Ag-TiNx electrodes deposited on piezoelectric poly(vinylidene fluoride) for biomedical sensor applications

Electroactive polymers are one of the most interesting class of polymers used as smart materials in various applications, such as the development of sensors and actuators for biomedical applications in areas such as smart prosthesis, implantable biosensors and biomechanical signal monitoring, among others. For acquiring or applying the electrical signal from/to the piezoelectric material, suitable electrodes can be produced from Ti based coatings with tailored multifunctional properties, conductivity and antibacterial characteristics, through Ag inclusions. This work reports on Ag-TiNx electrodes, deposited by d. c. and pulsed magnetron sputtering at room temperature on poly(vinylidene fluoride), PVDF, the all-round best piezoelectric polymer.. Composition of the electrodes was assessed by microanalysis X-ray system (EDS - energy dispersive spectrometer). The XRD results revealed that the deposition conditions preserve the polymer structure and suggested the presence of crystalline fcc-TiN phase and fcc-Ag phase in samples with N2 flow above 3 sccm. According to the results obtained from SEM analysis, the coatings are homogeneous and Ag clusters were found for samples with nitrogen flow above 3 sccm. With increasing nitrogen flow, the sheet resistivity tend to be lower than the samples without nitrogen, leading also to a decrease of the piezoelectric response. It is concluded that the deposition conditions do significantly affect the piezoelectric polymer, which maintain its characteristics for sensor/actuator applications.

A hybrid MAC Scheme to improve the transmission performance in body sensor networks

Wireless body sensor networks (WBSNs) constitute a key technology for closing the loop between patients and healthcare providers, as WBSNs provide sensing ability, as well as mobility and portability, essential characteristics for wide acceptance of wireless healthcare technology. However, one important and difficult aspect of WBSNs is to provide data transmissions with quality of service, among other factors due to the antennas being small size and placed close to the body. Such transmissions cannot be fully provided without the assumption of a MAC protocol that solves the problems of the medium sharing. A vast number of MAC protocols conceived for wireless networks are based on random or scheduled schemes. This paper studies firstly the suitability of two MAC protocols, one using CSMA and the other TDMA, to transmit directly to the base station the signals collected continuously from multiple sensor nodes placed on the human body. Tests in a real scenario show that the beaconed TDMA MAC protocol presents an average packet loss ratio lower than CSMA. However, the average packet loss ratio is above 1.0 %. To improve this performance, which is of vital importance in areas such as e-health and ambient assisted living, a hybrid TDMA/CSMA scheme is proposed and tested in a real scenario with two WBSNs and four sensor nodes per WBSN. An average packet loss ratio lower than 0.2 % was obtained with the hybrid scheme. To achieve this significant improvement, the hybrid scheme uses a lightweight algorithm to control dynamically the start of the superframes. Scalability and traffic rate variation tests show that this strategy allows approximately ten WBSNs operating simultaneously without significant performance degradation.

Mapeamento da antiga cobertura vegetal de várzea do Baixo Amazonas a partir de imagens históricas (1975-1981) do Sensor MSS-Landsat

Este estudo apresenta um mapa da cobertura vegetal da planície de inundação do Rio Amazonas entre as cidades de Parintins (AM) e Almeirim (PA), com base em imagens Landsat-MSS adquiridas entre 1975 e 1981. O processamento digital dessas imagens envolveu a transformação para imagens-fração de vegetação, solo e água escura (sombra), seguido da aplicação de técnicas de segmentação e classificação por região. O mapa resultante da classificação foi organizado em quatro classes de cobertura do solo: floresta de várzea, vegetação não-florestal de várzea, solo exposto e água aberta. A precisão do mapa foi estimada a partir de dois tipos de informações coletadas em campo: 1) pontos de descrição: para validação das classes de cobertura não sujeitas a grandes alterações, como é o caso dos corpos d'água permanentes, e identificação de indicadores dos tipos de cobertura original presentes na paisagem na ocasião da obtenção das imagens (72 pontos); 2) entrevistas com moradores antigos para a recuperação da memória sobre a cobertura vegetal existente há 30 anos (44 questionários). Ao todo foram coletadas informações em 116 pontos distribuídos ao longo da área de estudo. Esses pontos foram utilizados para calcular o Índice Kappa de concordância entre os dados de campo e o mapa resultante da classificação automática, cujo valor (0,78) indica a boa qualidade do mapa de cobertura vegetal da várzea. Os resultados mostram que a região possuía uma cobertura florestal de várzea de aproximadamente 8.650 km2 no período de aquisição das imagens.

Firm innovation and co-location in Portugal

This paper investigates the geographical distribution and concentration of firms’ innovation persistence and innovation type (product and process) based on three waves of the Portuguese Community Innovation Survey data covering the period 1998–2006. The main findings are: 1) both innovation persistence and innovation type are asymmetrically distributed across Portuguese regions, 2) the degree of correlation between geographical location and innovative output varies with the innovation type, and 3) the correlation between geographical unit and innovation increases when the spatial unit of analysis is narrower. The results suggest that the firms’ choices of geographical location have a long-lasting effect, engendering no equal probabilities of being persistently innovative.

Land cover classification of Lago Grande de Curuai floodplain (Amazon, Brazil) using multi-sensor and image fusion techniques

Given the limitations of different types of remote sensing images, automated land-cover classifications of the Amazon várzea may yield poor accuracy indexes. One way to improve accuracy is through the combination of images from different sensors, by either image fusion or multi-sensor classifications. Therefore, the objective of this study was to determine which classification method is more efficient in improving land cover classification accuracies for the Amazon várzea and similar wetland environments - (a) synthetically fused optical and SAR images or (b) multi-sensor classification of paired SAR and optical images. Land cover classifications based on images from a single sensor (Landsat TM or Radarsat-2) are compared with multi-sensor and image fusion classifications. Object-based image analyses (OBIA) and the J.48 data-mining algorithm were used for automated classification, and classification accuracies were assessed using the kappa index of agreement and the recently proposed allocation and quantity disagreement measures. Overall, optical-based classifications had better accuracy than SAR-based classifications. Once both datasets were combined using the multi-sensor approach, there was a 2% decrease in allocation disagreement, as the method was able to overcome part of the limitations present in both images. Accuracy decreased when image fusion methods were used, however. We therefore concluded that the multi-sensor classification method is more appropriate for classifying land cover in the Amazon várzea.

Desenvolvimento de uma matriz de sensores piezoresistivos baseados em técnicas de impressão

Dissertação de mestrado em Técnicas de Caracterização e Análise Química

Sistema de posicionamento baseado em redes de sensores sem fios

Dissertação de mestrado integrado em Engenharia Eletrónica Industrial e Computadores

Optimization of magnetoelectric composites based on electroactive polymers for energy harvesting and sensor application

Tese de Doutoramento em Engenharia de Materiais.

All over the place localization system

The MAP-i Doctoral Programme in Informatics, of the Universities of Minho, Aveiro and Porto

Development of a novel aptamer-based multi-sensor device for the detection of osteopontin

Doctoral Dissertation for PhD degree in Chemical and Biological Engineering

Marcapasso com sensor de contratilidade regulado pelas variações do sistema nervoso autônomo na miocardiopatia chagásica crônica

OBJETIVO: Analisar o desempenho da estimulação cardíaca artificial com marcapasso do tipo VVIR cujo sensor é regulado pelas variações do sistema nervoso autônomo em pacientes chagásicos com distúrbio no sistema de condução. MÉTODOS: Estudados 47 chagásicos, 28 do sexo masculino, com idades entre 24 e 68 anos, 36 tinham bloqueio atrioventricular (AV) total; 8, bloqueio AV de 2º grau 2; e 3 doença do nódulo sinusal, e encontravam-se, de acordo com a NYHA, em classe I (4), II (15), III (16) e IV (12). Após o implante de marcapasso do tipo VVIR os pacientes foram acompanhados durante 12 meses. A resposta de freqüência foi registrada em gravações de Holter de 24h e divididos em dois grupos de acordo com a FC em repouso - grupo 1: >65bpm e grupo 2: <=65bpm, para estudo comparativo, considerando: 1) FC em exercício no período de pós-implante; 2) PA em repouso após o implante e 3) avaliação dos grupos de eletrodos identificados como TIR-60-UP e outros eletrodos. RESULTADOS: O grupo 1 teve em exercício menor variação entre seus valores, do que o grupo 2, indicando que esse tipo de sistema de estimulação permite controlar individualmente cada paciente. Os valores de PA em repouso e em exercício não foram diferentes entre os grupos. O eletrodo do tipo TIR-60-UP, comportou-se como os demais eletrodos. CONCLUSÃO: O marcapasso do tipo VVIR cujo sensor é regulado pelas variações do SNA propicia o restabelecimento dos mecanismos fisiológicos em chagásicos, sendo que 74% deles tiveram melhora de uma ou duas classes funcionais da NYHA.

Relative information entropy in cosmology: The problem of information entanglement

The necessary information to distinguish a local inhomogeneous mass density field from its spatial average on a compact domain of the universe can be measured by relative information entropy. The Kullback-Leibler (KL) formula arises very naturally in this context, however, it provides a very complicated way to compute the mutual information between spatially separated but causally connected regions of the universe in a realistic, inhomogeneous model. To circumvent this issue, by considering a parametric extension of the KL measure, we develop a simple model to describe the mutual information which is entangled via the gravitational field equations. We show that the Tsallis relative entropy can be a good approximation in the case of small inhomogeneities, and for measuring the independent relative information inside the domain, we propose the R\'enyi relative entropy formula.

Comprensión en resolución de problemas en Física: niveles de representación e inferencias basadas en el conocimiento. Comprehension in Physics Problem-Solving: levels of representation and knowledge-based inferences.

Se propone desarrollar e integrar estudios sobre Modelado y Resolución de Problemas en Física que asumen como factores explicativos: características de la situación planteada, conocimiento de la persona que resuelve y proceso puesto en juego durante la resolución. Interesa comprender cómo los estudiantes acceden al conocimiento previo, qué procedimientos usan para recuperar algunos conocimientos y desechar otros, cuáles son los criterios que dan coherencia a sus decisiones, cómo se relacionan estas decisiones con algunas características de la tarea, entre otras. Todo ello con miras a estudiar relaciones causales entre las dificultades encontradas y el retraso o abandono en las carreras.Se propone organizar el trabajo en tres ejes, los dos primeros de construcción teórica y un tercero de implementación y transferencia. Se pretende.1.-Estudiar los procesos de construcción de las representaciones mentales en resolución de problemas de física, tanto en expertos como en estudiantes de diferentes niveles académicos.2.-Analizar y clasificar las inferencias que se producen durante las tareas de comprensión en resolución de problemas de física. Asociar dichas inferencias con procesos de transición entre representaciones mentales de diferente naturaleza.3.-Desarrollar materiales y diseños instruccionales en la enseñanza de la Física, fundamentado en un conocimiento de los requerimientos psicológicos de los estudiantes en diversas tareas de aprendizaje.En términos generales se plantea un enfoque interpretativo a la luz de marcos de la psicología cognitiva y de los desarrollos propios del grupo. Se trabajará con muestras intencionales de alumnos y profesores de física. Se utilizarán protocolos verbales y registros escritos producidos durante la ejecución de las tareas con el fin de identificar indicadores de comprensión, inferencias, y diferentes niveles de representación. Se prevé analizar material escrito de circulación corriente sea comercial o preparado por los docentes de las carreras involucradas.Las características del objeto de estudio y el distinto nivel de desarrollo en que se encuentran los diferentes ojetivos específicos llevan a que el abordaje contemple -según consideracion de Juni y Urbano (2006)- tanto la lógica cualitativa como la cuantitativa.

Análisis comparativo entre actividades de aprendizaje diseñadas con Estudio de Casos y Aprendizaje Basado en Problemas, y actividades de tipo tradicional, como dispositivos didácticos en Educación a Distancia. Comparative analysis of learning activities designed with Problem Based Learning and Case Study approaches, and activities designed with traditional methods, in Distance Education.

Identificación y caracterización del problema: El problema que guía este proyecto, pretende dar respuesta a interrogantes tales como: ¿De qué modo el tipo de actividades que se diseñan, se constituyen en dispositivos posibilitadores de la comprensión de los temas propios de cada asignatura, por parte de los alumnos? A partir de esta pregunta, surge la siguiente: Al momento de resolver las actividades, ¿qué estrategias cognitivas ponen en juego los estudiantes? y ¿cuáles de ellas favorecen procesos de construcción del conocimiento? Hipótesis: - Las asignaturas cuyas actividades están elaboradas bajo la metodología de Aprendizaje Basado en Problemas y Estudio de Casos, propician aprendizajes significativos por parte de los estudiantes. - Las actividades elaboradas bajo la metodología del Aprendizaje Basado en Problemas y el Estudio de Casos requieren de procesos cognitivos más complejos que los que se implementan en las de tipo tradicional. Objetivo: - Identificar el impacto que tienen las actividades de aprendizaje de tipo tradicional y las elaboradas bajo la metodología de Aprendizaje Basado en Problemas y Estudio de Casos, en el aprendizaje de los alumnos. Materiales y Métodos: a) Análisis de las actividades de aprendizaje del primero y segundo año de la carrera de Abogacía, bajo lamodalidad a Distancia. b) Entrevistas tanto a docentes contenidistas como así también a los tutores. c) Encuestas y entrevistas a los alumnos. Resultados esperados: Se pretende confirmar que las actividades de aprendizaje, diseñadas bajo la metodología del Aprendizaje Basado en Problemas y el Estudio de Casos, promueven aprendizajes significativos en los alumnos. Importancia del proyecto y pertinencia: La relevancia del presente proyecto se podría identificar a través de dos grandes variables vinculadas entre sí: la relacionada con el dispositivo didáctico (estrategias implementadas por los alumnos) y la referida a lo institucional (carácter innovador de la propuesta de enseñanza y posibilidad de extenderla a otras cátedras). El presente proyecto pretende implementar mejoras en el diseño de las actividades de aprendizaje, a fin de promover en los alumnos la generación de ideas y soluciones responsables y el desarrollo de su capacidad analítica y reflexiva.