Relatório de Estágio na Inficon AG e na PT Inovação & Sistemas

This document focuses the projects developed during two independent internships, which were carried out at Inficon AG and PT Inovação & Sistemas. Since the research areas of both internships are unrelated, individual abstracts are presented.

Processamento da informação e dislexia : estudo das diferenças do tempo de reacção, atenção e memória entre sujeitos disléxicos e não disléxicos

As teorias do processamento da informação (PI) procuram respostas sobre o modo como o ser humano, processa a informação mentalmente (Cid, 2005). A grande preocupação centra-se na compreensão dos “fenómenos que se passam no interior da caixa negar” (Alves, 1995, pp.32 cit. Cid, 2005). Algures por todo o mundo cerca de 6 a 15%, da população (Nathan, 1979) tem dislexia. Apresentando dificuldades em aprender com problemas gerais de processamento da informação (Fonseca 1999). Nestes casos os fenómenos da “caixa negra” têm uma particular movimentação, e estas diferenças estão patentes 24horas por dia, 7 dias da semana, sendo uma dificuldade de aprendizagem para toda a vida (Frank & Livingston, 2004). Neste estudo verificamos as diferenças do processamento da informação através do tempo de reacção, atenção e memória entre sujeitos disléxicos (D) e não-disléxicos (ND). A amostra geral é constituída por 22 sujeitos de ambos os sexos, distinguida em dois grupos, o grupo de 10 D e 12 ND com idades compreendidas entre os 18 e 46 anos de idade (média ± desvio padrão de 25,40 ± 2,71). Os instrumentos de trabalho utilizados para tal propósito, foram os seguintes: o teste de barragem de Toulouse-Piéron (atenção Concentrada); O teste de memória visual Menvis-A (MV2); diversas provas de tempo de reacção (simples e de escolha) e o teste do quadro de Schultz (atenção distribuída). Os principais resultados obtidos indicam que o grupo de D são mais lentos no processamento da informação que o grupo de ND. Os resultados apontam que a atenção concentrada é semelhante entre os grupos, mas quanto à atenção distribuição o grupo de ND tem muito melhor performance que o grupo de D. Relativamente ao armazenam a informação visual a curto prazo o desempenho é semelhante para ambos os grupos. No entanto os ND reagem mais rápido aos estímulos que aparecem que os D, o que se reflecte na tomada de decisão, quando aumentam os estímulos que lhe são apresentados os D demoram mais tempo na tomada de decisão que os ND.

Uma arquitetura distribuída de hardware e software para controle de um robô móvel autônomo

BRITTO, Ricardo S.; MEDEIROS, Adelardo A. D.; ALSINA, Pablo J. Uma arquitetura distribuída de hardware e software para controle de um robô móvel autônomo. In: SIMPÓSIO BRASILEIRO DE AUTOMAÇÃO INTELIGENTE,8., 2007, Florianópolis. Anais... Florianópolis: SBAI, 2007.

Avaliação do impacto das condições de operação na qualidade do sinal : processamento de dados de reflexão sísmica de multicanal

Através do processamento de dados sísmicos convertem-se registos de campo em secções sísmicas com significado geológico, que revelam informações e ajudam a delinear as camadas geológicas do subsolo e identificar estruturas soterradas. Portanto, a interpretação dos dados sísmicos só é boa se o processamento também o for. Este trabalho é resultado de um estágio curricular na empresa de prospecção geofísica GeoSurveys, que consistiu principalmente em processar 18 linhas de dados de sísmica de reflexão multicanal de alta resolução adquiridas na ilha de Pulau Tekong em Singapura, que têm como finalidade investigação do solo da baia desta mesma ilha. Estes dados foram cedidos à GeoSurveys para fins académicos, caso em que se inclui esta dissertação. Para atingir os objectivos propostos que consistiam em avaliar o impacto das condições de operação na qualidade do sinal sísmico e interpretação das linhas, fez-se o processamento das linhas utilizando um fluxo processamento padrão utilizado na empresa, com recurso ao software Radex Pro. Este fluxo de processamento tem como mais-valia o método de correcções estáticas, o UHRS trim statics, além das técnicas habituais utilizadas para melhorar a resolução das secções sísmicas como é o caso da desconvolução, a atenuação de ruído através do stacking, correcções de NMO, e migração, entre outras técnicas. A interpretação das linhas sísmicas processadas foi feita no software Kingdom Suite (IHS), através da distinção da configuração interna dos reflectores em cada secção sísmica, estabelecendo deste modo as principais unidades sismo-estratigráficas e identificando as zonas de interface que delimitam os horizontes principais. Foi feito ainda um estudo geológico sumário da área de pesquisa e da evolução geodinâmica da região.

Estimação do subespaço de sinal em dados hiperespectrais

A redução de dimensionalidade é uma tarefa crucial no processamento e análise de dados hiperespectrais. Esta comunicação propõe um método de estimação do subespaço de sinal baseado no erro quadrático médio. O método consiste em primeiro estimar as matrizes de correlação do sinal e do ruído e em segundo seleccionar o conjunto de vectores próprios que melhor representa o subespaço de sinal. O eficiência deste método é ilustrada em imagens hiperespectrais sintéticas e reais.

Functional alkali tantalate 2D structures for microelectronics and related applications

Alkali tantalates and niobates, including K(Ta / Nb)O3, Li(Ta / Nb)O3 and Na(Ta / Nb)O3, are a very promising ferroic family of lead-free compounds with perovskite-like structures. Their versatile properties make them potentially interesting for current and future application in microelectronics, photocatalysis, energy and biomedics. Among them potassium tantalate, KTaO3 (KTO), has been raising interest as an alternative for the well-known strontium titanate, SrTiO3 (STO). KTO is a perovskite oxide with a quantum paraelectric behaviour when electrically stimulated and a highly polarizable lattice, giving opportunity to tailor its properties via external or internal stimuli. However problems related with the fabrication of either bulk or 2D nanostructures makes KTO not yet a viable alternative to STO. Within this context and to contribute scientifically to the leverage tantalate based compounds applications, the main goals of this thesis are: i) to produce and characterise thin films of alkali tantalates by chemical solution deposition on rigid Si based substrates, at reduced temperatures to be compatible with Si technology, ii) to fulfil scientific knowledge gaps in these relevant functional materials related to their energetics and ii) to exploit alternative applications for alkali tantalates, as photocatalysis. In what concerns the synthesis attention was given to the understanding of the phase formation in potassium tantalate synthesized via distinct routes, to control the crystallization of desired perovskite structure and to avoid low temperature pyrochlore or K-deficient phases. The phase formation process in alkali tantalates is far from being deeply analysed, as in the case of Pb-containing perovskites, therefore the work was initially focused on the process-phase relationship to identify the driving forces responsible to regulate the synthesis. Comparison of phase formation paths in conventional solid-state reaction and sol-gel method was conducted. The structural analyses revealed that intermediate pyrochlore K2Ta2O6 structure is not formed at any stage of the reaction using conventional solid-state reaction. On the other hand in the solution based processes, as alkoxide-based route, the crystallization of the perovskite occurs through the intermediate pyrochlore phase; at low temperatures pyrochlore is dominant and it is transformed to perovskite at >800 °C. The kinetic analysis carried out by using Johnson-MehlAvrami-Kolmogorow model and quantitative X-ray diffraction (XRD) demonstrated that in sol-gel derived powders the crystallization occurs in two stages: i) at early stage of the reaction dominated by primary nucleation, the mechanism is phase-boundary controlled, and ii) at the second stage the low value of Avrami exponent, n ~ 0.3, does not follow any reported category, thus not permitting an easy identification of the mechanism. Then, in collaboration with Prof. Alexandra Navrotsky group from the University of California at Davis (USA), thermodynamic studies were conducted, using high temperature oxide melt solution calorimetry. The enthalpies of formation of three structures: pyrochlore, perovskite and tetragonal tungsten bronze K6Ta10.8O30 (TTB) were calculated. The enthalpies of formation from corresponding oxides, ∆Hfox, for KTaO3, KTa2.2O6 and K6Ta10.8O30 are -203.63 ± 2.84 kJ/mol, - 358.02 ± 3.74 kJ/mol, and -1252.34 ± 10.10 kJ/mol, respectively, whereas from elements, ∆Hfel, for KTaO3, KTa2.2O6 and K6Ta10.8O30 are -1408.96 ± 3.73 kJ/mol, -2790.82 ± 6.06 kJ/mol, and -13393.04 ± 31.15 kJ/mol, respectively. The possible decomposition reactions of K-deficient KTa2.2O6 pyrochlore to KTaO3 perovskite and Ta2O5 (reaction 1) or to TTB K6Ta10.8O30 and Ta2O5 (reaction 2) were proposed, and the enthalpies were calculated to be 308.79 ± 4.41 kJ/mol and 895.79 ± 8.64 kJ/mol for reaction 1 and reaction 2, respectively. The reactions are strongly endothermic, indicating that these decompositions are energetically unfavourable, since it is unlikely that any entropy term could override such a large positive enthalpy. The energetic studies prove that pyrochlore is energetically more stable phase than perovskite at low temperature. Thus, the local order of the amorphous precipitates drives the crystallization into the most favourable structure that is the pyrochlore one with similar local organization; the distance between nearest neighbours in the amorphous or short-range ordered phase is very close to that in pyrochlore. Taking into account the stoichiometric deviation in KTO system, the selection of the most appropriate fabrication / deposition technique in thin films technology is a key issue, especially concerning complex ferroelectric oxides. Chemical solution deposition has been widely reported as a processing method to growth KTO thin films, but classical alkoxide route allows to crystallize perovskite phase at temperatures >800 °C, while the temperature endurance of platinized Si wafers is ~700 °C. Therefore, alternative diol-based routes, with distinct potassium carboxylate precursors, was developed aiming to stabilize the precursor solution, to avoid using toxic solvents and to decrease the crystallization temperature of the perovskite phase. Studies on powders revealed that in the case of KTOac (solution based on potassium acetate), a mixture of perovskite and pyrochlore phases is detected at temperature as low as 450 °C, and gradual transformation into monophasic perovskite structure occurs as temperature increases up to 750 °C, however the desired monophasic KTaO3 perovskite phase is not achieved. In the case of KTOacac (solution with potassium acetylacetonate), a broad peak is detected at temperatures <650 °C, characteristic of amorphous structures, while at higher temperatures diffraction lines from pyrochlore and perovskite phases are visible and a monophasic perovskite KTaO3 is formed at >700 °C. Infrared analysis indicated that the differences are due to a strong deformation of the carbonate-based structures upon heating. A series of thin films of alkali tantalates were spin-coated onto Si-based substrates using diol-based routes. Interestingly, monophasic perovskite KTaO3 films deposited using KTOacac solution were obtained at temperature as low as 650 °C; films were annealed in rapid thermal furnace in oxygen atmosphere for 5 min with heating rate 30 °C/sec. Other compositions of the tantalum based system as LiTaO3 (LTO) and NaTaO3 (NTO), were successfully derived as well, onto Si substrates at 650 °C as well. The ferroelectric character of LTO at room temperature was proved. Some of dielectric properties of KTO could not be measured in parallel capacitor configuration due to either substrate-film or filmelectrode interfaces. Thus, further studies have to be conducted to overcome this issue. Application-oriented studies have also been conducted; two case studies: i) photocatalytic activity of alkali tantalates and niobates for decomposition of pollutant, and ii) bioactivity of alkali tantalate ferroelectric films as functional coatings for bone regeneration. Much attention has been recently paid to develop new type of photocatalytic materials, and tantalum and niobium oxide based compositions have demonstrated to be active photocatalysts for water splitting due to high potential of the conduction bands. Thus, various powders of alkali tantalates and niobates families were tested as catalysts for methylene blue degradation. Results showed promising activities for some of the tested compounds, and KNbO3 is the most active among them, reaching over 50 % degradation of the dye after 7 h under UVA exposure. However further modifications of powders can improve the performance. In the context of bone regeneration, it is important to have platforms that with appropriate stimuli can support the attachment and direct the growth, proliferation and differentiation of the cells. In lieu of this here we exploited an alternative strategy for bone implants or repairs, based on charged mediating signals for bone regeneration. This strategy includes coating metallic 316L-type stainless steel (316L-SST) substrates with charged, functionalized via electrical charging or UV-light irradiation, ferroelectric LiTaO3 layers. It was demonstrated that the formation of surface calcium phosphates and protein adsorption is considerably enhanced for 316L-SST functionalized ferroelectric coatings. Our approach can be viewed as a set of guidelines for the development of platforms electrically functionalized that can stimulate tissue regeneration promoting direct integration of the implant in the host tissue by bone ingrowth and, hence contributing ultimately to reduce implant failure.

Influência da experiência profissional e das características visuais do operador no processamento da cintigrafia de perfusão do miocárdio

A cintigrafia de perfusão do miocárdio (CPM) é uma técnica usada no diagnóstico e estratificação de risco em pacientes com suspeita ou conhecida doença arterial coronária. O processamento da CPM é realizado maioritariamente de forma semi-automática. Neste permanecem passos manuais, que envolvem: delimitação da área de reconstrução; reorientação e ajustamento dos limites do miocárdio (longo eixo vertical - LEV; longo eixo horizontal - LEH; curto eixo. O desempenho dos técnicos de Medicina Nuclear (TMN) pode ser afetado por: fatores ambientais; fatores individuais (experiência profissional e características visuais). Acredita-se que a perceção visual ao nível do processamento da CPM se encontra relacionada com o estado de visão binocular. Assim, diferentes TMN que processem os mesmos dados poderão obter diferentes estimativas dos parâmetros quantitativos. Questão de investigação: Será que a experiência profissional e as características visuais do operador interferem na determinação dos PQ no processamento da CPM? Objetivos do estudo: Avaliar a influência da experiência profissional e das características visuais dos TMN na determinação dos PQ obtidos na CPM; e Analisar a variabilidade intra e inter-operador na determinação dos PQ obtidos na CPM.

Adoecimento osteomuscular de trabalhadores portuários avulsos e o processamento do raciocínio clínico da enfermagem

Introdução: O trabalho portuário é composto por condicionantes socioambientais necessários à manutenção das funções operativas, mas que influenciam na produção de doenças osteomusculares. O conhecimento desses condicionantes instrumentaliza o raciocínio clínico da Enfermagem para o planejamento de ações em saúde. Desta forma, defende-se a tese de que “O conhecimento dos condicionantes socioambientais e pessoais do adoecimento osteomuscular do trabalhador portuário avulso fornece elementos ao processamento do raciocínio clínico da Enfermagem, para assistência em saúde do trabalhador”. Objetivos: identificar evidências científicas de adoecimento ocupacional do trabalhador portuário publicadas na literatura cientifica; caracterizar o tipo, a localização e a intensidade de sintomas osteomusculares relacionados com os condicionantes socioambientais do trabalho portuário; Relacionar as doenças osteomusculares autorreferidas por trabalhadores portuários e os condicionantes socioambientais deste trabalho. Percurso Metodológico: o estudo apresentou revisão sistemática, fundamentada no método Cochrane; e estudos descritivos e exploratórios de abordagem quantitativa, realizado por meio de entrevista semi-estruturada com 232 trabalhadores portuários avulsos. Os dados foram analisados no software Statistical Package for the Social Sciences (SPSS) 21.0, por frequência simples, proporções e testes inferenciais não-paramétricos. A tese integra o macro projeto de pesquisa “Saúde do Trabalhador, Riscos, Acidentes e Doenças Relacionadas ao Trabalho: Estudo com Trabalhadores em um Porto no Extremo Sul do Brasil”, aprovado pelo Comitê de Ética em Pesquisa da Universidade Federal do Rio Grande (CEPAS-FURG) sob parecer número 118/2013. Resultados: Na revisão sistemática, selecionaram-se 16 publicações; todas as publicações pertenceram ao nível de evidência quatro, destacando o câncer pulmonar, doenças osteomusculares e isquêmicas, com nexo causal em riscos químicos oriundos da exaustão veicular e das cargas transportadas. Nos estudos descritivos, os sintomas prevalentes foram a dor leve em membros superiores (51,7%) e intensa a insuportável na coluna vertebral (19%). Os dois adoecimentos mais autorreferidos foram lombocitalgia (36,8%; n=50 – em terra e 28,1%; n=27 – a bordo) e tendinite (27,9% - em terra e 31,3% - a bordo). Discussão: O câncer pulmonar ocupacional foi causado por componentes químicos da exaustão veicular e do amianto transportado nas operações portuárias. Com relação à saúde muscular, a idade, o tempo e a jornada de trabalho mostraram-se condicionantes importantes na identificação de sintomas e adoecimentos, e o quanto estes fatores interveem na percepção da intensidade, contribuindo no autocuidado para prevenção e tratamento. Conclusão: O conhecimento dos condicionantes socioambientais relacionados ao trabalhador e caracterizados nos ambientes de trabalho deve ser atual e pregresso, o que somado à apreensão dos sintomas e adoecimentos autorreferidos pelos trabalhadores instrumentalizou o RC, identificando uma atuação profissional em longo prazo para dirimir os adoecimentos identificados. As características clínicas obtidas, em conjunto com a literatura, conduziram ao processamento do RC da enfermagem nesta realidade, sendo a informação em saúde um ponto chave para a promoção da saúde muscular dos trabalhadores.

Uma arquitetura distribuída de hardware e software para controle de um robô móvel autônomo

BRITTO, Ricardo S.; MEDEIROS, Adelardo A. D.; ALSINA, Pablo J. Uma arquitetura distribuída de hardware e software para controle de um robô móvel autônomo. In: SIMPÓSIO BRASILEIRO DE AUTOMAÇÃO INTELIGENTE,8., 2007, Florianópolis. Anais... Florianópolis: SBAI, 2007.