Sistema WDM de 4 canais

Trabalho Final de Mestrado para obtenção do grau de Mestre em Engenharia de Electrónica e Telecomunicações

Caracterização de filmes ópticos compósitos nano-estruturados, inomogêneos ou anisotrópicos, produzidos por troca iônica e pelo método sol-gel

Este trabalho tem como objetivo o desenvolvimento e a aplicação de métodos de caracterização de filmes ópticos, associados à sua estrutura inomogênea ou anisotrópica. Os materiais estudados são guias ópticos planares e filmes compósitos com propriedades ópticas não-lineares. Esses materiais são relevantes para aplicações na área de optoeletrônica e óptica integrada. O trabalho é dividido em duas partes principais. A primeira parte é dedicada à caracterização de guias de onda planares produzidos por troca iônica, vidros dopados com íons de Ag e/ou K, através de um e/ou dois processos de troca. O perfil de índice de refração é estudado através da técnica de Modos Guiados, uma técnica óptica empregada tradicionalmente em guias desse tipo. Em complementação a essa medida óptica, são realizadas medidas do perfil de concentração do íon dopante, empregando as técnicas de RBS e EDS. É dedicado um interesse especial pela região próxima à superfície da amostra, a região crítica na análise por Modos Guiados. Os métodos de Abelès-Hacskaylo e de Brewster-Pfund são estendidos a esses guias inomogêneos, permitindo a medida direta do valor do índice de refração superficial. Essa informação e os dados obtidos por Modos Guiados permitem a determinação de um perfil de índice de refração mais acurado ao longo da profundidade do guia. A segunda parte é dedicada ao estudo de materiais compósitos: filmes finos constituídos por uma matriz (silicato, silicato + PVP, e PMMA) dopada com moléculas orgânicas que apresentam propriedades ópticas não-lineares de segunda ordem (PNA, DR-1 e HBO-BO6). Nessas amostras, é aplicado um campo elétrico de alta voltagem (efeito corona), gerando um alinhamento dos cromóforos dopantes. Essa mudança na simetria estrutural do material, de isotrópica para uniaxial, é observada através da assimetria correspondente no valor do índice de refração (birrefringência). O valor da birrefringência induzida é obtido através da medida da variação da refletância de luz pelo material, auxiliada por medidas prévias das constantes ópticas do material por Elipsometria.

Sistema sensor em fibra ótica para deteção de gás

O presente trabalho descreve duas técnicas de deteção de gás baseadas em fibra ótica e apresenta dois sistemas sensores testados em ambiente laboratorial, usando técnicas de processamento de sinal usualmente associadas à espetroscopia de absorção. O estudo inicial do estado da arte dos sensores baseados em fibra ótica para a deteção de gases apresenta soluções com elevada seletividade, sensibilidade e resolução que permitem tempos de resposta curtos e esquemas de multiplexagem versáteis. A técnica de espetroscopia de absorção direta (DAS) permite a deteção de gases de forma simples e com alguma eficácia, mas com uma baixa relação-sinal-ruido. A espetroscopia por modulação de comprimento de onda (WMS) é uma técnica muito eficaz e de elevada sensibilidade para a deteção de gases, dado que a deteção é deslocada para frequências afastadas do ruído base, melhorando significativamente a relação-sinal-ruído. Estas técnicas foram escolhidas para a implementação de dois sistemas optoeletrónicos, totalmente controlados pelas respetivas aplicações em LabVIEW para a deteção e monitorização de amónia (NH3), dióxido de carbono (CO2) e metano (CH4). O trabalho é finalizado com a caraterização laboratorial dos sistemas e avaliação do desempenho, permitindo a otimização dos sistemas e técnicas implementados. De referir que o trabalho realizado nas instalações da Unidade de Optoeletrónica e Sistemas Eletrónicos (UOSE) do Instituto de Engenharia de Sistemas e Computadores (INESC), Tecnologia e Ciência (TEC), laboratório associado coordenado pelo INESC Porto, permitiu, excelentes condições de trabalho, essenciais para implementar de forma prática os diversos conceitos estudados, bem como testar e caraterizar todos os sistemas desenvolvidos em ambiente laboratorial. O trabalho desenvolvido enquadra-se no âmbito do projeto europeu ECOAL-MGT (Gestão ecológica de pilhas de resíduos de carvão), que será implementado para monitorização remota de parâmetros fundamentais de uma escombreira de carvão em auto-combustão em S.ºPedro da Cova, Portugal.

Distribuição regional da ventilação pulmonar em indivíduos com insuficiência cardíaca crônica após serem submetidos a um programa de treinamento da musculatura inspiratória e sua correlação com dados funcionais

Introduction: Chagas Disease is a serious public health problem, with 5 million infected individuals in Brazil. Of these, approximately 30% develop chronic Chagas cardiomyopathy (CCC), where the main symptoms are fatigue and dyspnea. Objective: To correlate maximal exercise capacity with pulmonary function, inspiratory muscle strength and quality of life in patients with CCC. Methodology: Twelve individuals suffering from CCC were evaluated (7 men), with a mean age of 54.91± 8.60 years and the following inclusion criteria: functional class II and III according to the New York Heart Association (NYHA); left ventricle ejection fraction below 45%; clinical stability (> 3 months); symptom duration > 1 year, body mass index (BMI) < 35Kg/m2 and non-smokers or ex-smokers with a history of smoking <10 packs/day. All subjects were submitted to spirometry, manometer testing, maximal cardiopulmonary exercise testing (CPX) and a quality of life questionnaire (Minnesota). Results: A negative correlation was observed between VO2máx and MLHFQ scores (r=-0.626; p=0.03) and a positive association with MIP (r=0.713; p=0.009). Positive correlations were also recorded between MIP and spirometric variables [FEV1(r=0.825;p=0.001 ), FVC(r=0.66;p=0.01 and FEF25-75%(r=0.639;p=0.02)]. Conclusion: The present study demonstrated that in patients with CCC: VO2MAX is directly related to inspiratory muscle strength and quality of life, while deteriorating lung function is directly associated with respiratory muscle weakness

Filmes nanométricos de FeN e ALN crescidos por sputtering e aplicações do efeito peltier

This study will show the capability of the reactive/nonreactive sputtering (dc/rf) technique at low power for the growth of nanometric thin films from magnetic materials (FeN) and widegap semiconductors (AlN), as well as the technological application of the Peltier effect using commercial modules of bismuth telluride (Bi2Te3). Of great technological interest to the high-density magnetic recording industry, the FeN system represents one of the most important magnetic achievements; however, diversity of the phases formed makes it difficult to control its magnetic properties during production of devices. We investigated the variation in these properties using ferromagnetic resonance, MOKE and atomic force microscopy (AFM), as a function of nitrogen concentration in the reactive gas mixture. Aluminum nitride, a component of widegap semiconductors and of considerable interest to the electronic and optoelectronic industry, was grown on nanometric thin film for the first time, with good structural quality by non-reactive rf sputtering of a pure AlN target at low power (≈ 50W). Another finding in this study is that a long deposition time for this material may lead to film contamination by materials adsorbed into deposition chamber walls. Energy-dispersive X-ray (EDX) analysis shows that the presence of magnetic contaminants from previous depositions results in grown AlN semiconductor films exhibiting magnetoresistance with high resistivity. The Peltier effect applied to commercially available compact refrigeration cells, which are efficient for cooling small volumes, was used to manufacture a technologically innovative refrigerated mini wine cooler, for which a patent was duly registered

Avaliação da cinemática do complexo tóracoabdominal durante repouso e endurance muscular respiratória em obesos

Background: Obesity may affect the respiratory system, causing changes in respiratory function and in the pulmonary volumes and flows. Objectives: To evaluate the influence of obesity in the movement of thoracoabdominal complex at rest and during maximal voluntary ventilation (MVV), and the contribution between the different compartments of this complex and the volume changes of chest wall between obese and non-obese patients. Materials and Methods: We studied 16 patients divided into two groups: the obese group (n = 8) and group non-obese (n = 8). The two groups were homogeneous in terms of spirometric characteristics (FVC mean: 4.97 ± 0.6 L - 92.91 ± 10.17% predicted, and 4.52 ± 0.6 L - 93.59 ± 8.05%), age 25.6 ± 5.0 and 26.8 ± 4.9 years, in non-obese and obese respectively. BMI was 24.93 ± 3.0 and 39.18 ± 4.3 kg/m2 in the groups investigated. All subjects performed breathing calm and slow and maneuver MVV, during registration for optoelectronic plethysmography. Statistical analysis: we used the unpaired t test and Mann-Whitney. Results: Obese individuals had a lower percentage contribution of the rib cage abdominal (RCa) during breathing at rest and VVM. The variation of end expiratory (EELV) and end inspiratory (EILV) lung volumes were lower in obese subjects. It has been found asynchrony and higher distortion between compartments of thoracoabdominal complex in obese subjects when compared to non-obese. Conclusions: Central obesity impairs the ventilation lung, reducing to adaptation efforts and increasing the ventilatory work

Efeitos agudos de diferentes intensidades de pressão expiratória positiva sobre os volumes pulmonares em pacientes com acidente vascular encefálico

observar os efeitos agudos de diferentes intensidades de Pressão Expiratória Positiva (PEP) sobre a cinemática do complexo toracoabdominal de pacientes acometidos por Acidente Vascular Encefálico (AVE). Métodos: Foram selecionados 21 indivíduos com AVE e 16 indivíduos saudáveis pareados por idade sexo e IMC para grupo controle. Avaliamos função pulmonar, pressões dos músculos respiratórios e os volumes pulmonares por meio da Pletismografia Optoeletrônica durante três diferentes intensidades de PEP 10, 15 e 20 cmH2O. Resultados: o efeito da PEP no volume corrente (VC) do grupo AVE em relação ao grupo controle foi diferente. Enquanto o grupo controle aumentou o VC em relação a respiração tranquila em 343%, 395,2% e 431,8% nas PEP10, PEP15 e PEP20 cmH2O o grupo AVE aumento 186%, 218.8% e 209.5% (p < 0.0001). A PEP também influenciou de forma diferente em relação ao Tempo inspiratório com intensidades diferentes no grupo controle e AVE (p < 0.0001). No ciclo de trabalho foi observado um aumento no grupo controle nas PEP10 (p < 0.001) e PEP15 (p < 0.05) e no grupo AVE foi observada uma redução PEP20 (p < 0.01) quando comparada com a respiração tranquila. Os volumes operacionais do grupo AVE foi observado aumento do volume inspiratório final da parede torácica (Vifpt) e do Volume expiratório final da parede torácica (Vefpt) diferente do grupo controle que gerou aumento do Vifpt acompanhado de diminuição do Vefpt durante as três intensidades de PEP. Conclusão: A hiperinsuflação observada no grupo AVE demonstra que essa terapêutica deve ser utilizada com cautela especialmente nas intensidades maiores que 10 cmH2O para essa população

Avaliação dos efeitos agudos de diferentes niveis de PEP sobre o padrão respiratório e volumes operacionais de pacientes com Parkinson

Objetivo: Determinar os efeitos agudos de diferentes intensidades de pressão expiratória positiva sobre o padrão respiratório e volumes operacionais de pacientes com doença de Parkinson. Métodos: Foram eleitos para o estudo 23 pacientes em estágios II ou III da doença, estando na condição ON , sendo 8 excluídos, e 15 controles saudáveis. Os indivíduos foram submetidos a uma avaliação inicial, constando de dados gerais, avaliação antropométrica, função pulmonar e força muscular respiratória. Após esta etapa inicial, realizou-se a avaliação dos volumes pulmonares com pletismografia optoeletrônica associado a utilização de pressão expiratória positiva (PEP) em três intensidades de pressão positiva, 10 cmH2O, 15 cmH2O e 20 cmH2O em ordem aleatória. Resultados: O grupo Parkinson apresentou valores espirométricos e de força muscular respiratória significativamente menores que o grupo controle (p<0.01). Houve diferença nos valores de volume corrente (Vt) do grupo Parkinson em relação ao grupo controle na respiração tranqüila (p<0.001) e aumento no Vt do grupo Parkinson com uso das três intensidades de PEP (p<0.001), sem diferenças estatisticamente significativas entre as intensidades e com diferença na distribuição compartimental do Vt entre os grupos (p<0.001). O fluxo inspiratório médio e o volume minuto do grupo Parkinson foram menores em relação ao grupo controle na respiração tranqüila (p<0.001) e aumentaram com o uso das três intensidades de PEP (p<0.001), sem diferenças estatisticamente significativas entre as intensidades. Houve diferença na variação dos volumes operacionais entre os grupos em todas as intensidades de PEP (p < 0.001). O volume pulmonar expiratório final não aumentou no grupo Parkinson com uso de PEP. O volume pulmonar inspiratório final aumentou no grupo Parkinson em todas intensidades de PEP (p < 0.001), não havendo diferenças entre as intensidades. Conclusão: Os pacientes com doença de Parkinson apresentam alterações em diferentes componentes do padrão respiratório e a terapia com PEP determina modificações clinicamente importantes nos volumes pulmonares, considerando a intensidade de 10 cmH2O suficientes para este objetivo terapêutico

Demodulação de sinais interferométricos de saída de sensor eletro-óptico de tensões elevadas utilizando processador digital de sinais

Pós-graduação em Engenharia Elétrica - FEIS

Investigação das características I x V e C x V de NCPS puro, com nitrogênio substitucional carregado (-1 e +1) e com grupos doador (NO2)-aceitador (NH2) através de métodos derivados de hartree-fock

Neste trabalho, fizemos uma investigação sobre o estudo teórico das características I x V e C x V de Nanotubo Carbono de Parede Simples (NCPS) puro, com Nitrogênio substitucional carregado com cargas -1 (caracterizando um indicativo de dopagem tipo n) e +1 (caracterizando um indicativo de dopagem tipo p) e na presença de grupos doador (NO₂)-aceitador (NH₂), através da simulação computacional do estado fundamental de NCPS, bem como de sua estrutura eletrônica e propriedades ópticas, utilizando parametrizações semi-empíricas AM1 (Austin Mudel 1) e ZINDO/S-ClS (Zerner´s lntermediate Neglect of Differential Orbital/Spectroscopic - Cunfiguration lnteraction Single) derivadas da Teoria de Hartree-Fock baseada em técnicas de química quântica. Por meio deste modelo teórico analisamos as propriedades ópticas e eletrônicas, de maior interesse para esses materiais, a fim de se entender a melhor forma de interação desses materiais na fabricação de dispositivos eletrônicos, tais como TECs (Transistores de Efeito de Campo) ou em aplicações em optoeletrônica tais como DEL (Dispositivo Emissor de Luz). Observamos que NCPS com Nitrogênio substitucional apresentam defeitos conformacionais do tipo polarônico. Fizemos as curvas dos espectros UV-visível de Absorção para NCPS armchair e zigzag puro, com Nitrogênio substitucional carregado com cargas (-1 e +1) e na presença de grupos doador (NO₂)-aceitador (NH₂), quando perturbados por intensidades diferentes de campo elétrico. Verificamos que em NCPS zigzag ao aumentarmos a intensidade do campo elétrico, suas curvas sofrem grandes perturbações. Obtivemos as curvas p x E, I x V e C x V para esses NCPS, concluímos que NCPS armchair possui comportamento resistor, pois suas curvas são lineares e zigzag possui comportamento semelhante ao dos dispositivos eletrônicos importantes para o avanço tecnológico. Assim, nossos resultados estão de bom acordo com os resultados experimentais e teóricos de NCPS puro e com Nitrogênio encontrados na literatura.

Medição interferométrica de fase óptica através do método de segmentação do sinal amostrado

Pós-graduação em Engenharia Elétrica - FEIS

Estudo de flutuações de potenciais em poços quânticos de InGaAsN

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Estudo de flutuações de potenciais em poços quânticos de InGaAsN

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Sistema sensor em fibra ótica para deteção de gás

O presente trabalho descreve duas técnicas de deteção de gás baseadas em fibra ótica e apresenta dois sistemas sensores testados em ambiente laboratorial, usando técnicas de processamento de sinal usualmente associadas à espetroscopia de absorção. O estudo inicial do estado da arte dos sensores baseados em fibra ótica para a deteção de gases apresenta soluções com elevada seletividade, sensibilidade e resolução que permitem tempos de resposta curtos e esquemas de multiplexagem versáteis. A técnica de espetroscopia de absorção direta (DAS) permite a deteção de gases de forma simples e com alguma eficácia, mas com uma baixa relação-sinal-ruido. A espetroscopia por modulação de comprimento de onda (WMS) é uma técnica muito eficaz e de elevada sensibilidade para a deteção de gases, dado que a deteção é deslocada para frequências afastadas do ruído base, melhorando significativamente a relação-sinal-ruído. Estas técnicas foram escolhidas para a implementação de dois sistemas optoeletrónicos, totalmente controlados pelas respetivas aplicações em LabVIEW para a deteção e monitorização de amónia (NH3), dióxido de carbono (CO2) e metano (CH4). O trabalho é finalizado com a caraterização laboratorial dos sistemas e avaliação do desempenho, permitindo a otimização dos sistemas e técnicas implementados. De referir que o trabalho realizado nas instalações da Unidade de Optoeletrónica e Sistemas Eletrónicos (UOSE) do Instituto de Engenharia de Sistemas e Computadores (INESC), Tecnologia e Ciência (TEC), laboratório associado coordenado pelo INESC Porto, permitiu, excelentes condições de trabalho, essenciais para implementar de forma prática os diversos conceitos estudados, bem como testar e caraterizar todos os sistemas desenvolvidos em ambiente laboratorial. O trabalho desenvolvido enquadra-se no âmbito do projeto europeu ECOAL-MGT (Gestão ecológica de pilhas de resíduos de carvão), que será implementado para monitorização remota de parâmetros fundamentais de uma escombreira de carvão em auto-combustão em S.ºPedro da Cova, Portugal.

Análise da distribuição do volume pulmonar total e compartimental de crianças com peso normal e obesidade em diferentes posturas

Introdução: A obesidade infantil apresenta incidência crescente e as possíveis comorbidades, como alteração da função respiratória, estão cada vez mais presente nessa faixa etária. O tecido adiposo impõe carga ao sistema respiratório o que leva a um padrão restritivo. Essa condição sofre alterações com as mudanças posturais, onde a gravidade influencia o padrão respiratório de acordo com o posicionamento adotado. Objetivo: Avaliar a distribuição dos volumes total e regional e o movimento tóracoabdominal de crianças e adolescentes que estão acima do peso nas posturas supino e sentado. Métodos: Cinqüenta e duas crianças/adolescentes (8-12 anos) divididas em três grupos: Grupo Obeso (GO=22); Grupo Sobrepeso (GSP=9); Grupo Controle (GC=21) foram avaliadas quanto às medidas antropométricas, teste de função pulmonar, exame das pressões respiratórias máxima e a pletismografia optoeletrônica em duas posturas, supino e sentado, durante a respiração tranquila. Resultados: As crianças que estão obesas apresentaram maiores valores em relação ao GSP e GC das seguintes variáveis espirométricas: volume expiratório forçado no primeiro segundo (VEF1) (p<0.05) e capacidade vital forçada (CVF) (p<0.01). No exame de manovacuometria o GO apresentou um aumento na pressão inspiratória máxima (PImáx) (p<0.01) em comparação com os outros grupos. Quanto à distribuição do volume corrente, o GO possui uma maior contribuição do compartimento abdominal (AB) na postura supina (p<0.05) em relação ao GC e GSP, enquanto que na postura sentada os grupos não diferiram em relação à distribuição dos volumes. O GO apresentou maior assincronia na postura supina (p<0.05) e maior velocidade de encurtamento (p<0.05) em relação os outros grupos. Conclusão: A obesidade em crianças/adolescentes não provoca prejuízos na função pulmonar, incrementa a força muscular inspiratória, aumenta a participação do compartimento AB e a assincronia no MTA na postura em supino, conclui-se que a postura supina associada à obesidade provoca aumento da sobrecarga do diafragma, desfavorecendo o desempenho do sistema respiratório.