Complex fluids at complex surfaces simply complicated

We study wetting and filling of patterned surfaces by a nematic liquid crystal. We focus on three important classes of periodic surfaces: triangular, sinusoidal and rectangular. The results highlight the similarities and differences of nematic wetting of these surfaces and wetting by simple fluids. The interplay of geometry, surface and elastic energies can lead to the suppression of either filling or wetting. The periodic rectangular surface displays re-entrant transitions, with a sequence dry-filled-wet-filled, in the relevant region of parameter space.

Undulation Instabilities in the Meniscus of Smectic Membranes

Using optical microscopy, phase shifting interferometry, and atomic force microscopy, we characterize the undulated structures which appear in the meniscus of freestanding ferroelectric smectic-C* films. We demonstrate that these periodic structures correspond to undulations of the smectic-air interface. The resulting striped pattern disappears in the untilted smectic-A phase. The modulation amplitude and wavelength of the instability both depend on meniscus thickness. We study the temperature evolution and propose a model that qualitatively accounts for the observations.

Wetting behaviour of femtosecond laser textured Ti-6Al-4V surfaces

The aim of the present work was to investigate the wetting behaviour of biomedical grade Ti-6Al-4V alloy surfaces textured by a femtosecond laser treatment. The material was treated in ambient atmosphere using an Yb: KYW chirped-pulse-regenerative amplification laser with a wavelength of 1030 nm and a pulse duration of 500 fs. Four main types of surface textures were obtained depending on the processing parameters and laser treatment method. These textures consist of: (1) nanoscale laser-induced periodic surface structures (LIPSS); (2) nanopillars; (3) a bimodal roughness distribution texture formed of LIPSS overlapping microcolumns; (4) a complex texture formed of LIPSS overlapping microcolumns with a periodic variation of the columns size in the laser scanning direction. The wettability of the surfaces was evaluated by the sessile drop method using distilled-deionized (DD) water and Hank's balanced salt solution (HBSS) as testing liquids. The laser treated surfaces present a hydrophilic behaviour as well as a high affinity for the saline solution, with equilibrium contact angles in the ranges 24.1-76.2. for DD water and 8.4-61.8. for HBSS. The wetting behaviour is anisotropic, reflecting the anisotropy of the surface textures. (c) 2012 Elsevier B.V. All rights reserved.

Imunohistoquímica no diagnóstico da glomerulonefrite membranosa: estudo comparativo de binómios cromogênio + coloração de contraste

A glomerulonefrite membranosa faz parte das doenças glomerulares que provocam glomerulonefrite crônica, apresentando-se como uma das causas da doença renal terminal. As técnicas de imunofluorescência são o gold standard no estudo imunológico desta patologia em biópsia renal, através da deteção de imunocomplexos (e.g. IgG e C3) e do seu padrão de distribuição granular característico. No entanto, a imunofluorescência não permite uma contextualização histológica e os fluorocromos utilizados possuem um reduzido tempo de atividade, ao contrário das técnicas imunoenzimáticas que utilizam cromogénios coloridos precipitados que permitem a obtenção de uma marcação permanente e a sua contextualização histológica por via da utilização de eficientes colorações de contraste. Com a finalidade de contribuir para a qualidade do diagnóstico da glomerulonefrite membranosa, em biópsias renais, procurou-se, com esta pesquisa, identificar uma técnica imunoenzimática, através da conjugação entre diferentes cromogênios e colorações de contraste, que permita a deteção de depósitos de IgG e C3, com padrão granular. Foram constituídos diferentes binômios cromogênio + coloração, com os cromogênios 3,3›- Diaminobenzidine Tetrahydrochloride e 3-Amino-9-ethylcarbazole e as colorações Periodic Acid Schiff, Periodic Acid Methenamine Silver e Hematoxilina. Foram utilizadas 72 secções de tecido provenientes de seis de casos de biópsias renais com diagnóstico de glomerulonefrite membranosa, fixados em formalina a 10% e incluídos em parafina. A recolha de dados foi realizada por observação microscópica com preenchimento de uma grelha de classificação dos parâmetros: preservação da morfologia, intensidade da marcação específica, quantidade relativa de estruturas marcadas, marcação inespecífica/fundo, contraste e padrão da marcação, que permitiu a classificação dos binómios estudados num score quantitativo de 0-100 pontos. O binômio que apresentou melhores resultados foi 3-Amino-9-ethylcarbazole + Hematoxilina (score 71,81) e o binômio 3,3›- Diaminobenzidine Tetrahydrochloride+Periodic Acid Methenamine Silver (score 7,81), apresentou os piores resultados. O resultado do teste Kruskal-Wallis indica-nos a presença de diferenças estatísticas entre os binómios em estudo (p=0,000). A Hematoxilina pode ser considerada a coloração mais eficaz, pois cumpriu a sua função de auxiliar e facilitar a observação do tipo de padrão com os dois cromogênios utilizados. O cromogênio 3-Amino-9-ethylcarbazole apresentou resultados semelhantes aos produzidos pelo 3,3›-Diaminobenzidine Tetrahydrochloride, no entanto, permitiu identificar em todos os casos o padrão granular de imunomarcação, ao contrário do que aconteceu com este último.

A hybrid MLS technique for room impulse response estimation

The measurement of room impulse response (RIR) when there are high background noise levels frequently means one must deal with very low signal-to-noise ratios (SNR). if such is the case, the measurement might yield unreliable results, even when synchronous averaging techniques are used. Furthermore, if there are non-linearities in the apparatus or system time variances, the final SNR can be severely degraded. The test signals used in RIR measurement are often disturbed by non-stationary ambient noise components. A novel approach based on the energy analysis of ambient noise - both in the time and in frequency - was considered. A modified maximum length sequence (MLS) measurement technique. referred to herein as the hybrid MLS technique, was developed for use in room acoustics. The technique consists of reducing the noise energy of the captured sequences before applying the averaging technique in order to improve the overall SNRs and frequency response accuracy. Experiments were conducted under real conditions with different types of underlying ambient noises. Results are shown and discussed. Advantages and disadvantages of the hybrid MLS technique over standard MLS technique are evaluated and discussed. Our findings show that the new technique leads to a significant increase in the overall SNR. (C) 2008 Elsevier Ltd. All rights reserved.

Role of the wider Azores region as a nursery ground for North Atlantic blue shark (Prionace glauca)

Tese de Doutoramento, Ciências do Mar (Ecologia Marinha)

Avaliação da contaminação dos condensados de uma fábrica de pasta para papel

O objectivo do presente trabalho foi caracterizar os condensados produzidos numa fábrica de pasta para papel para identificar e localizar pontos da sua contaminação. Para o efeito, foram recolhidas amostras de condensado e caracterizados os parâmetros condutividade, pH, sódio e sílica. A amostragem decorreu no período entre 15 de Setembro a 6 de Novembro de 2008. Através da análise dos resultados obtidos para as concentrações de sílica e de sódio de cada uma das correntes, foram identificadas como contaminadas as correntes de condensado provenientes do condensador do Turbogerador 4, da área dos Digestores Descontínuos, da Evaporação e do Aquecedor de Água Quente para o Branqueamento. A realização de um balanço pontual à sílica no tanque de condensados da Central permitiu concluir que a maior contribuição advém do condensador do Turbogerador 4. Na Evaporação ocorre contaminação do condensado quando as secções do Concentrador 1 são colocadas em serviço após lavagem. Durante o acompanhamento do arranque da Evaporação, uma das secções (1/B) registou um valor máximo na concentração de sódio no condensado de 135 mg/L Na. Do estudo resulta, enquanto não for reparado e/ou substituído o equipamento responsável pelas contaminações, a necessidade de admitir requisitos para controlo da qualidade da água da caldeira menos restritivos, nomeadamente para a razão sódio/fosfato. É necessário, contudo, o rigoroso acompanhamento da qualidade da água da caldeira (pH, sobretudo) para prevenir afastamentos inesperados dos limites de controlo. Durante a realização deste trabalho foram identificadas algumas situações a melhorar, tais como a uniformização dos valores de desvio para esgoto dos condensados e das unidades utilizadas, a adequação das escalas dos aparelhos de medida para as gamas de leitura de interesse, a verificação e calibração periódica do equipamento instalado em linha, a adopção do parâmetro “Sódio” para controlo da qualidade dos condensados, a instalação de sistemas de amostragem com arrefecimento em todas as correntes de condensados e a reparação ou substituição de algum equipamento instalado em linha que se encontra em muito mau estado e ainda a manutenção do equipamento mantendo-o em boas condições de limpeza.

Sistema de aquisição de dados em tempo real

Neste trabalho propus-me realizar um Sistema de Aquisição de Dados em Tempo Real via Porta Paralela. Para atingir com sucesso este objectivo, foi realizado um levantamento bibliográfico sobre sistemas operativos de tempo real, salientando e exemplificando quais foram marcos mais importantes ao longo da sua evolução. Este levantamento permitiu perceber o porquê da proliferação destes sistemas face aos custos que envolvem, em função da sua aplicação, bem como as dificuldades, científicas e tecnológicas, que os investigadores foram tendo, e que foram ultrapassando com sucesso. Para que Linux se comporte como um sistema de tempo real, é necessário configura-lo e adicionar um patch, como por exemplo o RTAI ou ADEOS. Como existem vários tipos de soluções que permitem aplicar as características inerentes aos sistemas de tempo real ao Linux, foi realizado um estudo, acompanhado de exemplos, sobre o tipo de arquitecturas de kernel mais utilizadas para o fazer. Nos sistemas operativos de tempo real existem determinados serviços, funcionalidades e restrições que os distinguem dos sistemas operativos de uso comum. Tendo em conta o objectivo do trabalho, e apoiado em exemplos, fizemos um pequeno estudo onde descrevemos, entre outros, o funcionamento escalonador, e os conceitos de latência e tempo de resposta. Mostramos que há apenas dois tipos de sistemas de tempo real o ‘hard’ que tem restrições temporais rígidas e o ‘soft’ que engloba as restrições temporais firmes e suaves. As tarefas foram classificadas em função dos tipos de eventos que as despoletam, e evidenciando as suas principais características. O sistema de tempo real eleito para criar o sistema de aquisição de dados via porta paralela foi o RTAI/Linux. Para melhor percebermos o seu comportamento, estudamos os serviços e funções do RTAI. Foi dada especial atenção, aos serviços de comunicação entre tarefas e processos (memória partilhada e FIFOs), aos serviços de escalonamento (tipos de escalonadores e tarefas) e atendimento de interrupções (serviço de rotina de interrupção - ISR). O estudo destes serviços levou às opções tomadas quanto ao método de comunicação entre tarefas e serviços, bem como ao tipo de tarefa a utilizar (esporádica ou periódica). Como neste trabalho, o meio físico de comunicação entre o meio ambiente externo e o hardware utilizado é a porta paralela, também tivemos necessidade de perceber como funciona este interface. Nomeadamente os registos de configuração da porta paralela. Assim, foi possível configura-lo ao nível de hardware (BIOS) e software (módulo do kernel) atendendo aos objectivos do presente trabalho, e optimizando a utilização da porta paralela, nomeadamente, aumentando o número de bits disponíveis para a leitura de dados. No desenvolvimento da tarefa de hard real-time, foram tidas em atenção as várias considerações atrás referenciadas. Foi desenvolvida uma tarefa do tipo esporádica, pois era pretendido, ler dados pela porta paralela apenas quando houvesse necessidade (interrupção), ou seja, quando houvesse dados disponíveis para ler. Desenvolvemos também uma aplicação para permitir visualizar os dados recolhidos via porta paralela. A comunicação entre a tarefa e a aplicação é assegurada através de memória partilhada, pois garantindo a consistência de dados, a comunicação entre processos do Linux e as tarefas de tempo real (RTAI) que correm ao nível do kernel torna-se muito simples. Para puder avaliar o desempenho do sistema desenvolvido, foi criada uma tarefa de soft real-time cujos tempos de resposta foram comparados com os da tarefa de hard real-time. As respostas temporais obtidas através do analisador lógico em conjunto com gráficos elaborados a partir destes dados, mostram e comprovam, os benefícios do sistema de aquisição de dados em tempo real via porta paralela, usando uma tarefa de hard real-time.

Um novo gerador central de padrões de locomoção para geração de trajectórias em tempo real de robôs quadrúpedes

Neste trabalho estuda-se a geração de trajectórias em tempo real de um robô quadrúpede. As trajectórias podem dividir-se em duas componentes: rítmica e discreta. A componente rítmica das trajectórias é modelada por uma rede de oito osciladores acoplados, com simetria 4 2 Z  Z . Cada oscilador é modelado matematicamente por um sistema de Equações Diferenciais Ordinárias. A referida rede foi proposta por Golubitsky, Stewart, Buono e Collins (1999, 2000), para gerar os passos locomotores de animais quadrúpedes. O trabalho constitui a primeira aplicação desta rede à geração de trajectórias de robôs quadrúpedes. A derivação deste modelo baseia-se na biologia, onde se crê que Geradores Centrais de Padrões de locomoção (CPGs), constituídos por redes neuronais, geram os ritmos associados aos passos locomotores dos animais. O modelo proposto gera soluções periódicas identificadas com os padrões locomotores quadrúpedes, como o andar, o saltar, o galopar, entre outros. A componente discreta das trajectórias dos robôs usa-se para ajustar a parte rítmica das trajectórias. Este tipo de abordagem é útil no controlo da locomoção em terrenos irregulares, em locomoção guiada (por exemplo, mover as pernas enquanto desempenha tarefas discretas para colocar as pernas em localizações específicas) e em percussão. Simulou-se numericamente o modelo de CPG usando o oscilador de Hopf para modelar a parte rítmica do movimento e um modelo inspirado no modelo VITE para modelar a parte discreta do movimento. Variou-se o parâmetro g e mediram-se a amplitude e a frequência das soluções periódicas identificadas com o passo locomotor quadrúpede Trot, para variação deste parâmetro. A parte discreta foi inserida na parte rítmica de duas formas distintas: (a) como um offset, (b) somada às equações que geram a parte rítmica. Os resultados obtidos para o caso (a), revelam que a amplitude e a frequência se mantêm constantes em função de g. Os resultados obtidos para o caso (b) revelam que a amplitude e a frequência aumentam até um determinado valor de g e depois diminuem à medida que o g aumenta, numa curva quase sinusoidal. A variação da amplitude das soluções periódicas traduz-se numa variação directamente proporcional na extensão do movimento do robô. A velocidade da locomoção do robô varia com a frequência das soluções periódicas, que são identificadas com passos locomotores quadrúpedes.

Robôs quadrúpedes: geração de trajectórias em tempo real usando sistemas dinâmicos não-lineares

A geração de trajectórias de robôs em tempo real é uma tarefa muito complexa, não existindo ainda um algoritmo que a permita resolver de forma eficaz. De facto, há controladores eficientes para trajectórias previamente definidas, todavia, a adaptação a variações imprevisíveis, como sendo terrenos irregulares ou obstáculos, constitui ainda um problema em aberto na geração de trajectórias em tempo real de robôs. Neste trabalho apresentam-se modelos de geradores centrais de padrões de locomoção (CPGs), inspirados na biologia, que geram os ritmos locomotores num robô quadrúpede. Os CPGs são modelados matematicamente por sistemas acoplados de células (ou neurónios), sendo a dinâmica de cada célula dada por um sistema de equações diferenciais ordinárias não lineares. Assume-se que as trajectórias dos robôs são constituídas por esta parte rítmica e por uma parte discreta. A parte discreta pode ser embebida na parte rítmica, (a.1) como um offset ou (a.2) adicionada às expressões rítmicas, ou (b) pode ser calculada independentemente e adicionada exactamente antes do envio dos sinais para as articulações do robô. A parte discreta permite inserir no passo locomotor uma perturbação, que poderá estar associada à locomoção em terrenos irregulares ou à existência de obstáculos na trajectória do robô. Para se proceder á análise do sistema com parte discreta, será variado o parâmetro g. O parâmetro g, presente nas equações da parte discreta, representa o offset do sinal após a inclusão da parte discreta. Revê-se a teoria de bifurcação e simetria que permite a classificação das soluções periódicas produzidas pelos modelos de CPGs com passos locomotores quadrúpedes. Nas simulações numéricas, usam-se as equações de Morris-Lecar e o oscilador de Hopf como modelos da dinâmica interna de cada célula para a parte rítmica. A parte discreta é modelada por um sistema inspirado no modelo VITE. Medem-se a amplitude e a frequência de dois passos locomotores para variação do parâmetro g, no intervalo [-5;5]. Consideram-se duas formas distintas de incluir a parte discreta na parte rítmica: (a) como um (a.1) offset ou (a.2) somada nas expressões que modelam a parte rítmica, e (b) somada ao sinal da parte rítmica antes de ser enviado às articulações do robô. No caso (a.1), considerando o oscilador de Hopf como dinâmica interna das células, verifica-se que a amplitude e frequência se mantêm constantes para -50.2. A extensão do movimento varia de forma directamente proporcional à amplitude. No caso das equações de Morris-Lecar, quando a componente discreta é embebida (a.2), a amplitude e a frequência aumentam e depois diminuem para - 0.170.5 Pode concluir-se que: (1) a melhor forma de inserção da parte discreta que menos perturbação insere no robô é a inserção como offset; (2) a inserção da parte discreta parece ser independente do sistema de equações diferenciais ordinárias que modelam a dinâmica interna de cada célula. Como trabalho futuro, é importante prosseguir o estudo das diferentes formas de inserção da parte discreta na parte rítmica do movimento, para que se possa gerar uma locomoção quadrúpede, robusta, flexível, com objectivos, em terrenos irregulares, modelada por correcções discretas aos padrões rítmicos.

Seasonal variation in hospitalizations due to heart failure in Niterói city, Southeastern Brazil

The objective of the study was to describe seasonality of hospitalizations for heart failure in tropical climate as it has been described in cold climates. Seasonal Auto-regressive Integrated Moving-Average model was applied to time-series data of heart failure hospitalizations between 1996 and 2004 in Niteroi (Southeastern Brazil), collected from the Brazilian National Health Service Database. The standard seasonal variation was obtained by means of moving-average filtering and averaging data. The lowest and the highest annual hospital admissions were 507 (1997) and 849 (2002), respectively; the lowest and the highest monthly rates were 419 (December) and 681 (October), respectively. Peak admission rates were seen during the fall and winter. Although weak, the seasonality observed indicates that slight variations result in increased hospitalizations for heart failure.

Capacity sharing and stealing in serverbased real-time systems

A dynamic scheduler that supports the coexistence of guaranteed and non-guaranteed bandwidth servers is proposed. Overloads are handled by an efficient reclaiming of residual capacities originated by early completions as well as by allowing reserved capacity stealing of non-guaranteed bandwidth servers. The proposed dynamic budget accounting mechanism ensures that at a particular time the currently executing server is using a residual capacity, its own capacity or is stealing some reserved capacity, eliminating the need of additional server states or unbounded queues. The server to which the budget accounting is going to be performed is dynamically determined at the time instant when a capacity is needed. This paper describes and evaluates the proposed scheduling algorithm, showing that it can efficiently reduce the mean tardiness of periodic jobs. The achieved results become even more significant when tasks’ computation times have a large variance.

Avaliação do efeito de um probiótico na performance zootécnica e microbiota entérica em coelhos (Oryctolagus cuniculus) de produção

A cunicultura é uma atividade pecuária em crescente desenvolvimento e isso traduz-se em novos desafios. Durante muitos anos a criação de coelhos recorreu em demasia ao uso de antimicrobianos com o objetivo de tratar e prevenir o aparecimento de diversas doenças. Paralelamente, estes compostos foram também usados como “promotores de crescimento”, visando essencialmente uma melhoria da eficiência digestiva. Porém, o uso indiscriminado destas substâncias levantou questões de saúde pública, como a emergência de estirpes bacterianas multirresistentes e a inerente disseminação de genes de resistência, possivelmente transferíveis ao Homem através da cadeia alimentar. No presente, existe uma enorme pressão para a adoção de estratégias que possibilitem uma redução massiva na quantidade de antimicrobianos administrados a espécies pecuárias. Este trabalho visou contribuir para o estudo de uma alternativa ao uso de antimicrobianos - os probióticos – enquanto suplementos alimentares constituídos por microrganismos vivos capazes de equilibrar a microbiota intestinal do hospedeiro. Para tal, foram constituídos dois grupos de coelhos com base na alimentação: i) grupo antibiótico, com acesso a um alimento composto suplementado com antibióticos e ii) o grupo probiótico alimentado com a mesma dieta, mas sem antibióticos e inoculado com um probiótico constituído por Escherichia coli e Enterococcus spp.. Ao longo de 22 dias de estudo foram monitorizados alguns indicadores produtivos e efetuadas recolhas periódicas de fezes para estudo microbiológico. A análise dos resultados zootécnicos permitiram verificar que o uso de probióticos em detrimento de antibióticos parece promover o crescimento de coelhos, tornando-se um método mais rentável na produção cunícula. Através de genotipagem por ERIC-PCR e PFGE, pretendeu-se verificar se as estirpes estranhas ao trato gastrointestinal dos coelhos seriam capazes de coloniza-lo, permanecendo ao longo do tempo de estudo. O facto de as estirpes inoculadas no probiótico terem sido encontradas ao longo dos dias de estudo nos coelhos aos quais foram administradas, sugere que os efeitos observados na performance zootécnica estejam relacionados com as estirpes administradas no probiótico, pelo que este poderá ser um sistema viável na substituição de antibióticos na alimentação de coelhos de produção.

Análise de risco e inspeções de segurança em elevadores, escadas mecânicas e tapetes rolantes

Trabalho Final de Mestrado para obtenção do grau de Mestre em Engenharia Mecânica

Engineering real-time applications with WorldFIP: tools and analysis

WorldFIP is standardised as European Norm EN 50170 - General Purpose Field Communication System. Field communication systems (fieldbuses) started to be widely used as the communication support for distributed computer-controlled systems (DCCS), and are being used in all sorts of process control and manufacturing applications within different types of industries. There are several advantages in using fieldbuses as a replacement of for the traditional point-to-point links between sensors/actuators and computer-based control systems. Indeed they concern economical ones (cable savings) but, importantly, fieldbuses allow an increased decentralisation and distribution of the processing power over the field. Typically DCCS have real-time requirements that must be fulfilled. By this, we mean that process data must be transferred between network computing nodes within a maximum admissible time span. WorldFIP has very interesting mechanisms to schedule data transfers. It explicit distinguishes to types of traffic: periodic and aperiodic. In this paper we describe how WorldFIP handles these two types of traffic, and more importantly, we provide a comprehensive analysis for guaranteeing the real-time requirements of both types of traffic. A major contribution is made in the analysis of worst-case response time of aperiodic transfer requests.