Desarrollo de un prototipo de exoesqueleto básico activado con una señal cerebral.

[ES]En este documento se estudia el desarrollo de una aplicación electrónica para la ayuda a gente con movilidad reducida a través de unos sensores cerebrales que permitan el análisis de la iniciativa de la persona a realizar acciones que de otra manera no podría realizar. El concepto completo consiste en el diseño del sensor que el paciente se colocaría en la cabeza, el tratamiento de la información extraída y la actuación por medio de una solución mecánica, como un conjunto cilindro-pistón para el futuro desarrollo de un sistema de ayuda a la movilidad.

Análisis de la marcha: evaluación de un exoesqueleto aplicado a la marcha asistida

La marcha humana es el mecanismo de locomoción por el cual el cuerpo humano se traslada en línea recta gracias a una serie de movimientos coordinados de la pelvis y de las articulaciones del miembro inferior. Frecuentemente se encuentra influenciada por factores biomecánicos, anatómicos o patologías del sistema neuromusculoesquelético que modifican la forma de caminar de cada individuo. La lesión de médula espinal es una de las patologías que afectan el desarrollo normal de los patrones de la marcha por alteración de la movilidad, de la sensibilidad o del sistema nervioso autónomo. Aunque la lesión medular afecta otras funciones, además de la pérdida de función motora y sensorial, la recuperación de la capacidad de caminar es la mayor prioridad identificada por los pacientes durante la rehabilitación. Por ello, el desarrollo de dispositivos que faciliten la rehabilitación o compensación de la marcha es uno de los principales objetivos de diferentes grupos de investigación y empresas. En el contexto del proyecto Hybrid Technological Platform for Rehabilitation, Functional Compensation and Training of Gait in Spinal Cord Injury Patients se ha desarrollado un dispositivo que combina una órtesis activa (exoesqueleto) y un andador motorizado. Este sistema, como otros dispositivos, tiene el movimiento humano como estándar de referencia, no obstante no se evalúa de manera habitual, cómo es el patrón de la marcha reproducido y su similitud o diferencias con la marcha humana, o las modificaciones o adaptaciones en la interacción con el cuerpo del paciente. El presente estudio trata de examinar las características de la marcha normal en diversos grupos de población, y las diferencias con el patrón de marcha lenta. Finalmente, se pretende evaluar qué modificaciones y adaptaciones sufre el patrón de marcha lenta teórico al ser reproducido por el exoesqueleto. La presente investigación consiste en un estudio cuantitativo transversal desarrollado en dos etapas: estudio 1 y estudio 2. En el estudio 1 se analizó el patrón de la marcha a velocidad libremente seleccionada (normal) y el patrón de la marcha a velocidad lenta (0.25m/s) en 62 sujetos distribuidos en grupos considerando el sexo y los percentiles 25, 50 y 75 de estatura de la población española. Durante el estudio 2 se analizó el patrón de la marcha lenta reproducido por el dispositivo Hybrid a diferentes porcentajes de peso corporal (30%, 50% y 70%) en diez sujetos seleccionados aleatoriamente de la muestra del estudio 1. En ambos estudios se obtuvieron variables espacio-temporales y cinemáticas mediante un sistema de captura de movimiento con 6 cámaras distribuidas a lo largo de un pasillo de marcha. Se calcularon las medias, las desviaciones estándar y el 95% de intervalo de confianza, y el nivel alfa de significación se estableció en α=0.05 para todas las pruebas estadísticas. Las principales diferencias en el patrón normal de la marcha se encontraron en los parámetros cinemáticos de hombres y mujeres, aunque también se presentaron diferencias entre los grupos en función de la estatura. Las mujeres mostraron mayor flexión de cadera y rodilla, y mayor extensión de tobillo que los hombres durante el ciclo normal, aunque la basculación lateral de la pelvis, mayor en las mujeres, y el desplazamiento lateral del centro de gravedad, mayor en los hombres, fueron los parámetros identificados como principales discriminantes entre sexos. La disminución de la velocidad de la marcha mostró similares adaptaciones y modificaciones en hombres y en mujeres, presentándose un aumento de la fase de apoyo y una disminución de la fase de oscilación, un retraso de los máximos y mínimos de flexoextensión de cadera, rodilla y tobillo, y una disminución del rango articular en las tres articulaciones. Asimismo, la basculación lateral de la pelvis y el movimiento vertical del centro de gravedad disminuyeron, mientras que el movimiento lateral del centro de gravedad y el ancho de paso aumentaron. Durante la evaluación del patrón de la marcha reproducido por el exoesqueleto se observó que las tres articulaciones del miembro inferior disminuían el rango de movimiento por la falta de fuerza de los motores para contrarrestar el peso corporal, incluso con un 70% de descarga de peso. Además, la transferencia de peso se encontró limitada por la falta de movimiento de la pelvis en el plano frontal y se sustituyó por un aumento de la inclinación del tronco y, por tanto, del movimiento lateral del centro de gravedad. Este hecho, junto al aumento del desplazamiento vertical del centro de gravedad, hizo del patrón de la marcha reproducido por el exoesqueleto un movimiento poco eficiente. En conclusión, se establecen patrones de marcha normal diferenciados por sexos, siendo la basculación lateral de la pelvis y el movimiento lateral del centro de gravedad los parámetros discriminantes más característicos entre sexos. Comparando la marcha a velocidad libremente seleccionada y la velocidad lenta, se concluye que ambos sexos utilizan estrategias similares para adaptar el patrón de la marcha a una velocidad lenta y se mantienen las características diferenciadoras entre hombres y mujeres. En relación a la evaluación del dispositivo Hybrid, se deduce que la falta de movimiento lateral de la pelvis condiciona la transferencia de peso y el aumento del rango de movimiento del centro de gravedad y, en consecuencia, tiene como resultado un patrón de la marcha poco eficiente. Este patrón no resultaría indicado para los procesos de rehabilitación o recuperación de la marcha, aunque podría considerarse adecuado para la compensación funcional de la bipedestación y la locomoción. ABSTRACT The human walking is a means of moving body forward using a repetitious and coordinated sequence of pelvis and lower limb motions. It is frequently influenced by biomechanical and anatomical factors or by musculoskeletal pathologies which modify the way of walking. The spinal injury is one of those pathologies which affect the normal pattern of walking, due to the alteration of the mobility, the sensory or the autonomic nervous system. Although the spinal injury affects many other body functions, apart from the motor and sensory ones, the main priority for patients is to recover the ability of walking. Consequently, the main objective of many research groups and private companies is the development of rehabilitation and compensation devices for walking. In this context, the Hybrid Technological Platform for Rehabilitation, Functional Compensation and Training of Gait in Spinal Cord Injury Patients project has developed a device which integrates an exoskeleton and a motorized smart walker. This system, as other similar devices, has the human movement as standard reference. Nevertheless, these devices are not usually evaluated on the way they reproduce the normal human pattern or on the modifications and in the interactions with the patient’s body. The aim of the present study is to examine the normal walking characteristics, to analyze the differences between self-selected and low speed walking patterns, and to evaluate the modifications and adaptations of walking pattern when it is reproduced by the exoskeleton. The present research is a quantitative cross-sectional study carried out in two phases: study 1 and study 2. During the study 1, the self-selected and the low speed (0.25m/s) walking patterns were analyzed in sixty-two people distributed in groups, according to sex and 25th, 50th and 75th percentiles of height for Spanish population. The study 2 analyzed the low speed walking pattern reproduced by the Hybrid system in three conditions: 30%, 50% and 70% of body weight support. To do this, ten subjects were randomly selected and analyzed from the people of study 1. An optoelectronic system with six cameras was used to obtain spatial, temporal and kinematic parameters in both studies. Means, standard deviations and 95% confidence intervals of the study were calculated. The alpha level of significance was set at α=0.05 for all statistical tests. The main differences in normal gait pattern were found in kinematic parameters between men and women. The hip and the knee were more flexed and the ankle plantar flexion was higher in women than in men during normal gait cycle. Although the greater pelvic obliquity of women and the higher lateral movement of center of gravity of men were the most relevant discriminators between male and female gait patterns. Comparing self-selected and low speed walking patterns, both sexes showed similar adaptations and modifications. At low speed walking, men and women increased the stance phase ratio and decreased the swing phase ratio. The maximum and minimum peak flexion of hip, knee and ankle appeared after and the range of motion of them decreased during low speed walking. Furthermore, the pelvic obliquity and the vertical movement of the center of gravity decreased, whereas the lateral movement of center of gravity and step width increased. Evaluating the gait pattern reproduced by the exoskeleton, a decrease of lower limb range of motion was observed. This was probably due to the lack of strength of the engines, which were not able to control the body weight, even with the 70% supported. Moreover, the weight transfer from one limb to the contralateral side was restricted due to the lack of pelvis obliquity. This movement deficiency was replaced by the lateral torso sway and, consequently, the increase of lateral movement of the center of gravity. This fact, as well as the increase of the vertical displacement of the center of gravity, made inefficient the gait pattern reproduced by the exoskeleton. In conclusion, different gait patterns of both sexes have been determined, being pelvis obliquity and lateral movement of center of gravity the most relevant discriminators between male and female gait patterns. Comparing self-selected and low speed walking patterns, it was concluded that both sexes use similar strategies for adapting the gait pattern to a low speed, and therefore, the differentiating characteristics of normal gait are maintained. Regarding the Hybrid system evaluation, it was determined that the gait pattern reproduced by the exoskeleton is inefficient. This was due to the lack of pelvis obliquity and the increase of the center of gravity displacement. Consequently, whereas the walking pattern reproduced by the exoskeleton would not be appropriated for the rehabilitation process, it could be considered suitable for functional compensation of walking and standing.

Desenvolvimento de um exoesqueleto para movimentação/reabilita-ção de paraplégicos

People bedridden by paralysis/motor disability are subject to several problems due to lack of movement. Then, it is necessary to use equipments that enable the people bedridden stand up and walk, so as to reduce the problems due to lack of movement and the time of rehabilitation, impacting directly on its quality of life. The aim of this work is the development of an exoskeleton to make the movement of people with paralysis / motor impairment in the lower limbs, without help of third parties, to be activated by the user. To provide support, stability and security to the deficient, it was decided to use a structure formed by four legs, being each leg consisting of a parallel chain. The gait was obtained by combining the movement of two mechanisms: crank/rocker, responsible for oscillatory motion of the leg, and cam/follower, responsible for the foot motion on the desired trajectory. To achieve the aim of this work was conducted a study about the types of exoskeletons for locomotion/rehabilitation of people with lower limb paralysis and presented a study on the movement of the lower limb joints. It also presented a mathematical model to obtain the desired path to the foot of the exoskeleton, the static model and the design of the structure elements. In the sequence is presented the simulation of movements of a people during the human gait, experimental tests and the comparison with the human gait developed by a people without disabilities.

Estudio de señales cerebrales y aplicación a cojín elevador para discapacitados.

[ES]Estudio de obtención de señales cerebrales, creación de sensores de electroencefalograma y circuito que procesa frecuencias cerebrales para control de un prototipo de cojín elevador que ayude a personas discapacitadas a levantarse de un asiento con el fin de dar los primeros pasos en la creación de un exoesqueleto controlado cerebralmente.

Microanálise e geoquímica em testemunhos de corais como elementos de interpretação dos impactos das forçantes naturais e antrópicas sobre a costa do Brasil

Corais pétreos são formadores de recifes. Por secretarem carbonato de cálcio pela base de seus pólipos, esses corais zooxantelados formam um exoesqueleto, composto geralmente por cristais de aragonita. Os padrões de crescimento coralinos variam desde a escala sazonal a centenária e podem ser caracterizados pela medida da taxa de crescimento, a variabilidade dos isótopos estáveis de oxigênio e carbono e pelas razões elementares Sr/Ca, Mg/Ca, U/Ca, Cd/Ca, Ra/Ca (entre outras) em seu esqueleto. Em um contexto global, os recifes cumprem importante papel como sumidouros de carbono atmosférico. Diante das evidências de um oceano mais quente na era moderna, a temperatura da superfície do mar (TSM) tem sido considerada um importante fator de controle da calcificação e crescimento coralino. Geralmente, a calcificação tende a aumentar com a elevação da TSM dentro de uma estreita faixa aceitável para o funcionamento pleno do metabolismo coralino. Neste trabalho, desenvolveu-se uma re-análise das taxas de crescimento de testemunhos de corais amostrados na costa brasileira (Salvador-Ba - Baía de Todos os Santos, Parque Nacional Marinho dos Abrolhos-Ba e Armação dos Búzios-RJ) empregando-se uma combinação de bandas de crescimento (alta e baixa densidades) auxiliado pelo método de luminescência e datação por radioisótopos de U e Th. As diferenças nas cronologias para os dois métodos variou de 1 ano para o caso de Abrolhos até 7,4 anos para Búzios (em seções específicas do testemunho). Foram analisadas variações de calcificação no esqueleto coralino e interpretadas à luz das razões Sr/Ca e U/Ca (ambos próxies da TSM), séries climáticas de AMO e PDO, e pH pelágico oceânico. Identificamos uma diminuição na taxa de calcificação do exoesqueleto no tempo estudado na amostra de Salvador de 0,4 g/cm2, e um aumento em Abrolhos de 0,4 g/cm2 e Búzios 0,3 g/cm2, exceto nos anos de 1950 ao final de 1980 e de 1910 ao final de 1930, respectivamente. Uma microtomografia de raio-X foi empregada para determinar micro-estruturas coralinas, sendo os parâmetros mais relevantes a microporosidade e a anisotropia. Para Abrolhos e Búzios, foi identificado um aumento na porosidade total do exoesqueleto, principalmente no começo de 1940 até o fim da década de 1980 e entre 1890 a 1930 respectivamente. Notou-se forte associação entre a redução do padrão de calcificação com o aumento da porosidade. Os testemunhos da espécie Siderastrea stellata coletados em Abrolhos e Búzios mostraram alta associação das razoes Sr/Ca e U/Ca com a taxa de calcificação, caracterizando uma resposta similar a de outros autores para a Grande Barreira na Austrália (DE'ATH et al., 2009) e para a região central do Mar Vermelho (CANTIN et al., 2010). Em relação as razões Ba/Ca, Salvador e Abrolhos evidenciaram variáveis que contribuíram para este aumento como a forçante de produção de petróleo e aumento populacional (economia), e TSM (oceano). Para Búzios, a TSM (oceano), produção de petróleo, aumento populacional e NDVI (economia). Após os anos de 1990, o impacto dos fatores econômicos, além das variáveis oceânicas respondem mais significativamente o aumento da razão Ba/Ca em todos os sítios quase que concomitantemente na costa brasileira.

Exoesqueletos : no modernismo brasileiro nas décadas de 40 e 50 do século XX

Este trabalho tem como objetivo a análise de um conjunto de obras de filiação modernista brasileira, que têm como elemento comum a estrutura exposta. O período delimitado inicia em 1941 e termina em 1957, antes de Brasília, sempre considerando as datas dos projetos. Este é um período de afirmação da arquitetura brasileira. Situando os exemplares neste contexto, foram formuladas as hipóteses de vínculos conceituais com os movimentos artísticos e vertentes arquitetônicas da época no panorama internacional, da mesma forma que foram investigadas, internamente, no país, como se articularam as novas idéias. Num quadro amplo, a valorizada produção arquitetônica nacional destas décadas, repercutiu em todo o mundo. Fartamente publicada por revistas estrangeiras, no início dos anos 50, a arquitetura brasileira passa a gerar influência nos rumos do modernismo internacional. Afirmando-se através de uma linha tectônica do modernismo, com origem no racionalismo estrutural e eminentemente corbusiana, toma seu próprio caminho com base na cultura e possibilidades tecnológicas locais. Os edifícios com estruturas externas, como um exoesqueleto, contribuem para a consolidação da identidade arquitetônica brasileira. Nos exemplos aqui apresentados, de autoria de Oscar Niemeyer, Affonso Eduardo Reidy e Lina Bo Bardi, de temas diversos, foram investigados os débitos e contribuições de cada projeto aos seus referenciais e à produção subseqüente. O texto escrito está acompanhado de muitas ilustrações, que são parte importante do trabalho, integram o todo e é material fundamental para o entendimento e conclusões do leitor.

Ciclo reprodutivo do caranguejo violinista Uca rapax (Smith) (Crustacea, Brachyura, Ocypodidae) habitante de um estuário degradado em Paraty, Rio de Janeiro, Brasil

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)

Toxicidade aguda e risco ambiental do diflubenzuron para Daphnia magna, Poecilia reticulata e Lemna minor na ausência e presença de sedimento

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)

Tecnologia pós-despesca dos camarões de água doce Macrobrachium rosenbergii e Macrobrachium amazonicum

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Fungi associated with Acromyrmex and basal Attini ants from Argentina and Brasil

Pós-graduação em Ciências Biológicas (Microbiologia Aplicada) - IBRC

Feeding ecology of Dash-dot Tetra Hemigrammus belottii (Steindachner 1882) (Characiformes: Characidae) in the streams of the Urucu River basin, central Amazonia, Brazil

O presente estudo descreve a dieta da espécie Hemigrammus belottii (Characiformes: Characidae) coletados na bacia do Rio Urucu no município de Coari, Amazonas, (Brasil), buscando responder o seguinte questionamento: Qual a influência dos períodos hidrológicos (seco e chuvoso) e da distribuição espacial na dieta de H. belottii? Os espécimes tiveram seus estômagos retirados e os itens alimentares pesados e identificados para posteriores análises relacionadas à intensidade alimentar, pelo Índice de Repleção (IR%) e pelo índice de importância alimentar (IAi%). Foi analisado um total de 227 espécimes, com comprimento padrão médio de 16,54 mm ± 5,6 mm. Baseado no IR% verificou-se para H. belottii uma maior intensidade alimentar durante o período da seca. A dieta da espécie foi composta predominantemente pelos itens Formicidae (IAi% = 69,6), fragmento de exoesqueleto alóctone (IAi% = 17,7) e Coleoptera (IAi% = 6,0), com sua composição se mostrando independente de períodos hidrológicos e de sua distribuição espacial, que pode ser atribuído à alta disponibilidade de itens alimentares utilizados pela espécie durante o ano todo. De um modo geral H. belottii evidenciou um hábito alimentar insetívoro generalista, com predomínio de itens de origem alóctone.

Glândula de defesa do milípede Urostreptus atrobrunneus: estrutura e conteúdo

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)

Micro-fungos de interesse para o setor de petróleo, gás e biocombustíveis

Oil is a hydrocarbon mixture of various sizes, including saturated and aromatic compounds. Natural gas is a mixture of gaseous hydrocarbons and its main component is methane. In our society, the great demand for these fuels requires fast extraction, transportation and refining, increasing the number of accidents that compromise the environment. Oil is a finite resource and it is necessary to reduce the problems related to the question concerning environmental pollution which has encouraged the search for alternative fuel sources in our country. So today we have two major biofuels: ethanol and biodiesel. Concurrently, many studies have been done directed toward the isolation of microorganisms capable of degrading petrochemical industrial wastes, most of them using as a source of isolation soil and water collected in a contaminated environment. Isolation from alternative substrates has emerged as a new strategy that has provided satisfactory results. In this work, we present the leaf-cutter ants of the Attini tribe as a source for the isolation of micro-fungi with the potential for hydrocarbon degradation. These insects have a social way of life and a highly specialized system of intra and interspecific communication, which is based on the recognition of individuals through volatile chemical compounds, the majority hydrocarbons, stored in their exoskeleton. The micro-environment exoskeleton of Attini ants (genus Atta) used in this work proved to be a rich source of microbial biodiversity, as other studies have found. The flotation isolation technique applied here allowed the achievement of 214 micro-fungi, 118 representatives of the dematiaceous fungi group and 96 hyaline filamentous fungi. They were submitted to toluene degradation tests and at least one strain of each genus presented good results, namely Teratosphaeria, Exophiala, Cladosporium, Penicillium, Aspergillus... (Complete abstract click electronic access below)

Tubo digestório de diplópodos e sua aplicabilidade em estudos de toxicidade de solos: uma revisão

Diplópodos são animais detritívoros sendo considerados importantes macro-artrópodos do solo, desempenhando importante papel na manutenção do equilíbrio do ecossistema. Comumente não apresentam população numerosa, mas desequilíbrios ambientais, mudanças climáticas e utilização de pesticidas podem eliminar possíveis competidores ocasionando explosões populacionais. Dotados de um corpo cilíndrico com 25 a 100 segmentos com cutícula; o exoesqueleto da maioria dos diplópodos é fortemente calcificado. Possuem diplossegmentos que se originam da fusão entre dois segmentos durante o desenvolvimento e a grande parte destes diplossegmentos apresenta dois pares de pernas, de onde deriva o nome Diplopoda. O tubo digestório destes animais é formado por três regiões: o intestino anterior, o médio e o posterior. Trabalhos com morfologia do tubo digestório de milípides são raros e na maioria antigos. Assim, este trabalho de conclusão de curso objetivou realizar uma revisão bibliográfica sobre as descrições morfológicas existentes sobre o tubo digestório de diplópodos visando rever a nomenclatura utilizada para os diferentes componentes presentes nas regiões que o compõem, principalmente para o tecido presente na região do intestino médio denominada até então de camada de “corpo gorduroso” constituinte do intestino médio. Foi intuito também, rever a utilização do tubo digestório de diplópodos como biomarcador em bioensaios de solos impactados. Após a revisão dos dados na literatura, ficou claro que a camada presente no intestino médio de diplópodos, denominada de “corpo gorduroso”, na realidade é constituída por células hepáticas, as quais foram descritas na literatura como sendo de distribuição aleatória, sem formar uma camada contínua

Tubo digestório de Urostreptus atrobunneus (Diplopoda): estrutura e função

Millipedes are macro-arthropods of soil which perform a important role in maintaining the balance of the ecosystem, since they feed on decaying organic matter and because they promotes the soil enrichment, aeration and humidification. These animals are usually found in humid with low light places, under rocks and trunks. The diplopods exoskeleton is much resistant and impregnated with calcium salts. Due the secretion of defense, with strong and unpleasant smell, the animals of this class have few or no predators. Large diplopods populations are not observed, but explosions population can occur for unbalances enviromnmental, by climate change and by use of pesticides that may eliminate potential competitors. In this sense, the millipede Urostreptus atrobrunneus Pierozzi & Fontanetti, 2006, has presented points of infestation in urban centers of Sao Paulo state, causing many disorders of the human population. Because it is a newly described species, little is known of its aspects biological and morphological. Thus, the purpose of this study was to describe the structure and function of the digestive tract of the species U. atrobrunneus by means of histological, histochemistry and ultrastructural techniques. The results demonstrated that the digestive tract of U. atrobrunneus is similar to the descriptions given for other species. The foregut consists of a simple epithelium, composed of cells of different heights, covered by a cuticular intima, leaning on a thin basal membrane, followed by a well-developed muscular layer and an external membrane, around the foregut have a pair of salivary glands. The midgut epithelium has a pseudostratified, supported by a thick basal membrane, followed by a muscular layer and a layer of hepatic cells. The muscle is distributed unevenly coated with an external membrane, this portion is marked by the absence of cuticular intima... (Complete abstract click electronic access below)