Development of new biomaterials based on liquid crystalline phases of cellulose derivatives

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

Environmental/Regatta Buoy: Sensing System

Um dos principais objetivos da ciência é perceber a natureza, i.e., descobrir e explicar o funcionamento do mundo que nos rodeia. Para tal, os cientistas precisam de coligir dados e monitorar o meio ambiente. Em particular, considerando que cerca de 70% da Terra é coberta por água, a coleta de parâmetros de caracterização da água de grandes superfícies é uma prioridade. A monitorização das condições da água é feita principalmente através de bóias. No entanto, as bóias disponíveis no mercado não satisfazem as necessidades existentes. Esta é uma das principais razões que levaram o Laboratório de Sistemas Autónomos (LSA) do Instituto Superior de Engenharia do Porto a lançarem um projeto para o desenvolvimento de uma bóia reconfigurável e com dois modos de funcionamento: monitorização ambiental e baliza ativa de regata. O segundo modo é destinado a regatas de veleiros autónomos. O projeto começou há um ano com um projeto do European Project Project [1] (EPS), realizado por quatro estudantes internacionais, destinado à construção da estrutura da bóia e à selecção dos componentes mais adequados para o sistema de medição e controlo. A arquitetura que foi definida para este sistema é do tipo mestre-escravo e é composta por uma unidade de controlo mestre para a telemetria e configuração e uma unidade de controlo escrava para a medição e armazenamento de dados. O desenvolvimento do projeto continuou com dois estudantes belgas que trabalharam na comunicação e no armazenamento de dados. Este projeto, que prossegue com o desenvolvimento da medição e do armazenamento de dados do lado da unidade de controlo escrava, tem os seguintes objetivos: (i ) implementar o protocolo de comunicação na unidade de controlo escrava; (ii ) coligir e armazenar os dados dos sensores no cartão SD em tempo real; (iii ) fornecer dados em tempo útil; e (iv) recuperar dados do cartão SD em tempo diferido. As contribuições anteriores foram estudadas e foi feito um levantamento dos projetos congéneres existentes. O desenvolvimento do projeto atual começou com o protocolo de comunicação. Este protocolo, que foi projetado pelos alunos anteriores, foi um bom ponto de partida. No entanto, o protocolo foi atualizado e melhorado com novas funcionalidades. Esta última componente foi um trabalho conjunto com Laurens Allart, que esteve a trabalhar no subsistema de telemetria e de configuração durante este semestre. O protocolo foi implementado do lado da unidade de controlo escrava através de uma estrutura de múltiplas actividades paralelas (multithreaded). Esta estrutura recebe as mensagens da unidade mestre, executa as ações solicitadas e envia de volta o resultado. A bóia é um dispositivo reconfigurável multimodo que pode ser expandido com novos modos de operação no futuro. Infelizmente, sofre de algumas limitações: suporta uma carga máxima de 40 kg e tem uma área de implantação limitada pela distância máxima à estacão base.

Contributo para a acreditação nos serviços de imagiologia em Portugal

RESUMO - Os programas de acreditação revelam-se essenciais para monitorizar e garantir a qualidade dos serviços de imagiologia. Face à inexistência de um documento nacional de acreditação que responda às necessidades específicas de um serviço de imagiologia e perante a existência de diferentes estratégias de implementação da qualidade a nível internacional, definiu-se como principal objectivo deste trabalho contribuir para a criação de um documento de acreditação específico para serviços de imagiologia adaptado à realidade portuguesa. Nesse sentido, o presente trabalho pretende, através da aplicação de um questionário, desenvolvido para o efeito, a um grupo de peritos (painel Delphi) representante de organizações da área da imagiologia e da qualidade, analisar o consenso entre os elementos relevantes na acreditação de um serviço de imagiologia, nomeadamente ao nível da estrutura, processo e resultado. Como resultados esperados destacam-se a estruturação de um documento de consenso para a acreditação nos serviços de imagiologia em Portugal. Por certo, a aplicação de um quadro normativo emanado deste trabalho, na implementação da qualidade em imagiologia, permitirá que os serviços melhorem a sua prestação, que sejam avaliados e comparados com os congéneres, nacional ou internacionalmente, permitindo aos utentes ter mais e melhor informação que lhes permita optar por serviços com qualidade. -------------------------ABSTRACT - Accreditation programs are essential to monitor and ensure the quality of Imaging Services. Due to the lack of a national accreditation document that meets the specific needs of an imaging service and due to the existence of different international quality implementation strategies, the main purpose of this work is to contribute to the creation of a Portuguese imaging services accreditation document. Therefore, the present study aims to apply a inquiry to a group of experts (Delphi panel), that represents the structures and organizations that should integrate the development of the imaging services accreditation document, to analyze the consensus among experts about characteristics of accreditation, particularly the structure, process and outcome of imaging services. The expected results are the increased interest of decision-makers in promoting structural changes in the area of accreditation in Imaging and the creation of a document that evidences the consensus among experts. Finally, it is hoped that the same group of experts meets for accreditation document. The expected results include designing a consensus document for accreditation in imaging services in Portugal. Certainly, the implementation of a regulatory framework emerging from this work, in the implementation of quality imaging, will allow services to improve their performance, which are evaluated and compared with national or international counterparts. Consequently, patients will have better information that will enable them to opt for quality services.

Projecto, construção e caracterização de um irradiador portátil para verificação metrológica de monitores fixos de área

Dissertação apresentada na Faculdade de Ciências e Tecnologia da Universidade Nova de Lisboa para obtenção do grau de Mestre em Engenharia Biomédica

A educação social em Portugal: novos desafios para a identidade profissional

A Educação Social surge, em Portugal, devido sobretudo à exigência dos sistemas de proteção social. Enquanto profissão, a Educação Social realiza-se no âmbito das ciências da educação, enquadrada pela Pedagogia Social. A Educação Social desenvolve-se pela diversidade de categorias profissionais e de perfis de competências e áreas disciplinares. O reconhecimento da identidade profissional dos educadores sociais portugueses depende, ainda, da polivalência dos contextos de trabalho e populações com os quais interage. A sua identidade profissional deve evidenciar o compromisso educativo do seu trabalho social, que supera lógicas de ação assistencialistas e se centra em lógicas de desenvolvimento e capacitação dos sujeitos. Neste artigo, é dado destaque à Pedagogia Social, enquanto saber matricial de referência dos educadores sociais. A Pedagogia Social constitui-se como a ciência da Educação Social, conferindo-lhe a própria especificidade da profissão. Por outro lado, o exercício profissional da Educação Social requer dos seus profissionais uma formação rigorosa, inicial e contínua, de forma a incorporar novos saberes e posturas para se adaptar a novos desafios e realidades. A educação social deve ser capaz de acompanhar as políticas sociais, participando permanentemente na negociação do contrato social. Partindo destes pressupostos, é dado a conhecer alguns desafios que se colocam à Educação Social em Portugal.

Redes de terras associadas a estações de telecomunicações

As redes de terras são algo que atormenta muitas operadoras de telecomunicações. Quando o comum civil pensa que apenas existem antenas e que é importante a transmissão de dados porque naturalmente não lhes faz falta saber mais nada, as pessoas envolventes na construção de uma estação de telecomunicações têm preocupações não só com a parte de rádio e antenas, mas fundamentalmente com a parte de energia e de infra-estruturas. No desenvolvimento deste projecto, torna-se então importante perceber como as redes de terras são implementadas, como atingir valores satisfatórios para as operadoras, como realizar melhoria da rede de terras já existentes, implementar furos artesianos/valas e sobretudo como melhorar no futuro. Os materiais utilizados e o estudo prévio das condições do terreno onde a estação rádio-base é implementada nem sempre coincidem com os resultados desejados e que pensamos que seriam facilmente atingidos após implementação da torre. Neste projecto, vamos então acompanhar todos os processos, desde a legalização, construção, testes e finalmente a medição da resistência de terras final. Se os valores foram aceitáveis, óptimo para a operadora de telecomunicações e para a empresa responsável pela implementação. Caso os resultados estejam aquém das expectativas, é altura de selecionar os melhores e recorrendo a um conjunto de técnicas que garantam resultados e o menos dispêndio de dinheiro possível, vamos avançar para as melhorias. Os regimes de protecção das pessoas e da estação são bastante importantes. É importante também perceber as condições dos solos e saber simular com o programa ERICO que será fundamental para se efetuar uma comparação entre o teórico e o implementado praticamente. No fim, parte fulcral serão as medições finais, a relação preço-qualidade das melhorias implementadas, a análise dos resultados com argumentos válidos e o bom senso da operadora para aceitar ou rejeitar os trabalhos. Contrato é contrato, fazer mais e melhor é uma exigência constante.

Algoritmo de controlo inteligente de microprodução para regulação de tensão em redes de baixa tensão

Com o constante desenvolvimento da sociedade, o consumo de energia elétrica tem aumentado gradualmente, por outro lado a preocupação com o meio ambiente e a necessidade de um desenvolvimento sustentável, faz com que a legislação atual favoreça a introdução de fontes de energia de origem renovável em detrimento de fontes de energia de origem fóssil. Cada vez mais têm surgido incentivos para a implementação de pequenos sistemas de produção em instalações de utilização, estes consumidores/produtores são denominados de prosumers, sendo este tipo de produtores ligados à rede elétrica de baixa tensão. Com a introdução deste tipo de produtores é necessário dotar a rede elétrica de meios que permitam ao operador da rede monitorizar e controlar em tempo real o estado da rede assim como destes novos produtores. No âmbito desta dissertação, foi desenvolvido um algoritmo de controlo inteligente de microprodução. Avaliando o consumo, a produção, entre outros parâmetros de gestão da rede, este algoritmo calculará um conjunto de set-points que deverão ser enviados para os microprodutores de modo a limitar a potência injetada na rede e assim controlar a tensão. Também foi realizado um estudo económico do impacto que as medidas propostas teriam do ponto de vista dos gestores da rede bem como do ponto de vista dos microprodutores.

O ensino de cuidados continuados: proposta de modelo multimédia sobre o tema

As alterações demográficas verificadas nos últimos anos, com um peso cada vez maior da população idosa, a par da alteração do tecido social provocada pela ausência do domicílio da mulher, cuidadora tradicional, levaram à necessidade de encontrar respostas para apoio de pessoas em situação de dependência. Reabilitar e reinserir, a par de políticas de envelhecimento ativo, são alguns dos desafios no momento, a nível global. A Rede Nacional de Cuidados Continuados Integrados (RNCCI), criada pelo Decreto-Lei n.º 101/2006, de 6 de junho, tem por missão prestar os cuidados adequados, de saúde e apoio social, a todas as pessoas que, independentemente da idade, se encontrem em situação de dependência. A Prestação de Cuidados na RNCCI significa fornecer os melhores cuidados possíveis disponíveis a um indivíduo e ou família/cuidador com uma necessidade, num contexto específico. O âmbito de intervenção na RNCCI fundamenta-se no princípio dos 3 R’s – Reabilitação, Readaptação e Reinserção. Tradicionalmente, verifica-se uma boa preparação dos profissionais de saúde que acompanham o paciente mas tem-se verificado que estes cuidados se devem prolongar para além dos apenas prestados em ambiente hospitalar e/ou familiar. De facto, constata-se a necessidade de este tipo de cuidados ser mais abrangente, podendo vir a envolver outras pessoas (familiares, amigos, ou outros cuidadores), verificando-se, porém, que na maioria dos casos não dispõem de conhecimentos ou técnicas necessárias para o acompanhamento dos mesmos pelo facto de não terem uma formação efetiva relacionada com este problema. Neste sentido, e com o auxílio das tecnologias de informação emergentes e cada vez mais poderosas é atualmente possível desenvolver soluções de apoio aos cuidadores deste tipo de cuidados. Pretendemos com o presente estudo investigar essa possibilidade, contribuindo para soluções capazes de proporcionar de forma simples e intuitiva um conhecimento adicional em prol de um apoio mais eficaz nestas situações. Para o efeito, foi desenvolvido um protótipo com essa finalidade que foi posto em prática e para o qual se apresentam os resultados obtidos.

Deteção e previsão de falhas em equipamentos de produção industrial

As empresas nacionais deparam-se com a necessidade de responder ao mercado com uma grande variedade de produtos, pequenas séries e prazos de entrega reduzidos. A competitividade das empresas num mercado global depende assim da sua eficiência, da sua flexibilidade, da qualidade dos seus produtos e de custos reduzidos. Para se atingirem estes objetivos é necessário desenvolverem-se estratégias e planos de ação que envolvem os equipamentos produtivos, incluindo: a criação de novos equipamentos complexos e mais fiáveis, alteração dos equipamentos existentes modernizando-os de forma a responderem às necessidades atuais e a aumentar a sua disponibilidade e produtividade; e implementação de políticas de manutenção mais assertiva e focada no objetivo de “zero avarias”, como é o caso da manutenção preditiva. Neste contexto, o objetivo principal deste trabalho consiste na previsão do instante temporal ótimo da manutenção de um equipamento industrial – um refinador da fábrica de Mangualde da empresa Sonae Industria, que se encontra em funcionamento contínuo 24 horas por dia, 365 dias por ano. Para o efeito são utilizadas medidas de sensores que monitorizam continuamente o estado do refinador. A principal operação de manutenção deste equipamento é a substituição de dois discos metálicos do seu principal componente – o desfibrador. Consequentemente, o sensor do refinador analisado com maior detalhe é o sensor que mede a distância entre os dois discos do desfibrador. Os modelos ARIMA consistem numa abordagem estatística avançada para previsão de séries temporais. Baseados na descrição da autocorrelação dos dados, estes modelos descrevem uma série temporal como função dos seus valores passados. Neste trabalho, a metodologia ARIMA é utilizada para determinar um modelo que efetua uma previsão dos valores futuros do sensor que mede a distância entre os dois discos do desfibrador, determinando-se assim o momento ótimo da sua substituição e evitando paragens forçadas de produção por ocorrência de uma falha por desgaste dos discos. Os resultados obtidos neste trabalho constituem uma contribuição científica importante para a área da manutenção preditiva e deteção de falhas em equipamentos industriais.

Electrospun Polyaniline-Reduced Graphene Oxide Composite Nanofibers Based High Sensitive Ammonia Gas Sensor

Ammonia is an important gas in many power plants and industrial processes so its detection is of extreme importance in environmental monitoring and process control due to its high toxicity. Ammonia’s threshold limit is 25 ppm and the exposure time limit is 8 h, however exposure to 35 ppm is only secure for 10 min. In this work a brief introduction to ammonia aspects are presented, like its physical and chemical properties, the dangers in its manipulation, its ways of production and its sources. The application areas in which ammonia gas detection is important and needed are also referred: environmental gas analysis (e.g. intense farming), automotive-, chemical- and medical industries. In order to monitor ammonia gas in these different areas there are some requirements that must be attended. These requirements determine the choice of sensor and, therefore, several types of sensors with different characteristics were developed, like metal oxides, surface acoustic wave-, catalytic-, and optical sensors, indirect gas analyzers, and conducting polymers. All the sensors types are described, but more attention will be given to polyaniline (PANI), particularly to its characteristics, syntheses, chemical doping processes, deposition methods, transduction modes, and its adhesion to inorganic materials. Besides this, short descriptions of PANI nanostructures, the use of electrospinning in the formation of nanofibers/microfibers, and graphene and its characteristics are included. The created sensor is an instrument that tries to achieve a goal of the medical community in the control of the breath’s ammonia levels being an easy and non-invasive method for diagnostic of kidney malfunction and/or gastric ulcers. For that the device should be capable to detect different levels of ammonia gas concentrations. So, in the present work an ammonia gas sensor was developed using a conductive polymer composite which was immobilized on a carbon transducer surface. The experiments were targeted to ammonia measurements at ppb level. Ammonia gas measurements were carried out in the concentration range from 1 ppb to 500 ppb. A commercial substrate was used; screen-printed carbon electrodes. After adequate surface pre-treatment of the substrate, its electrodes were covered by a nanofibrous polymeric composite. The conducting polyaniline doped with sulfuric acid (H2SO4) was blended with reduced graphene oxide (RGO) obtained by wet chemical synthesis. This composite formed the basis for the formation of nanofibers by electrospinning. Nanofibers will increase the sensitivity of the sensing material. The electrospun PANI-RGO fibers were placed on the substrate and then dried at ambient temperature. Amperometric measurements were performed at different ammonia gas concentrations (1 to 500 ppb). The I-V characteristics were registered and some interfering gases were studied (NO2, ethanol, and acetone). The gas samples were prepared in a custom setup and were diluted with dry nitrogen gas. Electrospun nanofibers of PANI-RGO composite demonstrated an enhancement in NH3 gas detection when comparing with only electrospun PANI nanofibers. Was visible higher range of resistance at concentrations from 1 to 500 ppb. It was also observed that the sensor had stable, reproducible and recoverable properties. Moreover, it had better response and recovery times. The new sensing material of the developed sensor demonstrated to be a good candidate for ammonia gas determination.

Empreendedorismo feminino em Portugal

Dissertação apresentada ao Instituto Politécnico do Porto para obtenção do Grau de Mestre em Gestão das Organizações, Ramo Gestão de Empresas Orientada por Prof. Doutora Maria Clara Dias Pinto Ribeiro

Multifunctional Biosensor Based on Localized Surface Plasmon Resonance for Monitoring Small Molecule–Protein Interaction

We report an optical sensor based on localized surface plasmon resonance (LSPR) to study small-molecule protein interaction combining high sensitivity refractive index sensing for quantitative binding information and subsequent conformation-sensitive plasmon-activated circular dichroism spectroscopy. The interaction of α-amylase and a small-size molecule (PGG, pentagalloyl glucose) was log concentration-dependent from 0.5 to 154 μM. In situ tests were additionally successfully applied to the analysis of real wine samples. These studies demonstrate that LSPR sensors to monitor small molecule–protein interactions in real time and in situ, which is a great advance within technological platforms for drug discovery.

Specific label-free and real-time detection of oxidized low density lipoprotein (oxLDL) using an immunosensor with three monoclonal antibodies

Increased levels of plasma oxLDL, which is the oxidized fraction of Low Density Lipoprotein (LDL), are associated with atherosclerosis, an inflammatory disease, and the subsequent development of severe cardiovascular diseases that are today a major cause of death in modern countries. It is therefore important to find a reliable and fast assay to determine oxLDL in serum. A new immunosensor employing three monoclonal antibodies (mAbs) against oxLDL is proposed in this work as a quick and effective way to monitor oxLDL. The oxLDL was first employed to produce anti-oxLDL monoclonal antibodies by hybridoma cells that were previously obtained. The immunosensor was set-up by selfassembling cysteamine (Cyst) on a gold (Au) layer (4 mm diameter) of a disposable screen-printed electrode. Three mAbs were allowed to react with N-hydroxysuccinimide (NHS) and ethyl(dimethylaminopropyl)carbodiimide (EDAC), and subsequently incubated in the Au/Cys. Albumin from bovine serum (BSA) was immobilized further to ensure that other molecules apart from oxLDL could not bind to the electrode surface. All steps were followed by various characterization techniques such as electrochemical impedance spectroscopy (EIS) and square wave voltammetry (SWV). The analytical operation of the immunosensor was obtained by incubating the sensing layer of the device in oxLDL for 15 minutes, prior to EIS and SWV. This was done by using standard oxLDL solutions prepared in foetal calf serum, in order to simulate patient's plasma with circulating oxLDL. A sensitive response was observed from 0.5 to 18.0 mg mL 1 . The device was successfully applied to determine the oxLDL fraction in real serum, without prior dilution or necessary chemical treatment. The use of multiple monoclonal antibodies on a biosensing platform seemed to be a successful approach to produce a specific response towards a complex multi-analyte target, correlating well with the level of oxLDL within atherosclerosis disease, in a simple, fast and cheap way.

New and low cost plastic membrane electrode with low detection limits for sulfadimethoxine determination in aquaculture waters

Sulfadimethoxine (SDM) is one of the drugs, often used in the aquaculture sector to prevent the spread of disease in freshwater fish aquaculture. Its spread through the soil and surface water can contribute to an increase in bacterial resistance. It is therefore important to control this product in the environment. This work proposes a simple and low-cost potentiometric device to monitor the levels of SDM in aquaculture waters, thus avoiding its unnecessary release throughout the environment. The device combines a micropipette tip with a PVC membrane selective to SDM, prepared from an appropriate cocktail, and an inner reference solution. The membrane includes 1% of a porphyrin derivative acting as ionophore and a small amount of a lipophilic cationic additive (corresponding to 0.2% in molar ratio). The composition of the inner solution was optimized with regard to the kind and/or concentration of primary ion, chelating agent and/or a specific interfering charged species, in different concentration ranges. Electrodes constructed with inner reference solutions of 1 × 10−8 mol/L SDM and 1 × 10−4 mol/L chromate ion showed the best analytical features. Near-Nernstian response was obtained with slopes of −54.1 mV/decade, an extraordinary detection limit of 7.5 ng/mL (2.4 × 10−8 mol/L) when compared with other electrodes of the same type. The reproducibility, stability and response time are good and even better than those obtained by liquid contact ISEs. Recovery values of 98.9% were obtained from the analysis of aquaculture water samples.

A Novel Run-Time Monitoring Architecture for Safe and Efficient Inline Monitoring

20th International Conference on Reliable Software Technologies - Ada-Europe 2015 (Ada-Europe 2015), Madrid, Spain.