Example of Data Telemetry for Biomedical Applications: An In Vivo Experiment

This letter describes a data telemetry biomedical experiment. An implant, consisting of a biometric data sensor, electronics, an antenna, and a biocompatible capsule, is described. All the elements were co-designed in order to maximize the transmission distance. The device was implanted in a pig for an in vivo experiment of temperature monitoring.

Comportamiento tribomecánico de sistemas de sustrato: recubrimiento duros

En aplicaciones como la conformación en frío, donde los metales duros recubiertos con películas de naturaleza cerámica son ampliamente empleados, la existencia de un contacto mecánico repetitivo induce tensiones Hertzianas y origina el fallo por fatiga. En este trabajo, se investigan diversos recubrimientos cerámicos depositados por deposición física desde fase vapor sobre calidades diferentes de metal duro y un acero rápido pulvimetalúrgico para evaluar sus respectivas respuesta al contacto y comportamiento a fatiga. El trabajo experimental incluye la caracterización de los sistemas mediante ensayos de rayado y nanoindentación y la evaluación de las curvas tensión-deformación de indentación esférica de los sustratos, tanto desnudos como recubiertos, poniendo especial atención en determinar las tensiones de contacto críticas asociadas a la deformación plástica y a la aparición de grietas circulares en la superficie recubierta. A este estudio, le siguen numerosos ensayos a fatiga a cargas inferiores a aquéllas identificadas como críticas bajo carga monotónica y para un número de ciclos comprendido entre 1.000 y 1.000.000 de ciclos. Los resultados experimentales indican que las películas cerámicas no parecen desempeñar un papel relevante en la aparición de la cedencia plástica, siendo la deformación plástica global controlada por la deformación del sustrato. No obstante, para tensiones elevadas de indentación durante el régimen plástico, existe la aparición de grietas circulares en los recubrimientos cerámicos. Además, la aparición de las mismas es sensible a la fatiga por contacto. Este análisis mecánico se complementa con una inspección detallada del daño generado en profundidad y superficie.

A musculoskeletal shoulder model based on pseudo-inverse and null-space optimization.

The goal of the present work was assess the feasibility of using a pseudo-inverse and null-space optimization approach in the modeling of the shoulder biomechanics. The method was applied to a simplified musculoskeletal shoulder model. The mechanical system consisted in the arm, and the external forces were the arm weight, 6 scapulo-humeral muscles and the reaction at the glenohumeral joint, which was considered as a spherical joint. The muscle wrapping was considered around the humeral head assumed spherical. The dynamical equations were solved in a Lagrangian approach. The mathematical redundancy of the mechanical system was solved in two steps: a pseudo-inverse optimization to minimize the square of the muscle stress and a null-space optimization to restrict the muscle force to physiological limits. Several movements were simulated. The mathematical and numerical aspects of the constrained redundancy problem were efficiently solved by the proposed method. The prediction of muscle moment arms was consistent with cadaveric measurements and the joint reaction force was consistent with in vivo measurements. This preliminary work demonstrated that the developed algorithm has a great potential for more complex musculoskeletal modeling of the shoulder joint. In particular it could be further applied to a non-spherical joint model, allowing for the natural translation of the humeral head in the glenoid fossa.

Eimeria species (Apicomplexa: Eimeriidae) of podocnemis expansa (Schweigger) and geochelone denticulata (LINN.) from Amazonian Brazil (Reptilia: Chelonia)

Eimeria lagunculata, Eimeria mammiformis and Eimeria podocnemis n. spp., are described from the faeces of the fresh-water turtle Podocnemis expansa, in Pará State, north Brasil. Oocysts of E. lagunculata are ellipsoidal, 19.2 x 12.8 (17.0-20.7 x 11.8-14.1) mum, shape-index (= length/ width) 1.5 (1.4-1.7). Oocyst wall about 0.5-0.7 mum thick, with a prominent stopper-like micropyle at one pole. No oocyst residuum and no polar body. Sporocysts elongate ellipsoidal, 11.0 x 5.4 (10.4-11.8 x 5.2-6.0) mum, shape-index 2.0 (1.8-2.1): no Stieda body. A compact, ellipsoidal sporocyst residuum lies between the two sporozoites, which possess a posterior and an anterior refractile body. Oocysts of E. mammiformis broadly ellipsoidal, 30.0 x 19.4 (23.0-37.0 x 16.3-21.5) mum, shape-index 1.5 (1.1-1.9). Oocyst wall about 0.7 mum thick, with a prominent micropyle: no oocyst residuum and rarely a single polar body. Sporocysts ellipsoidal, 15.3 x 7.9 (14.8-17.0 x 7.4-9.6) mum, shape-index 2.0 (1.8-2.2), with a tiny Stieda body. Sporocyst residuum bulky, ellipsoidal: sporozoites with two conspicuous refractile bodies. E. podocnemis has broadly ellipsoidal oocysts, 17.0 x 12.8 (14.8-19.2 x 11.8-14.1) mum, shape-index 1.3 (1.1-1.4). Oocyst wall about 0.5-0.7 mum thick, with no micropyle. No oocyst residuum, but always a single polar body. Sporocysts ellipsoidal, 9.7 x 5.2 (8.9-10.4 x 4.4-6.0) mum, shape-index 1.9 (1.6-2.0), with no Stieda body. Sporocyst residuum bulky, ellipsoidal: sporocysts with 2 refractile bodies. Eimeria carinii n. sp., is recorded from the tortoise Geochelone denticulata, also from Pará. Oocyst wall about 1.2 mum thicl. No micropyle. Oocyst residuum limited to a number (about 10-20) of scattered granules: no polar body. Sporocysts broadly ellipsoidal, and with no Stieda body: they measure 8,8 x 7.3 (8.0-9.0 x 7.0-7.5) mum, shape-index 1.2 (1.1-1.3). Sporocyst residuum bulky, spherical to ellipsoidal: sporozoites possess both posterior and anterior refractile bodies.

Sparse regularization for fiber ODF reconstruction: from the suboptimality of ℓ2 and ℓ1 priors to ℓ0.

Diffusion MRI is a well established imaging modality providing a powerful way to probe the structure of the white matter non-invasively. Despite its potential, the intrinsic long scan times of these sequences have hampered their use in clinical practice. For this reason, a large variety of methods have been recently proposed to shorten the acquisition times. Among them, spherical deconvolution approaches have gained a lot of interest for their ability to reliably recover the intra-voxel fiber configuration with a relatively small number of data samples. To overcome the intrinsic instabilities of deconvolution, these methods use regularization schemes generally based on the assumption that the fiber orientation distribution (FOD) to be recovered in each voxel is sparse. The well known Constrained Spherical Deconvolution (CSD) approach resorts to Tikhonov regularization, based on an ℓ(2)-norm prior, which promotes a weak version of sparsity. Also, in the last few years compressed sensing has been advocated to further accelerate the acquisitions and ℓ(1)-norm minimization is generally employed as a means to promote sparsity in the recovered FODs. In this paper, we provide evidence that the use of an ℓ(1)-norm prior to regularize this class of problems is somewhat inconsistent with the fact that the fiber compartments all sum up to unity. To overcome this ℓ(1) inconsistency while simultaneously exploiting sparsity more optimally than through an ℓ(2) prior, we reformulate the reconstruction problem as a constrained formulation between a data term and a sparsity prior consisting in an explicit bound on the ℓ(0)norm of the FOD, i.e. on the number of fibers. The method has been tested both on synthetic and real data. Experimental results show that the proposed ℓ(0) formulation significantly reduces modeling errors compared to the state-of-the-art ℓ(2) and ℓ(1) regularization approaches.

Diseño de antenas UHF para aplicaciones RFID

Aquest projecte es basa en l'estudi, disseny i avaluació d'antenes per a aplicacions RFID a la banda UHF. Les etiquetes RFID estan compostes per un xip i una antena que han de presentar una bona adaptació per a aconseguir màxima transferència de potència. Els dos objectius principals en els diferents fases de disseny de cada antena han estat optimitzar les seves dimensions, i incrementar l'ample de banda.

Disseny i caracterització d'estructures RF amb printed electronics per a RFID

En els últims anys printed electronics està aixecant un gran interès entre la indústria electrònica. Aquest tipus de procés consisteix en imprimir circuits amb tècniques d'impressió convencionals utilitzant tintes conductores, resistives, dielèctriques o semiconductores sobre substrats flexibles de baix cost com paper o plàstic. Fer servir aquestes tècniques s'espera que suposi una reducció dels costos de producció degut a que és un procés totalment additiu el que fa que sigui més senzill i es redueixi la quantitat de material emprat. El disseny de dispositius bàsics com resistències, condensadors i bobines per posteriorment veure la relació entre simulacions i valors obtinguts ha ocupat la primera part del projecte. La segona s’ha centrat en fer prototips d’antenes per a RFID (Radio Frequency IDentification) amb la tecnologia que es disposa a CEPHIS (Centre de Prototips i Solucions Hardwre-Software). Tot això ha servit per caracteritzar la tecnologia de la que es disposa i saber en quins apartats s’ha de seguir treballant per aconseguir millors prestacions.

GNSS array: diseño de una antena con polarización circular

Aquest projecte es centra en el disseny d’una antena microstrip per a GNSS. Una antena per a GNSS ha de tenir adaptació de impedància d’entrada i polarització circular a dretes, com a principals especificacions, en el rang de 1.15-1.6 GHz. El tipus d’alimentació d’una antena microstrip amb el major ample de banda d’adaptació és l’alimentació mitjançant acoblament per apertura. Si a l’antena s’introdueixen dos apertures de forma ortogonal, alimentades amb un desfasament de 90º entre elles, s’aconsegueix polarització circular. L’opció de separar les apertures redueix la transferència de potència entre elles, i disminueix el guany de polarització creuada. La xarxa d’alimentació dissenyada és un divisor de Wilkinson amb una línia de λ/4 a la freqüència central, encara que el desfasament als extrems de la banda no sigui de 90º. Com a xarxa d’alimentació es va provar un hibrid de 90º, però l’elevat valor del paràmetre S21 de l’antena impossibilita l’adaptació a l’entrada del hibrid.

Anàlisi de radiació en vaixells i disseny d'una antena en la banda d'HF

El projecte està dividit en dues parts, per una banda l’anàlisi de radiació en vaixells i per altra banda el disseny d’una antena en la banda d’ HF. La primera part s’inicia amb un estudi de l’escenari marítim a nivell de comunicacions, vaixells i antenes i, a continuació, s’estudia el camp proper sobre les superfícies del vaixell per al posicionament d’antenes amb el màxim aïllament. La segona part tracta el disseny d’una antena en HF a 6 MHz partint d’una antena tipus ranura, de baix perfil. Per validar el seu funcionament es construeix i mesura un prototipus en la banda d’UHF (2 GHz).

Observations on some Avian Coccidia (Apicomplexa: Eimeriidae) in Amazonian Brazil

Oocysts of Eimeria porphyrulae n. sp. are described in faeces of Porphyrula martinica (Aves: Gruiformes: Rallidae). They are ellipsoidal to oval, 22.4 x 17.7 (20.0-23.7 x 16.2-18.7) µm, shape-index (length/width) 1.3. Oocyst wall about 1.25 µm thick, colourless, with two layers: inner one prominently striated. Micropyle and sub-micropylar granule present: no oocyst residuum. Sporocysts 17.5 x 9.0 (17.0-19.0 x 8.0-10.0) µm, shape-index 1.9, with inconspicuous Stieda/sub-Stieda bodies. Sporocyst residuum of scattered granules, sometimes a compact mass: sporozoites with two refractile bodies. Eimeria crypturelli n. sp. is described in faeces of Crypturellus soiu (Tinamiformes: Tinamidae). Oocysts ellipsoidal-oval, 20.75 x 14.5 (17.5-25.0 x 11.25-21.25) µm, shape-index 1.4. Oocysts wall about 1.25 µm thick and bi-layered: inner layer faintly striated. Micropyle present, with oocyst residuum immediately below: single polar body rarely present. Sporocysts 13.0 x 7.5 (12.5-13.75 x 7,5-8.1) µm, shape-index 1.7, with a Stieda body but seemingly no sub-Stieda. Sporocyst residuum compact: sporozoites with two refractile bodies. Isospora cacici n. sp. is recorded from faeces of Cacicus cela cela (Passeriformes: Icteridae). Oocysts subspherical-spherical, 26.5 x 23.7 (22.5-27.5 x 20.0-26.2) µm, shape-index 1.1. Wall a single, colourless layer about 1.5 µm thick. No micropyle or oocyst residuum: 1-2 polar bodies. Sporocysts ellipsoidal, 17.7 x 12.5 (17.5-18.75 x 11.25-13.75) µm, shape-index 1.4, with pronounced Stieda/sub-Stieda bodies: residuum compact and sporozoites with two refractile bodies. Isospora thraupis n. sp. is described from faeces of Thraupis palmarum melanoptera (Passeriformes: Thraupidae). Oocysts subspherial-spherical, 19.9 x 19.0 (18.7-21.2 x 18.75-20.0) µm, shape-index 1.0. Wall about 0.6 µm thick, smooth, colourless and a single layer: no micropyle, oocyst residuum or polar bodies. Sporocysts 14.2 x 9.2 (13.7-16.2 x 8.7-10.0) µm, shape-index 1.5: Stied/sub-Stieda bodies inconspicuous. Residuum compact: sporozoites with two refractile bodies.

Tyzzeria boae n. sp., (Apicomplexa: Eimeriidae), a New Coccidium from the Kidney of the snake Boa constrictor constrictor (Serpentes: Boidae)

A new species of Tyzzeria is described from the kidney of the snake Boa constrictor constrictor Linnaeus, from the State of Pará, north Brazil. Oocysts from the coacal contents matured in eight days, at approximately 24°C. They measured 19.0 x 18.0 (15.0 x 15.0 - 22.5 x 21.5) µm, shape-index (length/width) 1.0 (1.0 - 1.1). The oocyst wall is of an extremely delicate single, colourless layer, with no micropyle. Division of the oocyst contents into the 8 naked sporozoites leaves a bulky, spherical oocyst residuum averaging 15.5 x 14.8 (13.5 x 13.5 - 18.5 x 17.5) µm; the sporozoites measure an average of 11.0 x 1.8 (8.5 x 1.25 - 12.5 x 2.0) µm, and possess both anterior and posterior refractile bodies. Tyzzeria boae n.sp. is unique among the recorded species of the genus by virtue of its development in the epithelial cells of the distal convoluted tubules and collecting tubules of the kidney: stages in the merogony and gametogony of the parasite are described and figured.

Agrupación de antenas microstrip para un receptor SAR biestático

El objetivo de este proyecto es el diseño de las antenas para el receptor de un radar de apertura sintética biestáticos (SAR). Estas antenas tendrán que maximizar la ganancia con la restricción de maximizar también el campo de visión del radar. Esto quiere decir, que la antena tendrá que tener un ancho de banda relativamente grande en uno de sus planos principales y relativamente estrecho en el otro plano. Con el propósito de diseñar una agrupación de antenas para un receptor SAR biestático, en este documento se analiza la tecnología microstrip orientada a las antenas y la teoría de las agrupaciones de antenas, se diseñan antenas de doble polarización, se estudian agrupaciones de antenas microstrip que cumplan con las especificaciones, se presentan redes de alimentaciones para dichas agrupaciones y se fabrica y mide una agrupación de antenas con doble polarización.

Dichelacera (Dichelacera) corumbaensis n. sp. (Diptera: Tabnidae) from the state of Mato Grosso do Sul, Brazil

Dichelacera (Dichelacera) corumbaensis n. sp. is described from two female specimens collected in the urban area of Corumbá city, state of Mato Grosso do Sul. This is one of the six species of Dichelacera occuring in the state and the twenty-eighth species of the subgenus known from Brazil. The head in lateral view, frons, antenna, palpi and wings are illustrated. A differential diagnosis is given related to D. rubricosa, D. unifasciata, D. albifasciata and d. fuscipes.

Occurrence of "Nuages" and "Lamellae Anulata" during spermatogenesis in Dermatobia hominis (Diptera: Cuterebridae)

Various types of "nuages" and "lamellae anulata" can be found during Dermatobia hominis spermatogenesis. In spermatogonia, the "nuages" occur as granules juxtaposed to the cytoplasmic face of the nuclear envelope or as cytoplasmic granules similar to glycogen granules. In spermatocytes, in addition to the "nuages", dense spherical bodies of approximately 1.0 µm in diameter are also observed. In the spermatids the "nuages" can be of the following types: perinuclear granules, spherical granules with diameters varying in length from 0.5 to 1.0 µm, granules similar to glycogen granules, granules with variable diameters which accumulate at the flagellum base forming the centriole adjunct, or remain in the cytoplasm. "Nuages" can also be observed in these cellular types as dense masses, without a definite outline and are common to animal germinal cells in general. The "lamellae anulata" on the other hand, are observed only in spermatocytes I and in early spermatids, being always immersed in electron-dense material of indefinite outline. In spermatids, the "lamellae anulata" are close to the nuclear envelope suggesting, in spite of opposing opinions, that these cells are envolved in the synthesis and transport of material from the nucleus to the cytoplasm.

Estudi de la configuració magnètica de l'experiment LTP (LISA Technology Package)

La Teoria de la Relativitat General preveu que quan un objecte massiu és sotmès a una certa acceleració en certes condicions ha d’emetre ones gravitacionals. Es tracta d’un tipus d’on altament energètica però que interacciona amb la matèria de manera molt feble i el seu punt d’emissió és força llunyà. Per la qual cosa la seva detecció és una tasca extraordinàriament complicada. Conseqüentment, la detecció d’aquestes ones es creu molt més factible utilitzant instruments situats a l’espai. Amb aquest objectiu, neis la missió LISA (Laser Interferometer Space Antenna). Es tracta aquesta d’una missió conjunta entre la NASA i l’ESA amb llançament previst per 2020-2025. Per reduir els riscs que comporta una primera utilització de tecnologia no testejada, unit a l’alt cost econòmic de la missió LISA. Aquesta missió contindrà instruments molt avançats: el LTP (LISA Technoplogy Package), desenvolupat per la Unió Europea, que provarà la tecnologia de LISA i el Drag Free flying system, que s’encarregarà de provar una sèrie de propulsors (thrusters) utilitzats per al control d’actitud i posició de satèl•lit amb precisió de nanòmetres. Particularment, el LTP, està composat per dues masses de prova separades per 35 centímetres, i d’un interferòmetre làser que mesura la variació de la distància relativa entre elles. D’aquesta manera, el LTP mesurarà les prestacions dels equips i les possibles interferències que afecten a la mesura. Entre les fonts de soroll es troben, entre d’altres, el vent i pressió de radiació solar, les càrregues electrostàtiques, el gradient tèrmic, les fluctuacions de voltatge o les forces internes. Una de les possibles causes de soroll és aquella que serà l’objecte d’estudi en aquest projecte de tesi doctoral: la presència dintre del LTP de camps magnètics, que exerceixen una força sobre les masses de prova, la seva estimació i el seu control, prenent en compte les caracterírstiques magnètiques de l’experiment i la dinàmica del satèl•lit.