Desenvolvimento de métodos de análise por CLAE-UV para os antimicrobianos tetraciclina, sulfametoxazol e trimetoprima utilizando materiais à base de sílica como sistemas de pré-concentração

This paper evaluates the adsorption capacity of zirconocene-based silica materials in the pre-concentration of antimicrobians (tetracycline, sulfamethoxazole and trimethoprim) in aqueous medium. These materials were prepared by grafting the zirconocene onto silicas pre-treated at different temperatures. The retention capacity of these materials was evaluated by off line SPE and HPLC-UV and the proposed methodology was validated in ultrapure, tap and river water. The recovery for tetracycline was 72% (in the solid phase A) and, for sulfamethoxazole and trimethoprim was 68 and 95% in the commercial C18, respectively. The target antimicrobians were not detected in the Arroio Dilúvio (Porto Alegre - RS).

MCR-ALS APLICADO NO MONITORAMENTO QUANTITATIVO DO PROCESSO DE ELETRODEGRADAÇÃO DA ATRAZINA USANDO ESPECTROS UV: RESULTADOS COMPARATIVOS COM HPLC-DAD COMO UM MÉTODO DE REFERÊNCIA

Electrodegradation of atrazine in water was performed using homemade (PA and PB) and purchased (PC) boron-doped diamond anodes. The degradation was monitored off-line by analyzing total organic carbon and high performance liquid chromatography with diode array detector (HPLC-DAD) and at-line by UV spectroscopy. The spectra were recorded every 2 min. The rank deficiency problem was resolved by assembling an augmented column-wise matrix. HPLC was employed to separate the original and byproducts degradation components. Aiming the same goal, multivariate curve resolution - alternating least squares (MCR-ALS) was applied to resolve the UV spectroscopic data. Comparison between HPLC and MCR-ALS separations is presented. By using MCR-ALS the spectra of atrazine and two byproducts were successfully resolved and the resulted concentration profiles properly represented the system studied. The ALS explained variance (R2) for PA, PB and PC was equal to 99.99% for all of them and the lack of fit for PA, PB and PC were 0.39, 0.34 and 0.54 respectively. The correlation (R) between the recovered and pure spectra were calculate for each electrodegradation, validating the MCR-ALS results. The average R was equal to 0.997. The spectral and concentration profiles described with this new approach are in agreement with HPLC-DAD results. The proposed method is an alternative to classical analyses for monitoring of the degradation process, mainly due to the simplicity, fast results and economy.

Thermal modelling of semiconductor switches in three-level Neutral Point Clamped Medium Voltage DTC-inverter

The aim of this thesis is to investigate the thermal loading of medium voltage three-level NPC inverter’s semiconductor IGCT switches in different operation points. The objective is to reach both a fairly accurate off-line simulation program and also so simple a simulation model that its implementation into an embedded system could be reasonable in practice and a real time use should become feasible. Active loading limitation of the inverter can be realized with a thermal model which is practical in a real time use. Determining of the component heating has been divided into two parts; defining of component losses and establishing the structure of a thermal network. Basics of both parts are clarified. The simulation environment is Matlab-Simulink. Two different models are constructed – a more accurate one and a simplified one. Potential simplifications are clarified with the help of the first one. Simplifications are included in the latter model and the functionalities of both models are compared. When increasing the calculation time step a decreased number of considered components and time constants of the thermal network can be used in the simplified model. Heating of a switching component is dependent on its topological position and inverter’s operation point. The output frequency of the converter defines mainly which one of the switching components is – because of its losses and heating – the performance limiting component of the converter. Comparison of results given by different thermal models demonstrates that with larger time steps, describing of fast occurring switching losses becomes difficult. Generally articles and papers dealing with this subject are written for two-level inverters. Also inverters which apply direct torque control (DTC) are investigated rarely from the heating point of view. Hence, this thesis completes the former material.

Modeling, optimizing and simulating robot calibration with accuracy improvement

This work describes techniques for modeling, optimizing and simulating calibration processes of robots using off-line programming. The identification of geometric parameters of the nominal kinematic model is optimized using techniques of numerical optimization of the mathematical model. The simulation of the actual robot and the measurement system is achieved by introducing random errors representing their physical behavior and its statistical repeatability. An evaluation of the corrected nominal kinematic model brings about a clear perception of the influence of distinct variables involved in the process for a suitable planning, and indicates a considerable accuracy improvement when the optimized model is compared to the non-optimized one.

A temperature predicting model for manufacturing processes requiring coiling

A model for predicting temperature evolution for automatic controling systems in manufacturing processes requiring the coiling of bars in the transfer table is presented. Although the method is of a general nature, the presentation in this work refers to the manufacturing of steel plates in hot rolling mills. The predicting strategy is based on a mathematical model of the evolution of temperature in a coiling and uncoiling bar and is presented in the form of a parabolic partial differential equation for a shape changing domain. The mathematical model is solved numerically by a space discretization via geometrically adaptive finite elements which accomodate the change in shape of the domain, using a computationally novel treatment of the resulting thermal contact problem due to coiling. Time is discretized according to a Crank-Nicolson scheme. Since the actual physical process takes less time than the time required by the process controlling computer to solve the full mathematical model, a special predictive device was developed, in the form of a set of least squares polynomials, based on the off-line numerical solution of the mathematical model.

Proposal of methodology for the modeling and control of manipulators

Industrial applications demand that robots operate in agreement with the position and orientation of their end effector. It is necessary to solve the kinematics inverse problem. This allows the displacement of the joints of the manipulator to be determined, to accomplish a given objective. Complete studies of dynamical control of joint robotics are also necessary. Initially, this article focuses on the implementation of numerical algorithms for the solution of the kinematics inverse problem and the modeling and simulation of dynamic systems. This is done using real time implementation. The modeling and simulation of dynamic systems are performed emphasizing off-line programming. In sequence, a complete study of the control strategies is carried out through the study of several elements of a robotic joint, such as: DC motor, inertia, and gearbox. Finally a trajectory generator, used as input for a generic group of joints, is developed and a proposal of the controller's implementation of joints, using EPLD development system, is presented.

Experimental validation of a 3-D vision-based measurement system applied to robot calibration

One of the problems that slows the development of off-line programming is the low static and dynamic positioning accuracy of robots. Robot calibration improves the positioning accuracy and can also be used as a diagnostic tool in robot production and maintenance. A large number of robot measurement systems are now available commercially. Yet, there is a dearth of systems that are portable, accurate and low cost. In this work a measurement system that can fill this gap in local calibration is presented. The measurement system consists of a single CCD camera mounted on the robot tool flange with a wide angle lens, and uses space resection models to measure the end-effector pose relative to a world coordinate system, considering radial distortions. Scale factors and image center are obtained with innovative techniques, making use of a multiview approach. The target plate consists of a grid of white dots impressed on a black photographic paper, and mounted on the sides of a 90-degree angle plate. Results show that the achieved average accuracy varies from 0.2mm to 0.4mm, at distances from the target from 600mm to 1000mm respectively, with different camera orientations.

Head-to-head comparison of dipyridamole, dobutamine and pacing stress echocardiography for the detection of myocardial ischemia in an animal model of coronary artery stenosis

To compare the sensitivity of dipyridamole, dobutamine and pacing stress echocardiography for the detection of myocardial ischemia we produced a physiologically significant stenosis in the left circumflex artery of 14 open-chest dogs (range: 50 to 89% reduction in luminal diameter). In each study, dobutamine (5 to 40 µg kg-1 min-1 in 3-min stages) and pacing (20 bpm increments, each 2 min, up to 260 bpm) were performed randomly, and then followed by dipyridamole (up to 0.84 mg/kg over 10 min). The positivity of stress echocardiography tests was quantitatively determined by a significant (P<0.05) reduction of or failure to increase absolute and percent systolic wall thickening in the stenotic artery supplied wall, as compared to the opposite wall (areas related to the left anterior descending artery). Systolic and diastolic frozen images were analyzed off-line by two blinded observers in the control and stress conditions. The results showed that 1) the sensitivity of dobutamine, dipyridamole and pacing stress tests was 57, 57 and 36%, respectively; 2) in animals with positive tests, the mean percent change of wall thickening in left ventricular ischemic segments was larger in the pacing (-19 ± 11%) and dipyridamole (-18 ± 16%) tests as compared to dobutamine (-9 ± 6%) (P = 0.05), but a similar mean reduction of wall thickening was observed when this variable was normalized to a control left ventricular segment (area related to the left anterior descending artery) (pacing: -16 ± 7%; dipyridamole: -25 ± 16%; dobutamine: -26 ± 10%; not significant), and 3) a significant correlation was observed between magnitude of coronary stenosis and left ventricular segmental dysfunction induced by ischemia in dogs submitted to positive stress tests. We conclude that the dobutamine and dipyridamole stress tests showed identical sensitivities for the detection of myocardial ischemia in this one-vessel disease animal model with a wide range of left circumflex artery stenosis. The pacing stress test was less sensitive, but the difference was not statistically significant. The magnitude of segmental left ventricular dysfunction induced by ischemia was similar in all stress tests evaluated.

Exhaled nitric oxide collected with two different mouthpieces: a study in asthmatic patients

Techniques for collecting exhaled nitric oxide (ENO) recommend the use of antibacterial filters of 0.3 µm. The aim of the present study was to compare the measurements of ENO obtained with two different filtering devices. Air samples from 17 asthmatic and 17 non-asthmatic subjects were collected by a recommended off-line technique using two different mouthpieces: 1) the Sievers disposable tool (A) under a breathing pressure of 18 cmH2O, and 2) a mouthpiece containing a HEPA filter (B) under a breathing pressure of 12 cmH2O. The nitric oxide samples were collected into an impermeable reservoir bag. Values for ENO were compared using two-way repeated measures ANOVA followed by the Tukey test. Agreement was assessed by Bland-Altman analysis. ENO values obtained with mouthpieces A and B were comparable for asthmatic (mean ± SEM, 42.9 ± 6.9 vs 43.3 ± 6.6 ppb) and non-asthmatic (13.3 ± 1.3 vs 13.7 ± 1.1 ppb) subjects. There was a significant difference in ENO between asthmatics and non-asthmatics using either mouthpiece A (P<0.001) or B (P<0.001). There was a positive correlation between mouthpiece A and mouthpiece B for both groups. The Bland-Altman limits of agreement were considered to be acceptable. Mouthpiece B was less expensive than A, and these data show that it can be used without compromising the result. Our data confirm reports of higher ENO values in the presence of airway inflammation.

Sponsor Satisfaction in a Regional Charity Sport Event

The purpose of this Master’s thesis is to study sponsor satisfaction in charity sport events. Lack of research in regional charity sport events, emergence of corporate social responsibility and increasing popularity of charity sport events have created a research gap to be further explored. Theoretical part of the thesis focuses in development of sponsorships, charity sport event sponsorships and sponsorship as a marketing tool. Concept of satisfaction is discussed by implementing marketing theories to weight options on measuring sponsor satisfaction as a part of sponsorship evaluation process. Empirical analysis of the thesis was conducted in a regional charity sport event – Maailman Pisin Salibandyottelu. Evidences were collected in qualitative research method through semi-structured theme interviews. Altogether 12 major and minor sponsors were selected for the primary source of data. The data was analyzed by comparing sponsors’ expectations and experiences, and by displaying sponsors’ perceived satisfaction. The results indicated that sponsors were involved by partly altruistic and partly selfish motives as suggested by previous research. Respondents expressed very few, mainly non-financial expectations, yet were hoping to gain positive image association via event exposure. Negative experiences appear to have relatively small impact in overall satisfaction. Exceeding or fulfilling expectations appears to increase perceived satisfaction which was mainly driven by contribution towards the goodwill, perceived success of the event (successful record attempt, visibility (on- and off-line) and event execution.

Développement de techniques analytiques pour la détermination des agents anti-infectieux dans les eaux environnementales

Les agents anti-infectieux sont utilisés pour traiter ou prévenir les infections chez les humains, les animaux, les insectes et les plantes. L’apparition de traces de ces substances dans les eaux usées, les eaux naturelles et même l’eau potable dans plusieurs pays du monde soulève l’inquiétude de la communauté scientifique surtout à cause de leur activité biologique. Le but de ces travaux de recherche a été d’étudier la présence d’anti-infectieux dans les eaux environnementales contaminées (c.-à-d. eaux usées, eaux naturelles et eau potable) ainsi que de développer de nouvelles méthodes analytiques capables de quantifier et confirmer leur présence dans ces matrices. Une méta-analyse sur l’occurrence des anti-infectieux dans les eaux environnementales contaminées a démontré qu’au moins 68 composés et 10 de leurs produits de transformation ont été quantifiés à ce jour. Les concentrations environnementales varient entre 0.1 ng/L et 1 mg/L, selon le composé, la matrice et la source de contamination. D’après cette étude, les effets nuisibles des anti-infectieux sur le biote aquatique sont possibles et ces substances peuvent aussi avoir un effet indirect sur la santé humaine à cause de sa possible contribution à la dissémination de la résistance aux anti-infecteiux chez les bactéries. Les premiers tests préliminaires de développement d’une méthode de détermination des anti-infectieux dans les eaux usées ont montré les difficultés à surmonter lors de l’extraction sur phase solide (SPE) ainsi que l’importance de la sélectivité du détecteur. On a décrit une nouvelle méthode de quantification des anti-infectieux utilisant la SPE en tandem dans le mode manuel et la chromatographie liquide couplée à la spectrométrie de masse en tandem (LC-MS/MS). Les six anti-infectieux ciblés (sulfaméthoxazole, triméthoprime, ciprofloxacin, levofloxacin, clarithromycin et azithromycin) ont été quantifiés à des concentrations entre 39 et 276 ng/L dans les échantillons d’affluent et d’effluent provenant d’une station d’épuration appliquant un traitement primaire et physico- chimique. Les concentrations retrouvées dans les effluents indiquent que la masse moyenne totale de ces substances, déversées hebdomadairement dans le fleuve St. Laurent, était de ~ 2 kg. En vue de réduire le temps total d’analyse et simplifier les manipulations, on a travaillé sur une nouvelle méthode de SPE couplée-LC-MS/MS. Cette méthode a utilisé une technique de permutation de colonnes pour préconcentrer 1.00 mL d’échantillon dans une colonne de SPE couplée. La performance analytique de la méthode a permis la quantification des six anti-infectieux dans les eaux usées municipales et les limites de détection étaient du même ordre de grandeur (13-60 ng/L) que les méthodes basées sur la SPE manuelle. Ensuite, l’application des colonnes de SPE couplée de chromatographie à débit turbulent pour la préconcentration de six anti-infectieux dans les eaux usées a été explorée pour diminuer les effets de matrice. Les résultats obtenus ont indiqué que ces colonnes sont une solution de réchange intéressante aux colonnes de SPE couplée traditionnelles. Finalement, en vue de permettre l’analyse des anti-infectieux dans les eaux de surface et l’eau potable, une méthode SPE couplée-LC-MS/MS utilisant des injections de grand volume (10 mL) a été développée. Le volume de fuite de plusieurs colonnes de SPE couplée a été estimé et la colonne ayant la meilleure rétention a été choisie. Les limites de détection et de confirmation de la méthode ont été entre 1 à 6 ng/L. L’analyse des échantillons réels a démontré que la concentration des trois anti-infectieux ciblés (sulfaméthoxazole, triméthoprime et clarithromycine) était au dessous de la limite de détection de la méthode. La mesure des masses exactes par spectrométrie de masse à temps d’envol et les spectres des ions produits utilisant une pente d’énergie de collision inverse dans un spectromètre de masse à triple quadripôle ont été explorés comme des méthodes de confirmation possibles.

Développement d’un microréacteur à base d’enzyme microencapsulée en vue d’un couplage en ligne à un système d’électrophorèse capillaire

Réalisé en codirection avec Karen C. Waldron et Dominic Rochefort.

Facteurs influençant la consolidation et l’apprentissage d’une habileté motrice chez l’humain

La pratique physique a longtemps été perçue comme le déterminant premier de l’apprentissage du mouvement. Souvent exprimée par l’expression « Vingt fois sur le métier remettez votre ouvrage», cette idée se base sur l’observation qu’une grande quantité de pratique est nécessaire pour maîtriser un geste technique complexe. Bien que l’importance de la pratique physique pour l’apprentissage du mouvement demeure indéniable, il a récemment été démontré que les changements neurobiologiques qui constituent les bases de la mémoire prennent place après la pratique. Ces changements, regroupés sous le terme « consolidation », sont essentiels à la mise en mémoire des habiletés motrices. L’objectif de cette thèse est de définir les processus de consolidation en identifiant certains facteurs qui influencent la consolidation d’une habileté motrice. À l’aide d’une tâche d’adaptation visuomotrice comportant deux niveaux de difficulté, nous avons démontré qu’une bonne performance doit être atteinte au cours de la séance de pratique pour enclencher certains processus de consolidation. De plus, nos résultats indiquent que l’évaluation subjective que l’apprenant fait de sa propre performance peut moduler la consolidation. Finalement, nous avons démontré que l’apprentissage par observation peut enclencher certains processus de consolidation, indiquant que la consolidation n’est pas exclusive à la pratique physique. Dans l’ensemble, les résultats des études expérimentales présentées dans cette thèse montrent que la consolidation regroupe plusieurs processus distincts jouant chacun un rôle important pour l’apprentissage du mouvement. Les éducateurs physiques, les entraineurs sportifs et les spécialistes de la réadaptation physique devraient donc planifier des entrainements favorisant non seulement l’acquisition de gestes moteurs mais également leur consolidation.

Modulation du système glutamatergique pendant l’apprentissage moteur : une étude de spectroscopie par résonance magnétique fonctionnelle

La présente étude avait pour but d’explorer les modulations fonctionnelles putaminales du signal de spectroscopie par résonance magnétique (SRM) combiné du glutamate et de la glutamine (Glx), ainsi que de l’acide γ-aminobutyrique (GABA) en lien avec l’apprentissage d’une séquence motrice. Nous avons émis l’hypothèse que les concentrations de Glx seraient spécifiquement augmentées pendant et après la pratique d’une telle tâche, et ce comparativement à une condition d’exécution motrice simple conçue pour minimiser l’apprentissage. La tâche d’appuis séquentiels des doigts (« finger taping task ») utilisée est connue pour induire un apprentissage moteur évoluant en phases, avec une progression initialement rapide lors de la première session d’entraînement (phase rapide), puis lente lors de sessions subséquentes (phase lente). Cet apprentissage est également conçu comme dépendant de processus « on-line » (pendant la pratique) d’acquisition et « off-line » (entre les périodes de pratique) de consolidation de la trace mnésique de l’habilité motrice. Une grande quantité de données impliquent le système de neurotransmission glutamatergique, principalement par l’action de ses récepteurs N-Méthyl-D-aspartate (NMDAR) et métabotropiques (mGluR), dans une multitude de domaine de la mémoire. Quelques-unes de ces études suggèrent que cette relation s’applique aussi à des mémoires de type motrice ou dépendante du striatum. De plus, certains travaux chez l’animal montrent qu’une hausse des concentrations de glutamate et de glutamine peut être associée à l’acquisition et/ou consolidation d’une trace mnésique. Nos mesures de SRM à 3.0 Tesla, dont la qualité ne s’est avérée satisfaisante que pour le Glx, démontrent qu’une telle modulation des concentrations de Glx est effectivement détectable dans le putamen après la performance d’une tâche motrice. Elles ne nous permettent toutefois pas de dissocier cet effet putativement attribuable à la plasticité du putamen associée à l’apprentissage moteur de séquence, de celui de la simple activation neuronale causée par l’exécution motrice. L’interprétation de l’interaction non significative, montrant une plus grande modulation par la tâche motrice simple, mène cependant à l’hypothèse alternative que la plasticité glutamatergique détectée est potentiellement plus spécifique à la phase lente de l’apprentissage, suggérant qu’une seconde expérience ainsi orientée et utilisant une méthode de SRM plus sensible au Glx aurait donc de meilleures chances d’offrir des résultats concluants.

Neural substrates and functional connectivity associated with sleep-dependent and independent consolidation of new motor skills

La mémoire n’est pas un processus unitaire et est souvent divisée en deux catégories majeures: la mémoire déclarative (pour les faits) et procédurale (pour les habitudes et habiletés motrices). Pour perdurer, une trace mnésique doit passer par la consolidation, un processus par lequel elle devient plus robuste et moins susceptible à l’interférence. Le sommeil est connu comme jouant un rôle clé pour permettre le processus de consolidation, particulièrement pour la mémoire déclarative. Depuis plusieurs années cependant, son rôle est aussi reconnu pour la mémoire procédurale. Il est par contre intéressant de noter que ce ne sont pas tous les types de mémoire procédurale qui requiert le sommeil afin d’être consolidée. Entre autres, le sommeil semble nécessaire pour consolider un apprentissage de séquences motrices (s’apparentant à l’apprentissage du piano), mais pas un apprentissage d’adaptation visuomotrice (tel qu’apprendre à rouler à bicyclette). Parallèlement, l’apprentissage à long terme de ces deux types d’habiletés semble également sous-tendu par des circuits neuronaux distincts; c’est-à-dire un réseau cortico-striatal et cortico-cérébelleux respectivement. Toutefois, l’implication de ces réseaux dans le processus de consolidation comme tel demeure incertain. Le but de cette thèse est donc de mieux comprendre le rôle du sommeil, en contrôlant pour le simple passage du temps, dans la consolidation de ces deux types d’apprentissage, à l’aide de l’imagerie par résonnance magnétique fonctionnelle et d’analyses de connectivité cérébrale. Nos résultats comportementaux supportent l’idée que seul l’apprentissage séquentiel requiert le sommeil pour déclencher le processus de consolidation. Nous suggérons de plus que le putamen est fortement associé à ce processus. En revanche, les performances d’un apprentissage visuomoteur s’améliorent indépendamment du sommeil et sont de plus corrélées à une plus grande activation du cervelet. Finalement, en explorant l’effet du sommeil sur la connectivité cérébrale, nos résultats démontrent qu’en fait, un système cortico-striatal semble être plus intégré suite à la consolidation. C’est-à-dire que l’interaction au sein des régions du système est plus forte lorsque la consolidation a eu lieu, après une nuit de sommeil. En opposition, le simple passage du temps semble nuire à l’intégration de ce réseau cortico-striatal. En somme, nous avons pu élargir les connaissances quant au rôle du sommeil pour la mémoire procédurale, notamment en démontrant que ce ne sont pas tous les types d’apprentissages qui requièrent le sommeil pour amorcer le processus de consolidation. D’ailleurs, nous avons également démontré que cette dissociation de l’effet du sommeil est également reflétée par l’implication de deux réseaux cérébraux distincts. À savoir, un réseau cortico-striatal et un réseau cortico-cérébelleux pour la consolidation respective de l’apprentissage de séquence et d’adaptation visuomotrice. Enfin, nous suggérons que la consolidation durant le sommeil permet de protéger et favoriser une meilleure cohésion au sein du réseau cortico-striatal associé à notre tâche; un phénomène qui, s’il est retrouvé avec d’autres types d’apprentissage, pourrait être considéré comme un nouveau marqueur de la consolidation.