Acceleration of physics simulation engine through OpenCL

Dissertação para obtenção do Grau de Mestre em Engenharia Informática

Sulfadiazine-selective determination in aquaculture environment: Selective potentiometric transduction by neutral or charged ionophores

Solid-contact sensors for the selective screening of sulfadiazine (SDZ) in aquaculture waters are reported. Sensor surfaces were made from PVC membranes doped with tetraphenylporphyrin-manganese(III) chloride, α-cyclodextrin, β-cyclodextrin, or γ-cyclodextrin ionophores that were dispersed in plasticizer. Some membranes also presented a positive or a negatively charged additive. Phorphyrin-based sensors relied on a charged carrier mechanism. They exhibited a near-Nernstian response with slopes of 52 mV decade−1 and detection limits of 3.91 × 10−5 mol L−1. The addition of cationic lipophilic compounds to the membrane originated Nernstian behaviours, with slopes ranging 59.7–62.0 mV decade−1 and wider linear ranges. Cyclodextrin-based sensors acted as neutral carriers. In general, sensors with positively charged additives showed an improved potentiometric performance when compared to those without additive. Some SDZ selective membranes displayed higher slopes and extended linear concentration ranges with an increasing amount of additive (always <100% ionophore). The sensors were independent from the pH of test solutions within 2–7. The sensors displayed fast response, always <15 s. In general, a good discriminating ability was found in real sample environment. The sensors were successfully applied to the fast screening of SDZ in real waters samples from aquaculture fish farms. The method offered the advantages of simplicity, accuracy, and automation feasibility. The sensing membrane may contribute to the development of small devices allowing in locus measurements of sulfadiazine or parent-drugs.

Molecularly-Imprinted Materials for Potentiometric Transduction: Application to the Antibiotic Enrofloxacin

Enrofloxacin (ENR) is an antimicrobial used both in humans and in food producing species. Its control is required in farmed species and their surroundings in order to reduce the prevalence of antibiotic resistant bacteria. Thus, a new biomimetic sensor enrofloxacin is presented. An artificial host was imprinted in specific polymers. These were dispersed in 2-nitrophenyloctyl ether and entrapped in a poly(vinyl chloride) matrix. The potentiometric sensors exhibited a near-Nernstian response. Slopes expressing mV/Δlog([ENR]/M) varied within 48–63. The detection limits ranged from 0.28 to 1.01 µg mL−1. Sensors were independent from the pH of test solutions within 4–7. Good selectivity was observed toward potassium, calcium, barium, magnesium, glycine, ascorbic acid, creatinine, norfloxacin, ciprofloxacin, and tetracycline. In flowing media, the biomimetic sensors presented good reproducibility (RSD of ± 0.7%), fast response, good sensitivity (47 mV/Δlog([ENR]/M), wide linear range (1.0 × 10−5–1.0 × 10−3 M), low detection limit (0.9 µg mL−1), and a stable baseline for a 5 × 10−2 M acetate buffer (pH 4.7) carrier. The sensors were used to analyze fish samples. The method offered the advantages of simplicity, accuracy, and automation feasibility. The sensing membrane may contribute to the development of small devices allowing in vivo measurements of enrofloxacin or parent-drugs.

Efficient Legendre spectral tau algorithm for solving two-sided space-time Caputo fractional advection-dispersion equation

In this paper we present the operational matrices of the left Caputo fractional derivative, right Caputo fractional derivative and Riemann–Liouville fractional integral for shifted Legendre polynomials. We develop an accurate numerical algorithm to solve the two-sided space–time fractional advection–dispersion equation (FADE) based on a spectral shifted Legendre tau (SLT) method in combination with the derived shifted Legendre operational matrices. The fractional derivatives are described in the Caputo sense. We propose a spectral SLT method, both in temporal and spatial discretizations for the two-sided space–time FADE. This technique reduces the two-sided space–time FADE to a system of algebraic equations that simplifies the problem. Numerical results carried out to confirm the spectral accuracy and efficiency of the proposed algorithm. By selecting relatively few Legendre polynomial degrees, we are able to get very accurate approximations, demonstrating the utility of the new approach over other numerical methods.

Orçamentação e Gestão da Reconstrução de uma Obra: Caso de estudo de um edifício

O presente relatório, desenvolvido no âmbito do estágio curricular realizado na Cociga-Construções Civis de Gaia, SA, tem como objetivo principal caracterizar as diversas etapas que constituem o desenvolvimento de uma obra, que consiste na reconstrução de um edifício. Para tal, procedeu-se à descrição e análise dos respetivos métodos organizacionais, construtivos e orçamentais aplicados na execução da obra para a Caetano Parts. O trabalho teve início com a caracterização da obra em questão e respetivo enquadramento espacial e regional. De seguida, foram descritas as principais etapas do desenvolvimento da obra, como concurso/adjudicação, preparação, contrato, execução e fecho da mesma. Não esquecendo que uma das tarefas mais importantes na fase inicial da obra, após a adjudicação, foi a organização da documentação necessária para que esta pudesse ter início. Na fase referente à execução, foram descritos de forma detalhada e acompanhados, em alguns casos, de registos de imagens, os procedimentos que constituíram as diferentes fases da obra, assim como os métodos construtivos correspondentes. O presente trabalho engloba o registo e a catalogação dos documentos necessários para as diferentes etapas da obra de reconstrução. Durante a realização das diferentes etapas e respetivo registo das mesmas, foi possível concluir que a boa qualidade da prestação de serviços por parte dos trabalhadores da empresa e dos subempreiteiros, possibilitou a concretização de uma obra com altos padrões de qualidade e de acordo com os objetivos do proprietário e da empresa responsável pela execução da mesma. Por último, a realização deste trabalho possibilitou o registo, análise e posterior reflexão sobre os procedimentos legais, logísticos e técnicos a ter em conta aquando da realização de uma obra e que são fatores fundamentais para que se possam manter os padrões de qualidade, rigor e sucesso da mesma.

Potential Therapeutic Effects of Physical Exercise for Bipolar Disorder

Cognitive deficits are observed in a variety of domains in patients with bipolar disorder (BD). These deficits are attributed to neurobiological, functional and structural brain factors, particularly in prefrontal cortex. Furthermore, cortical alterations in each phase (mania/hypomania, euthymia and depression) are also present. A growing basis of evidence supports aerobic exercise as an alternative treatment method for BD symptoms. Its benefits for physical health in healthy subjects and some psychiatric disorders are fairly established; however evidence directly addressed to BD is scant. Lack of methodological consistency, mainly related to exercise, makes it difficult accuracy and extrapolation of the results. Nevertheless, mechanisms related to BD physiopathology, such as hormonal and neurotransmitters alterations and mainly related to brain-derived neurotrophic factors (BDNF) can be explored. BDNF, specially, have a large influence on brain ability and its gene expression is highly responsive to aerobic exercise. Moreover, aerobic exercise trough BDNF may induce chronic stress suppression, commonly observed in patients with BD, and reduce deleterious effects caused by allostatic loads. Therefore, it is prudent to propose that aerobic exercise plays an important role in BD physiopathological mechanisms and it is a new way for the treatment for this and others psychiatric disorders.

QUANTITATIVE REAL-TIME PCR (Q-PCR) FOR SPUTUM SMEAR DIAGNOSIS OF PULMONARY TUBERCULOSIS AMONG PEOPLE WITH HIV/AIDS

Objective: To assess quantitative real-time polymerase chain reaction (q-PCR) for the sputum smear diagnosis of pulmonary tuberculosis (PTB) in patients living with HIV/AIDS with a clinical suspicion of PTB.Method: This is a prospective study to assess the accuracy of a diagnostic test, conducted on 140 sputum specimens from 140 patients living with HIV/AIDS with a clinical suspicion of PTB, attended at two referral hospitals for people living with HIV/AIDS in the city of Recife, Pernambuco, Brazil. A Löwenstein-Jensen medium culture and 7H9 broth were used as gold standard.Results: Of the 140 sputum samples, 47 (33.6%) were positive with the gold standard. q-PCR was positive in 42 (30%) of the 140 patients. Only one (0.71%) did not correspond to the culture. The sensitivity, specificity and accuracy of the q-PCR were 87.2%, 98.9% and 95% respectively. In 39 (93%) of the 42 q-PCR positive cases, the CT (threshold cycle) was equal to or less than 37.Conclusion: q-PCR performed on sputum smears from patients living with HIV/AIDS demonstrated satisfactory sensitivity, specificity and accuracy, and may therefore be recommended as a method for diagnosing PTB.

Ventiladores pulmonares: definição do método de calibração / ensaio, aplicação regulamentar e estudo da situação atual

A crescente incorporação das evoluções tecnológicas nos equipamentos médicos modernos, além de os tornar mais compactos e precisos, proporciona igualmente ganhos de outros benefícios importantes, especialmente ao nível da eficiência das terapias prescritas aos pacientes. Os sofisticados ventiladores pulmonares de cuidados intensivos do presente espelham perfeitamente esta realidade e por isso necessitam de procedimentos técnicos de verificação metrológica – calibrações, também eles mais exatos e rastreáveis, de modo a fornecerem informações corretas sobre se o estado de funcionamento de um determinado ventilador cumpre ou não as tolerâncias declaradas pelo seu fabricante. Através da presente dissertação pretendeu-se desenvolver um procedimento técnico de calibração dos ventiladores de cuidados intensivos tendo-se estudado, para esta finalidade, os equipamentos de calibração específicos disponíveis no mercado, a normalização e o enquadramento regulamentar do controlo metrológico aplicáveis, bem como o princípio de funcionamento do ventilador pulmonar e a evolução da ventilação mecânica ocorrida. No domínio da abordagem efetuada sobre o âmbito da metrologia, implementou-se a determinação das incertezas dos resultados das calibrações efetuadas pelo procedimento técnico desenvolvido, de acordo com a metodologia constante do GUM1. Considerando ainda os défices significativos de conhecimento da metrologia e da prática do controlo metrológico no setor da saúde, a par dos riscos inerentes para os próprios pacientes, procura-se contribuir com este trabalho, de uma forma transversal e ampla, para uma maior consciencialização, quer dos profissionais de saúde, quer dos gestores envolvidos, para a relevância da realização das calibrações periódicas dos complexos equipamentos de suporte de vida que são os ventiladores pulmonares de cuidados intensivos.

Localização de Precisão Usando Redes Sem Fios Enterradas

As Redes Sem Fios Enterradas (Wireless Underground Networks - WUN) são formadas por nós que comunicam entre si através de ligações sem fios e têm como meio de propagação o solo. Os sistemas de localização mais utilizados atualmente têm desvantagens ao nível da precisão e o custo. Nesta tese é proposta uma solução de localização de precisão que recorre à utilização de redes sem fios enterradas e um algoritmo de posicionamento baseados em Wi-Fi. O objetivo é estimar a localização de objetos, utilizando dispositivos Wi-Fi de baixo custo. Os resultados experimentais obtidos demonstram que o erro de localização é inferior a 0,40 m, e que esta solução é viável para, por exemplo, localizar jogadores num campo de futebol ou localizar um objeto num campo agrícola.

Time series morphological analysis applied to biomedical signals events detection

Dissertation submitted in the fufillment of the requirements for the Degree of Master in Biomedical Engineering

Controlo de qualidade interno: elaboração de um programa de Controlo de Qualidade Interno segundo as boas práticas da Qualidade

RESUMO: Esta dissertação pretende apresentar uma proposta para um programa de Controlo de Qualidade interno das hormonas tiroideias, segundo as boas práticas da qualidade. Para que se comprove o rigor e fiabilidade dos seus resultados analíticos, condição indispensável para que estes possam servir de base às mais diversas tomadas de decisão, toda a filosofia que envolve a qualidade assume um papel preponderante. Neste contexto a elaboração de um programa de controlo de qualidade adequado é muito importante e imprescindível. A realização do controlo de qualidade permite monitorizar o desempenho de todos os materiais, equipamentos, instrumentos e métodos analíticos bem como criar sinais de alerta para prevenir a emissão de resultados não-conformes e indicar a necessidade de ações corretivas. Permite também indicar a necessidade de melhorias em processos e em atividades ligadas aos operadores e consciencializar o pessoal de que o controlo da qualidade é um dever para com o cliente e tem a função de gerar confiança nos resultados obtidos. O controlo de qualidade interno abrange todos os procedimentos assumidos por um laboratório para avaliação contínua do seu trabalho. A sua finalidade é assegurar a consistência dos resultados diários e a sua conformidade com critérios definidos, avaliando a precisão dos ensaios e dando indicação do momento para se promoverem ações corretivas quando surge uma não conformidade. Segundo as melhores práticas da qualidade, serão calculados os valores do controlo de qualidade interno para as hormonas tiroideias, os seus limites e critérios (regras) de aceitabilidade, com base na relação entre o desempenho analítico e o Erro Máximo Admissível. Pretende-se assim, otimizar o desempenho do Controlo de Qualidade Interno, aperfeiçoando a capacidade de identificação do erro.-------- ABSTRACT: This paper intends to submit a proposal for a thyroid hormones internal quality Control program, according to the best quality practices. The whole philosophy involving quality plays a central role in order to prove the accuracy and reliability of the analytical results, a basic prerequisite for decision making. In this context the elaboration of an appropriate quality control program is essential and very important. Quality control allows the motorization of the performance of all materials, equipment, instruments and analytical methods, as well as the creation of warning signals indicating the need for corrective actions, to prevent the release of non-compliant results. It also indicates the need for improvements in the processes and operating activities as well as making the staff aware that quality control is a duty to the client and promotes confidence in the results. The internal quality control covers all procedures undertaken by a laboratory for a continuous evaluation of its performance. Its purpose is to ensure the consistency of the daily results and compliance with defined criteria, assessing the accuracy of the tests and indicating the moment to promote corrective actions when nonconformity appears. According to the best quality practices, the values of the internal quality control for the thyroid hormones, their limits and criteria (rules) of acceptability will be calculated, based on the relationship between analytical performance and the maximum allowable error. Thus, the aim is to optimize the performance of the Internal Quality Control, improving the ability for error detection and identification.

MAC regenerative analysis of wireless Ad-Hoc networks

Dissertação apresentada na Faculdade de Ciências e Tecnologia da Universidade Nova de Lisboa para obtenção do grau de Mestre em Engenharia Electrotécnica e de Computadores

Função visual e desempenho na leitura em crianças do 1º ciclo do ensino básico do concelho de Lisboa

RESUMO - Esta tese pretende ser um contributo para o estudo das anomalias da função visual e da sua influência no desempenho da leitura. Apresentava como objetivos: (1) Identificar a prevalência de anomalias da função visual, (2) Caracterizar o desempenho da leitura em crianças com e sem anomalias da função visual, (3) Identificar de que modo as anomalias da função visual influenciam o desempenho da leitura e (4) Identificar o impacto das variáveis que determinam o desempenho da leitura. Foi recolhida uma amostra de conveniência com 672 crianças do 1º ciclo do ensino básico de 11 Escolas do Concelho de Lisboa com idades compreendidas entre os 6 e os 11 anos (7,69±1,19), 670 encarregados de educação e 34 Professores. Para recolha de dados, foram utilizados três instrumentos: 2 questionários de perguntas fechadas, avaliação da função visual e prova de avaliação da leitura com 34 palavras. Após observadas, as crianças foram classificadas em dois grupos: função visual normal (FVN=562) e função visual alterada (FVA=110). Identificou-se uma prevalência de 16,4% de crianças com FVA. No teste de leitura, estas crianças apresentaram um menor número de palavras lidas corretamente (FVA=31,00; FVN=33,00; p<0,001) e menor precisão (FVA=91,18%; FVN=97,06%; p<0,001). Esta tendência também foi observada na comparação entre os 4 anos de escolaridade. As crianças com função visual alterada mostraram uma tendência para a omissão de letras e a confusão de grafema. Quanto à fluência (FVA=24,71; FVN=27,39; p=0,007) esta foi inferior nas crianças com FVA para todos os anos de escolaridade, exceto o 3º ano. As crianças com hipermetropia (p=0,003) e astigmatismo (p=0,019) não corrigido leram menos palavras corretamente (30,00; 31,00) e com menor precisão (88,24%; 91,18%) que as crianças sem erro refrativo significativo (32,00; 94,12%). A performance escolar classificada pelos professores foi inferior nas crianças com FVA e mais de ¼ necessitavam de medidas de apoio especial na escola. Não se verificaram diferenças significativas na performance da leitura das crianças com FVA por grupos de habilitações dos encarregados de educação. Verificou-se que o risco de ter um desempenho na leitura alterado é superior [OR=4,29; I.C.95%(2,49;7,38)] nas crianças que apresentam FVA. Relativamente ao 1º ano de escolaridade, o 2º, 3º e 4º anos apresentam um menor risco de ter um desempenho na leitura alterado. As variáveis método de ensino, habilitações dos encarregados de educação, tipo de escola (pública/privada), idade do Professor e número de anos de experiência do Professor, não foram fatores estatisticamente significativos para explicar a alteração do desempenho na leitura, quando o efeito da função visual se encontra contemplado no modelo. Um mau desempenho na leitura foi considerado nas crianças que apresentaram uma precisão inferior a 90%. Este indicador pode ser utilizado para identificar crianças em risco, que necessitam de uma observação Ortóptica/Oftalmológica para confirmação ou exclusão da existência de alterações da função visual. Este trabalho constitui um contributo para a identificação de crianças em desvantagem educacional devido a anomalias da função visual tratáveis, propondo um modelo que pretende orientar os professores na identificação de crianças que apresentem um baixo desempenho na leitura.

O dever de obediência a ordens ilegais na Guarda Nacional Republicana

The Republican National Guard (GNR) is a military structure and hierarchical force where discipline and obedience is a serious matter, but at the same time, the scope of its activity relates to the protection of the rights, freedoms and guarantees of citizens and the primacy of public interest. While security force, GNR ensures democratic law, guarantee the internal security and the rights of citizens. The controversial issue that lies at the heart of this work its related with the balance between the hierarchy and the written law. The hierarchy, also established by law, with given powers, exist to apply the law. However, the rule of law has exceptions. Which institute to prioritize, hierarchy or the law. And within the law, its rules or the exceptions. Who decides? The GNR's officers have to obey the laws and regulations and comply with the accuracy and timeliness determinations, orders and instructions issued by a superior, given in terms of service, as long as does not involve the practice of crime. The GNR´s officer with command tasks exercises power of authority inherent in these functions, and the corresponding disciplinary authority, being responsible for acts by himself or by his order are practiced. Identify situations of exception to law enforcement, the situations in which one must obey illegal orders, is difficult and thankless, it requires conferred authority and raises the weight of responsibility for decisions and orders issued.

EFFECT – Efficient finite element code

The theme of this dissertation is the finite element method applied to mechanical structures. A new finite element program is developed that, besides executing different types of structural analysis, also allows the calculation of the derivatives of structural performances using the continuum method of design sensitivities analysis, with the purpose of allowing, in combination with the mathematical programming algorithms found in the commercial software MATLAB, to solve structural optimization problems. The program is called EFFECT – Efficient Finite Element Code. The object-oriented programming paradigm and specifically the C ++ programming language are used for program development. The main objective of this dissertation is to design EFFECT so that it can constitute, in this stage of development, the foundation for a program with analysis capacities similar to other open source finite element programs. In this first stage, 6 elements are implemented for linear analysis: 2-dimensional truss (Truss2D), 3-dimensional truss (Truss3D), 2-dimensional beam (Beam2D), 3-dimensional beam (Beam3D), triangular shell element (Shell3Node) and quadrilateral shell element (Shell4Node). The shell elements combine two distinct elements, one for simulating the membrane behavior and the other to simulate the plate bending behavior. The non-linear analysis capability is also developed, combining the corotational formulation with the Newton-Raphson iterative method, but at this stage is only avaiable to solve problems modeled with Beam2D elements subject to large displacements and rotations, called nonlinear geometric problems. The design sensitivity analysis capability is implemented in two elements, Truss2D and Beam2D, where are included the procedures and the analytic expressions for calculating derivatives of displacements, stress and volume performances with respect to 5 different design variables types. Finally, a set of test examples were created to validate the accuracy and consistency of the result obtained from EFFECT, by comparing them with results published in the literature or obtained with the ANSYS commercial finite element code.