Turbulent flow around a rotating stepped cylinder

Direct numerical simulation (DNS) of turbulent flow around a rotating cylinder with two backward-facing steps axisymmetrically mounted in the circumferential direction was performed and compared with DNS of plane backward-facing step flow (PBSF) of Le [J. Fluid Mech. 330, 349 (1997)]. The original motivation of this work stemmed from the efforts to design a simple device which can generate flows of high turbulence intensity at low cost for corrosion researchers. It turned out that the current flow shows flow structures quite similar to those of PBSF downstream of the step, even though configurations of the two flows are totally different from one another. The stepped cylinder appears to be a cost-effective tool in the generation of flow structures similar to those of PBSF. (C) 2002 American Institute of Physics.

Desenvolvimento e padronização de um método para determinação da sensibilidade do mycobacterium tuberculosis a fármacos contra tuberculose

A resistência a fármacos antituberculose tem constituído uma grande ameaça ao controle da tuberculose em âmbito mundial. A sua detecção precoce permite ao médico instituir um esquema de tratamento mais adequado ao paciente e consequentemente quebrar a cadeia de transmissão dos bacilos. Os testes de sensibilidade a antimicrobianos atuais, embora eficientes, são caros e/ou demorados e/ou trabalhosos. Com base nesta premissa, nos propusemos a desenvolver e padronizar um método fenotípico direto para determinação da sensibilidade do Mycobacterium tuberculosis a antimicrobianos de primeira linha do tratamento da tuberculose. Para o desenvolvimento deste novo teste, utilizaram-se os princípios do método das proporções e do exame de cultura pelo método de Ogawa–Kudoh. O estudo foi dividido em duas fases. A primeira, caracterizada pelo desenvolvimento e padronização do método proposto e a segunda, pela análise da concordância entre o método desenvolvido e o método do MGIT (padrão-ouro). Na primeira fase, foram realizados diversos ensaios para definir: os volumes de absorção e de liberação de líquidos de diferentes tipos de swab, o meio de cultura, as concentrações dos antimicrobianos e o tempo de leitura/interpretação das culturas. Além disso, foi verificado se a amostra deveria ou não ser diluída. Com base nos resultados destes ensaios, padronizou-se o método com: swab comercial, em meio de cultura Ogawa- Kudoh contendo separadamente 0,2 μg/mL de isoniazida, 40,0 μg/mL de rifampicina, 10,0 μg/mL de estreptomicina e 500,0 μg/mL de ácido para-nitrobenzóico. Padronizou-se ainda a inoculação da amostra de escarro de forma direta, ou seja, sem diluir e a leitura/interpretação do resultado do teste no período entre 21 e 28 dias. A análise comparativa entre este método e o teste de sensibilidade a antimicrobianos no sistema MGIT realizada na segunda fase do projeto indicou um índice kappa igual a 1,000, ou seja, uma concordância muito boa em relação ao padrão-ouro. Diante desses resultados promissores, acreditamos que o método desenvolvido apresente um grande potencial para ser utilizado em laboratórios com pouca infra-estrutura, por ser de baixo custo, fácil execução e relativamente rápido.

Análise do nível de estresse baseada em sinais de eletroencefalografia e de condutância da pele

O estresse pode afetar qualquer pessoa, independente de idade, sexo ou etnia. O organismo humano o utiliza como uma resposta adaptativa frente a situações diversas, as quais requeiram alguma adaptação do organismo para que possa enfrentar tal situação. Dependendo do estímulo estressor, pode ser gerado no indivíduo desgastes físico, mental ou emocional, no entanto, o estresse não representa necessariamente algo ruim ou patológico; este é um mecanismo de adaptação vital para a sobrevivência da espécie humana. Porém, o número de pessoas que são afetadas de forma negativa pelo estresse tem crescido imensamente nas últimas décadas. Pesquisas destacam que nos Estados Unidos cerca de 60% a 90% dos atendimentos médicos estão relacionados de alguma maneira com o estresse, enquanto que no Brasil aproximadamente 80% da população sofre de estresse, sendo que desses, 30% encontram-se na fase mais crítica, a chamada fase de exaustão. Tendo em vista que a principal forma de identificação de estresse ainda é realizada através do uso de questionário de autorrelato. O presente estudo apresenta como contribuição uma metodologia de análise do nível de estresse baseada na variação da condutância galvânica da pele e de sinais de eletroencefalografia, sendo utilizados como parâmetros a assimetria do ritmo alfa, assim como a razão entre os ritmos beta e alfa no córtex frontal e pré-frontal. Para a gravação dos sinais de EEG foi utilizado um dispositivo portátil, com eletrodos especificamente situados nas posições aF3, F3, F4 e aF4, de acordo com o Sistema Internacional 10/20 de posicionamento de eletrodos. Os participantes deste estudo são Bombeiros Militares da 1ª Cia de Vitória-ES. Foram utilizadas três classes de estímulos emocionais positivos, calmos e negativos, através da utilização de imagens pertencentes ao banco de dados IAPS (International Affective Picture System). Os resultados de acurácia obtidos através de um classificador SVM (Support Vector Machine) chegam a 88,24% para classe de estímulos positivos, 84,09% para classe calma e de 92,86% para os estímulos negativos. Deste modo, esta pesquisa apresenta uma combinação de parâmetros que podem ser aferidos com equipamentos de baixo custo, e fornecem condições de diferenciar estímulos estressantes, podendo assim, ser utilizada para auxiliar no treinamento de profissionais da área de urgência e emergência.

Avaliação do impacto do tamanho dos trens e do comprimento das seções de bloqueio na capacidade de um trecho ferroviário de linha dupla

É inegável a importância da infraestrutura de transporte para as empresas, para a economia e para os países no momento atual. Entretanto, a oferta de infraestrutura de transporte deve estar disponível a custos razoáveis e de modo a viabilizar o atendimento desta crescente demanda vista ao redor do mundo, não diferente no Brasil. Sobre tal contexto, desponta-se o segmento ferroviário, o qual proporciona o transporte de elevados volumes a custos relativamente baixos. Para suportar esta condição, é fundamental conhecer os parâmetros presentes em um sistema ferroviário e saber quais são seus impactos na capacidade de transporte, visando direcionar ações com foco na melhoria operacional e na correta alocação de investimentos de capital. Para quantificar estes impactos, buscou-se desenvolver um modelo de simulação capaz de identificar os impactos na capacidade de um trecho ferroviário de linha dupla frente à variação de dois parâmetros: o tamanho dos trens, que poderá sofrer alteração diante da comercialização da capacidade excedente das ferrovias nacional, diretriz esta presente no novo marco regulatório, e o comprimento das seções de bloqueio, diante dos baixos níveis de investimento realizados até o momento pelas concessões ferroviárias em atividade e do grande potencial de novos investimentos que serão destinados ao segmento ferroviário para atender as demandas futuras. Após a definição de vários cenários, realizou-se a análise dos resultados e pode-se identificar que tanto a variação no tamanho dos trens quando no comprimento das seções de bloqueio geram variações na capacidade de transportes em um trecho ferroviário, ficando estes caracterizados como importantes parâmetros que devem fazer parte de qualquer análise de capacidade ou investimentos de um segmento ferroviário

A laparoscopic surgery training interface

Laparoscopy is a surgical procedure on which operations in the abdomen are performed through small incisions using several specialized instruments. The laparoscopic surgery success greatly depends on surgeon skills and training. To achieve these technical high-standards, different apprenticeship methods have been developed, many based on in vivo training, an approach that involves high costs and complex setup procedures. This paper explores Virtual Reality (VR) simulation as an alternative for novice surgeons training. Even though several simulators are available on the market claiming successful training experiences, their use is extremely limited due to the economic costs involved. In this work, we present a low-cost laparoscopy simulator able to monitor and assist the trainee’s surgical movements. The developed prototype consists of a set of inexpensive sensors, namely an accelerometer, a gyroscope, a magnetometer and a flex sensor, attached to specific laparoscopic instruments. Our approach allows repeated assisted training of an exercise, without time constraints or additional costs, since no human artificial model is needed. A case study of our simulator applied to instrument manipulation practice (hand-eye coordination) is also presented.

Energy harvesting performance of piezoelectric electrospun polymer fibers and polymer/ceramic composites

The energy harvesting efficiency of electrospun poly(vinylidene fluoride), its copolymer vinylidene fluoride-trifluoroethylene and composites of the later with piezoelectric BaTiOon interdigitated electrodes has been investigated. Further, a study of the influence of the electrospinning processing parameters on the size and distribution of the composites fibers has been performed. It is found that the best energy harvesting performance is obtained for the pure poly(vinylidene fluoride) fibers, with power outputs up to 0.03 W and 25 W under low and high mechanical deformation. The copolymer and the composites show reduced power output due to increased mechanical stiffness. The obtained values, among the largest found in the literature, the easy processing and the low cost and robustness of the polymer, demonstrate the applicability of the developed system.

Success factors of regional airports: the case of Oporto airport

Oporto Airport (OPO) is a success story among European regional airports. This success is expressed, among other ways, in the rapid expansion of routes and the strong growth in demand, as well as in the recognition of the airport’s quality by its users. Over the past decade, the volume of traffic increased by almost 3.4 million passengers, from the 2.6 million recorded in 2002 to over 6 million in 2012. In this paper, we analyse some of the factors that influenced the success of Oporto Airport, namely the expansion of capacity and improvements to infrastructure, the increase in the number of routes and the increased demand in response to the new capacities of this airport-airlines set. Particular emphasis is given to the role of low cost carriers (LCC) in the growth of Oporto Airport and to strategies of attracting more traffic. Some of the main opportunities and challenges that this airport will face in the coming years are also discussed.

Methods to classify maize cultivars in use efficiency and response to nitrogen

n plant breeding programs that aim to obtain cultivars with nitrogen (N) use efficiency, the focus is on methods of selection and experimental procedures that present low cost, fast response, high repeatability, and can be applied to a large number of cultivars. Thus, the objectives of this study were to classify maize cultivars regarding their use efficiency and response to N in a breeding program, and to validate the methodology with contrasting doses of the nutrient. The experimental design was a randomized block with the treatments arranged in a split-plot scheme with three replicates and five N doses (0, 30, 60, 120 and 200 kg ha-1) in the plots, and six cultivars in subplots. We compared a method examining the efficiency and response (ER) with two contrasting doses of N. After that, the analysis of variance, mean comparison and regression analysis were performed. In conclusion, the method of the use efficiency and response based on two N levels classifies the cultivars in the same way as the regression analysis, and it is appropriate in plant breeding routine. Thus, it is necessary to identify the levels of N required to discriminate maize cultivars in conditions of low and high N availability in plant breeding programs that aim to obtain efficient and responsive cultivars. Moreover, the analysis of the interaction genotype x environment at experiments with contrasting doses is always required, even when the interaction is not significant.

Real-time hand tracking for rehabilitation and character animation

Hand and finger tracking has a major importance in healthcare, for rehabilitation of hand function required due to a neurological disorder, and in virtual environment applications, like characters animation for on-line games or movies. Current solutions consist mostly of motion tracking gloves with embedded resistive bend sensors that most often suffer from signal drift, sensor saturation, sensor displacement and complex calibration procedures. More advanced solutions provide better tracking stability, but at the expense of a higher cost. The proposed solution aims to provide the required precision, stability and feasibility through the combination of eleven inertial measurements units (IMUs). Each unit captures the spatial orientation of the attached body. To fully capture the hand movement, each finger encompasses two units (at the proximal and distal phalanges), plus one unit at the back of the hand. The proposed glove was validated in two distinct steps: a) evaluation of the sensors’ accuracy and stability over time; b) evaluation of the bending trajectories during usual finger flexion tasks based on the intra-class correlation coefficient (ICC). Results revealed that the glove was sensitive mainly to magnetic field distortions and sensors tuning. The inclusion of a hard and soft iron correction algorithm and accelerometer and gyro drift and temperature compensation methods provided increased stability and precision. Finger trajectories evaluation yielded high ICC values with an overall reliability within application’s satisfying limits. The developed low cost system provides a straightforward calibration and usability, qualifying the device for hand and finger tracking in healthcare and animation industries.

Diagnostic performance of visual screening tests in the elderly

The aging of Portuguese population is characterized by an increase of individuals aged older than 65 years. Preventable visual loss in older persons is an important public health problem. Tests used for vision screening should have a high degree of diagnostic validity confirmed by means of clinical trials. The primary aim of a screening program is the early detection of visual diseases. Between 20% and 50% of older people in the UK have undetected reduced vision and in most cases is correctable. Elderly patients do not receive a systematic eye examination unless a problem arises with their glasses or suspicion vision loss. This study aimed to determine and evaluate the diagnostic accuracy of visual screening tests for detecting vision loss in elderly. Furthermore, it pretends to define the ability to find the subjects affected with vision loss as positive and the subjects not affected with the same disease as negative. The ideal vision screening method should have high sensitivity and specificity for early detection of risk factors. It should be also low cost and easy to implement in all geographic and socioeconomic regions. Sensitivity is the ability of an examination to identify the presence of a given disease and specificity is the ability of the examination to identify the absence of a given disease. It was not an aim of this study to detect abnormalities that affect visual acuity. The aim of this study was to find out what´s the best test for the identification of any vision loss.

Analisador de vibrações de dois canais baseado em computador

O presente trabalho teve como principal objectivo o desenvolvimento de um analisador de vibrações de dois canais baseado em computador, para a realização de diagnóstico no âmbito do controlo de condição de máquinas. Foi desenvolvida uma aplicação num computador comum, no software LabVIEW, que através de transdutores de aceleração do tipo MEMS conectados via USB, faz a recolha de dados de vibração e procede ao seu processamento e apresentação ao utilizador. As ferramentas utilizadas para o processamento de dados são ferramentas comuns encontradas em vários analisadores de vibrações disponíveis no mercado. Estas podem ser: gráficos de espectro de frequência, sinal no tempo, cascata ou valores de nível global de vibração, entre outras. Apesar do analisador desenvolvido não apresentar inovação nas ferramentas de análise adoptadas, este pretende ser distinguido pelo baixo custo, simplicidade e carácter didáctico. Este trabalho vem evidenciar as vantagens, desvantagens e potencialidades de um analisador desta natureza. São tiradas algumas conclusões quanto à sua capacidade de diagnóstico de avarias, capacidades como ferramenta didáctica, sensores utilizados e linguagem de programação escolhida. Como conclusões principais, o trabalho revela que os sensores escolhidos não são os indicados para efectuar o diagnóstico de avarias em ambiente industrial, contudo são ideais para tornar este analisador numa boa ferramenta didáctica e de treino.

Geração e propagação de sinais rádio sobre fibra (RoF)

As tecnologias de rádio sobre fibra associam as comunicações rádio com as comunicações ópticas, sendo estas os dois tipos de comunicações com maior desenvolvimento nos últimos anos, ao permitirem débitos e larguras de banda elevadas e simultaneamente uma elevada mobilidade. Neste sentido, no mercado das telecomunicações têm sido desenvolvidos sistemas com alta performance, tentando reduzir o quanto possível os custos associados aos sistemas, tendo assim uma especial relevância os designados sistemas de baixo custo. Nesta dissertação de Mestrado estuda-se a propagação de sinais rádio sobre fibra, variando o tipo de modulação óptica utilizada e tendo como base os sistemas de baixo custo. Estes sistemas de baixo custo são sistemas que utilizam apenas uma fonte óptica para o sentido descendente, remodulando a portadora na estação remota com o sinal do sentido ascendente. Começa-se por fazer um estudo sobre o estado da arte da tecnologia rádio sobre fibra e tecnologias envolvidas. De seguida, é apresentado um estudo teórico sobre o sistema rádio sobre fibra, desde a sua arquitectura, figuras de mérito e seus componentes. Posteriormente, são apresentadas as modulações ópticas utilizadas em sistemas rádio sobre fibra. A avaliação dos sistemas e apresentação de resultados é efectuada recorrendo a simulações. De acordo com os resultados obtidos pode verificar-se que a utilização de modulação de fase no sentido descendente e modulação de intensidade no sentido ascendente é a solução que melhores resultados apresenta como sistema de baixo custo. No entanto, caso se pretenda uma melhor performance em detrimento da redução de custos, deve-se optar por um sistema convencional com duas fontes ópticas, uma para cada sentido.

Evaluation and additional recommendations for preparing a whole blood control material

OBJECTIVE: The assessment of an easy to prepare and low cost control material for Hematology, available for manual and automated methods. MATERIAL AND METHOD: Aliquots of stabilized whole blood were prepared by partial fixation with aldehydes; the stability at different temperatures (4. 20 and 37 °C) during periods of up to 8-9 weeks and aliquot variability with both methods were controlled. RESULTS: Aliquot variability with automated methods at day 1, expressed as CV% (coefficient of variation) was: white blood cells (WBC) 2.7, red blood cells (RBC) 0.7, hemoglobin (Hb) 0.6, hematocrit (Hct) 0.7, mean cell volume (MCV) 0.3, mean cell hemoglobin (MCH) 0.6, mean cell hemoglobin concentration (MCHC) 0.7, and platelets (PLT) 4.6. The CV (coefficient of variation) percentages obtained with manual methods in one of the batches were: WBC 23, Hct 2.8, Hb 4.5, MCHC 5.9, PLT 41. Samples stored at 4ºC and 20ºC showed good stability, only a very low initial hemolysis being observed, whereas those stored at 37ºC deteriobed a rapidly (metahemoglobin formation, aggregation of WBC and platelets, as well as alteration of erythrocyte indexes). CONCLUSIONS: It was confirmed that, as long as there is no exposure to high temperatures during distribution, this material is stable, allowing assessment, both esternal and internal, for control purposes, with acceptable reproductivity, both for manual and auttomatic methods.

Solid-State Bipolar Marx Generator with Voltage Droop Compensation

This paper addresses the voltage droop compensation associated with long pulses generated by solid-stated based high-voltage Marx topologies. In particular a novel design scheme for voltage droop compensation in solid-state based bipolar Marx generators, using low-cost circuitry design and control, is described. The compensation consists of adding one auxiliary PWM stage to the existing Marx stages, without changing the modularity and topology of the circuit, which controls the output voltage and a LC filter that smoothes the voltage droop in both the positive and negative output pulses. Simulation results are presented for 5 stages Marx circuit using 1 kV per stage, with 1 kHz repetition rate and 10% duty cycle.