistance for all antimicrobials in the univariate analysis: amikacin (standardized correlation coefficient = 0.73, p = 0.001); ciprofloxacin (0.71, p = 0.001); ceftazidime (0.61, p = 0.007) and imipenem (0.87, p < 0.001). In multivariate analysis, only imipenem (0.67, p = 0.01) was independently related to the incidence of multidrug-resistant strains. CONCLUSIONS: These findings share similarities with those reported in individual-based observational studies, with possible implications for infection control.