Detection of human bocavirus and human metapneumovirus by real-time PCR from patients with respiratory symptoms in Southern Brazil

The introduction of newer molecular methods has led to the discovery of new respiratory viruses, such as human metapneumovirus (hMPV) and human bocavirus (hBoV), in respiratory tract specimens. We have studied the occurrence of hMPV and hBoV in the Porto Alegre (PA) metropolitan area, one of the southernmost cities of Brazil, evaluating children with suspected lower respiratory tract infection from May 2007-June 2008. A real-time polymerase chain reaction method was used for amplification and detection of hMPV and hBoV and to evaluate coinfections with respiratory syncytial virus (RSV), influenza A and B, parainfluenza 1, 2 and 3, human rhinovirus and human adenovirus. Of the 455 nasopharyngeal aspirates tested, hMPV was detected in 14.5% of samples and hBoV in 13.2%. A unique causative viral agent was identified in 46.2% samples and the coinfection rate was 43.7%. For hBoV, 98.3% of all positive samples were from patients with mixed infections. Similarly, 84.8% of all hMPV-positive results were also observed in mixed infections. Both hBoV and hMPV usually appeared with RSV. In summary, this is the first confirmation that hMPV and hBoV circulate in PA; this provides evidence of frequent involvement of both viruses in children with clinical signs of acute viral respiratory tract infection, although they mainly appeared as coinfection agents.

Optimization models and methods for real-time transportation planning in forestry

Lors du transport du bois de la forêt vers les usines, de nombreux événements imprévus peuvent se produire, événements qui perturbent les trajets prévus (par exemple, en raison des conditions météo, des feux de forêt, de la présence de nouveaux chargements, etc.). Lorsque de tels événements ne sont connus que durant un trajet, le camion qui accomplit ce trajet doit être détourné vers un chemin alternatif. En l’absence d’informations sur un tel chemin, le chauffeur du camion est susceptible de choisir un chemin alternatif inutilement long ou pire, qui est lui-même "fermé" suite à un événement imprévu. Il est donc essentiel de fournir aux chauffeurs des informations en temps réel, en particulier des suggestions de chemins alternatifs lorsqu’une route prévue s’avère impraticable. Les possibilités de recours en cas d’imprévus dépendent des caractéristiques de la chaîne logistique étudiée comme la présence de camions auto-chargeurs et la politique de gestion du transport. Nous présentons trois articles traitant de contextes d’application différents ainsi que des modèles et des méthodes de résolution adaptés à chacun des contextes. Dans le premier article, les chauffeurs de camion disposent de l’ensemble du plan hebdomadaire de la semaine en cours. Dans ce contexte, tous les efforts doivent être faits pour minimiser les changements apportés au plan initial. Bien que la flotte de camions soit homogène, il y a un ordre de priorité des chauffeurs. Les plus prioritaires obtiennent les volumes de travail les plus importants. Minimiser les changements dans leurs plans est également une priorité. Étant donné que les conséquences des événements imprévus sur le plan de transport sont essentiellement des annulations et/ou des retards de certains voyages, l’approche proposée traite d’abord l’annulation et le retard d’un seul voyage, puis elle est généralisée pour traiter des événements plus complexes. Dans cette ap- proche, nous essayons de re-planifier les voyages impactés durant la même semaine de telle sorte qu’une chargeuse soit libre au moment de l’arrivée du camion à la fois au site forestier et à l’usine. De cette façon, les voyages des autres camions ne seront pas mo- difiés. Cette approche fournit aux répartiteurs des plans alternatifs en quelques secondes. De meilleures solutions pourraient être obtenues si le répartiteur était autorisé à apporter plus de modifications au plan initial. Dans le second article, nous considérons un contexte où un seul voyage à la fois est communiqué aux chauffeurs. Le répartiteur attend jusqu’à ce que le chauffeur termine son voyage avant de lui révéler le prochain voyage. Ce contexte est plus souple et offre plus de possibilités de recours en cas d’imprévus. En plus, le problème hebdomadaire peut être divisé en des problèmes quotidiens, puisque la demande est quotidienne et les usines sont ouvertes pendant des périodes limitées durant la journée. Nous utilisons un modèle de programmation mathématique basé sur un réseau espace-temps pour réagir aux perturbations. Bien que ces dernières puissent avoir des effets différents sur le plan de transport initial, une caractéristique clé du modèle proposé est qu’il reste valable pour traiter tous les imprévus, quelle que soit leur nature. En effet, l’impact de ces événements est capturé dans le réseau espace-temps et dans les paramètres d’entrée plutôt que dans le modèle lui-même. Le modèle est résolu pour la journée en cours chaque fois qu’un événement imprévu est révélé. Dans le dernier article, la flotte de camions est hétérogène, comprenant des camions avec des chargeuses à bord. La configuration des routes de ces camions est différente de celle des camions réguliers, car ils ne doivent pas être synchronisés avec les chargeuses. Nous utilisons un modèle mathématique où les colonnes peuvent être facilement et naturellement interprétées comme des itinéraires de camions. Nous résolvons ce modèle en utilisant la génération de colonnes. Dans un premier temps, nous relaxons l’intégralité des variables de décision et nous considérons seulement un sous-ensemble des itinéraires réalisables. Les itinéraires avec un potentiel d’amélioration de la solution courante sont ajoutés au modèle de manière itérative. Un réseau espace-temps est utilisé à la fois pour représenter les impacts des événements imprévus et pour générer ces itinéraires. La solution obtenue est généralement fractionnaire et un algorithme de branch-and-price est utilisé pour trouver des solutions entières. Plusieurs scénarios de perturbation ont été développés pour tester l’approche proposée sur des études de cas provenant de l’industrie forestière canadienne et les résultats numériques sont présentés pour les trois contextes.

Optimization models and methods for real-time transportation planning in forestry

Lors du transport du bois de la forêt vers les usines, de nombreux événements imprévus peuvent se produire, événements qui perturbent les trajets prévus (par exemple, en raison des conditions météo, des feux de forêt, de la présence de nouveaux chargements, etc.). Lorsque de tels événements ne sont connus que durant un trajet, le camion qui accomplit ce trajet doit être détourné vers un chemin alternatif. En l’absence d’informations sur un tel chemin, le chauffeur du camion est susceptible de choisir un chemin alternatif inutilement long ou pire, qui est lui-même "fermé" suite à un événement imprévu. Il est donc essentiel de fournir aux chauffeurs des informations en temps réel, en particulier des suggestions de chemins alternatifs lorsqu’une route prévue s’avère impraticable. Les possibilités de recours en cas d’imprévus dépendent des caractéristiques de la chaîne logistique étudiée comme la présence de camions auto-chargeurs et la politique de gestion du transport. Nous présentons trois articles traitant de contextes d’application différents ainsi que des modèles et des méthodes de résolution adaptés à chacun des contextes. Dans le premier article, les chauffeurs de camion disposent de l’ensemble du plan hebdomadaire de la semaine en cours. Dans ce contexte, tous les efforts doivent être faits pour minimiser les changements apportés au plan initial. Bien que la flotte de camions soit homogène, il y a un ordre de priorité des chauffeurs. Les plus prioritaires obtiennent les volumes de travail les plus importants. Minimiser les changements dans leurs plans est également une priorité. Étant donné que les conséquences des événements imprévus sur le plan de transport sont essentiellement des annulations et/ou des retards de certains voyages, l’approche proposée traite d’abord l’annulation et le retard d’un seul voyage, puis elle est généralisée pour traiter des événements plus complexes. Dans cette ap- proche, nous essayons de re-planifier les voyages impactés durant la même semaine de telle sorte qu’une chargeuse soit libre au moment de l’arrivée du camion à la fois au site forestier et à l’usine. De cette façon, les voyages des autres camions ne seront pas mo- difiés. Cette approche fournit aux répartiteurs des plans alternatifs en quelques secondes. De meilleures solutions pourraient être obtenues si le répartiteur était autorisé à apporter plus de modifications au plan initial. Dans le second article, nous considérons un contexte où un seul voyage à la fois est communiqué aux chauffeurs. Le répartiteur attend jusqu’à ce que le chauffeur termine son voyage avant de lui révéler le prochain voyage. Ce contexte est plus souple et offre plus de possibilités de recours en cas d’imprévus. En plus, le problème hebdomadaire peut être divisé en des problèmes quotidiens, puisque la demande est quotidienne et les usines sont ouvertes pendant des périodes limitées durant la journée. Nous utilisons un modèle de programmation mathématique basé sur un réseau espace-temps pour réagir aux perturbations. Bien que ces dernières puissent avoir des effets différents sur le plan de transport initial, une caractéristique clé du modèle proposé est qu’il reste valable pour traiter tous les imprévus, quelle que soit leur nature. En effet, l’impact de ces événements est capturé dans le réseau espace-temps et dans les paramètres d’entrée plutôt que dans le modèle lui-même. Le modèle est résolu pour la journée en cours chaque fois qu’un événement imprévu est révélé. Dans le dernier article, la flotte de camions est hétérogène, comprenant des camions avec des chargeuses à bord. La configuration des routes de ces camions est différente de celle des camions réguliers, car ils ne doivent pas être synchronisés avec les chargeuses. Nous utilisons un modèle mathématique où les colonnes peuvent être facilement et naturellement interprétées comme des itinéraires de camions. Nous résolvons ce modèle en utilisant la génération de colonnes. Dans un premier temps, nous relaxons l’intégralité des variables de décision et nous considérons seulement un sous-ensemble des itinéraires réalisables. Les itinéraires avec un potentiel d’amélioration de la solution courante sont ajoutés au modèle de manière itérative. Un réseau espace-temps est utilisé à la fois pour représenter les impacts des événements imprévus et pour générer ces itinéraires. La solution obtenue est généralement fractionnaire et un algorithme de branch-and-price est utilisé pour trouver des solutions entières. Plusieurs scénarios de perturbation ont été développés pour tester l’approche proposée sur des études de cas provenant de l’industrie forestière canadienne et les résultats numériques sont présentés pour les trois contextes.

Real-time Human Motion Capture with Simple Marker Sets and Monocular Video

In this paper we present a hybrid method to track human motions in real-time. With simplified marker sets and monocular video input, the strength of both marker-based and marker-free motion capturing are utilized: A cumbersome marker calibration is avoided while the robustness of the marker-free tracking is enhanced by referencing the tracked marker positions. An improved inverse kinematics solver is employed for real-time pose estimation. A computer-visionbased approach is applied to refine the pose estimation and reduce the ambiguity of the inverse kinematics solutions. We use this hybrid method to capture typical table tennis upper body movements in a real-time virtual reality application.

Using the Simulation Modeling Methods for the Designing Real-Time Integrated Expert Systems

Certain theoretical and methodological problems of designing real-time dynamical expert systems, which belong to the class of the most complex integrated expert systems, are discussed. Primary attention is given to the problems of designing subsystems for modeling the external environment in the case where the environment is represented by complex engineering systems. A specific approach to designing simulation models for complex engineering systems is proposed and examples of the application of this approach based on the G2 (Gensym Corp.) tool system are described.

An embedded real-time red peach detection system based on an OV7670 camera, ARM Cortex-M4 processor and 3D Look-Up Tables

This work proposes the development of an embedded real-time fruit detection system for future automatic fruit harvesting. The proposed embedded system is based on an ARM Cortex-M4 (STM32F407VGT6) processor and an Omnivision OV7670 color camera. The future goal of this embedded vision system will be to control a robotized arm to automatically select and pick some fruit directly from the tree. The complete embedded system has been designed to be placed directly in the gripper tool of the future robotized harvesting arm. The embedded system will be able to perform real-time fruit detection and tracking by using a three-dimensional look-up-table (LUT) defined in the RGB color space and optimized for fruit picking. Additionally, two different methodologies for creating optimized 3D LUTs based on existing linear color models and fruit histograms were implemented in this work and compared for the case of red peaches. The resulting system is able to acquire general and zoomed orchard images and to update the relative tracking information of a red peach in the tree ten times per second.

A Real Time Vision System for Autonomous Systems: Characterization during a Middle Size Match

in RoboCup 2007: Robot Soccer World Cup XI

A multimodal and adaptive real-time human -computer interface for peoples with severe motor disability

This dissertation introduces the design of a multimodal, adaptive real-time assistive system as an alternate human computer interface that can be used by individuals with severe motor disabilities. The proposed design is based on the integration of a remote eye-gaze tracking system, voice recognition software, and a virtual keyboard. The methodology relies on a user profile that customizes eye gaze tracking using neural networks. The user profiling feature facilitates the notion of universal access to computing resources for a wide range of applications such as web browsing, email, word processing and editing. ^ The study is significant in terms of the integration of key algorithms to yield an adaptable and multimodal interface. The contributions of this dissertation stem from the following accomplishments: (a) establishment of the data transport mechanism between the eye-gaze system and the host computer yielding to a significantly low failure rate of 0.9%; (b) accurate translation of eye data into cursor movement through congregate steps which conclude with calibrated cursor coordinates using an improved conversion function; resulting in an average reduction of 70% of the disparity between the point of gaze and the actual position of the mouse cursor, compared with initial findings; (c) use of both a moving average and a trained neural network in order to minimize the jitter of the mouse cursor, which yield an average jittering reduction of 35%; (d) introduction of a new mathematical methodology to measure the degree of jittering of the mouse trajectory; (e) embedding an onscreen keyboard to facilitate text entry, and a graphical interface that is used to generate user profiles for system adaptability. ^ The adaptability nature of the interface is achieved through the establishment of user profiles, which may contain the jittering and voice characteristics of a particular user as well as a customized list of the most commonly used words ordered according to the user's preferences: in alphabetical or statistical order. This allows the system to successfully provide the capability of interacting with a computer. Every time any of the sub-system is retrained, the accuracy of the interface response improves even more. ^

Real-time quantitative PCR in cerebral toxoplasmosis diagnosis of Brazilian human immunodeficiency virus-infected patients

Cerebral toxoplasmosis is the most common cerebral mass lesion in AIDS patients in Brazil, and results in high mortality and morbidity, despite free access to HAART (highly active antiretroviral treatment). Molecular diagnosis based on conventional PCR (cnPCR) or real-time quantitative PCR (qrtPCR) has been indispensable for definitive diagnosis. We report here the evaluation of qrtPCR with blood and cerebrospinal fluid (CSF) samples from AIDS patients in Brazil. This prospective study was conducted for 2 years, analysing DNA samples extracted from 149 AIDS patients (98 blood and 51 CSF samples) with confirmed clinical and radiological diagnosis The laboratory diagnosis included cnPCR (with the B22/B23 primer set) and indirect immunofluorescence (IF). For qrtPCR, two primer sets were simultaneously designed based on described genes and using a 6-carboxyfluorescein dye-labelled TaqMan MGB (minor groove binder) probe One was Bug, which amplified a sequence from the B1 gene The other was the RETg, which amplified a PCR product of the 529 bp sequence. The overall cnPCR and qrtPCR results were positive results were observed in 33.6% (50) patients The sensitivities were 98% for cnPCR (B22/B23), and 86 and 98% for qrtPCR (B1Tg and RETg, respectively). Negative reactions were observed in 66 4% patients. The specificities were 97% for cnPCR and qrtPCR (B1Tg). and 88.8% for RETg These data show that RETg PCR is highly sensitive as it amplifies a repeat region with many copies; however, its specificity is lower than the other markers However, B1Tg PCR had good specificity, but lower sensitivity Among the patients, 20 had blood and CSF collected simultaneously Thus, their results permitted us to analyse and compare molecular, serological and clinical diagnosis for a better understanding of the different scenarios of laboratorial and clinical diagnosis. For nine patients with confirmed cerebral toxoplasmosis diagnosis, four scenarios were observed: (i) and (ii) negative molecular diagnosis for CSF and positive for blood with variable IF titres for the sera and CSF (negative or positive), (iii) positive molecular diagnosis with CSF and negative with blood, and (iv) positive molecular diagnosis in both samples. In the latter two situations, normally the IF titres in sera and CSF are variable. Other opportunistic infections were shown in 11 patients Despite the IF titres in sera and CSF being variable, all of them had negative molecular diagnosis for both samples qrtPCR allows for a rapid identification of Toxoplasma gondii DNA in patient samples; in a minority of cases discrepancies occur with the cnPCR.

Development of a real-time RT-PCR assay for plasma membrane calcium ATPase isoform 1 (PMCA1) mRNA levels in a human breast epithelial cell line.

The plasma membrane Ca2+ pump is a key regulator of cytosolic free Ca2+. Recent studies have demonstrated the dynamic expression of the plasma membrane Ca2+ pump in a variety of cell types. Furthermore, alterations in plasma membrane calcium pump activity have now been implicated in human disease. In this study, the development of a technique to quantitatively assess mRNA expression of the human plasma membrane Ca2+ ATPase (PMCA1) isoform of the plasma membrane Ca2+ pump, using a real-time reverse transcriptase-polymerase chain reaction (real-time RT-PCR) assay in a human breast epithelial cell line (MCF-7) is described. The sequences of the PMCA1 primers and probe for real-time RT-PCR are presented. The results also indicate that PMCA1 mRNA can be normalized to both 18S ribosomal RNA (18S rRNA) and human glyceraldehyde-3-phosphate dehydrogenase (hGAPDH) in MCF-7 cells. Real-time RT-PCR will be most useful in assessing PMCA1 mRNA expression in cases where only low amounts of RNA are available and/or when numerous samples must be assessed simultaneously. (C) 2001 Elsevier Science Inc. All rights reserved.

Optimization of the Sybr Green real time PCR for the detection of Human Herpes Virus type 6 (HHV-6)

HHV-6 is the etiological agent of Exanthem subitum which is considered the sixth most frequent disease in infancy. In immuno-compromised hosts, reactivation of latent HHV-6 infection may cause severe acute disease. We developed a Sybr Green Real Time PCR for HHV-6 and compared the results with nested conventional PCR. A 214 pb PCR derived fragment was cloned using pGEM-T easy from Promega system. Subsequently, serial dilutions were made in a pool of negative leucocytes from 10-6 ng/µL (equivalent to 2465.8 molecules/µL) to 10-9 (equivalent to 2.46 molecules/µL). Dilutions of the plasmid were amplified by Sybr Green Real Time PCR, using primers HHV3 (5' TTG TGC GGG TCC GTT CCC ATC ATA 3)'and HHV4 (5' TCG GGA TAG AAA AAC CTA ATC CCT 3') and by conventional nested PCR using primers HHV1 (outer): 5'CAA TGC TTT TCT AGC CGC CTC TTC 3'; HHV2 (outer): 5' ACA TCT ATA ATT TTA GAC GAT CCC 3'; HHV3 (inner) and HHV4 (inner) 3'. The detection threshold was determined by plasmid serial dilutions. Threshold for Sybr Green real time PCR was 24.6 molecules/µL and for the nested PCR was 2.46 molecules/µL. We chose the Real Time PCR for diagnosing and quantifying HHV-6 DNA from samples using the new Sybr Green chemistry due to its sensitivity and lower risk of contamination.

Evaluation of the use of real-time PCR for human T cell lymphotropic virus 1 and 2 as a confirmatory test in screening for blood donors

INTRODUCTION: HTLV-1/2 screening among blood donors commonly utilizes an enzyme-linked immunosorbent assay (EIA), followed by a confirmatory method such as Western blot (WB) if the EIA is positive. However, this algorithm yields a high rate of inconclusive results, and is expensive. METHODS: Two qualitative real-time PCR assays were developed to detect HTLV-1 and 2, and a total of 318 samples were tested (152 blood donors, 108 asymptomatic carriers, 26 HAM/TSP patients and 30 seronegative individuals). RESULTS: The sensitivity and specificity of PCR in comparison with WB results were 99.4% and 98.5%, respectively. PCR tests were more efficient for identifying the virus type, detecting HTLV-2 infection and defining inconclusive cases. CONCLUSIONS: Because real-time PCR is sensitive and practical and costs much less than WB, this technique can be used as a confirmatory test for HTLV in blood banks, as a replacement for WB.

Selection of Reference Genes for Quantitative Real Time PCR (qPCR) Assays in Tissue from Human Ascending Aorta.

Dilatation of the ascending aorta (AAD) is a prevalent aortopathy that occurs frequently associated with bicuspid aortic valve (BAV), the most common human congenital cardiac malformation. The molecular mechanisms leading to AAD associated with BAV are still poorly understood. The search for differentially expressed genes in diseased tissue by quantitative real-time PCR (qPCR) is an invaluable tool to fill this gap. However, studies dedicated to identify reference genes necessary for normalization of mRNA expression in aortic tissue are scarce. In this report, we evaluate the qPCR expression of six candidate reference genes in tissue from the ascending aorta of 52 patients with a variety of clinical and demographic characteristics, normal and dilated aortas, and different morphologies of the aortic valve (normal aorta and normal valve n = 30; dilated aorta and normal valve n = 10; normal aorta and BAV n = 4; dilated aorta and BAV n = 8). The expression stability of the candidate reference genes was determined with three statistical algorithms, GeNorm, NormFinder and Bestkeeper. The expression analyses showed that the most stable genes for the three algorithms employed were CDKN1β, POLR2A and CASC3, independently of the structure of the aorta and the valve morphology. In conclusion, we propose the use of these three genes as reference genes for mRNA expression analysis in human ascending aorta. However, we suggest searching for specific reference genes when conducting qPCR experiments with new cohort of samples.

Beaming into the rat world: enabling real-time intereaction between rat and human each at their own scale

Immersive virtual reality (IVR) typically generates the illusion in participants that they are in the displayed virtual scene where they can experience and interact in events as if they were really happening. Teleoperator (TO) systems place people at a remote physical destination embodied as a robotic device, and where typically participants have the sensation of being at the destination, with the ability to interact with entities there. In this paper, we show how to combine IVR and TO to allow a new class of application. The participant in the IVR is represented in the destination by a physical robot (TO) and simultaneously the remote place and entities within it are represented to the participant in the IVR. Hence, the IVR participant has a normal virtual reality experience, but where his or her actions and behaviour control the remote robot and can therefore have physical consequences. Here, we show how such a system can be deployed to allow a human and a rat to operate together, but the human interacting with the rat on a human scale, and the rat interacting with the human on the rat scale. The human is represented in a rat arena by a small robot that is slaved to the human"s movements, whereas the tracked rat is represented to the human in the virtual reality by a humanoid avatar. We describe the system and also a study that was designed to test whether humans can successfully play a game with the rat. The results show that the system functioned well and that the humans were able to interact with the rat to fulfil the tasks of the game. This system opens up the possibility of new applications in the life sciences involving participant observation of and interaction with animals but at human scale.