Optical sensors for carbon dioxide: an overview of sensing strategies past and present

The evolution of the optical sensor for CO2 over the past two decades is outlined and illustrated through examples of luminescent-based sensors. The basic principles and design of the early 'wet covered' type sensor, in which a pH sensitive dye in an aqueous buffer is covered by a gas permeable, ion impermeable, membrane, are outlined. The gradual move from the 'wet covered' types of CO2 optical sensor to 'solid-water droplet' type sensors and then onto 'solid' sensors is charted. The basic design and principles of operation of the modern 'solid' optical sensor for P-CO2 is covered in some detail. Other sensing strategies outside the simple use of pH-sensitive dyes are also considered, most notably those based on luminescence lifetime measurements.

Ethanol (C2H5OH) spray of sub-micron droplets for laser driven negative ion source

Liquid ethanol (C₂H₅OH) was used to generate a spray of sub-micron droplets. Sprays with different nozzle geometries have been tested and characterised using Mie scattering to find scaling properties and to generate droplets with different diameters within the spray. Nozzles having throat diameters of 470 µm and 560 µm showed generation of ethanol spray with droplet diameters of (180 ± 10) nm and (140 ± 10) nm, respectively. These investigations were motivated by the observation of copious negative ions from these target systems, e.g., negative oxygen and carbon ions measured from water and ethanol sprays irradiated with ultra-intense (5 × 1019 W/cm2), ultra short (40 fs) laser pulses. It is shown that the droplet diameter and the average atomic density of the spray have a significant effect on the numbers and energies of accelerated ions, both positive and negative. These targets open new possibilities for the creation of efficient and compact sources of different negative ion species.

Generation of a quasi-monoergetic proton beam from laser-irradiated sub-micron droplets

Proton bursts with a narrow spectrum at an energy of (2.8 +/- 0.3 MeV) are accelerated from sub-micron water spray droplets irradiated by high-intensity (similar to 5 x 10(19)W/cm(2)), high-contrast (similar to 10(10)), ultra-short (40 fs) laser pulses. The acceleration is preferentially in the laser propagation direction. The explosion dynamics is governed by a residual ps-scale laser pulse pedestal which "mildly" preheats the droplet and changes its density profile before the arrival of the high intensity laser pulse peak. As a result, the energetic electrons extracted from the modified target by the high-intensity part of the laser pulse establish an anisotropic electrostatic field which results in anisotropic Coulomb explosion and proton acceleration predominantly in the forward direction. Hydrodynamic simulations of the target pre-expansion and 3D particle-in-cell simulations of the measured energy and anisotropy of the proton emission have confirmed the proposed acceleration scenario. (C) 2012 American Institute of Physics. [http://dx.doi.org/10.1063/1.4731712]

Pseudo-endothelial dystrophy associated with emulsified silicone oil

Purpose. To describe endothelial changes associated with emulsified silicone oil. Methods. Report of a case. Results. A 77-year-old man had multiple and diffuse clear vesicles on the endothelium of his left eye (LE). The cornea was clear and thin. He had undergone pars plana vitrectomy and intraocular silicone oil injection 5 years before presentation. Specular microscopy revealed numerous small bubbles of emulsified silicone oil and a mild degree of endothelial damage. Conclusion. Emulsified silicone oil can adhere to the endothelium and induce an apparent droplet-like endotheliopathy.

LIQUID MARBLES GRANULATED USING SUPER-HYDROPHOBIC METAL POWDERS

Superhydrophobic (SH) particles based on a copper substrate were prepared by a silver deposition technique of different particle sizes from 10µm to 425µm. Such SH particles were found to be pH-responsive and liquid marbles formed using the SH copper substrate destabilised under certain pH conditions. The exposure to high concentrations of acidic or basic gases caused immediate collapse of the liquid marble. However, low concentrations of acidic and basic gases could diffuse across the shell of liquid marbles without adversely affecting the structure. Liquid marbles formed with large SH particles (425
µm) did not fully form a mono-layer around the liquid droplet. This phenomenon, whereby SH particles slide down the surface of the water droplet until an equilibrium position is reached, was studied using a mathematical approach, which related the angle to the vertical axis of the SH particles at t
he equilibrium F, to the shape of liquid marble and the contact angle, ?.

Water spray cooling of polymers

The cooling process in conventional rotomolding is relatively long due to poor thermal conductivity of plastics. The lack of internal cooling is a major limitation although rapid external cooling is possible. Various internal cooling methodologies have been studied to reduce the cycle time. These include the use of compressed air, cryogenic liquid nitrogen, chilled water coils, and cryogenic liquid carbon dioxide, all of which have limitations. However, this article demonstrates the use of water spray cooling of polymers as a viable and effective method for internal cooling in rotomolding. To this end, hydraulic, pneumatic, and ultrasonic nozzles were applied and evaluated using a specially constructed test rig to assess their efficiency. The effects of nozzle type and different parametric settings on water droplet size, velocity, and mass flow rate were analyzed and their influence on cooling rate, surface quality, and morphology of polymer exposed to spray cooling were characterized. The pneumatic nozzle provided highest average cooling rate while the hydraulic nozzle gave lowest average cooling rate. The ultrasonic nozzle with medium droplet size traveling at low velocity produced satisfactory surface finish. Water spray cooling produced smaller spherulites compared to ambient cooling whilst increasing the cooling rate decreases the percentage crystallinity. © 2011 Society of Plastics Engineers Copyright © 2011 Society of Plastics Engineers.

Cough-generated aerosols of Pseudomonas aeruginosa and other Gram-negative bacteria from patients with cystic fibrosis

BACKGROUND: Pseudomonas aeruginosa is the most common bacterial pathogen in patients with cystic fibrosis (CF). Current infection control guidelines aim to prevent transmission via contact and respiratory droplet routes and do not consider the possibility of airborne transmission. It was hypothesised that subjects with CF produce viable respirable bacterial aerosols with coughing.

METHODS: A cross-sectional study was undertaken of 15 children and 13 adults with CF, 26 chronically infected with P aeruginosa. A cough aerosol sampling system enabled fractioning of respiratory particles of different sizes and culture of viable Gram-negative non-fermentative bacteria. Cough aerosols were collected during 5 min of voluntary coughing and during a sputum induction procedure when tolerated. Standardised quantitative culture and genotyping techniques were used.

RESULTS: P aeruginosa was isolated in cough aerosols of 25 subjects (89%), 22 of whom produced sputum samples. P aeruginosa from sputum and paired cough aerosols were indistinguishable by molecular typing. In four cases the same genotype was isolated from ambient room air. Approximately 70% of viable aerosols collected during voluntary coughing were of particles <or=3.3 microm aerodynamic diameter. P aeruginosa, Burkholderia cenocepacia, Stenotrophomonas maltophilia and Achromobacter xylosoxidans were cultivated from respiratory particles in this size range. Positive room air samples were associated with high total counts in cough aerosols (p = 0.003). The magnitude of cough aerosols was associated with higher forced expiratory volume in 1 s (r = 0.45, p = 0.02) and higher quantitative sputum culture results (r = 0.58, p = 0.008).

CONCLUSION: During coughing, patients with CF produce viable aerosols of P aeruginosa and other Gram-negative bacteria of respirable size range, suggesting the potential for airborne transmission.

Overview of the current ISO tests for photocatalytic materials

The current eight published ISO standards associated with semiconductor photocatalysis are considered. These standards cover: (1) air purification (specifically, the removal of NO, acetaldehyde and toluene), (2) water purification (the photobleaching of methylene blue and oxidation of DMSO) (3) self-cleaning surfaces (the removal of oleic acid and subsequent change in water droplet contact angle), (4) photosterilisation (specifically probing the antibacterial action of semiconductor photocatalyst films) and (5) UV light sources for semiconductor photocatalytic ISO work. For each standard, the background is first considered, followed by a brief discussion of the standard particulars and concluding in a discussion of the pros and cons of the standard, with often recommendations for their improvement. Other possible standards for the future which would either compliment or enhance the current ones are discussed briefly. 

A novel experimental approach to investigate radiolysis processes in liquid samples using collimated radiation sources

Here is detailed a novel and low-cost experimental method for high-throughput automated fluid sample irradiation. The sample is delivered via syringe pump to a nozzle, where it is expressed in the form of a hanging droplet into the path of a beam of ionising radiation. The dose delivery is controlled by an upstream lead shutter, which allows the beam to reach the droplet for a user defined period of time. The droplet is then further expressed after irradiation until it falls into one well of a standard microplate. The entire system is automated and can be operated remotely using software designed in-house, allowing for use in environments deemed unsafe for the user (synchrotron beamlines, for example). Depending on the number of wells in the microplate, several droplets can be irradiated before any human interaction is necessary, and the user may choose up to 10 samples per microplate using an array of identical syringe pumps, the design of which is described here. The nozzles consistently produce droplets of 25.1 ± 0.5 μl.

Modified electrodes with Keggin-type polyoxotungstates

O objectivo deste trabalho é a produção de novos eléctrodos modificados com polioxotungstatos (POMs) do tipo Keggin, incluindo POMs lacunares e substituídos por metais de transição. A preparação e caracterização dos polioxotungstatos encontram-se descritas no Capítulo 2. No Capítulo 3 descreve-se a produção de eléctrodos de carbono vítreo funcionalizados com sais híbridos de tetra-n-butilamónio de vários silicotungstatos pelo método de evaporação da gota. As propriedades electroquímicas dos polioxotungstatos imobilizados foram comparadas com as das espécies solúveis correspondentes. A morfologia dos depósitos foi avaliada por microscopia óptica e por microscopia electrónica de varrimento. No capítulo 4 descreve-se a preparação de novos eléctrodos compósitos de carbono e poli(hexilmetacrilato) com fosfotungstatos. Os estudos electroquímicos revelaram que as principais características dos POMs são mantidas e que os processos de redução são controlados por difusão, dependendo da difusão dos protões da solução. O Capítulo 5 descreve a construção de filmes em multicamadas ultrafinos contendo POMs e polietilenimina, preparados pelo método de auto-montagem camada-sobre-camada em eléctrodos de carbono vítreo. Os filmes em multicamada foram caracterizados por voltametria cíclica e por microscopia electrónica de varrimento e foi usada a espectroscopia de absorção de UV-Vis em placas de quartzo para monitorar o crescimento de filme. Os resultados voltamétricos revelaram que os processos de redução dos POM são confinados à superfície. Alguns destes eléctrodos modificados revelaram propriedades electrocatalíticas relativamente à redução dos aniões nitrito, bromato e/ou iodato. A espectroscopia de impedância electroquímica também foi usada na caracterização destes filmes e os resultados revelaram que a resistência à transferência de carga aumenta com o aumento do número de bicamadas para ambas as espécies redox, indicando que a espessura do filme tem um efeito importante sobre a cinética de reacções de transferência de carga. No capítulo 6 descreve-se a síntese de filmes híbridos orgânicos/inorgânicos compostos por poli(3,4-etilenodioxitiofeno) (PEDOT) e por silicotungstatos do tipo Keggin através da polimerização electroquímica, em condições aquosas, na superfície de electrodos de carbono vítreo. A voltametria cíclica revelou que as características principais dos POMs são mantidas nos filmes. Verificou-se que estes filmes são muito estáveis, possivelmente devido a fortes interacções electrostáticas entre os POMs aniónicos e o polímero positivamente carregado. A espectroscopia de impedância electroquímica foi também utilizada e os resultados mostraram que a resistência de transferência de carga aumenta com o aumento do pH e para valores de potenciais mais elevados. O capítulo 7 apresenta as conclusões finais e possíveis trabalhos futuros.

Transferência de tecnologia: as práticas actuais e uma metodologia para análise subjectiva das instituições

O domínio científico da investigação é a Gestão da Inovação e a Gestão da Transferência de Conhecimento e de Tecnologia, tendo como tema central as relações entre empresas e agentes de inovação que fazem da Transferência de Tecnologia uma das suas actividades, pelo que se tenta caracterizar e validar uma Metodologia de análise subjectiva adequada ao estudo daqueles agentes, enquanto disseminadores de conhecimento, e as formas de maximizar a sua actuação quando tenta atender às necessidades das empresas, tais como a transferência de conhecimento e de tecnologias, ao mesmo tempo que valoriza o seu conhecimento. O trabalho proposto tem como objectivo principal contribuir para o fomento de estudos que permitam classificar as acções dos Agentes de Inovação na sua vertente de disseminador do conhecimento, requerendo assim entender as relações subjacentes aos processos de criação, transferência e difusão de conhecimento. Este contributo passa pelo estudo das formas de aplicação de mecanismos específicos na gestão das relações daqueles agentes, quando estes actuam em parceria com as empresas. Tem ainda em vista contribuir com este estudo para o desenvolvimento de ferramentas que auxiliem as políticas governamentais no que diz respeito às questões de gestão da inovação e da transferência de conhecimento e de tecnologia. Os seguintes objectivos específicos são propostos: - Evidenciar as práticas actuais que promovem a interacção nas diversas fases do processo assim como a existência de práticas transversais àqueles; - Validar uma Metodologia que, utilizando os conhecimentos anteriores, possibilite a identificação de “bottlenecks” no processo e aponte um conceito de solução para a eliminação destes bottlenecks, apontando medidas para a melhoria dos processos e recursos existentes para valorização do conhecimento gerado pela I&D e atender às necessidades das empresas, sem causar prejuízo à própria investigação e outras actividades da Instituição de I&D. Propomos uma Metodologia de análise que, além de identificar facilitadores críticos (no sentido de serem os mais importantes) para aquele cenário no que toca ao relacionamento com Empresas, também pode descrever um conceito de solução baseado na reengenharia de processos e procedimentos e introdução e utilização de novos conceitos, como os de Gestão de Informação, para aquela Instituição. Para isso procuraremos validar, baseado no conhecimento disponível e aplicação em casos reais, um conjunto de regras de boas práticas que, agrupadas nos facilitadores actuais de TT, reflictam o estado da arte na Gestão da Transferência de Tecnologia e ajudem a caracterizar as Instituições de I&D no que toca ao relacionamento com a envolvente Empresarial.

Híbridos orgânicos-inorgânicos para aplicações de baixo custo em óptica integrada

O objectivo desta tese é a utilização de materiais híbridos orgânicos-inorgânicos, designados por di-ureiasis modificados pela adição de tetra-propóxido de zircónio (Zr(i-OPr)4) estabilizado com ácido metacrílico (CH2=C(CH3)COOH), obtidos pela via sol-gel, para aplicações em dispositivos ópticos integrados de baixo custo. A estrutura local dos di-ureiasis com diferentes concentrações de propóxido de zircónio (20 a 80 % mol) foi estudada por difracção de raios-X, espalhamento de raios X a baixos ângulos, microscopia de força atómica, ressonância magnética nuclear dos núcleos dos átomos de 29Si e 13C, espectroscopia no infravermelho por transformada de Fourier, espectroscopia de Raman por transformada de Fourier e termogravimetria. A influência dos parâmetros de síntese, concentração de tetra propóxido de zircónio e rácio tetra propóxido de zircónio: ácido metacrilico na estrutura e propriedades das amostras em monólito e filmes finos (depositados pela técnica de deposição por rotação do substrato) foram avaliadas, permitindo obter amostras transparentes, fotopolimerizáveis e estáveis termicamente até aos 100 ºC. Foram determinadas as propriedades dos guias planares em substratos de vidro borosilicato e silício oxidado (1

Aplicação de técnicas de conservação in vitro para a conservação de espécies ameaçadas

Dissertação mest., Engenharia Biológica, Universidade do Algarve, 2008

Modeling and simulation of spray drying processes based on quality by design principles

Tese de doutoramento, Farmácia (Tecnologia Farmacêutica), Universidade de Lisboa, Faculdade de Farmácia, 2014

MASGriP – a Multi-Agent Smart Grid Simulation Platform

The increasing number of players that operate in power systems leads to a more complex management. In this paper a new multi-agent platform is proposed, which simulates the real operation of power system players. MASGriP – A Multi-Agent Smart Grid Simulation Platform is presented. Several consumer and producer agents are implemented and simulated, considering real characteristics and different goals and actuation strategies. Aggregator entities, such as Virtual Power Players and Curtailment Service Providers are also included. The integration of MASGriP agents in MASCEM (Multi-Agent System for Competitive Electricity Markets) simulator allows the simulation of technical and economical activities of several players. An energy resources management architecture used in microgrids is also explained.