Controlo fuzzy semi-activo para aparelhos de amortecimento variável na protecção sísmica

Trabalho apresentado no 10º Congresso Nacional de Sismologia e Engenharia Sísmica, 20-22 abril de 2016, Ponta Delgada, Açores, Portugal

Clostridium difficile: principais fatores de risco, controlo e prevenção

Dissertação para obtenção do grau de Mestre no Instituto Superior de Ciências da Saúde Egas Moniz

Infeções nosocomiais em Portugal: prevalência, controlo e terapêutica

Dissertação para obtenção do grau de Mestre no Instituto Superior de Ciências da Saúde Egas Moniz

Bioaumento aplicado ao controlo dos níveis de amoníaco em aviários

Este projecto teve como principal objectivo desenvolver um estudo à escala real e laboratorial com o intuito de testar a viabilidade da suspensão biológica comercial JASS para minorar o problema da ocorrência de elevadas concentrações de amoníaco atmosférico no interior dos aviários. Pretendeu-se, assim, estudar a vantagem da utilização de microrganismos com capacidade de degradar o amoníaco ou inibir a sua formação, fixando os compostos azotados na cama de aviário e reduzindo a sua emissão atmosférica. Para o efeito, realizaram-se diversos ensaios à escala laboratorial e real numa instalação industrial, de forma a testar a eficácia da suspensão biológica. Os ensaios laboratoriais consistiram na determinação da influência da aplicação da suspensão biológica na libertação de amoníaco em cama de aviário colocada em reactor fechado ou aberto e numa coluna que permitiu a quantificação do fluxo de amoníaco libertado a diferentes cotas. Noutro conjunto de experiências, procurou-se estudar a caracterização da suspensão biológica essencialmente por técnicas de coloração e de ensaios bioquímicos. Finalmente, avaliou-se a eficácia da suspensão na inibição da transformação da ureia pela enzima urease produzida pelo microrganismo Proteus vulgaris. Os ensaios à escala real decorreram nas instalações de Leiria da Ovopor - Agro-Pecuária dos Milagres, S.A., com uma área de 12500m2. Realizaram-se ensaios em dois ciclos de criação, um com 30970 pintos em que não foi aplicada a suspensão em estudo e outro com 28470 pintos onde foi feita a aplicação da suspensão, como forma de validar as vantagens de aplicação do produto desenvolvido. Durante estes ensaios foi feita a monitorização das condições ambientais, da concentração e do caudal mássico de amoníaco amostrado, bem como de alguns parâmetros caracterizadores da produtividade, como sejam o peso dos animais e a mortalidade. Apesar de não ter sido possível tirar conclusões esclarecedoras quanto à eficiência da suspensão nos estudos comparativos à escala laboratorial, quer nos ensaios em reactor fechado, quer com circulação de ar, observou-se uma redução da emissão de amoníaco de cerca de 13% no estudo da determinação do fluxo de amoníaco a diferentes cotas nas experiências em que se usou a mesma cama de aviário (redução do fluxo mássico total de 32,67 mgNH3/ (m2.h) para 30,68 mgNH3/ (m2.h). Relativamente ao ensaio de campo na recria da Ovopor verificou-se uma clara redução na emissão de amoníaco na segunda campanha, redução essa que foi particularmente relevante nas primeiras quatro semanas de criação, que correspondem ao período em que as condições de ambas as campanhas são praticamente iguais, uma vez que não se promove a ventilação da sala de recria. Constatou-se ainda que os valores mais elevados de amoníaco atmosférico registados foram de 8,2 e 4,8 ppm na 1ª e 2ª campanhas, respectivamente, que correspondem a valores claramente abaixo do valor máximo admissível previsto na legislação nacional (20ppm). Quanto à composição da suspensão biológica JASS verificou-se que é essencialmente composta por esporos de Bacillus sp. e que a germinação destes esporos é favorecida quando a suspensão é diluída. Por fim, através do estudo em meio de cultura com composição controlada, em que foi feita a avaliação da capacidade da suspensão biológica estudada inibir o processo de formação de amoníaco, confirmou-se que esta inibiu a actividade da enzima urease produzida pelo microorganismo Proteus vulgaris e, consequentemente, houve uma redução de cerca de 47% na capacidade de formação de amoníaco comparando o desempenho dos dois reactores aos quais foram adicionados este microrganismo. Em suma, pode-se pois concluir que, com excepção dos resultados dos estudos de determinação do amoníaco libertado realizados à escala laboratorial, todas as restantes experiências indiciam que a suspensão JASS estudada tem capacidade para inibir a formação de amoníaco e, consequentemente, a sua libertação, provando a utilidade do produto na melhoria das condições ambientais dos aviários.

Projeto de uma antena para controlo wireless de um robot

A comunicação e transmissão de informação sem fios tornou - se uma realidade cada vez mais utilizada pelas sociedades contemporâneas. A nível profissional, as forças armadas de cada país acharam conveniente modernizar os seus meios, por forma a aumentar a eficiência e a segurança em determinadas tarefas. Nesse sentido, o Exército português adquiriu um robot (ROVIM) cuja função é desempenhar ações de reconhecimento e vigilância de modo a obter informações de forma segura. O objetivo desta dissertação é dimensionar e construir uma antena para controlo wireless do robot (ROVIM). As especificações técnicas desta antena requerem dois modos de operação, um com uma largura de feixe larga e outro com uma largura de feixe estreita. Para alcançar esses objetivos dimensionou-se e construiu-se duas antenas. Na dissertação são construídas duas antenas, a primeira é uma antena Yagi – Uda convencional e a segunda é uma antena com uma estrutura nova que permite a regulação do ganho e da largura de feixe a -3 dB. A primeira antena será o modelo base da segunda antena, que apresenta a inovação do controlo das caraterísticas de radiação. Esse controlo é possível através da introdução de díodos e do respetivo circuito de polarização na estrutura da antena. Inicialmente, as antenas foram dimensionadas e simuladas recorrendo ao programa de simulação CST MWS, de modo a operarem na banda dos 2,4 GHz. Após a construção das antenas, as caraterísticas de radiação foram medidas recorrendo à câmara anecoica e ao network analyzer, permitindo assim a comparação dos resultados medidos com os simulados.

Utilização do pato de Pequim no controlo de infestantes em milho biológico

Resumo A presente dissertação visou avaliar o efeito da utilização do pato de Pequim no controlo de infestantes em milho biológico em comparação com o método clássico da sacha e da sacha/amontoa, avaliando a percentagem de cobertura das infestantes no solo e a produtividade do milho. Para além disso, pretendeu-se, ainda, perceber em que estádio vegetativo do milho os patos já não provocavam danos consideráveis na cultura. A investigação decorreu entre maio e outubro de 2015, em Coimbra, na superfície agrícola da ESAC, em 0,2 ha da área certificada em Agricultura Biológica, utilizando milho da variedade regional Pigarro. Os patos foram adquiridos com 4 semanas e abatidos às 12 semanas, tendo-se avaliado o seu crescimento nesse período. O pastoreio com patos, em diferentes estados vegetativos da cultura (Ve, V3 e V5 - germinação e emergência, três e cinco folhas completamente desenvolvidas, respetivamente), não permitiu afirmar com rigor qual o estádio vegetativo em que os animais já não provocavam danos. Analisando e comparando o pastoreio com patos após a 1ª sacha, após a sacha/amontoa e o método clássico, concluiu-se que tanto a cobertura do solo pelas infestantes quanto a produção de milho Pigarro (kg/ha) não variaram significativamente, para α = 0,05, após realização de análise de variância de fator único. Os resultados obtidos, embora preliminares e carecendo de continuidade de estudos, permitem, no entanto, indiciar que as opções ensaiadas podem vir a substituir o método clássico e serem alternativas válidas no combate às infestantes em milho biológico. PALAVRAS-CHAVE: Pato de Pequim; Milho biológico; Infestantes; Cobertura; Pastoreio. iii Abstract This dissertation aimed to evaluate the effect of using the Peking duck for weed control in organic corn compared to the classical method of hoeing and weeding / earthing up, assessing the percentage of coverage of weeds in soil and corn yield. Furthermore, it was also intended to realize in what corn's vegetative stage, ducks no longer caused considerable damage to the crop. The research took place between May and October 2015, in Coimbra, in the ESAC's agricultural area of 0.2 ha certified in organic farming, using corn's regional variety, Throat clearing. The ducks were purchased at 4 weeks old and slaughtered at the 12th week, while their growth in this period was estimated. The grazing with ducks in different vegetative states of culture (Ve, V3 and V5 - germination and emergence, three and five fully developed leaves, respectively), didn't allow us to say with accuracy in what vegetative stage the animals no longer caused damage. Analyzing and comparing grazing with ducks after 1st weeding, after weeding / ridging and the classical method, it was concluded that both the soil cover by weeds as the Throat clearing corn production (kg / ha) did not vary significantly, for α = 0.05, after performing single- factor analysis of variance. The results, although preliminary and lacking continuity studies allow, however, to indicate that the tested options may come to replace the traditional method and be valid alternatives to combat weeds in biological maize. KEY-WORDS: Peking Duck; organic corn; weeds; Roof; Pasturing.

Utilização do defletómetro de impacto ligeiro, do GeoGauge e do densímetro elétrico para o controlo in situ da qualidade de materiais em obras de pavimentação rodoviária

A presente dissertação procura contribuir para avaliar a utilidade de três equipamentos ligeiros na caracterização in situ de materiais de pavimentação de infraestruturas de transporte. Aquele tipo de avaliação visa o controlo de qualidade dos materiais durante o processo construtivo, embora possa contribuir também para estimar o comportamento previsível dos materiais utilizados. O estudo centrou-se principalmente na utilização do Defletómetro de Impacto Ligeiro (DIL), do GeoGauge (GG) e do Densímetro Elétrico (DE). No entanto, realizaramse complementarmente ensaios com o Cone de Penetração Dinâmica (CPD), com o Gamadensímetro (GD) e com o Indicador de Qualidade de Pavimentos (IQP). O GG e o DIL foram concebidos com o objetivo de medirem o módulo de deformabilidade de camadas constituídas por solo ou por materiais granulares. O DE destina-se a avaliar a qualidade da compactação de camadas de solo. Numa fase inicial do trabalho, fez-se uma recolha bibliográfica sobre as características, os princípios de funcionamento e o modo operatório de cada um dos equipamentos, de modo a apoiar o estudo de caso que se realizou mais tarde no âmbito do trabalho. O estudo bibliográfico centrou-se ainda na procura dos parâmetros que é possível medir com cada um dos equipamentos estudados, bem como na procura de relações entre aqueles parâmetros. Para a realização da campanha de ensaios previamente estabelecida, o estudo incluiu a construção de um modelo físico de pavimento. O pavimento construído, com dimensões em planta da ordem de 2 1,5 m2, é constituído por duas estruturas diferentes, assentes sobre a mesma fundação, com uma espessura total de 29 cm: uma formada por uma camada granular e uma camada betuminosa; a outra constituída por uma camada de solo estabilizado com cimento e uma camada betuminosa. Os materiais constituintes do modelo foram caracterizados em laboratório e/ou in situ com recurso a ensaios convencionais. Nalguns casos recorreu-se às fichas de produto para recolher as propriedades necessárias. Na fundação estudou-se a utilização do DIL, do GG e do DE. Adicionalmente, avaliou-se o solo, com o CPD e com o GD. Nas camadas granular e de solo estabilizado estudou-se a utilização do DIL, do GG e do GD. Na camada betuminosa efetuaram-se ensaios com o DIL e com o IQP. Em cada um dos materiais colocados foi estudada a utilização dos equipamentos individualmente, de modo a obter os parâmetros caracterizadores dos materiais: o CBR (com o CPD), o módulo de deformabilidade (com o DIL, o GG e o CPD), a baridade seca e o teor em água (com o GD e o DE), a baridade (com o IQP). Quando se revelou útil, compararam-se resultados obtidos com os diferentes equipamentos para cada um dos materiais. Em termos gerais, pode afirmar-se que a utilização dos equipamentos testados pode contribuir de forma útil para avaliar os materiais in situ. Contudo, foram detetadas fragilidades no processo de caracterização, particularmente no que diz respeito à análise de sistemas multicamada com o DIL. O processo de calibração necessário à obtenção de resultados fiáveis com o DE revelou-se pouco prático. Além disso, o GG permitiu obter resultados com baixa variabilidade, embora geralmente bastante diferentes dos obtidos com o DIL. Os equipamentos complementares estudados neste trabalho mostraram ser úteis na avaliação dos materiais. Em suma, para que o controlo de qualidade seja efetivo, é necessário estabelecer, através de estudos mais alargados, quais os materiais em os equipamentos estudados podem ser utilizados com propriedade, e quais os critérios de aceitação/rejeição dos materiais que devem ser considerados em cada caso.

Neuromuscular synapses mediate motor axon branching and motoneuron survival during the embryonic period of programmed cell death

The embryonic period of motoneuron programmed cell death (PCD) is marked by transient motor axon branching, but the role of neuromuscular synapses in regulating motoneuron number and axonal branching is not known. Here, we test whether neuromuscular synapses are required for the quantitative association between reduced skeletal muscle contraction, increased motor neurite branching, and increased motoneuron survival. We achieved this by comparing agrin and rapsyn mutant mice that lack acetylcholine receptor (AChR) clusters. There were significant reductions in nerve-evoked skeletal muscle contraction, increases in intramuscular axonal branching, and increases in spinal motoneuron survival in agrin and rapsyn mutant mice compared with their wild-type littermates at embryonic day 18.5 (E18.5). The maximum nerve-evoked skeletal muscle contraction was reduced a further 17% in agrin mutants than in rapsyn mutants. This correlated to an increase in motor axon branch extension and number that was 38% more in agrin mutants than in rapsyn mutants. This suggests that specializations of the neuromuscular synapse that ensure efficient synaptic transmission and muscle contraction are also vital mediators of motor axon branching. However, these increases in motor axon branching did not correlate with increases in motoneuron survival when comparing agrin and rapsyn mutants. Thus, agrin-induced synaptic specializations are required for skeletal muscle to effectively control motoneuron numbers during embryonic development. (C) 2003 Elsevier Science (USA). All rights reserved.

Neuromuscular efficiency of the sternocleidomastoid and anterior scalene muscles in patients with chronic neck pain

Purpose: This study compared the neuromuscular efficiency (NME) of the sternocleidomastoid (SCM) and anterior scalene (AS) muscles between 20 chronic neck pain patients and 20 asymptomatic controls. Method: Myoelectric signals were recorded from the sternal head of SCM and the AS muscles as subjects performed sub-maximal isometric cervical flexion contractions at 25 and 50% of the maximum voluntary contraction (MVC). The NME was calculated as the ratio between MVC and the corresponding average rectified value of the EMG signal. Ultrasonography was used to measure subcutaneous tissue thickness over the SCM and AS to ensure that differences did not exist between groups. Results: For both the SCM and AS muscles, NME was shown to be significantly reduced in patients with neck pain at 25% MVC (p < 0.05). Subcutaneous tissue thickness over the SCM and AS muscles was not different between groups. Conclusions: Reduced NME in the superficial cervical flexor muscles in patients with neck pain may be a measurable altered muscle strategy for dysfunction in other muscles. This aberrant pattern of muscle activation appears to be most evident under conditions of low load. NME, when measured at 25% MVC, may be a useful objective measure for future investigation of muscle dysfunction in patients with neck pain.

Clathrin isoform CHC22, a component of neuromuscular and myotendinous junctions, binds sorting nexin 5 and has increased expression during myogenesis and muscle regeneration

The muscle isoform. of clathrin heavy chain, CHC22, has 85% sequence identity to the ubiquitously expressed CHC17, yet its expression pattern and function appear to be distinct from those of well-characterized clathrin-coated vesicles. In mature muscle CHC22 is preferentially concentrated at neuromuscular and myotendinous junctions, suggesting a role at sarcolemmal contacts with extracellular matrix. During myoblast differentiation, CHC22 expression is increased, initially localized with desmin and nestin and then preferentially segregated to the poles of fused myoblasts. CHC22 expression is also increased in regenerating muscle fibers with the same time course as embryonic myosin, indicating a role in muscle repair. CHC22 binds to sorting nexin 5 through a coiled-coil domain present in both partners, which is absent in CHC17 and coincides with the region on CHC17 that binds the regulatory light-chain subunit. These differential binding data suggest a mechanism for the distinct functions of CHC22 relative to CHC17 in membrane traffic during muscle development, repair, and at neuromuscular and myotendinous junctions.

Neuromuscular adaptation during skill acquisition on a two degree-of-freedom target-acquisition task: Isometric torque production

In this study we attempted to identify the principles that govern the changes in neural control that occur during repeated performance of a multiarticular coordination task. Eight participants produced isometric flexion/extension and pronation/supination torques at the radiohumeral joint, either in isolation (e.g., flexion) or in combination (e.g., flexion - supination), to acquire targets presented by a visual display. A cursor superimposed on the display provided feedback of the applied torques. During pre- and postpractice tests, the participants acquired targets in eight directions located either 3.6 cm (20% maximal voluntary contraction [MVC]) or 7.2 cm (40% MVC) from a neutral cursor position. On each of five consecutive days of practice the participants acquired targets located 5.4 cm (30% MVC) from the neutral position. EMG was recorded from eight muscles contributing to torque production about the radiohumeral joint during the pre- and posttests. Target-acquisition time decreased significantly with practice in most target directions and at both target torque levels. These performance improvements were primarily associated with increases in the peak rate of torque development after practice. At a muscular level, these changes were brought about by increases in the rates of recruitment of all agonist muscles. The spatiotemporal organization of muscle synergies was not significantly altered after practice. The observed adaptations appear to lead to performances that are generalizable to actions that require both greater and smaller joint torques than that practiced, and may be successfully recalled after a substantial period without practice. These results suggest that tasks in which performance is improved by increasing the rate of muscle activation, and thus the rate of joint torque development, may benefit in terms of the extent to which acquired levels of performance are maintained over time.

Neuromuscular adaptation during skill acquisition on a two degree-of-freedom target-acquisition task: Dynamic movement

In this experiment, we examined the extent to which the spatiotemporal reorganization of muscle synergies mediates skill acquisition on a two degree-of-freedom (df) target-acquisition task. Eight participants completed five practice sessions on consecutive days. During each session they practiced movements to eight target positions presented by a visual display. The movements required combinations of flexion/extension and pronation/supination of the elbow joint complex. During practice sessions, eight targets displaced 5.4 cm from the start position ( representing joint excursions of 54) were presented 16 times. During pre- and posttests, participants acquired the targets at two distances (3.6 cm [36 degrees] and 7.2 cm [72 degrees]). EMG data were recorded from eight muscles contributing to the movements during the pre- and posttests. Most targets were acquired more rapidly after the practice period. Performance improvements were, in most target directions, accompanied by increases in the smoothness of the movement trajectories. When target acquisition required movement in both dfs, there were also practice-related decreases in the extent to which the trajectories deviated from a direct path to the target. The contribution of monofunctional muscles ( those producing torque in a single df) increased with practice during movements in which they acted as agonists. The activity in bifunctional muscles ( those contributing torque in both dfs) remained at pretest levels in most movements. The results suggest that performance gains were mediated primarily by changes in the spatial organization of muscles synergies. These changes were expressed most prominently in terms of the magnitude of activation of the monofunctional muscles.

Neuromuscular-skeletal constraints on the acquisition of skill in a discrete torque production task

The organisation of the human neuromuscular-skeletal system allows an extremely wide variety of actions to be performed, often with great dexterity. Adaptations associated with skill acquisition occur at all levels of the neuromuscular-skeletal system although all neural adaptations are inevitably constrained by the organisation of the actuating apparatus (muscles and bones). We quantified the extent to which skill acquisition in an isometric task set is influenced by the mechanical properties of the muscles used to produce the required actions. Initial performance was greatly dependent upon the specific combination of torques required in each variant of the experimental task. Five consecutive days of practice improved the performance to a similar degree across eight actions despite differences in the torques required about the elbow and forearm. The proportional improvement in performance was also similar when the actions were performed at either 20 or 40% of participants' maximum voluntary torque capacity. The skill acquired during practice was successfully extrapolated to variants of the task requiring more torque than that required during practice. We conclude that while the extent to which skill can be acquired in isometric actions is independent of the specific combination of joint torques required for target acquisition, the nature of the kinetic adaptations leading to the performance improvement in isometric actions is influenced by the neural and mechanical properties of the actuating muscles.

Neuromuscular-skeletal origins of predominant patterns of coordination in a rhythmic two-joint arm movement

The authors tested for predominant patterns of coordination in the combination of rhythmic flexion-extension (FE) and supination-pronation (SP) at the elbow-joint complex. Participants (N = 10) spontaneously established in-phase (supination synchronized with flexion) and antiphase (pronation synchronized with flexion) patterns. In addition, the authors used a motorized robot arm to generate involuntary SP movements with different phase relations with respect to voluntary FE. The involuntarily induced in-phase pattern was accentuated and was more consistent than other patterns. That result provides evidence that the predominance of the in-phase pattern originates in the influence of neuro-muscular-skeletal constraints rather than in a preference dictated by perceptual-cognitive factors implicated in voluntary control. Neuromuscular-skeletal constraints involved in the predominance of the in-phase and the antiphase patterns are discussed.

The effects of varying time under tension and volume load on acute neuromuscular responses

The purpose of this study was to examine the effects of different methods of measuring training volume, controlled in different ways, on selected variables that reflect acute neuromuscular responses. Eighteen resistance-trained males performed three fatiguing protocols of dynamic constant external resistance exercise, involving elbow flexors, that manipulated either time-under-tension (TUT) or volume load (VL), defined as the product of training load and repetitions. Protocol A provided a standard for TUT and VL. Protocol B involved the same VL as Protocol A but only 40% concentric TUT; Protocol C was equated to Protocol A for TUT but only involved 50% VL. Fatigue was assessed by changes in maximum voluntary isometric contraction (MVIC), interpolated doublet (ID), muscle twitch characteristics (peak twitch, time to peak twitch, 0.5 relaxation time, and mean rates of force development and twitch relaxation). All protocols produced significant changes (P