ASIC para estimulação elétrica da espinal medula

Spinal Cord Injuries (SCI) have severe consequences such as tetraplegia and paraplegia, which dramatically affect the healthcare of the patients. Successful therapies for such injuries are yet to be attainable. Currently, there is a focus on the study and implementation of small implantable devices that are capable of providing in-vivo electrical stimulation to the spinal cord. Since the impedance of the neural tissue experiences constant changes, the focus is on using current stimulation instead of voltage, to compensate the impedance variations. Furthermore, the usage of scaffolds to provide alignment on the regrown fibers, combined with electrical stimulation is viewed as possible solution for SCI therapy. The NeuroStim- Spinal project, in which this work is inserted, aims to propose a SCI therapy based on in-vivo electrical stimulation combined with 3D printed scaffolds that have in its composition based materials (GBM) and adipose derived decellularized tissue (adECM). The work presented is an application-specific integrated circuit design (ASIC) that provides current-mode stimulation for neuronal regeneration, with the objective of providing in-vivo electrical stimulation for SCI therapy. The main challenges on the design of such devices is in obtaining low circuit area and power consumption, while maintaining the specifications needed. These characteristics are important, since it is intended to be an implantable device. The stimulation circuit consists of, a communication interface with a microcontroller using the Serial Peripheral Communication (SPI) protocol, a 10-bit DAC (Digital-to-Analog Converter) based on a binary charge scaling architecture, a voltage-to-current converter with a feed-forward voltage attenuator (FFVA) architecture, and a H-bridge circuit composed of CMOS switches to drive the scaffold. Results demonstrate that the system developed is capable of driving current from 0 to 200μA with an absolute error bellow 0.75μA. In addition, the developed circuit can provide these range of currents with high linearity to a 15k load impedance. The system can still provide linear stimulation for higher load impedance’s, but in smaller current ranges. Furthermore, the circuit uses a supply voltage of 5V and has an average power dissipation of 19.5mW. The ASIC was developed using a 0.35μm CMOS technology, has dimensions of 270μm per 700μm, which corresponds to a total area of 0.19mm2. The work was developed using the Cadence software.Lesões na Medula Espinhal são causadas sobretudo devido acidentes rodoviários, quedas e lesões na prática de desportos. Estas têm graves consequências no estado de saúde dos pacientes, uma vez que saõ responsáveis por diagnósticos como tetraplegia e paraplegia. Até hoje, terapias eficazes para este tipo de lesões ainda não foram conseguidas, o que torna esta temática num foco de estudo. Atualmente, uma das orientações deste foco de estudo está direcionado em dispositivos elétricos implantáveis capazes de estimular a espinal medula in-vivo, promovendo a regeneração da mesma. Adicionalmente, o uso de materiais (scaffolds) que permitem manter o alinhemento no crescimento das fibras, em conjunto com estimulação elétrica é vista como a solução consensual para terapias relacionadas com Lesões na Medula Espinhal. Assim, o projeto NeuroStimSpinal, na qual este trabalho se insere, foi proposto. Este tem como objetivo propor uma terapia para esta problemática usando estimulação elétrica em conjunto com scaffolds impressas em 3D. O trabalho apresentado nesta dissertação é baseado num circuito integrado de aplicação específica (CIAE) para estimulação em corrente da espinal medula, com o intuito de promover a regeneração da mesma. Os desafios na implementação deste tipo de circuitos estão relacionados com a necessidade destes terem de ser pequenos em tamanho e consumir uma potência reduzida, mantendo as características necessárias para a estimulação, uma vez que é necessário que o mesmo faça parte de um dispositivo implantável. O circuito de estimulação proposto consiste: numa interface de comunicação com a unidade de controlo (microcontrolador) usando o protocolo Serial Peripheral Communication (SPI); um conversor digital para analógico de 10 bits, o qual se baseia numa arquitetura de escalonamento binário por carga; um conversor tensão para corrente rail-to-rail e uma ponte H que direciona a corrente pela scaffold, cuja implementação se baseia no uso de portas de transmissão como comutadores. Resultados ao trabalho desenvolvido mostram que o circuito é capaz de estimular a scaffold com correntes entre 0 to 200μA com um erro na corrente de estimulação inferior a 0.75μA. O circuito é capaz ainda de fornecer uma corrente linear, na gama mencionada, a cargas com impedancias até 15k . Para cargas superiores o circuito é capaz de fornecer uma corrente linear, embora em gamas de correntes menores. O circuito implementado usa como tensão de alimentação 5V, tem um consumo médio de potência de 19.5mW e ocupa uma área de 0.19mm2. No decurso do trabalho desenvolvido foi utilizada uma tecnlogoia CMOS de 0.35um. A implementação e resultados foram obtidos com recurso ao software Cadence.Mestrado em Engenharia Eletrónica e Telecomunicaçõe

Assignment of probabilities and collective action as a winning strategy in the coupon lottery

En este artículo abordamos la creencia de los apostadores según la cual, cuando el premio mayor de las loterías de cupones se acumula, las ventas tienden a incrementarse, pues habría una motivación mayor para participar en el juego. Si bien los economistas clásicos creen que esto es un comportamiento irracional, por no estratégico, el estudio no descarta la validez de esta creencia; halla dos comportamientos en los apostadores que, en lenguaje de juegos, serían una acción individual y otra colectiva; la primera aleatoria, la segunda colocaría las probabilidades en favor de los apostadores. El estudio se hizo sobre cuarenta sorteos de una lotería en Venezuela en el año 2000 y, aun cuando los datos ya son obsoletos respecto de la contabilidad, no lo son respecto del juego, la creencia de los apostadores pervive con datos actuales. Para contrastar esta creencia contra la evidencia empírica, se usaron técnicas estadísticas corrientes aplicadas al modelo del juego y se calcularon las probabilidades a priori y a posteriori de los sorteos, hallando que, paradójicamente, las probabilidades iniciales, estando en favor de los apostadores, el propio mercado las revierte en su contra obligando a la acción colectiva.In this article, we address the gamblers’ belief according to which, when the coupon lotteries jackpot accumulates, sales tend to increase, as there would be a greater motivation to participate in the game. Although classical economists believe that this is an irrational behavior, for being non-strategic, the study fails to rule out the validity of this belief; it finds two behaviors in gamblers that, in gaming language, would be an individual and a collective action; the first one being random, while the second one would place the odds in favor of the gamblers. The study was performed on forty lottery draws in Venezuela in the year 2000 and, even though the data are already obsolete with respect to accounting, they are not obsolete with respect to gambling, since the gamblers’ belief survives with current data. In order to contrast this belief with the empirical evidence, current statistical techniques applied to the game model were used and the a priori and a posteriori probabilities of the draws were calculated. The findings show that, paradoxically, the initial probabilities are in favor of the gamblers, but the market itself reverses these probabilities against them, thus forcing the collective action

The use of attached-sunspaces in retrofitting design: the case of residential buildings in Portugal

This study addresses the energetic performance of an attached-sunspace applied to an existing residential building in Portugal. Four configurations (two attached, one integrated and one partially integrated) are studied in six different climatic zones. In addition other key parameters are considered such as ventilation (with or without natural ventilation), shading devices (one external and two internal configurations), number of glazed surface layers (single glazed and double glazed) and orientation (South, East and West). The thermal performance analysis, carried out using a dynamic simulation code, proved that energy savings for retrofitting design can be very important and that in climates with warm summers the risk of overheating can be considerably diminished through an accurate analysis based on modeling

Relaxation dynamics of an unlike spin pair system

Redfield master equation was applied to study the dynamics of an ensemble of interacting pair of unlike spins at room temperature. This spin quantum system is a workbench quantum model to analyze the relaxation dynamics of a heteronuclear two-level spin system interacting by a pure dipole-dipole coupling. Expressions for the density matrix elements and their relaxation rate constants of each coherence order were computed. In addition, the solutions were evaluated considering three initial quantum states, and the theoretical predictions, such as multi-exponential evolutions and enhancement, are behaviors that the solutions preserve and agree with previous studies performed for magnetization time evolutions. Moreover, the solutions computed to predict the dynamics of the longitudinal magnetization avoid the disagreement reported by I. Solomon

Doble Tributación Internacional

100 p

EIS, Mott Schottky and EFM analysis of the electrochemical stability and dielectric properties of Ca-P-Ag and Ca-P-Si-Ag coatings obtained by plasma electrolytic oxidation in Ti6Al4V

Ti6Al4V ELI (ASTM F136) alloy is one of the most used alloys in devices for osteosynthesis and joint replacement. However, the properties of this alloy can be improved regarding biocompatibility and the osteointegration with the bone tissue through coatings. The aim of this study was the evaluation of the electrochemical behavior of a coating obtained by plasma electrolytic oxidation on Ti6Al4V ELI, using electrolyte solutions enriched with PO4 2-, Ca+2, Si+4 ions and various concentrations of Ag+1. The coatings were characterized by electrochemical impedance spectroscopy (EIS) and Mott-Schottky (M-S) in a three-electrode cell with a simulated physiological solution. The electrochemical behavior was compared with electrostatic force microscopy (EFM). The EIS results showed improved stability properties in corrosion for Ca-P-Ag coatings, compared with Ca-P-Si-Ag. Nyquist and Bode Spectra showed relaxations related to charge transference to the double electrochemical layer and the reflex of the microstructural changes and conductivity of the coating given by its composition. According to with M-S results, all the samples showed an n-type conductivity increased with silver inclusion. The potential, the phase, and amplitude of the coatings with silver inclusion compared to uncoated Ti6Al4V were observed by EFM

Produção e caracterização de macroporosos de Bonelike pelo método de replicação de espumas de poliuretano

Estágio realizado na MedMat Innovation e orientado pelo Doutora Marta Alves da SilvaTese de mestrado integrado. Engenharia Metalúrgica e de Materiais. Faculdade de Engenharia. Universidade do Porto. 200

Jogos adaptativos para apoio à reabilitação de pessoas com perda de memória

A memória é uma capacidade de adquirir dados do mundo que nos rodeia. Sem esta, não haveria a possibilidade de aprendermos a realizar atividades motoras ou até mesmo sermos capazes de comunicar. Em conclusão, a memória é um bem essencial para a nossa vida. Contudo, existem inúmeras causas e fatores que podem provocar a perda de memória de uma pessoa, de forma temporária ou permanente. Sempre que a perda é temporária, é passível de uma intervenção feita por terapeutas especialistas que trabalham diretamente com o paciente. Estas perdas tratam-se de um problema social que afeta tanto os jovens (que poderão perder esta capacidade através de acidentes, doenças ou outros fatores) como também os menos jovens pelas mesmas razões ou por ocorrências aos quais estes indivíduos encontram-se mais suscetíveis, como por exemplo, Acidentes Vasculares Cerebrais (AVC). Com isto, pretendemos estudar a possibilidade de uma solução mediada através das tecnologias que possibilite a criação de jogos de recuperação de memória que sejam adaptativos e personalizáveis para cada paciente. Para este efeito, será necessário efetuar o estudo prévio dos processos utilizados para a recuperação de memória (envolvendo peritos e leituras sobre o tema) e perceber quais mecanismos e técnicas de recuperação de memória de forma a sistematizar e classificar procedimentos adequados para o sistema proposto.The memory is an ability to acquire data from the world around us. Without this, we couldn’t learn how to make certain physical activities or how to communicate between each other’s. In conclusion, the memory is an essential good for our life. However, there is innumerous causes and factors that can induce the memory loss to a person, on a temporary or permanent way. When the loss is temporary, it’s believable one traditional intervention made by special therapists who work directly with the patient. These losses are a social problem that can affect young people (that can lose memory accidents, diseases or other factors) and adult and elder people that can lose the memory like the young ones but also they are more sensible for more occurrences, like heart attacks. With this, we want to studies the possibility of one technological solution that provide the creation of the rehabilitation games for memory that can be adapt and personalized for each patient. For that, we need to study all processes previously that are being use for the memory rehabilitation and understand the mechanical techniques of memory rehabilitation to systematize and classify the proper procedures for the proposed system

Avaliação do impacte dos solários no desempenho energético de edifícios residenciais

Dissertação para obtenção do Grau de Mestre em Engenharia CivilActualmente a energia desempenha um papel preponderante no bem-estar económico e social. Porém, os seus custos cada vez mais elevados e a debilidade no seu abastecimento motivaram a implementação de políticas com vista a redução do consumo energético em vários sectores. O sector residencial representa 17% do consumo de energia final do país, dos quais cerca de 25% são alusivos à utilização de equipamentos de climatização. Uma das políticas para a redução do consumo de energia é a reabilitação térmica de edifícios com baixa eficiência energética. Em Portugal Continental, 65% do edificado é anterior à primeira regulamentação térmica, pelo que estes edifícios apresentam baixos níveis de conforto térmico e elevados consumos energéticos. A aplicação de sistemas solares passivos neste tipo de edifícios é bastante apelativa, uma vez que estes sistemas contribuem para o aquecimento e arrefecimento natural. Este estudo apresenta o desempenho energético da aplicação de um sistema solar passivo de ganho isolado, o solário, aplicado a uma fracção autónoma de um edifício multifamiliar em várias cidades com climas distintos. Esta análise foi realizada recorrendo a duas ferramentas de análise do comportamento térmico de edifícios em regime dinâmico, EnergyPlus e TRNSYS, que permitem um estudo rigoroso do comportamento térmico dos edifícios. Os resultados obtidos na sequência das análises realizadas indicam que a aplicação do sistema solar passivo do tipo solário está associado a um aumento da eficiência energética da habitação em análise, assim como pode superar o desempenho térmico do sistema ETICS, que é habitualmente aplicado em obras de reabilitação

Assignment of probabilities and collective action as a winning strategy in the coupon lottery

En este artículo abordamos la creencia de los apostadores según la cual, cuando el premio mayor de las loterías de cupones se acumula, las ventas tienden a incrementarse, pues habría una motivación mayor para participar en el juego. Si bien los economistas clásicos creen que esto es un comportamiento irracional, por no estratégico, el estudio no descarta la validez de esta creencia; halla dos comportamientos en los apostadores que, en lenguaje de juegos, serían una acción individual y otra colectiva; la primera aleatoria, la segunda colocaría las probabilidades en favor de los apostadores. El estudio se hizo sobre cuarenta sorteos de una lotería en Venezuela en el año 2000 y, aun cuando los datos ya son obsoletos respecto de la contabilidad, no lo son respecto del juego, la creencia de los apostadores pervive con datos actuales. Para contrastar esta creencia contra la evidencia empírica, se usaron técnicas estadísticas corrientes aplicadas al modelo del juego y se calcularon las probabilidades a priori y a posteriori de los sorteos, hallando que, paradójicamente, las probabilidades iniciales, estando en favor de los apostadores, el propio mercado las revierte en su contra obligando a la acción colectiva.In this article, we address the gamblers’ belief according to which, when the coupon lotteries jackpot accumulates, sales tend to increase, as there would be a greater motivation to participate in the game. Although classical economists believe that this is an irrational behavior, for being non-strategic, the study fails to rule out the validity of this belief; it finds two behaviors in gamblers that, in gaming language, would be an individual and a collective action; the first one being random, while the second one would place the odds in favor of the gamblers. The study was performed on forty lottery draws in Venezuela in the year 2000 and, even though the data are already obsolete with respect to accounting, they are not obsolete with respect to gambling, since the gamblers’ belief survives with current data. In order to contrast this belief with the empirical evidence, current statistical techniques applied to the game model were used and the a priori and a posteriori probabilities of the draws were calculated. The findings show that, paradoxically, the initial probabilities are in favor of the gamblers, but the market itself reverses these probabilities against them, thus forcing the collective action.Facultad de Ciencias Económica