Enhanced D1 And D2 Inhibitions Induced By Low-frequency Trains Of Conditioning Stimuli: Differential Effects On H- And T-reflexes And Possible Mechanisms.

Mechanically evoked reflexes have been postulated to be less sensitive to presynaptic inhibition (PSI) than the H-reflex. This has implications on investigations of spinal cord neurophysiology that are based on the T-reflex. Preceding studies have shown an enhanced effect of PSI on the H-reflex when a train of ~10 conditioning stimuli at 1 Hz was applied to the nerve of the antagonist muscle. The main questions to be addressed in the present study are if indeed T-reflexes are less sensitive to PSI and whether (and to what extent and by what possible mechanisms) the effect of low frequency conditioning, found previously for the H-reflex, can be reproduced on T-reflexes from the soleus muscle. We explored two different conditioning-to-test (C-T) intervals: 15 and 100 ms (corresponding to D1 and D2 inhibitions, respectively). Test stimuli consisted of either electrical pulses applied to the posterior tibial nerve to elicit H-reflexes or mechanical percussion to the Achilles tendon to elicit T-reflexes. The 1 Hz train of conditioning electrical stimuli delivered to the common peroneal nerve induced a stronger effect of PSI as compared to a single conditioning pulse, for both reflexes (T and H), regardless of C-T-intervals. Moreover, the conditioning train of pulses (with respect to a single conditioning pulse) was proportionally more effective for T-reflexes as compared to H-reflexes (irrespective of the C-T interval), which might be associated with the differential contingent of Ia afferents activated by mechanical and electrical test stimuli. A conceivable explanation for the enhanced PSI effect in response to a train of stimuli is the occurrence of homosynaptic depression at synapses on inhibitory interneurons interposed within the PSI pathway. The present results add to the discussion of the sensitivity of the stretch reflex pathway to PSI and its functional role.

In vivo electrochemical characterization and inflammatory response of multiwalled carbon nanotube-based electrodes in rat hippocampus

Stimulating neural electrodes are required to deliver charge to an environment that presents itself as hostile. The electrodes need to maintain their electrical characteristics (charge and impedance) in vivo for a proper functioning of neural prostheses. Here we design implantable multi-walled carbon nanotubes coating for stainless steel substrate electrodes, targeted at wide frequency stimulation of deep brain structures. In well-controlled, low-frequency stimulation acute experiments, we show that multi-walled carbon nanotube electrodes maintain their charge storage capacity (CSC) and impedance in vivo. The difference in average CSCs (n = 4) between the in vivo (1.111 mC cm(-2)) and in vitro (1.008 mC cm(-2)) model was statistically insignificant (p > 0.05 or P-value = 0.715, two tailed). We also report on the transcription levels of the pro-inflammatory cytokine IL-1 beta and TLR2 receptor as an immediate response to low-frequency stimulation using RT-PCR. We show here that the IL-1 beta is part of the inflammatory response to low-frequency stimulation, but TLR2 is not significantly increased in stimulated tissue when compared to controls. The early stages of neuroinflammation due to mechanical and electrical trauma induced by implants can be better understood by detection of pro-inflammatory molecules rather than by histological studies. Tracking of such quantitative response profits from better analysis methods over several temporal and spatial scales. Our results concerning the evaluation of such inflammatory molecules revealed that transcripts for the cytokine IL-1 beta are upregulated in response to low-frequency stimulation, whereas no modulation was observed for TLR2. This result indicates that the early response of the brain to mechanical trauma and low-frequency stimulation activates the IL-1 beta signaling cascade but not that of TLR2.

The ACB technique: a biomagentic tool for monitoring gastrointestinal contraction directly from smooth muscle in dogs

The aim of this paper was to verify whether AC biosusceptometry (ACB) is suitable for monitoring gastrointestinal (GI) contraction directly from smooth muscle in dogs, comparing with electrical recordings simultaneously. All experiments were performed in dogs with magnetic markers implanted under the serosa of the right colon and distal stomach, and their movements were recorded by ACB. Monopolar electrodes were implanted close to the magnetic markers and their electric potentials were recorded by electromyography (EMG). The effects of neostigmine, hyoscine butylbromide and meal on gastric and colonic parameters were studied. The ACB signal from the distal stomach was very similar to EMG; in the colonic recordings, however, within the same low-frequency band, ACB and EMG signals were characterized by simultaneity or a widely changeable frequency profile with time. ACB recordings were capable of demonstrating the changes in gastric and colonic motility determined by pharmacological interventions as well as by feeding. Our results reinforce the importance of evaluating the mechanical and electrical components of motility and show a temporal association between them. ACB and EMG arecomplementary for studying motility, with special emphasis on the colon. ACB offers an accurate method for monitoring in vivo GI motility.

Precipitation hardening of Cu-Fe-Cr alloys - Part II - Microstructural characterisation

This research is part of a project whose scope was to investigate the engineering properties of new non-commercial alloy formulations based on the Cu rich corner of the Cu-Fe-Cr ternary system with the primary aim of exploring the development of a new cost-effective high-strength, high-conductivity copper alloy. Promising properties have been measured for the following alloys: Cu-0.7wt%Cr-0.3wt%Fe and Cu-0.7wt%Cr-2.0wt%Fe. This paper reports on the microstructural characterisation of these alloys and discusses the mechanical and electrical properties of these alloys in terms of their microstructure, particularly the formation of precipitates. These alloys have evinced properties that warrant further investigation. Cost modelling has shown that Cu-0.7wt%Cr-0.3wt%Fe is approximately 25% cheaper to produce than commercial Cu-1%Cr. It has also been shown to be more cost efficient on a yield stress and % IACS per dollar basis. The reason for the cost saving is that the Cu-0.7%Cr-0.3%Fe alloy can be made with low carbon ferro-chrome additions as the source of chromium rather than the more expensive Cu-Cr master-alloy. For applications in which cost is one of the primary materials selection criteria, it is envisaged that there would be numerous applications in both cast and wrought form, where the Cu-0.7%Cr-0.3%Fe alloy would be more suitable than Cu-1%Cr. (C) 2001 Kluwer Academic Publishers.

Cold worked Cu-Fe-Cr alloys

The aim of this project was to investigate the properties of copper rich Cu-Fe-Cr alloys for the purpose of developing a new cost effective, high-strength, high-conductivity copper alloy. This paper reports on the influence of cold work. The age hardening response of the Cu-0.7%Cr-2.0%Fe alloy was minimal, but the resistance to softening was superior to that reported for any commercial high-strength, high-conductivity (HSHC) copper alloy with comparable mechanical and electrical properties. For example, an excess of 85% of the original hardness of the 40% cold worked alloy is retained after holding at 700 degreesC for 1 hour, whereas commercial HSHC Cu-Fe-P alloys have been reported to soften significantly after 1 hours exposure at less than 500 degreesC. The Cu-0.7Cr-2.0Fe alloy would therefore be expected to be more suitable for applications with a significant risk of exposure to elevated temperatures. Optical microscope examination of cold worked and aged microstructures confirmed the high resistance to recrystallization for Cu-0.7%Cr-2.0%Fe. The Zener-Smith drag term, predicting the pinning effect of second phase particles on dislocations in cold worked microstructures, was calculated using the precipitate characteristics obtained from TEM, WDS and resistivity measurements. The pinning effect of the precipitate dispersions in the peak-aged condition was determined to be essentially equivalent for the Cu-0.7%Cr-0.3%Fe and Cu-0.7%Cr-2.0%Fe alloys. A lower recrystallisation temperature in the Cu-0.7%Cr-0.3%Fe alloy was therefore attributed to faster coarsening kinetics of the secondary precipitates resulting from a higher Cr concentration in the precipitates at lower iron content. (C) 2001 Kluwer Academic Publishers.

Concepção e instalação de tabelas multifunções para recintos desportivos cobertos

Mestrado em Engenharia Electrotécnica – Sistemas Eléctricos de Energia

Fractional electrical impedances in botanical elements

Fractional calculus (FC) is no longer considered solely from a mathematical viewpoint, and is now applied in many emerging scientific areas, such as electricity, magnetism, mechanics, fluid dynamics, and medicine. In the field of dynamical systems, significant work has been carried out proving the importance of fractional order mathematical models. This article studies the electrical impedance of vegetables and fruits from a FC perspective. From this line of thought, several experiments are developed for measuring the impedance of botanical elements. The results are analyzed using Bode and polar diagrams, which lead to electrical circuit models revealing fractional-order behaviour.

Layerwise mixed models for analysis of multilayered piezoelectric composite plates using least-squares formulation

This work provides an assessment of layerwise mixed models using least-squares formulation for the coupled electromechanical static analysis of multilayered plates. In agreement with three-dimensional (3D) exact solutions, due to compatibility and equilibrium conditions at the layers interfaces, certain mechanical and electrical variables must fulfill interlaminar C-0 continuity, namely: displacements, in-plane strains, transverse stresses, electric potential, in-plane electric field components and transverse electric displacement (if no potential is imposed between layers). Hence, two layerwise mixed least-squares models are here investigated, with two different sets of chosen independent variables: Model A, developed earlier, fulfills a priori the interiaminar C-0 continuity of all those aforementioned variables, taken as independent variables; Model B, here newly developed, rather reduces the number of independent variables, but also fulfills a priori the interlaminar C-0 continuity of displacements, transverse stresses, electric potential and transverse electric displacement, taken as independent variables. The predictive capabilities of both models are assessed by comparison with 3D exact solutions, considering multilayered piezoelectric composite plates of different aspect ratios, under an applied transverse load or surface potential. It is shown that both models are able to predict an accurate quasi-3D description of the static electromechanical analysis of multilayered plates for all aspect ratios.

Ventilação de locais afetos a serviços técnicos elétricos

A correta ventilação de locais afetos a serviços técnicos elétricos, nomeadamente postos de transformação e salas de grupos geradores, reveste-se de extrema importância como garantia da continuidade e qualidade do serviço prestado, durabilidade dos materiais e equipamentos e da segurança das instalações e utilizadores. A ventilação dos locais afetos a serviços técnicos elétricos pode ser natural ou mecânica, dependendo das suas caraterísticas e das necessidades de ar para ventilação e combustão, quando aplicável. Os técnicos responsáveis pelo projeto de instalações elétricas não detém, em regra, um conhecimento muito profundo sobre este tema, sendo os seus projetos realizados com base em especificações e metodologias gerais disponibilizadas pelos fabricantes e comercializadores dos materiais e equipamentos. O projeto de uma solução de ventilação para um local afeto a serviços técnicos eléctricos exige o conhecimento de todos os ganhos térmicos no interior do espaço, o conhecimento das soluções técnicas e tecnológicas de ventilação bem como as metodologias de dimensionamento aplicáveis a cada situação. Sendo a fase de projeto elétrico, em regra, uma atividade com prazos apertados, pode conduzir ao menosprezar de certos aspetos particulares que carecem de investigação e tempo para serem desenvolvidos, o que pode resultar em projetos e mapas de quantidades que apresentam desvios da solução ideal para o cliente, podendo resultar em investimentos mais elevados, quer na fase de execução, quer na fase de exploração das instalações. Neste sentido, pretendeu-se com o presente trabalho, tratar o tema da ventilação de locais afetos a serviços técnicos, atendendo ao enquadramento normativo e regulamentar das instalações, às soluções técnicas e tecnológicas disponíveis no mercado e às metodologias de dimensionamento, apresentadas pelos documentos normativos e regulamentares. Pretendeu-se também desenvolver uma ferramenta informática de auxilio ao dimensionamento das soluções de ventilação de locais afetos a serviços técnicas eléctricos destinados a postos de transformação e grupos geradores de modo a reduzir o tempo normalmente exigido por esta tarefa, o que se traduzirá numa maior rentabilidade do tempo de projeto, assim como a normalizar as soluções apresentadas e minimizar a probabilidade de erro do dimensionamento das soluções, reduzindo assim a probabilidade de gastos em “trabalhos a mais” provenientes de erros em projeto, poupança em materiais presentes no mapa de quantidades, maior eficácia na execução da empreitada, poupança em gastos durante a exploração e desta forma numa proximidade entre as partes interessadas com o dimensionamento da ventilação do espaço técnico elétrico.

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

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

Nanomateriais manufaturados : avaliação de segurança através da caracterização dos seus efeitos genéticos

RESUMO - Os nanomateriais manufaturados (NMs), isto é, fabricados deliberadamente para fins específicos, apresentam propriedades físico-químicas únicas como a dimensão, área superficial ou funcionalização, que lhes conferem caraterísticas mecânicas, óticas, elétricas e magnéticas muito vantajosas para aplicações industriais e biomédicas. Efetivamente, a tecnologia baseada nos NMs, ou nanotecnologia, foi identificada como uma key enabling technology, impulsionadora do crescimento económico dos países industrializados, devido ao seu potencial para melhorar a qualidade e desempenho de muitos tipos de produtos e de processos. Contudo, a expansão da utilização de NMs contrasta com a insuficiente avaliação de risco para a saúde humana e para o ambiente, sendo considerados como um risco emergente para a saúde pública. As incertezas sobre a segurança dos NMs para a saúde pública advêm sobretudo de estudos epidemiológicos em humanos expostos a nanomateriais produzidos como consequência dos processos e atividades humanas e da poluição. Uma das principais preocupações relativamente aos efeitos adversos dos NMs na saúde humana é o seu potencial efeito carcinogénico, que é sugerido por alguns estudos experimentais, como no caso dos nanomateriais de dióxido de titânio ou dos nanotubos de carbono. Para avaliar em curto termo as propriedades carcinogénicas de um composto, utilizam-se frequentemente ensaios de genotoxicidade em linhas celulares de mamífero ou ensaios em modelos animais, em que se analisa uma variedade de lesões genéticas potencialmente relacionados com o processo de carcinogénese. No entanto, a investigação sobre as propriedades genotóxicas dos NMs não foi, até hoje, conclusiva. O presente estudo tem por objectivo principal caracterizar os efeitos genotóxicos associados à exposição a nanomateriais manufaturados, de forma a contribuir para a avaliação da sua segurança. Constituíram objectivos específicos deste estudo: i) avaliar a genotoxicidade dos NMs em três tipos de células humanas expostas in vitro: linfócitos humanos primários, linha celular de epitélio brônquico humano (BEAS-2B) e linha celular de adenocarcinoma epitelial de pulmão humano (A549); ii) avaliar a sua genotoxicidade num modelo de ratinho transgénico; iii) investigar alguns mecanismos de acção que poderão contribuir para a genotoxicidade dos nanomateriais, como a contribuição de lesões oxidativas para a genotoxicidade induzida pelos NMs in vitro, e a investigação da sua bioacumulação e localização celular in vivo. Foram analisados os efeitos genotóxicos associados à exposição a duas classes de NMs, dióxido de titânio e nanotubos de carbono de parede múltipla, bem como a um NM de óxido de zinco, candidato a ser utlilizado como controlo positivo de dimensão nanométrica. Os xx NMs utilizados foram previamente caracterizados com detalhe relativamente às suas características físico-químicas e também relativamente à sua dispersão em meio aquoso e no meio de cultura. A metodologia incluiu ensaios de citotoxicidade e de genotoxicidade in vitro, designadamente, ensaios de quebras no DNA (ensaio do cometa) e nos cromossomas (ensaio do micronúcleo) em células humanas expostas a várias concentrações de NMs, por comparação com células não expostas. Também foram realizados ensaios in vivo de quebras no DNA, quebras cromossómicas e ainda um ensaio de mutações em vários órgãos de grupos de ratinhos transgénicos LacZ, expostos por via intravenosa a duas doses de dióxido de titânio. Foi investigada a existência de uma relação dose-resposta após exposição das células humanas ou dos animais a NMs. A contribuição de lesões oxidativas para a genotoxicidade após exposição das células aos NMs in vitro foi explorada através do ensaio do cometa modificado com enzima. Realizaram-se estudos histológicos e citológicos para deteção e localização celular dos NMs nos órgãos-alvo dos ratinhos expostos in vivo. Os resultados demonstraram efeitos genotóxicos em alguns dos NMs analisados em células humanas. No entanto, os efeitos genotóxicos, quando positivos, foram em níveis reduzidos, ainda que superiores aos valores dos controlos, e a sua reprodutibilidade era dependente do sistema experimental utilizado. Para outros NMs, a evidência de genotoxicidade revelou-se equívoca, conduzindo à necessidade de esclarecimento através de ensaios in vivo. Para esse fim, recorreu-se a uma análise integrada de múltiplos parâmetros num modelo animal, o ratinho transgénico baseado em plasmídeo contendo o gene LacZ exposto a um NM de dióxido de titânio, NM-102. Embora tenha sido demonstrada a exposição e a acumulação do NM no fígado, não se observaram efeitos genotóxicos nem no fígado, nem no baço nem no sangue dos ratinhos expostos a esse NM. Neste estudo concluiu-se que algumas formas de dióxido de titânio e nanotubos de carbono de parede múltipla produzem efeitos genotóxicos em células humanas, contribuindo para o conjunto de evidências sobre o efeito genotóxico desses NMs. As diferenças observadas relativamente à genotoxicidade entre NMs do mesmo tipo, mas distintos em algumas das suas características físico-quimicas, aparentemente não são negligenciáveis, pelo que os resultados obtidos para um NM não devem ser generalizados ao grupo correspondente. Para além disso, a genotoxicidade equívoca verificada para o NM-102 em células humanas expostas in vitro, não foi confirmada no modelo in vivo, pelo que o valor preditivo da utilização dos ensaios in vitro para a identificação de NMs com efeitos genotóxicos (e portanto potencialmente carcinogénicos) ainda tem de ser esclarecido antes de ser possível extrapolar as conclusões para a saúde humana. Por sua vez, como a informação aqui produzida pelas metodologias in vitro e in vivo não reflete os efeitos de exposição continua ou prolongada, que poderá conduzir a efeitos genotóxicos distintos, esta xxi deverá ser complementada com outras linhas de evidência relativamente à segurança dos NMs. Perante a incerteza dos níveis de exposição real do organismo humano e do ambiente, a segurança da utilização dos NMs não pode ser garantida a longo prazo e, tendo em conta a elevada produção e utilização destes NMs, são prementes futuros estudos de monitorização ambiental e humana.

Estudo da influência de nanotubos de carbono funcionalizados nas propriedades de revestimentos de poliuretano

Dissertação de mestrado em Propriedades e Tecnologias de Polímeros

Effect of ionic liquid anion and cation on the physico-chemical properties of poly(vinylidene fluoride)/ionic liquid blends

Poly(vinylidene fluoride), PVDF, has been blended with different ionic liquids (IL) in order to evaluate the effect of the different IL anions and cations on the electroative -phase, thermal, mechanical and electrical properties of the polymer blend. [C2MIM][Cl], [C6MIM][Cl], [C10MIM][Cl], [C2MIM][NTf2], [C6MIM][NTf2], [C10MIM][NTf2] have been selected and were introduced in the polymer at a weight percentage of 40 wt%. It was found that the incorporation of ILs into the PVDF matrix leads to an increase of the -phase content due to the strong electrostatic interactions between the dipolar moments of PVDF and the ILs. Further, the incorporation of ILs into PVDF strongly decreases the elastic modulus and increases the electrical conductivity of the blend with respect to the pure polymer matrix, all these effects being accompanied by a modification of the crystallization kinetics, as indicated by the modified spherulitic microstructure. Thus, novel PVDF/IL blends films with high transparency, excellent antistatic properties, and highly polar crystal form fraction were successfully achieved.

Estudo das propriedades físicas fundamentais de filmes finos intermetálicos do tipo Ti-Me (Me = Al, Au) na funcionalização de elétrodos - sensores para dispositivos biomédicos

Dissertação de mestrado integrado em Engenharia de Materiais

Free-standing multilayered membranes based on graphene and natural polymers for biomedical applications

Dissertação de mestrado integrado em Engenharia Biomédica (área de especialização em Biomateriais, Reabilitação e Biomecânica)