Nerve fiber layer in glaucomatous hemifield loss: a case-control study with time- and spectral-domain optical coherence tomography

Purpose: To evaluate the retinal nerve fiber layer measurements with time-domain (TD) and spectral-domain (SD) optical coherence tomography (OCT), and to test the diagnostic ability of both technologies in glaucomatous patients with asymmetric visual hemifield loss. Methods: 36 patients with primary open-angle glaucoma with visual field loss in one hemifield (affected) and absent loss in the other (non-affected), and 36 age-matched healthy controls had the study eye imaged with Stratus-OCT (Carl Zeiss Meditec Inc., Dublin, California, USA) and 3 D OCT-1000 (Topcon, Tokyo, Japan). Peripapillary retinal nerve fiber layer measurements and normative classification were recorded. Total deviation values were averaged in each hemifield (hemifield mean deviation) for each subject. Visual field and retinal nerve fiber layer "asymmetry indexes" were calculated as the ratio between affected versus non-affected hemifields and corresponding hemiretinas. Results: Retinal nerve fiber layer measurements in non-affected hemifields (mean [SD] 87.0 [17.1] mu m and 84.3 [20.2] mu m, for TD and SD-OCT, respectively) were thinner than in controls (119.0 [12.2] mu m and 117.0 [17.7] mu m, P<0.001). The optical coherence tomography normative database classified 42% and 67% of hemiretinas corresponding to non-affected hemifields as abnormal in TD and SD-OCT, respectively (P=0.01). Retinal nerve fiber layer measurements were consistently thicker with TD compared to SD-OCT. Retinal nerve fiber layer thickness asymmetry index was similar in TD (0.76 [0.17]) and SD-OCT (0.79 [0.12]) and significantly greater than the visual field asymmetry index (0.36 [0.20], P<0.001). Conclusions: Normal hemifields of glaucoma patients had thinner retinal nerve fiber layer than healthy eyes, as measured by TD and SD-OCT. Retinal nerve fiber layer measurements were thicker with TD than SD-OCT. SD-OCT detected abnormal retinal nerve fiber layer thickness more often than TD-OCT.

Behavior of triple-gate Bulk FinFETs with and without DTMOS operation

In this paper, the combination of the Dynamic Threshold (DT) voltage technique with a non-planar structure is experimentally studied in triple-gate FinFETs. The drain current, transconductance, resistance, threshold voltage, subthreshold swing and Drain Induced Barrier Lowering (DIBL) will be analyzed in the DT mode and the standard biasing configuration. Moreover, for the first time, the important figures of merit for the analog performance such as transconductance-over-drain current, output conductance. Early voltage and intrinsic voltage gain will be studied experimentally and through three-dimensional (3-D) numerical simulations for different channel doping concentrations in triple-gate DTMOS FinFETs. The results indicate that the DTMOS FinFETs always yield superior characteristic; and larger transistor efficiency. In addition, DTMOS devices with a high channel doping concentration exhibit much better analog performance compared to the normal operation mode, which is desirable for high performance low-power/low-voltage applications. (C) 2011 Elsevier Ltd. All rights reserved.

New activity in the large circumstellar disk of the Be-shell star 48 Librae

Aims. Spectroscopic, polarimetric, and high spectral resolution interferometric data covering the period 1995-2011 are analyzed to document the transition into a new phase of circumstellar disk activity in the classical Be-shell star 48 Lib. The objective is to use this broad data set to additionally test disk oscillations as the basic underlying dynamical process. Methods. The long-term disk evolution is described using the V/R ratio of the violet and red emission components of H alpha and Br gamma, radial velocities and profiles of He I and optical metal shell lines, as well as multi-band BVRI polarimetry. Single-epoch broad-band and high-resolution interferometric visibilities and phases are discussed with respect to a classical disk model and the given baseline orientations. Results. Spectroscopic signatures of disk asymmetries in 48 Lib vanished in the late nineties but recovered some time between 2004 and 2007, as shown by a new large-amplitude and long-duration V/R cycle. Variations in the radial velocity and line profile of conventional shell lines correlate with the V/R behavior. They are shared by narrow absorption cores superimposed on otherwise seemingly photospheric He I lines, which may form in high-density gas at the inner disk close to the photosphere. Large radial velocity variations continued also during the V/R-quiet years, suggesting that V/R may not always be a good indicator of global density waves in the disk. The comparison of the polarization after the recovery of the V/R activity shows a slight increase, while the polarization angle has been constant for more than 20 years, placing tight limits on any 3-D precession or warping of the disk. The broad H-band interferometry gives a disk diameter of (1.72 +/- 0.2) mas (equivalent to 15 stellar radii), position angle of the disk (50 +/- 9)degrees and a relatively low disk flattening of 1.66 +/- 0.3. Within the errors the same disk position angle is derived from polarimetric observations and from photocenter shifts across Br gamma. The high-resolution interferometric visibility and phase profiles show a double or even multiple-component structure. A preliminary estimate based on the size of the Br gamma emitting region indicates a large diameter for the disk (tens of stellar radii). Overall, no serious contradiction between the observations and the disk-oscillation model could be construed.

Evidence of zinc deficiency in competitive swimmers

Objective: The aim of this study was to assess the nutritional zinc (Zn) status of elite swimmers during different training periods. Methods: A longitudinal paired study was performed at the University of Sao Paulo in eight male swimmers 18 to 25 y old who had been swimming competitively at the state and national levels for at least 5 y. The swimmers were evaluated over a total period of 14 wk: before the basic and specific preparatory period (BSPP-baseline), at the end of the basic and specific preparatory period (post-BSPP), and at the end of the polishing period (PP). Levels of Zn were determined in the plasma, erythrocyte, urine, and saliva by atomic absorption spectrophotometry. Anthropometric measurements and a 3-d food record were also evaluated. Results: The median plasma Zn concentration was below the reference value in all training periods (BSPP-baseline 59 mu g/dL, post-BSPP 55.9 mu g/dL, after PP 58.8 mu g/dL, P > 0.05), as were threshold values for erythrocytes (BSPP-baseline 36.5 mu g of Zn/g of hemoglobin, post-BSPP 42 mu g of Zn/g of hemoglobin, after PP 40.7 mu g of Zn/g of hemoglobin, P > 0.05), urinary Zn (BSPP-baseline 280 mu g/24 h, post-BSPP 337 mu g/24 h, after PP 284 mu g/24 h, P > 0.05), and salivary Zn (BSPP-baseline 66.1 mu g/L, post-BSPP 54.1 mu g/L, after PP 79.7 mu g/L, > 0.05). Salivary Zn did not correlate with plasma and erythrocyte Zn levels. Conclusion: The results suggest that the elite swimmers studied presented a possible Zn deficiency and that salivary Zn was not adequate to evaluate the Zn nutritional status. (C) 2012 Elsevier Inc. All rights reserved.

Investigation of the Goias Alkaline Province, Central Brazil: Application of gravity and magnetic methods

We investigate the strong magnetic and gravity anomalies of the Goias Alkaline Province (GAP), a region of Late Cretaceous alkaline magmatism along the northern border of the Parana Basin, Brazil. The alkaline complexes (eight of which are present in outcrops, two others inferred from magnetic signals) are characterized by a series of small intrusions forming almost circular magnetic and gravimetric anomalies varying from -4000 to +6000 nT and from -10 to +40 mGal, respectively. We used the Aneuler method and Analytical Signal Amplitude to obtain depth and geometry for mapped sources from the magnetic anomaly data. These results were used as the reference models in the 3D gravity inversion. The 3D inversion results show that the alkaline intrusions have depths of 10-12 km. The intrusions in the northern GAP follow two alignments and have different sizes. In the anomaly magnetic map, dominant guidelines correlate strongly with the extensional regimes that correlate with the rise of alkaline magmatism. The emplacement of these intrusions marks mechanical discontinuities and zones of weakness in the upper crust. According to the 3D inversion results, those intrusions are located within the upper crust (from the surface to 18 km depth) and have spheres as the preferable geometry. Such spherical shapes are more consistent with magmatic chambers instead of plug intrusions. The Registro do Araguaia anomaly (similar to 15 by 25 km) has a particular magnetic signature that indicates that the top is deeper than 1500 m. North of this circular anomaly are lineaments with structural indices indicating contacts on their edges and dikes/sills in the interiors. Results of 3D inversion of magnetic and gravity data suggest that the Registro do Araguaia is the largest body in the area, reaching 18 km depth and indicating a circular layered structure. (C) 2011 Elsevier Ltd. All rights reserved.

Metabólitos secundários dos nudibrânquios Tambja stegosauriformis, Hypselodoris lajensis e Okenia zoobotryon e dos briozoários Zoobotryon verticillatum e Bugula dentata da costa do Brasil

The chemical investigation of the MeOH extract from the bryozoan B. dentata MeOH yielded tambjamines A (1), C (3), D (4), K (6), aldehyde 8 and the new tambjamine J1(9), while the extract of its predator, the nudibranch Tambja stegosauriformis, yielded tambjamines C and K, along with aldehyde 8. Furodisinin lactone (11) was isolated from the nudibranch Hypselodoris lajensis, a compound previously isolated from Dysidea sponges. The alkaloid 2,5,6-tribromo-N-methylgramine (12) was isolated from the nudibranch Okenia zoobotryon and from its prey, the bryozoan Zoobotryon verticillatum, the only source of 12 previously known.

Characterization of ozone transport among metropolitan regions

The aim of this work is to determine the interaction in terms of ozone transport between two metropolitan regions of São Paulo State: The Metropolitan Region of Campinas (MRC) and Metropolitan Region of São Paulo (MRSP), with different characteristics and dimensions. In order to describe the interaction between both regions, 3-D Eulerian photochemical CIT model was used with a new approach for São Paulo regions since most previous studies deal with individual areas considering the contribution of other areas only as boundary conditions. The results from the photochemical simulations showed that the ozone concentration in the MRC is associated to local emissions and the transport of ozone and its precursors from the MRSP, demonstrating the significant impact of a megacity in its neighborhood and the importance of meteorological and topography conditions in the transport of air pollutants from the local source to distant regions.

Experimental and numerical analysis of dry contact in the pin on disc test

The reduction of friction and wear in systems presenting metal-to-metal contacts, as in several mechanical components, represents a traditional challenge in tribology. In this context, this work presents a computational study based on the linear Archard's wear law and finite element modeling (FEM), in order to analyze unlubricated sliding wear observed in typical pin on disc tests. Such modeling was developed using finite element software Abaqus® with 3-D deformable geometries and elastic–plastic material behavior for the contact surfaces. Archard's wear model was implemented into a FORTRAN user subroutine (UMESHMOTION) in order to describe sliding wear. Modeling of debris and oxide formation mechanisms was taken into account by the use of a global wear coefficient obtained from experimental measurements. Such implementation considers an incremental computation for surface wear based on the nodal displacements by means of adaptive mesh tools that rearrange local nodal positions. In this way, the worn track was obtained and new surface profile is integrated for mass loss assessments. This work also presents experimental pin on disc tests with AISI 4140 pins on rotating AISI H13 discs with normal loads of 10, 35, 70 and 140 N, which represent, respectively, mild, transition and severe wear regimes, at sliding speed of 0.1 m/s. Numerical and experimental results were compared in terms of wear rate and friction coefficient. Furthermore, in the numerical simulation the stress field distribution and changes in the surface profile across the worn track of the disc were analyzed. The applied numerical formulation has shown to be more appropriate to predict mild wear regime than severe regime, especially due to the shorter running-in period observed in lower loads that characterizes this kind of regime.

Sobre algunos problemas reales en visión por ordenador que conducen a sistemas de ecuaciones algebraicos

[EN] In this paper we present some real problems which appear in computer vision which yields to nonlinear system of algebraic equations. We study the problem of camera calibration. Roughly speaking camera calibration consists in looking at the camera position in the 3- D world using as information the projection of a 3- D Scene in a 2-D plane (the photogram). The problem is quite different when we use a single view or several views (stereo vision) of the 3-D scene. We will show in this paper how these problems yields to nonlinear algebraic system of equations.

Sobre un problema de optimización no-lineal en visión estereoscópica

[EN] Presentamos un método no lineal para la estimación de la geometría 3-D de una escena a partir de imágenes esteroscópicas. El problema principal consiste en calcular la posición relativa de las 2 cámaras a partir de un número de puntos que se corresponden en ambas cámaras. La posición relativa de las 2 cámaras viene dada por un vector de 7 parámetros : -X=(s,l,m,n,tx,ty,tz)-. Para calcular estos parámetros hay que minimizar una energía no-lineal del tipo E(x)=kAqxj donde A es una matriz 9x9 y q(X) es un vector función de X. En este trabajo presentamos un algoritmo para la busqueda de mínimos locales de E(X) basado en una modifcación del método de gradiente de paso óptimo. Presentamos algunas experiencias comparativas con otros métodos clásicos.

Studio cinematico dell'articolazione del gomito e valutazione del carrying angle durante l'esercizio fisico

Questo progetto di ricerca, è stato sviluppato per studiare le caratteristiche anatomofunzionali che definiscono l’articolazione del gomito, ed in modo articolare la presenza dell’angolazione valga che origina dalla diversa orientazione degli assi meccanici dell’avambraccio e del braccio e, denominata in letteratura come carrying angle. L’obiettivo principale di questo lavoro - meglio espresso nei diversi capitoli - è stato, quello di identificare un nuovo approccio di misura per la stima di questo angolo, utilizzabile sia per gli studi di biomeccanica articolare, che per gli studi di analisi del movimento per l’arto superiore. Il primo obiettivo è stato quello di scegliere un algoritmo di calcolo che rispettasse le caratteristiche dell’articolazione, ed in modo particolare abile a minimizzare gli errori introdotti sia nella fase di acquisizione dei punti di repere anatomici, che in quella legata alla predizione del movimento di flesso-estensione, con un modello matematico. Per questo motivo abbiamo dovuto realizzare una serie di misure in un primo tempo su due cadaveri di arto superiore, poi, seguendo le regole classiche per la validazione dell’approccio metodologico adottato, si sono realizzate misure in-vivo, prima in massima estensione e poi durante il movimento. Inizialmente abbiamo pensato di comparare le misure lineari relative alle ampiezze del braccio (ampiezza tra l’epicondilo laterale e mediale) e dell’avambraccio (ampiezza tra lo stiloide ulnare e radiale) con quelle ottenute mediante un antropometro; successivamente dopo aver verificato la ripetibilità tra i diversi operatori nell’ acquisizione dei punti di repere anatomici con il digitalizzatore Faro Arm, abbiamo comparato le misure ottenute relative al carrying angle con quelle di un goniometro standard, classicamente utilizzato nella pratica clinica per la definizione dei range di movimento dell’arto superiore. Infine, considerando la bontà delle misure ottenute, abbiamo riproposto tale metodologia con stumenti stereofotogrammetrici per l’analisi del movimento (VICON System), ottenendo la stessa stabilit`a nell’andamento del carrying angle in funzione della flessione, sia come riportato dagli studi in letteratura, sia come riscontrato nel nostro studio in-vitro. In conclusione, questo lavoro di ricerca ha evidenziato (sia per i risultati ottenuti, che per la elevata numerosità dei soggetti testati), come gli esseri umani presentino una grande variabilità individuale nel valore di questo angolo, e di come questo possa aiutare per la corretta definizione di un modello 3-D dell’arto superiore. Pertanto, gli studi futuri sulla biomeccanica dell’arto superiore dovrebbero includere sempre la valutazione di questa misura.

Processo biotecnologico a cellule immobilizzate per la produzione di acidi grassi volatili da acque di vegetazione

Le acque di vegetazione (AV) costituiscono un serio problema di carattere ambientale, sia a causa della loro elevata produzione sia per l’ elevato contenuto di COD che oscilla fra 50 e 150 g/l. Le AV sono considerate un refluo a tasso inquinante fra i più elevati nell’ambito dell’industria agroalimentare e la loro tossicità è determinata in massima parte dalla componente fenolica. Il presente lavoro si propone di studiare e ottimizzare un processo non solo di smaltimento di tale refluo ma anche di una sua valorizzazione, utlizzandolo come materia prima per la produzione di acidi grassi e quindi di PHA, polimeri biodegradabili utilizzabili in varie applicazioni. A tale scopo sono stati utilizzati due bioreattori anaerobici a biomassa adesa, di identica configurazione, con cui si sono condotti due esperimenti in continuo a diverse temperature e carichi organici al fine di studiare l’influenza di tali parametri sul processo. Il primo esperimento è stato condotto a 35°C e carico organico pari a 12,39 g/Ld, il secondo a 25°C e carico organico pari a 8,40 g/Ld. Si è scelto di allestire e mettere in opera un processo a cellule immobilizzate in quanto questa tecnologia si è rivelata vantaggiosa nel trattamento continuo di reflui ad alto contenuto di COD e carichi variabili. Inoltre si è scelto di lavorare in continuo poiché tale condizione, per debiti tempi di ritenzione idraulica, consente di minimizzare la metanogenesi, mediata da microrganismi con basse velocità specifiche di crescita. Per costituire il letto fisso dei due reattori si sono utilizzati due diversi tipi di supporto, in modo da poter studiare anche l’influenza di tale parametro, in particolare si è fatto uso di carbone attivo granulare (GAC) e filtri ceramici Vukopor S10 (VS). Confrontando i risultati si è visto che la massima quantità di VFA prodotta nell’ambito del presente studio si ha nel VS mantenuto a 25°C: in tale condizione si arriva infatti ad un valore di VFA prodotti pari a 524,668 mgCOD/L. Inoltre l’effluente in uscita risulta più concentrato in termini di VFA rispetto a quello in entrata: nell’alimentazione la percentuale di materiale organico presente sottoforma di acidi grassi volatili era del 54 % e tale percentuale, in uscita dai reattori, ha raggiunto il 59 %. Il VS25 rappresenta anche la condizione in cui il COD degradato si è trasformato in percentuale minore a metano (2,35 %) e questo a prova del fatto che l’acidogenesi ha prevalso sulla metanogenesi. Anche nella condizione più favorevole alla produzione di VFA però, si è riusciti ad ottenere una loro concentrazione in uscita (3,43 g/L) inferiore rispetto a quella di tentativo (8,5 g/L di VFA) per il processo di produzione di PHA, sviluppato da un gruppo di ricerca dell’università “La Sapienza” di Roma, relativa ad un medium sintetico. Si può constatare che la modesta produzione di VFA non è dovuta all’eccessiva degradazione del COD, essendo questa nel VS25 appena pari al 6,23%, ma piuttosto è dovuta a una scarsa concentrazione di VFA in uscita. Questo è di buon auspicio nell’ottica di ottimizzare il processo migliorandone le prestazioni, poiché è possibile aumentare tale concentrazione aumentando la conversione di COD in VFA che nel VS25 è pari a solo 5,87%. Per aumentare tale valore si può agire su vari parametri, quali la temperatura e il carico organico. Si è visto che il processo di acidogenesi è favorito, per il VS, per basse temperature e alti carichi organici. Per quanto riguarda il reattore impaccato con carbone attivo la produzione di VFA è molto ridotta per tutti i valori di temperatura e carichi organici utilizzati. Si può quindi pensare a un’applicazione diversa di tale tipo di reattore, ad esempio per la produzione di metano e quindi di energia.

Procedimenti di ottimizzazione di sistemi smorzati

La presente tesi riguarda lo studio di procedimenti di ottimizzazione di sistemi smorzati. In particolare, i sistemi studiati sono strutture shear-type soggette ad azioni di tipo sismico impresse alla base. Per effettuare l’ottimizzazione dei sistemi in oggetto si agisce sulle rigidezze di piano e sui coefficienti di smorzamento effettuando una ridistribuzione delle quantità suddette nei piani della struttura. È interessante effettuare l’ottimizzazione di sistemi smorzati nell’ottica della progettazione antisismica, in modo da ridurre la deformata della struttura e, conseguentemente, anche le sollecitazioni che agiscono su di essa. Il lavoro consta di sei capitoli nei quali vengono affrontate tre procedure numerico-analitiche per effettuare l’ottimizzazione di sistemi shear-type. Nel primo capitolo si studia l’ottimizzazione di sistemi shear-type agendo su funzioni di trasferimento opportunamente vincolate. In particolare, le variabili di progetto sono le rigidezze di piano, mentre i coefficienti di smorzamento e le masse di piano risultano quantità note e costanti durante tutto il procedimento di calcolo iterativo; per effettuare il controllo dinamico della struttura si cerca di ottenere una deformata pressoché rettilinea. Tale condizione viene raggiunta ponendo le ampiezze delle funzioni di trasferimento degli spostamenti di interpiano pari all’ampiezza della funzione di trasferimento del primo piano. Al termine della procedura si ottiene una ridistribuzione della rigidezza complessiva nei vari piani della struttura. In particolare, si evince un aumento della rigidezza nei piani più bassi che risultano essere quelli più sollecitati da una azione impressa alla base e, conseguentemente, si assiste ad una progressiva riduzione della variabile di progetto nei piani più alti. L’applicazione numerica di tale procedura viene effettuata nel secondo capitolo mediante l’ausilio di un programma di calcolo in linguaggio Matlab. In particolare, si effettua lo studio di sistemi a tre e a cinque gradi di libertà. La seconda procedura numerico-analitica viene presentata nel terzo capitolo. Essa riguarda l’ottimizzazione di sistemi smorzati agendo simultaneamente sulla rigidezza e sullo smorzamento e consta di due fasi. La prima fase ricerca il progetto ottimale della struttura per uno specifico valore della rigidezza complessiva e dello smorzamento totale, mentre la seconda fase esamina una serie di progetti ottimali in funzione di diversi valori della rigidezza e dello smorzamento totale. Nella prima fase, per ottenere il controllo dinamico della struttura, viene minimizzata la somma degli scarti quadratici medi degli spostamenti di interpiano. Le variabili di progetto, aggiornate dopo ogni iterazione, sono le rigidezze di piano ed i coefficienti di smorzamento. Si pone, inoltre, un vincolo sulla quantità totale di rigidezza e di smorzamento, e i valori delle rigidezze e dei coefficienti di smorzamento di ogni piano non devono superare un limite superiore posto all’inizio della procedura. Anche in questo caso viene effettuata una ridistribuzione delle rigidezze e dei coefficienti di smorzamento nei vari piani della struttura fino ad ottenere la minimizzazione della funzione obiettivo. La prima fase riduce la deformata della struttura minimizzando la somma degli scarti quadrarici medi degli spostamenti di interpiano, ma comporta un aumento dello scarto quadratico medio dell’accelerazione assoluta dell’ultimo piano. Per mantenere quest’ultima quantità entro limiti accettabili, si passa alla seconda fase in cui si effettua una riduzione dell’accelerazione attraverso l’aumento della quantità totale di smorzamento. La procedura di ottimizzazione di sistemi smorzati agendo simultaneamente sulla rigidezza e sullo smorzamento viene applicata numericamente, mediante l’utilizzo di un programma di calcolo in linguaggio Matlab, nel capitolo quattro. La procedura viene applicata a sistemi a due e a cinque gradi di libertà. L’ultima parte della tesi ha come oggetto la generalizzazione della procedura che viene applicata per un sistema dotato di isolatori alla base. Tale parte della tesi è riportata nel quinto capitolo. Per isolamento sismico di un edificio (sistema di controllo passivo) si intende l’inserimento tra la struttura e le sue fondazioni di opportuni dispositivi molto flessibili orizzontalmente, anche se rigidi in direzione verticale. Tali dispositivi consentono di ridurre la trasmissione del moto del suolo alla struttura in elevazione disaccoppiando il moto della sovrastruttura da quello del terreno. L’inserimento degli isolatori consente di ottenere un aumento del periodo proprio di vibrare della struttura per allontanarlo dalla zona dello spettro di risposta con maggiori accelerazioni. La principale peculiarità dell’isolamento alla base è la possibilità di eliminare completamente, o quantomeno ridurre sensibilmente, i danni a tutte le parti strutturali e non strutturali degli edifici. Quest’ultimo aspetto è importantissimo per gli edifici che devono rimanere operativi dopo un violento terremoto, quali ospedali e i centri operativi per la gestione delle emergenze. Nelle strutture isolate si osserva una sostanziale riduzione degli spostamenti di interpiano e delle accelerazioni relative. La procedura di ottimizzazione viene modificata considerando l’introduzione di isolatori alla base di tipo LRB. Essi sono costituiti da strati in elastomero (aventi la funzione di dissipare, disaccoppiare il moto e mantenere spostamenti accettabili) alternati a lamine in acciaio (aventi la funzione di mantenere una buona resistenza allo schiacciamento) che ne rendono trascurabile la deformabilità in direzione verticale. Gli strati in elastomero manifestano una bassa rigidezza nei confronti degli spostamenti orizzontali. La procedura di ottimizzazione viene applicata ad un telaio shear-type ad N gradi di libertà con smorzatori viscosi aggiunti. Con l’introduzione dell’isolatore alla base si passa da un sistema ad N gradi di libertà ad un sistema a N+1 gradi di libertà, in quanto l’isolatore viene modellato alla stregua di un piano della struttura considerando una rigidezza e uno smorzamento equivalente dell’isolatore. Nel caso di sistema sheat-type isolato alla base, poiché l’isolatore agisce sia sugli spostamenti di interpiano, sia sulle accelerazioni trasmesse alla struttura, si considera una nuova funzione obiettivo che minimizza la somma incrementata degli scarti quadratici medi degli spostamenti di interpiano e delle accelerazioni. Le quantità di progetto sono i coefficienti di smorzamento e le rigidezze di piano della sovrastruttura. Al termine della procedura si otterrà una nuova ridistribuzione delle variabili di progetto nei piani della struttura. In tal caso, però, la sovrastruttura risulterà molto meno sollecitata in quanto tutte le deformazioni vengono assorbite dal sistema di isolamento. Infine, viene effettuato un controllo sull’entità dello spostamento alla base dell’isolatore perché potrebbe raggiungere valori troppo elevati. Infatti, la normativa indica come valore limite dello spostamento alla base 25cm; valori più elevati dello spostamento creano dei problemi soprattutto per la realizzazione di adeguati giunti sismici. La procedura di ottimizzazione di sistemi isolati alla base viene applicata numericamente mediante l’utilizzo di un programma di calcolo in linguaggio Matlab nel sesto capitolo. La procedura viene applicata a sistemi a tre e a cinque gradi di libertà. Inoltre si effettua il controllo degli spostamenti alla base sollecitando la struttura con il sisma di El Centro e il sisma di Northridge. I risultati hanno mostrato che la procedura di calcolo è efficace e inoltre gli spostamenti alla base sono contenuti entro il limite posto dalla normativa. Giova rilevare che il sistema di isolamento riduce sensibilmente le grandezze che interessano la sovrastruttura, la quale si comporta come un corpo rigido al di sopra dell’isolatore. In futuro si potrà studiare il comportamento di strutture isolate considerando diverse tipologie di isolatori alla base e non solo dispositivi elastomerici. Si potrà, inoltre, modellare l’isolatore alla base con un modello isteretico bilineare ed effettuare un confronto con i risultati già ottenuti per il modello lineare.

Studio di biomateriali usati come scaffold per Tissue Engineering e loro caratterizzazione con tecniche spettroscopiche vibrazionali e di analisi termica

This research investigated someone of the main problems connected to the application of Tissue Engineering in the prosthetic field, in particular about the characterization of the scaffolding materials and biomimetic strategies adopted in order to promote the implant integration. The spectroscopic and thermal analysis techniques were usefully applied to characterize the chemico-physical properties of the materials such as – crystallinity; – relative composition in case of composite materials; – Structure and conformation of polymeric and peptidic chains; – mechanism and degradation rate; – Intramolecular and intermolecular interactions (hydrogen bonds, aliphatic interactions). This kind of information are of great importance in the comprehension of the interactions that scaffold undergoes when it is in contact with biological tissues; this information are fundamental to predict biodegradation mechanisms and to understand how chemico-physical properties change during the degradation process. In order to fully characterize biomaterials, this findings must be integrated by information relative to mechanical aspects and in vitro and in vivo behavior thanks to collaborations with biomedical engineers and biologists. This study was focussed on three different systems that correspond to three different strategies adopted in Tissue Engineering: biomimetic replica of fibrous 3-D structure of extracellular matrix (PCL-PLLA), incorporation of an apatitic phase similar to bone inorganic phase to promote biomineralization (PCL-HA), surface modification with synthetic oligopeptides that elicit the interaction with osteoblasts. The characterization of the PCL-PLLA composite underlined that the degradation started along PLLA fibres, which are more hydrophylic, and they serve as a guide for tissue regeneration. Moreover it was found that some cellular lines are more active in the colonization of the scaffold. In the PCL-HA composite, the weight ratio between the polymeric and the inorganic phase plays an essential role both in the degradation process and in the biomineralization of the material. The study of self-assembling peptides allowed to clarify the influence of primary structure on intermolecular and intermolecular interactions, that lead to the formation of the secondary structure and it was possible to find a new class of oligopeptides useful to functionalize materials surface. Among the analytical techniques used in this study, Raman vibrational spectroscopy played a major role, being non-destructive and non-invasive, two properties that make it suitable to degradation studies and to morphological characterization. Also micro-IR spectroscopy was useful in the comprehension of peptide structure on oxidized titanium: up to date this study was one of the first to employ this relatively new technique in the biomedical field.