Numerical evaluation of e-fields induced by body motion near high-field MRI scanner

In modern magnetic resonance imaging (MRI), both patients and radiologists are exposed to strong, nonuniform static magnetic fields inside or outside of the scanner, in which the body movement may be able to induce electric currents in tissues which could be possibly harmful. This paper presents theoretical investigations into the spatial distribution of induced E-fields in the human model when moving at various positions around the magnet. The numerical calculations are based on an efficient, quasistatic, finite-difference scheme and an anatomically realistic, full-body, male model. 3D field profiles from an actively-shielded 4 T magnet system are used and the body model projected through the field profile with normalized velocity. The simulation shows that it is possible to induce E-fields/currents near the level of physiological significance under some circumstances and provides insight into the spatial characteristics of the induced fields. The results are easy to extrapolate to very high field strengths for the safety evaluation at a variety of field strengths and motion velocities.

Structural health monitoring for long span bridges : Hong Kong experience and continuing onto Australia

Structural health monitoring has been accepted as a justified effort for long-span bridges, which are critical to a region's economic vitality. As the most heavily instrumented bridge project in the world, WASHMS - Wind And Structural Health Monitoring System has been developed and installed on the cable-supported bridges in Hong Kong (Wong and Ni 2009a). This chapter aims to share some of the experience gained through the operations and studies on the application of WASHMS. It is concluded that Structural Health Monitoring should be composed of two main components: Structural Performance Monitoring (SPM) and Structural Safety Evaluation (SSE). As an example to illustrate how the WASHMS could be used for structural performance monitoring, the layout of the sensory system installed on the Tsing Ma Bridge is briefly described. To demonstrate the two broad approaches of structural safety evaluation - Structural Health Assessment and Damage Detection, three examples in the application of SHM information are presented. These three examples can be considered as pioneer works for the research and development of the structural diagnosis and prognosis tools required by the structural health monitoring for monitoring and evaluation applications.

The Application of Near Infrared Spectroscopy for the Assessment of Avocado Quality Attributes, Infrared Spectroscopy. Chapter 14

Quality and safety evaluation of agricultural products has become an increasingly important consideration in market/commercial viability and systems for such evaluations are now demanded by customers, including distributors and retailers. Unfortunately, most horticultural products struggle with delivering adequate and consistent quality to the consumer. Removing inconsistencies and providing what the consumer expects is a key factor for retaining and expanding both domestic and international markets. Most commercial quality classification systems for fruit and vegetables are based on external features of the product, for example: shape, colour, size, weight and blemishes. However, the external appearance of most fruit is generally not an accurate guide to the internal or eating quality of the fruit. Internal quality of fruit is currently subjectively judged on attributes such as volatiles, firmness, and appearance. Destructive subjective measures such as internal flesh colour, or objective measures such as extraction of juice to measure sweetness (oBrix) or assessment of dry matter (DM) content are also used, although obviously not for every fruit – just a sample to represent the whole consignment. For avocado fruit, external colour is not a maturity characteristic, and its smell is too weak and appears later in its maturity stage (Gaete-Garreton et al., 2005). Since maturity is a major component of avocado quality and palatability, it is important to harvest mature fruit, so as to ensure that fruit will ripen properly and have acceptable eating quality. Currently, commercial avocado maturity estimation is based on destructive assessment of the %DM, and sometimes percent oil, both of which are highly correlated with maturity (Clark et al., 2003; Mizrach & Flitsanov, 1999). Avocados Australia Limited (AAL (2008)) recommend a minimum maturity standard for its growers of 23 %DM (greater than 10% oil content) for the ‘Hass’ cultivar, although consumer studies indicate a preference for at least 25 %DM (Harker et al., 2007).

Oxidative stability of phytosterols in food models and foods

An important safety aspect to be considered when foods are enriched with phytosterols and phytostanols is the oxidative stability of these lipid compounds, i.e. their resistance to oxidation and thus to the formation of oxidation products. This study concentrated on producing scientific data to support this safety evaluation process. In the absence of an official method for analyzing of phytosterol/stanol oxidation products, we first developed a new gas chromatographic - mass spectrometric (GC-MS) method. We then investigated factors affecting these compounds' oxidative stability in lipid-based food models in order to identify critical conditions under which significant oxidation reactions may occur. Finally, the oxidative stability of phytosterols and stanols in enriched foods during processing and storage was evaluated. Enriched foods covered a range of commercially available phytosterol/stanol ingredients, different heat treatments during food processing, and different multiphase food structures. The GC-MS method was a powerful tool for measuring the oxidative stability. Data obtained in food model studies revealed that the critical factors for the formation and distribution of the main secondary oxidation products were sterol structure, reaction temperature, reaction time, and lipid matrix composition. Under all conditions studied, phytostanols as saturated compounds were more stable than unsaturated phytosterols. In addition, esterification made phytosterols more reactive than free sterols at low temperatures, while at high temperatures the situation was the reverse. Generally, oxidation reactions were more significant at temperatures above 100°C. At lower temperatures, the significance of these reactions increased with increasing reaction time. The effect of lipid matrix composition was dependent on temperature; at temperatures above 140°C, phytosterols were more stable in an unsaturated lipid matrix, whereas below 140°C they were more stable in a saturated lipid matrix. At 140°C, phytosterols oxidized at the same rate in both matrices. Regardless of temperature, phytostanols oxidized more in an unsaturated lipid matrix. Generally, the distribution of oxidation products seemed to be associated with the phase of overall oxidation. 7-ketophytosterols accumulated when oxidation had not yet reached the dynamic state. Once this state was attained, the major products were 5,6-epoxyphytosterols and 7-hydroxyphytosterols. The changes observed in phytostanol oxidation products were not as informative since all stanol oxides quantified represented hydroxyl compounds. The formation of these secondary oxidation products did not account for all of the phytosterol/stanol losses observed during the heating experiments, indicating the presence of dimeric, oligomeric or other oxidation products, especially when free phytosterols and stanols were heated at high temperatures. Commercially available phytosterol/stanol ingredients were stable during such food processes as spray-drying and ultra high temperature (UHT)-type heating and subsequent long-term storage. Pan-frying, however, induced phytosterol oxidation and was classified as a rather deteriorative process. Overall, the findings indicated that although phytosterols and stanols are stable in normal food processing conditions, attention should be paid to their use in frying. Complex interactions between other food constituents also suggested that when new phytosterol-enriched foods are developed their oxidative stability must first be established. The results presented here will assist in choosing safe conditions for phytosterol/stanol enrichment.

黄土丘陵区纸坊沟流域农业生态经济安全评价

以近70年纸坊沟流域农业生态经济系统演变过程为基础,利用国家"九五"科技攻关项目中所提出的评价指标体系,对纸坊沟流域不同发展阶段标志年份的农业生态经济安全状况进行了评价,得出:农业生态经济系统在1938、2000、2005年处于亚安全状态,1958、1975年处于极端不安全状态,1985、19901、995年处于不安全状态。通过对农业生态经济安全变化驱动力的分析,预测了纸坊沟流域农业生态经济安全的发展趋势,提出了黄土丘陵区实现农业生态经济安全的策略:以培育主导产业为中心,完善农业系统循环链网,调整产业结构,实现农业资源的有效、永续利用。

Polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHS) (I): Toxicity, population exposure and involved foods

Food is one of the main exogenous sources of genotoxic compounds. In heated food products, polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs) represent a priority group of genotoxic, mutagenic and/or carcinogenic chemical pollutants with adverse long-term health effects. People can be exposed to these compounds through different environments and via various routes: inhalation, ingestion of foods and water and even percutaneously. The presence of these compounds in food may be due to environmental contamination, to industrial handling and processing of foods and to oil processing and refining. The highest levels of these compounds are found in smoked foods, in seafood which is found in polluted waters, in grilled meats and, to a lesser extent, in vegetable fats and oils. Lower levels of PAHs are found in vegetables and in cereals and its products.

Polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHS) (I): Measures of prevention and control

Measures of prevention and control against polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs) focus on an official food control, a code of best practice to reduce PAHs levels by controlling industry and in the development of a chemopreventive strategy. Regulation (EU) 835/2011 establishes maximum levels of PAHs for each food group. In addition, Regulations (EU) 333/2007 and 836/2011 set up the methods of sampling and analysis for its official control. Scientific studies prove that the chemopreventive strategy is effective against these genotoxic compounds effects. Most chemopreventive compounds studied with proven protective effects against PAHs are found in fruit and vegetables.

Análise do comportamento sísmico da barragem de Luzzone: desenvolvimento de um programa de EF3D utilizando uma formulação em deslocamentos e pressões

Trabalho Final de Mestrado elaborado no Laboratório Nacional de Engenharia Civil (LNEC) para a obtenção do grau de Mestre em Engenharia Civil pelo Instituto Superior de Engenharia de Lisboa no âmbito do protocolo entre o ISEL e o LNEC

Modelação do comportamento dinâmico de sistemas barragem-fundação-albufeira: análise sísmica de uma barragem de abóbadas múltiplas

Trabalho Final de Mestrado elaborado no Laboratório Nacional de Engenharia Civil (LNEC) para a obtenção do grau de Mestre em Engenharia Civil pelo Instituto Superior de Engenharia de Lisboa no âmbito do protocolo de cooperação entre o ISEL e o LNEC

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.

Desenvolupament d'un sistema d'avaluació de les tecnologies segures que s'apliquen en les indústries càrniques

La finalitat del projecte és crear un sistema d’avaluació dels equips de treball usats en un escorxador des del punt de vista de la prevenció de riscos laborals, per tal de facilitar la tasca d’elecció d’una eina o màquina per a un lloc de treball determinat, garantint la seguretat i la salut del treballador que l’ha d’emprar