Testing and simulation of fractionary electromechanical rotative drives

This paper concerns the development of drives that use electromechanical rotative motor systems. It is proposed an experimental drive test structure integrated to simulation softwares. The objective of this work is to show that an affordable model validation procedure can be obtained by combining a precision data acquisition with well tuned state-of-the-art simulation packages. This is required for fitting, in the best way, a drive to its load or, inversely, to adapt loads to given drive characteristics.

Bioelectrical impedance spectroscopy for the assessment of body fluid volumes of term neonates

The assessment of fluid volume in neonates by a noninvasive, inexpensive, and fast method can contribute significantly to increase the quality of neonatal care. The objective of the present study was to calibrate an acquisition system and software to estimate the bioelectrical impedance parameters obtained by a method of bioelectrical impedance spectroscopy based on step response and to develop specific equations for the neonatal population to determine body fluid compartments. Bioelectric impedance measurements were performed by a laboratory homemade instrument. The volumes were estimated in a clinical study on 30 full-term neonates at four different times during the first month of life. During the first 24 hours of life the total body water, extracellular water and intracellular water were 2.09 ± 0.25, 1.20 ± 0.19, and 0.90 ± 0.25 liters, respectively. By the 48th hour they were 1.87 ± 0.27, 1.08 ± 0.17, and 0.79 ± 0.21 liters, respectively. On the 10th day they were 2.02 ± 0.25, 1.29 ± 0.21, and 0.72 ± 0.14 liters, respectively, and after 1 month they were 2.34 ± 0.27, 1.62 ± 0.20, and 0.72 ± 0.13 liters, respectively. The behavior of the estimated volume was correlated with neonatal body weight changes, leading to a better interpretation of such changes. In conclusion, this study indicates the feasibility of bioelectrical impedance spectroscopy as a method to help fluid administration in intensive care neonatal units, and also contribute to the development of new equations to estimate neonatal body fluid contents.

Body composition measures of obese adolescents by the deuterium oxide dilution method and by bioelectrical impedance

The objectives of the present study were to describe and compare the body composition variables determined by bioelectrical impedance (BIA) and the deuterium dilution method (DDM), to identify possible correlations and agreement between the two methods, and to construct a linear regression model including anthropometric measures. Obese adolescents were evaluated by anthropometric measures, and body composition was assessed by BIA and DDM. Forty obese adolescents were included in the study. Comparison of the mean values for the following variables: fat body mass (FM; kg), fat-free mass (FFM; kg), and total body water (TBW; %) determined by DDM and by BIA revealed significant differences. BIA overestimated FFM and TBW and underestimated FM. When compared with data provided by DDM, the BIA data presented a significant correlation with FFM (r = 0.89; P < 0.001), FM (r = 0.93; P < 0.001) and TBW (r = 0.62; P < 0.001). The Bland-Altman plot showed no agreement for FFM, FM or TBW between data provided by BIA and DDM. The linear regression models proposed in our study with respect to FFM, FM, and TBW were well adjusted. FFM obtained by DDM = 0.842 x FFM obtained by BIA. FM obtained by DDM = 0.855 x FM obtained by BIA + 0.152 x weight (kg). TBW obtained by DDM = 0.813 x TBW obtained by BIA. The body composition results of obese adolescents determined by DDM can be predicted by using the measures provided by BIA through a regression equation.

Prevalence of child malnutrition at a university hospital using the World Health Organization criteria and bioelectrical impedance data

Malnutrition constitutes a major public health concern worldwide and serves as an indicator of hospitalized patients’ prognosis. Although various methods with which to conduct nutritional assessments exist, large hospitals seldom employ them to diagnose malnutrition. The aim of this study was to understand the prevalence of child malnutrition at the University Hospital of the Ribeirão Preto Medical School, University of São, Brazil. A cross-sectional descriptive study was conducted to compare the nutritional status of 292 hospitalized children with that of a healthy control group (n=234). Information regarding patients’ weight, height, and bioelectrical impedance (i.e., bioelectrical impedance vector analysis) was obtained, and the phase angle was calculated. Using the World Health Organization (WHO) criteria, 35.27% of the patients presented with malnutrition; specifically, 16.10% had undernutrition and 19.17% were overweight. Classification according to the bioelectrical impedance results of nutritional status was more sensitive than the WHO criteria: of the 55.45% of patients with malnutrition, 51.25% exhibited undernutrition and 4.20% were overweight. After applying the WHO criteria in the unpaired control group (n=234), we observed that 100.00% of the subjects were eutrophic; however, 23.34% of the controls were malnourished according to impedance analysis. The phase angle was significantly lower in the hospitalized group than in the control group (P<0.05). Therefore, this study suggests that a protocol to obtain patients’ weight and height must be followed, and bioimpedance data must be examined upon hospital admission of all children.

Use of cellular impedance to characterize ligand functional selectivity at G protein-coupled receptors

Les récepteurs couplés aux protéines G (RCPGs) représentent la plus grande famille de cibles thérapeutiques pour le traitement d’une panoplie de pathologies humaines. Bien que plusieurs décennies de recherche aient permis de façonner nos connaissances sur ces protéines membranaires, notre compréhension des déterminants moléculaires de leur activité signalétique reste encore limitée. De ces domaines de recherche, une avancée récente a mis à jour un nouveau phénomène, appelé sélectivité fonctionnelle des ligands, qui a bouleversé les paradigmes décrivant leu fonctionnement de ces récepteurs. Ce concept émane d’observations montrant que l’activité pharmacologique de certains ligands n’est pas nécessairement conservée sur tout le répertoire signalétiques connu du récepteur et peu se restreindre à l'activation sélective d’un sous-groupe de voies de signalisation.Ce nouveau modèle pharmacologique de l'activation des RCPG ouvre de nouvelles possibilités pour la découverte de médicaments plus efficace et sûr, ciblant les RCPGs. En effet, il permet la conception de molécules modulant spécifiquement les voies signalétiques d’intérêt thérapeutique, sans engager les autres voies qui pourraient mener à des effets secondaires indésirables ou de la tolérance. Cette thèse décrit l'utilisation d'une nouvelle approche sans marquage, basée sur la mesure du changement l'impédance cellulaire. Par la mesure des changements cellulaires, comme la morphologie, l’adhésion et/ou la redistribution des macromolécules, cette approche permet de mesurer de façon simultanée l'activité de plusieurs voies de signalisation impliqués dans ces réponses. Utilisant le récepteur β2-adrénergique (β2AR) comme modèle, nous avons démontré que les variations dans l’impédance cellulaire étaient directement liées à l’activation de multiples voies de signalisation suite à la stimulation du récepteur par son ligand. L’agoniste type du β2AR, l’isoprotérénol, s’est avéré induire une réponse d’impédance dose-dépendante constituée, dans le temps, de plusieurs caractéristiques distinctes pouvant être bloquées de façon compétitive par l’antagoniste ICI118,551 Par l’utilisation d’inhibiteurs sélectifs, nous avons été en mesure de déterminer la contribution de plusieurs voies signalétiques canoniques, comme les voies dépendantes de Gs et Gi, la production d’AMPc et l’activation de ERK1/2, sur ces changements. De plus, la dissection de la réponse d’impédance a permis d’identifier une nouvelle voie de mobilisation du Ca2+ contribuant à la réponse globale des changements initiés par la stimulation du β2AR. Dans une autre étude, nous avons rapporté que la réponse calcique induite par le β2AR serait attribuable à une transactivation Gs-dépendant du récepteur purinergique P2Y11, lui-même couplé à la protéine Gq. La mesure d’impédance permettant de distinguer et de décrire une pléiade d’activités signalétiques, nous avons émis l’hypothèse que des ligands arborant des profils signalétiques différents généreraient des réponses d’impédance distinctes. Le criblage d’une librairie de ligands spécifiques au β2AR a révélé une grande variété de signatures d’impédance. Grâce au développement d’une approche computationnelle innovatrice, nous avons été en mesure de regrouper ces signatures en cinq classes de composés, un regroupement qui s’est avéré hautement corrélé avec le profil signalétique des différents ligands. Nous avons ensuite combiné le criblage de composés par impédance avec l’utilisation d’inhibiteurs sélectifs de voies signalétiques afin d’augmenter la résolution du regroupement. En évaluant l’impact d’une voie signalétique donnée sur la signature d’impédance, nous avons été en mesure de révéler une plus grande variété de textures parmi les ligands. De plus, cette méthode s’est avérée efficace pour prédire le profil signalétique d’une librairie de composés non caractérisés, ciblant le β2AR. Ces travaux ont mené à l’élaboration d’une méthode permettant d’exprimer visuellement la sélectivité fonctionnelle de ligands et ont révélé de nouvelles classes de composés pour ce récepteur. Ces nouvelles classes de composés ont ensuite été testées sur des cardiomyocytes humains, confirmant que les composés regroupés dans différentes classes produisent des effets distincts sur la contractilité de ces cellules. Globalement, ces travaux démontrent la pertinence de l’utilisation de l’impédance cellulaire pour une évaluation précise des différences fonctionnelles parmi les composés ciblant les RCPGs. En fournissant une représentation pluridimensionnelle de la signalisation émanant des RCPGs à l’aide d’un seul essai ne requérant pas de marquage, les signatures d’impédance représentent une stratégie simple et innovante pour l’évaluation de la fonctionnalité sélective des ligands. Cette méthode pourrait être d’une grande utilité dans le processus de découverte de nouveaux médicaments.

Dielecting-resonator-loaded microstrip antenna for enhanced impedance bandwidth and efficiency

A new method for enhancing the 2.1 VSWR impedance bandwidth of microstrip antennas is presented. Bandwidth enhancement is achieved by loading the microstrip antenna by a ceramic microwave dielectric resonator (DR). The validity of this technique has been established using rectangular and circular radiating geometries. This method improves the bandwidth of a rectangular microstrip antenna to more than 10% (= 5 times that of a conventional rectangular microstrip antenna) with an enhanced gain of I dB

Impedance field and transition from thermal to shot noise in Cd1-xZnxTe semi-insulating Ohmic detectors

Within a drift-diffusion model we investigate the role of the self-consistent electric field in determining the impedance field of a macroscopic Ohmic (linear) resistor made by a compensated semi-insulating semiconductor at arbitrary values of the applied voltage. The presence of long-range Coulomb correlations is found to be responsible for a reshaping of the spatial profile of the impedance field. This reshaping gives a null contribution to the macroscopic impedance but modifies essentially the transition from thermal to shot noise of a macroscopic linear resistor. Theoretical calculations explain a set of noise experiments carried out in semi-insulating CdZnTe detectors.

High Selectivity Filter Employing Stepped Impedance Resonators, Series Capacitors and Defected Ground Structures for Ultra Wide Band Applications

The paper presents a compact planar Ultra Wide Band ¯lter employing folded stepped impedance resonators with series capacitors and dumb bell shaped defected ground structures. An interdigital quarter wavelength coupled line is used for achieving the band pass characteristics. The transmission zeros are produced by stepped impedance resonators. The ¯lter has steep roll o® rate and good attenuation in its lower and upper stop bands, contributed by the series capacitor and defected ground structures respectively.

Micro-electromechanical structural design and optimization of vertical cavity photonic devices with wide continuous tuning

Diese Arbeit umfaßt das elektromechanische Design und die Designoptimierung von weit durchstimmbaren optischen multimembranbasierten Bauelementen, mit vertikal orientierten Kavitäten, basierend auf der Finiten Element Methode (FEM). Ein multimembran InP/Luft Fabry-Pérot optischer Filter wird dargestellt und umfassend analysiert. In dieser Arbeit wird ein systematisches strukturelles Designverfahren dargestellt. Genaue analytische elektromechanischer Modelle für die Bauelemente sind abgeleitet worden. Diese können unschätzbare Werkzeuge sein, um am Anfang der Designphase schnell einen klaren Einblick zur Verfügung zu stellen. Mittels des FEM Programms ist der durch die nicht-lineare Verspannung hervorgerufene versteifende Effekt nachgeforscht und sein Effekt auf die Verlängerung der mechanischen Durchstimmungsstrecke der Bauelemente demonstriert worden. Interessant war auch die Beobachtung, dass die normierte Relation zwischen Ablenkung und Spannung ein unveränderliches Profil hat. Die Deformation der Membranflächen der in dieser Arbeit dargestellten Bauelementformen erwies sich als ein unerwünschter, jedoch manchmal unvermeidbarer Effekt. Es zeigt sich aber, dass die Wahl der Größe der strukturellen Dimensionen den Grad der Membrandeformation im Falle der Aktuation beeinflusst. Diese Arbeit stellt ein elektromechanisches in FEMLAB implementierte quasi-3D Modell, das allgemein für die Modellierung dünner Strukturen angewendet werden kann, dar; und zwar indem man diese als 2D-Objekte betrachtet und die dritte Dimension als eine konstante Größe (z.B. die Schichtdicke) oder eine Größe, welche eine mathematische Funktion ist, annimmt. Diese Annahme verringert drastisch die Berechnungszeit sowie den erforderlichen Arbeitsspeicherbedarf. Weiter ist es für die Nachforschung des Effekts der Skalierung der durchstimmbaren Bauelemente verwendet worden. Eine neuartige Skalierungstechnik wurde abgeleitet und verwendet. Die Ergebnisse belegen, dass das daraus resultierende, skalierte Bauelement fast genau die gleiche mechanische Durchstimmung wie das unskalierte zeigt. Die Einbeziehung des Einflusses von axialen Verspannungen und Gradientenverspannungen in die Berechnungen erforderte die Änderung der Standardimplementierung des 3D Mechanikberechnungsmodus, der mit der benutzten FEM Software geliefert wurde. Die Ergebnisse dieser Studie zeigen einen großen Einfluss der Verspannung auf die Durchstimmungseigenschaften der untersuchten Bauelemente. Ferner stimmten die Ergebnisse der theoretischen Modellrechnung mit den experimentellen Resultaten sehr gut überein.

Estimation of zero-sequence impedance of undergrounds cables for single-phase fault location in distribution systems with electric arc

This paper focus on the problem of locating single-phase faults in mixed distribution electric systems, with overhead lines and underground cables, using voltage and current measurements at the sending-end and sequence model of the network. Since calculating series impedance for underground cables is not as simple as in the case of overhead lines, the paper proposes a methodology to obtain an estimation of zero-sequence impedance of underground cables starting from previous single-faults occurred in the system, in which an electric arc occurred at the fault location. For this reason, the signal is previously pretreated to eliminate its peaks voltage and the analysis can be done working with a signal as close as a sinus wave as possible

Test-retest reliability with the Madsen ZO70 electroacoustic impedance bridge

This paper is a review of a study to measure acoustic impedance of the ear using a Madsen ZO70 bridge model.