Sleep disorders, sleepiness and traffic safety: a public health menace

Sleep disorders are not uncommon and have been widely reported throughout the world. They have a profound impact on industrialized 24-h societies. Consequences of these problems include impaired social and recreational activities, increased human errors, loss of productivity, and elevated risk of accidents. Conditions such as acute and chronic insomnia, sleep loss, excessive sleepiness, shift-work, jet lag, narcolepsy, and sleep apnea warrant public health attention, since residual sleepiness during the day may affect performance of daily activities such as driving a car. Benzodiazepine hypnotics and zopiclone promote sleep, both having residual effects the following day including sleepiness and reduced alertness. In contrast, the non-benzodiazepine hypnotics zolpidem and zaleplon have no significant next-day residual effects when taken as recommended. Research on the effects of wakefulness-promoting drugs on driving ability is limited. Countermeasures for excessive daytime sleepiness have a limited effect. There is a need for a social awareness program to educate the public about the potential consequences of various sleep disorders such as narcolepsy, sleep apnea, shift-work-related sleep loss, and excessive daytime sleepiness in order to reduce the number of sleep-related traffic accidents.

Novel Interaction Techniques for Mobile Augmented Reality applications. A Systematic Literature Review

This study reviews the research on interaction techniques and methods that could be applied in mobile augmented reality scenarios. The review is focused on themost recent advances and considers especially the use of head-mounted displays. Inthe review process, we have followed a systematic approach, which makes the reviewtransparent, repeatable, and less prone to human errors than if it was conducted in amore traditional manner. The main research subjects covered in the review are headorientation and gaze-tracking, gestures and body part-tracking, and multimodality– as far as the subjects are related to human-computer interaction. Besides these,also a number of other areas of interest will be discussed.

Desarrollo de un nuevo protocolo de cirugía general, que disminuya las devoluciones de medicamentos e insumos al almacén de cirugía del Hospital Méderi

Esta tesis surge como una oportunidad de mejora en el almacén de cirugías del Hospital MÉDERI, debido a la recurrente devolución de medicamentos e insumos solicitados por las auxiliares de enfermería para las cirugías generales, lo cual repercute directamente en pérdidas de productividad laboral por los re-procesos, un aumento en los errores humanos y posibles pérdidas de medicamentos e insumos. Tras esta clara oportunidad de mejora, se toma la decisión de evaluar el proceso interno del almacén de cirugías con el fin de conocer el punto crítico que genera esta situación; dando como resultado los protocolos de cirugías, los cuales al haber sido diseñados varios años atrás basados en una demanda presentada en ese momento, no están acorde con la realidad que se vive actualmente el almacén de cirugía. Por lo tanto se decidió implementar un pronóstico de promedio móvil, para identificar la demanda real que se presentan en el Hospital MÉDERI, esto seguido de una identificación gráfica comparativa que permitiera definir el nuevo protocolo de cirugía general, lo cual permite disminuir la cantidad de material solicitado, con lo cual se generan disminuciones significativas en el inventario, perdidas y un aumento en la productividad.

Road network and GPS tracking with data processing and quality assessment

GPS technology has been embedded into portable, low-cost electronic devices nowadays to track the movements of mobile objects. This implication has greatly impacted the transportation field by creating a novel and rich source of traffic data on the road network. Although the promise offered by GPS devices to overcome problems like underreporting, respondent fatigue, inaccuracies and other human errors in data collection is significant; the technology is still relatively new that it raises many issues for potential users. These issues tend to revolve around the following areas: reliability, data processing and the related application. This thesis aims to study the GPS tracking form the methodological, technical and practical aspects. It first evaluates the reliability of GPS based traffic data based on data from an experiment containing three different traffic modes (car, bike and bus) traveling along the road network. It then outline the general procedure for processing GPS tracking data and discuss related issues that are uncovered by using real-world GPS tracking data of 316 cars. Thirdly, it investigates the influence of road network density in finding optimal location for enhancing travel efficiency and decreasing travel cost. The results show that the geographical positioning is reliable. Velocity is slightly underestimated, whereas altitude measurements are unreliable.Post processing techniques with auxiliary information is found necessary and important when solving the inaccuracy of GPS data. The densities of the road network influence the finding of optimal locations. The influence will stabilize at a certain level and do not deteriorate when the node density is higher.

Modeling and Experimental Aspects of Self-healing Bolted Joint through Shape Memory Alloy Actuators

Bolted joints are a form of mechanical coupling largely used in machinery due to their reliability and low cost. Failure of bolted joints can lead to catastrophic events, such as leaking, train derailments, aircraft crashes, etc. Most of these failures occur due to the reduction of the pre-load, induced by mechanical vibration or human errors in the assembly or maintenance process. This article investigates the application of shape memory alloy (SMA) washers as an actuator to increase the pre-load on loosened bolted joints. The application of SMA washer follows a structural health monitoring procedure to identify a damage (reduction in pre-load) occurrence. In this article, a thermo-mechanical model is presented to predict the final pre-load achieved using this kind of actuator, based on the heat input and SMA washer dimension. This model extends and improves on the previous model of Ghorashi and Inman [2004, "Shape Memory Alloy in Tension and Compression and its Application as Clamping Force Actuator in a Bolted Joint: Part 2 - Modeling," J. Intell. Mater. Syst. Struct., 15:589-600], by eliminating the pre-load term related to nut turning making the system more practical. This complete model is a powerful but complex tool to be used by designers. A novel modeling approach for self-healing bolted joints based on curve fitting of experimental data is presented. The article concludes with an experimental application that leads to a change in joint assembly to increase the system reliability, by removing the ceramic washer component. Further research topics are also suggested.

Desenvolvimento de Interface gráfica como suporte para soluções numéricas das equações de Maxwell em coordenadas gerais – 3D

Neste trabalho, é implementada uma interface gráfica de usuários (GUI) usando a ferramenta Qt da Nokia (versão 3.0). A interface visa simplificar a criação de cenários para a realização de simulações paralelas usando a técnica numérica Local Nonorthogonal Finite Difference Time-Domain (LN-FDTD), aplicada para solucionar as equações de Maxwell. O simulador foi desenvolvido usando a linguagem de programação C e paralelizado utilizando threads. Para isto, a biblioteca pthread foi empregada. A visualização 3D do cenário a ser simulado (e da malha) é realizada por um programa especialmente desenvolvido que utiliza a biblioteca OpenGL. Para melhorar o desenvolvimento e alcançar os objetivos do projeto computacional, foram utilizados conceitos da Engenharia de Software, tais como o modelo de processo de software por prototipagem. Ao privar o usuário de interagir diretamente com o código-fonte da simulação, a probabilidade de ocorrência de erros humanos durante o processo de construção de cenários é minimizada. Para demonstrar o funcionamento da ferramenta desenvolvida, foi realizado um estudo relativo ao efeito de flechas em linhas de baixa tensão nas tensões transitórias induzidas nas mesmas por descargas atmosféricas. As tensões induzidas nas tomadas da edificação também são estudadas.

An automatic critical care urine meter

Nowadays patients admitted to critical care units have most of their physiological parameters measured automatically by sophisticated commercial monitoring devices. More often than not, these devices supervise whether the values of the parameters they measure lie within a pre-established range, and issue warning of deviations from this range by triggering alarms. The automation of measuring and supervising tasks not only discharges the healthcare staff of a considerable workload but also avoids human errors in these repetitive and monotonous tasks. Arguably, the most relevant physiological parameter that is still measured and supervised manually by critical care unit staff is urine output (UO). In this paper we present a patent-pending device that provides continuous and accurate measurements of patient’s UO. The device uses capacitive sensors to take continuous measurements of the height of the column of liquid accumulated in two chambers that make up a plastic container. The first chamber, where the urine inputs, has a small volume. Once it has been filled it overflows into a second bigger chamber. The first chamber provides accurate UO measures of patients whose UO has to be closely supervised, while the second one avoids the need for frequent interventions by the nursing staff to empty the container

A prova ilícita na investigação de paternidade

A presente dissertação versa sobre a prova ilícita na investigação de paternidade, com a percepção que inexistem direitos e garantias absolutos. Sob esse ponto de vista, propõe-se a demonstrar que tanto o direito à prova quanto a garantia constitucional da inadmissibilidade da prova obtida por meios ilícitos são passíveis de sofrer restrições. Essas restrições, entretanto, não podem implicar na supressão de direitos e garantias fundamentais. Elas devem limitar-se ao estritamente necessário para a salvaguarda de outros direitos constitucionalmente protegidos, à luz de um juízo de ponderação entre os valores conflitantes. Os valores colidentes a serem analisados no presente trabalho são, por um lado, a proteção constitucional dispensada à intimidade, à vida privada, à imagem, à honra, ao sigilo da correspondência, às comunicações telegráficas, aos dados, às comunicações telefônicas e ao domicílio do suposto pai e, por outro, o direito do filho conhecer a sua origem genética e receber do genitor assistência material, educacional e psicológica, além da herança no caso de morte deste. Avultam-se, ainda, os comandos constitucionais da paternidade responsável (CF, o art. 226, § 7º) e da prioridade absoluta que a Constituição Federal confere às questões afetas à criança e ao adolescente. Nessa linha de perspectiva, procura conciliar o direito fundamental ao conhecimento da origem genética com a garantia constitucional que veda a obtenção da prova por meios ilícitos, reduzindo, quando necessário, o alcance de um desses valores contrastantes para que haja a preservação do outro e o restabelecimento do equilíbrio entre eles. Com o intuito de facilitar a compreensão do assunto, o estudo sobre a prova ilícita na investigação de paternidade encontra-se dividido em três capítulos. No primeiro capítulo são estudados o objeto da prova na investigação de paternidade, os fatos a provar, as teorias sobre o objeto da prova, o ônus da prova, a distribuição e a inversão do ônus da prova na investigação de paternidade, o momento da inversão do ônus da prova, o dever de colaboração e a realização do exame de DNA sem o consentimento das partes. Partindo da compreensão da prova como instrumento capaz de propiciar ao juiz o convencimento dos fatos pertinentes, relevantes e controvertidos deduzidos pelas partes como fundamento da ação ou da defesa, sustenta-se que os fatos a provar não são apenas os principais, mas, também, os acessórios que se situem na mesma cadeia deles. Desenvolve-se, outrossim, estudo sobre as teorias utilizadas pela doutrina para explicar o objeto da prova, a saber: a) a teoria clássica; b) a teoria da afirmação; c) a teoria mista. Nesse tópico, merece ênfase o fato das legislações brasileira e portuguesa estarem alicerçadas sob as bases da teoria clássica, em que pesem as divergências doutrinárias sobre o assunto. No item reservado ao ônus da prova, este é concebido como uma atividade e não como uma obrigação, diante da autonomia de vontade que a parte tem para comportar-se da maneira que melhor lhe aprouver para alcançar o resultado pretendido. Embora não traduza um dever jurídico demonstrar a veracidade dos fatos que ensejam a constituição do direito alegado, quem não consegue reunir a prova dos fatos que alega corre o risco de perder a demanda. No que tange à regra de distribuição do ônus da prova, recomenda-se a observação das disposições do art. 333 do CPC, segundo as quais incumbe ao autor comprovar o fato constitutivo do seu direito e ao réu a existência de fato impeditivo, modificativo ou extintivo do direito do autor. Argumenta-se que o CPC brasileiro adota o modelo estático de distribuição do ônus da prova, pois não leva em conta a menor ou maior dificuldade que cada parte tem para produzir a prova que lhe incumbe. Porém, ressalta-se o novo horizonte que se descortina no anteprojeto do novo CPC brasileiro que se encontra no Congresso Nacional, o qual sinaliza no sentido de acolher a distribuição dinâmica do ônus da prova. Esse novo modelo, contudo, não afasta aquele previsto no art. 333 do CPC, mas, sim, o aperfeiçoa ao atribuir o ônus a quem esteja em melhores condições de produzir a prova. Ao tratar do dever de colaboração, idealiza-se a busca descoberta da verdade como finalidade precípua do ordenamento jurídico. E, para se alcançar a justa composição da lide, compreende-se que as partes devem atuar de maneira escorreita, expondo os fatos conforme a verdade e cumprindo com exatidão os provimentos formais. Sob essa ótica, sustenta-se a possibilidade de inversão do ônus da prova, da aplicação da presunção legal de paternidade e até mesmo da condução coercitiva do suposto pai para a realização de exames, caso o mesmo a tanto se recuse ou crie, propositalmente, obstáculo capaz de tornar impossível a colheita da prova. Defende-se que a partir da concepção do nascituro, a autonomia de vontade dos pais fica restringida, de forma que a mãe não pode realizar o aborto e o pai não pode fazer pouco caso da existência do filho, recusando-se, injustificadamente, a submeter-se a exame de DNA e a dar-lhe assistência material, educacional e psicológica. É por essa razão que, em caráter excepcional, se enxerga a possibilidade de condução coercitiva do suposto pai para a coleta de material genético, a exemplo do que ocorre no ordenamento jurídico alemão (ZPO, § 372). Considera-se, outrossim, que a elucidação da paternidade, além de ajudar no diagnóstico, prevenção e tratamento de algumas doenças hereditárias, atende à exigência legal de impedir uniões incestuosas, constituídas entre parentes afins ou consanguíneos com a violação de impedimentos matrimoniais. Nesse contexto, a intangibilidade do corpo não é vista como óbice para a realização do exame de DNA, o qual pode ser feito mediante simples utilização de fios de cabelos com raiz, fragmentos de unhas, saliva e outros meios menos invasivos. O sacrifício a que se submete o suposto pai mostra-se, portanto, ínfimo se comparado com o interesse superior do investigante que se busca amparar. No segundo capítulo, estuda-se o direito fundamental à prova e suas limitações na investigação de paternidade, a prova vedada ou proibida, a distinção entre as provas ilegítima e ilícita, a manifestação e alcance da ilicitude, o tratamento dispensado à prova ilícita no Brasil, nos Estados Unidos da América e em alguns países do continente europeu, o efeito-à-distância das proibições de prova na investigação de paternidade e a ponderação de valores entre os interesses em conflito: prova ilícita x direito ao conhecimento da origem genética. Nesse contexto, o direito à prova é reconhecido como expressão do princípio geral de acesso ao Poder Judiciário e componente do devido processo legal, materializado por meio dos direitos de ação, de defesa e do contraditório. Compreende-se, entretanto, que o direito à prova não pode ser exercido a qualquer custo. Ele deve atender aos critérios de pertinência, relevância e idoneidade, podendo sofrer limitações nos casos expressamente previstos em lei. Constituem exemplos dessas restrições ao direito à prova a rejeição das provas consideradas supérfluas, irrelevantes, ilegítimas e ilícitas. A expressão “provas vedadas ou proibidas” é definida no trabalho como gênero das denominadas provas ilícita e ilegítima, servindo para designar as provas constituídas, obtidas, utilizadas ou valoradas com afronta a normas de direito material ou processual. A distinção que se faz entre a prova ilícita e a ilegítima leva em consideração a natureza da norma violada. Quando há violação a normas de caráter processual, sem afetar o núcleo essencial dos direitos fundamentais, considera-se a prova ilegítima; ao passo em que havendo infringência à norma de conteúdo material que afete o núcleo essencial do direito fundamental, a prova é tida como ilícita. Esta enseja o desentranhamento da prova dos autos, enquanto aquela demanda a declaração de nulidade do ato sem a observância da formalidade exigida. A vedação da prova ilícita, sob esse aspecto, funciona como garantia constitucional em favor do cidadão e contra arbítrios do poder público e dos particulares. Nessa ótica, o Direito brasileiro não apenas veda a prova obtida por meios ilícitos (CF, art. 5º, X, XI, XII e LVI; CPP, art. 157), como, também, prevê sanções penais e civis para aqueles que desobedeçam à proibição. A análise da prova ilícita é feita à luz de duas concepções doutrinárias, a saber: a) a restritiva - exige que a norma violada infrinja direito ou garantia fundamental; b) a ampla – compreende que a ilicitude afeta não apenas as normas que versem sobre os direitos e garantias fundamentais, mas todas as normas e princípios gerais do direito. A percepção que se tem à luz do art. 157 do CPP é que o ordenamento jurídico brasileiro adotou o conceito amplo de ilicitude, pois define como ilícitas as provas obtidas com violação a normas constitucionais ou legais, sem excluir àquelas de natureza processual nem exigir que o núcleo do direito fundamental seja atingido. Referido dispositivo tem sido alvo de críticas, pois a violação da lei processual pode não implicar na inadmissibilidade da prova e aconselhar o seu desentranhamento dos autos. A declaração de nulidade ou renovação do ato cuja formalidade tenha sido preterida pode ser suficiente para contornar o problema, sem a necessidade de exclusão da prova do processo. Noutra vertente, como a vedação da prova ilícita não pode ser levada às últimas consequências nem se converter em meio facilitador da prática de atos ilícitos e consagrador da impunidade, defende-se a sua admissão nos casos de estado de necessidade, legítima defesa, estrito cumprimento do dever legal e exercício regular de um direito. Assim, entende-se possível a utilização pela vítima de estupro, no processo de investigação de paternidade movido em prol do seu filho, do exame de DNA realizado mediante análise do sêmen deixado em sua vagina por ocasião do ato sexual que resultou na gravidez. Sustenta-se, ainda, a possibilidade de utilização das imagens captadas por circuito interno de câmaras comprobatórias do estupro para fazer prova da paternidade. Ressalta-se, outrossim, que no Brasil a doutrina e a jurisprudência têm admitido a prova ilícita, no processo penal, para comprovar a inocência do acusado e, em favor da vítima, nos casos de extorsão, concussão, sequestro e outros delitos similares. No ponto relativo ao efeito-àdistância das proibições de prova, aduz-se que as experiências americana e alemã da fruit of the poisonous tree doctrine e da fernwirkung são fonte de inspiração para as legislações de vários países. Por força da teoria dos frutos da árvore envenenada, o vício da planta transmite-se aos seus frutos. Ainda no segundo capítulo, estabelece-se breve comparação do tratamento conferido à prova ilícita nos ordenamentos jurídicos brasileiro e português, destacando-se que no regime de controle adotado pela Constituição da República Federativa do Brasil a prova ilícita é tratada como ineficaz e deve ser rejeitada de plano ou desentranhada do processo. Já na Constituição portuguesa adotou-se o regime de nulidade. Após o ingresso da prova ilícita no processo, o juiz declara a sua nulidade. O terceiro capítulo é dedicado ao estudo dos meios de prova e da incidência da ilicitude no processo de investigação de paternidade. Para tanto são eleitos os meios de prova enumerados no art. 212 do Código Civil, quais sejam: a) confissão; b) documento; c) testemunha; d) presunção; e) perícia, além do depoimento pessoal previsto no CPC, analisando a incidência da ilicitude em cada um deles. Má vontade a investigação de paternidade envolva direitos indisponíveis, isso não significa que as declarações das partes não tenham valor probatório, pois o juiz pode apreciá-las como elemento probatório (CC, art. 361º). Por meio do depoimento e confissão da parte são extraídas valiosas informações sobre o tempo, o lugar e a frequência das relações sexuais. Todavia, havendo emprego de métodos proibidos, tais como ameaça, coação, tortura, ofensa à integridade física ou moral, hipnose, utilização de meios cruéis, enganosos ou perturbação da capacidade de memória, a prova será considerada ilícita e não terá validade nem mesmo como elemento probatório a ser livremente apreciado pelo juiz. A prova documental é estudada como a mais vulnerável à incidência da ilicitude, pelo fato de poder expressar-se das mais variadas formas. Essa manifestação da ilicitude pode verificar-se por ocasião da formação da prova documental, no ato da sua obtenção ou no momento da sua exibição em juízo por meio falsificação material do documento público ou particular, da omissão de declaração deveria constar, inserção de declaração falsa ou diversa da que devia ser escrita, alteração de documento verdadeiro, emprego de métodos proibidos de prova para confecção do documento, etc. Na esteira desse raciocínio, em se fazendo constar, por exemplo, da escritura pública ou particular ou do testamento (CC, art. 1.609, II e III) declaração falsa da paternidade, a prova assim constituída é ilícita. Do mesmo modo, é considerada ilícita a prova obtida mediante indevida intromissão na vida privada, com violação de domicílio, emails, sigilos da correspondência, telefônico ou fiscal, realização de gravações, filmagens, etc. Na prova testemunhal entende-se como elemento configurador da ilicitude o emprego de métodos proibidos por parte de agentes públicos ou particulares, tais como tortura, coação, ameaça, chantagem, recursos que impliquem na diminuição ou supressão da capacidade de compreensão, etc, para que a testemunha faça afirmação falsa, negue ou cale a verdade dos fatos. Destaca-se, ainda, como ilícita a prova cujo acesso pela testemunha tenha ocorrido mediante violação à reserva da vida privada. No caso das presunções, vislumbra-se a possibilidade de incidência da ilicitude quando houver ilicitude no fato conhecido, do qual se vale a lei ou o julgador para extraírem as consequências para dedução da existência do fato desconhecido. A troca maliciosa de gametas é citada como meio ilícito de prova para alicerçar a presunção de paternidade no caso de inseminação artificial homóloga. A consecução da prévia autorização do marido, mediante coação, tortura, ameaça, hipnose, etc, na inseminação artificial heteróloga, também é tratada como ação danosa e capaz de viciar e infirmar a presunção legal de paternidade. Enxerga-se, outrossim, no meio de prova pericial, a possibilidade de maculação do resultado do exame por falha humana intencional no processo de coleta, transporte, armazenamento, manipulação ou troca do material genético coletado. Em se verificando essa situação, fica comprometida a credibilidade da prova pericial ante a sua ilicitude.

The influence of memory for prior instances on performance in a conflict detection task

In 3 experiments, the authors examined the role of memory for prior instances for making relative judgments in conflict detection. Participants saw pairs of aircraft either repeatedly conflict with each other or pass safely before being tested on new aircraft pairs, which varied in similarity to the training pairs. Performance was influenced by the similarity between aircraft pairs. Detection time was faster when a conflict pair resembled a pair that had repeatedly conflicted. Detection time was slower, and participants missed conflicts, when a conflict pair resembled a pair that had repeatedly passed safely. The findings identify aircraft features that are used as inputs into the memory decision process and provide an indication of the processes involved in the use of memory for prior instances to make relative judgments.

Mechatronic system for performing blood pre-transfusion tests

The blood types determination is essential to perform safe blood transfusions. In emergency situations isadministrated the “universal donor” blood type. However, sometimes, this blood type can cause incom-patibilities in the transfusion receptor. A mechatronic prototype was developed to solve this problem.The prototype was built to meet specific goals, incorporating all the necessary components. The obtainedsolution is close to the final system that will be produced later, at industrial scale, as a medical device.The prototype is a portable and low cost device, and can be used in remote locations. A computer appli-cation, previously developed is used to operate with the developed mechatronic prototype, and obtainautomatically test results. It allows image acquisition, processing and analysis, based on Computer Visionalgorithms, Machine Learning algorithms and deterministic algorithms. The Machine Learning algorithmsenable the classification of occurrence, or alack of agglutination in the mixture (blood/reagents), and amore reliable and a safer methodology as test data are stored in a database. The work developed allowsthe administration of a compatible blood type in emergency situations, avoiding the discontinuity of the“universal donor” blood type stocks, and reducing the occurrence of human errors in the transfusion practice.

Optimizing PCB assembly for family setup strategy

Purpose – The purpose of this paper is to investigate the optimization for a placement machine in printed circuit board (PCB) assembly when family setup strategy is adopted. Design/methodology/approach – A complete mathematical model is developed for the integrated problem to optimize feeder arrangement and component placement sequences so as to minimize the makespan for a set of PCB batches. Owing to the complexity of the problem, a specific genetic algorithm (GA) is proposed. Findings – The established model is able to find the minimal makespan for a set of PCB batches through determining the feeder arrangement and placement sequences. However, exact solutions to the problem are not practical due to the complexity. Experimental tests show that the proposed GA can solve the problem both effectively and efficiently. Research limitations/implications – When a placement machine is set up for production of a set of PCB batches, the feeder arrangement of the machine together with the component placement sequencing for each PCB type should be solved simultaneously so as to minimize the overall makespan. Practical implications – The paper investigates the optimization for PCB assembly with family setup strategy, which is adopted by many PCB manufacturers for reducing both setup costs and human errors. Originality/value – The paper investigates the feeder arrangement and placement sequencing problems when family setup strategy is adopted, which has not been studied in the literature.

An integrated framework for ensuring the quality of software design

Software development is an extremely complex process, during which human errors are introduced and result in faulty software systems. It is highly desirable and important that these errors can be prevented and detected as early as possible. Software architecture design is a high-level system description, which embodies many system features and properties that are eventually implemented in the final operational system. Therefore, methods for modeling and analyzing software architecture descriptions can help prevent and reveal human errors and thus improve software quality. Furthermore, if an analyzed software architecture description can be used to derive a partial software implementation, especially when the derivation can be automated, significant benefits can be gained with regard to both the system quality and productivity. This dissertation proposes a framework for an integrated analysis on both of the design and implementation. To ensure the desirable properties of the architecture model, we apply formal verification by using the model checking technique. To ensure the desirable properties of the implementation, we develop a methodology and the associated tool to translate an architecture specification into an implementation written in the combination of Arch-Java/Java/AspectJ programming languages. The translation is semi-automatic so that many manual programming errors can be prevented. Furthermore, the translation inserting monitoring code into the implementation such that runtime verification can be performed, this provides additional assurance for the quality of the implementation. Moreover, validations for the translations from architecture model to program are provided. Finally, several case studies are experimented and presented.

Development and Application of Covalent-Labeling Strategies for the Large-Scale Thermodynamic Analysis of Protein Folding and Ligand Binding

Thermodynamic stability measurements on proteins and protein-ligand complexes can offer insights not only into the fundamental properties of protein folding reactions and protein functions, but also into the development of protein-directed therapeutic agents to combat disease. Conventional calorimetric or spectroscopic approaches for measuring protein stability typically require large amounts of purified protein. This requirement has precluded their use in proteomic applications. Stability of Proteins from Rates of Oxidation (SPROX) is a recently developed mass spectrometry-based approach for proteome-wide thermodynamic stability analysis. Since the proteomic coverage of SPROX is fundamentally limited by the detection of methionine-containing peptides, the use of tryptophan-containing peptides was investigated in this dissertation. A new SPROX-like protocol was developed that measured protein folding free energies using the denaturant dependence of the rate at which globally protected tryptophan and methionine residues are modified with dimethyl (2-hydroxyl-5-nitrobenzyl) sulfonium bromide and hydrogen peroxide, respectively. This so-called Hybrid protocol was applied to proteins in yeast and MCF-7 cell lysates and achieved a ~50% increase in proteomic coverage compared to probing only methionine-containing peptides. Subsequently, the Hybrid protocol was successfully utilized to identify and quantify both known and novel protein-ligand interactions in cell lysates. The ligands under study included the well-known Hsp90 inhibitor geldanamycin and the less well-understood omeprazole sulfide that inhibits liver-stage malaria. In addition to protein-small molecule interactions, protein-protein interactions involving Puf6 were investigated using the SPROX technique in comparative thermodynamic analyses performed on wild-type and Puf6-deletion yeast strains. A total of 39 proteins were detected as Puf6 targets and 36 of these targets were previously unknown to interact with Puf6. Finally, to facilitate the SPROX/Hybrid data analysis process and minimize human errors, a Bayesian algorithm was developed for transition midpoint assignment. In summary, the work in this dissertation expanded the scope of SPROX and evaluated the use of SPROX/Hybrid protocols for characterizing protein-ligand interactions in complex biological mixtures.

Underway spectrophotometry along the Atlantic Meridional Transect reveals high performance in satellite chlorophyll retrievals

To evaluate the performance of ocean-colour retrievals of total chlorophyll-a concentration requires direct comparison with concomitant and co-located in situ data. For global comparisons, these in situ match-ups should be ideally representative of the distribution of total chlorophyll-a concentration in the global ocean. The oligotrophic gyres constitute the majority of oceanic water, yet are under-sampled due to their inaccessibility and under-represented in global in situ databases. The Atlantic Meridional Transect (AMT) is one of only a few programmes that consistently sample oligotrophic waters. In this paper, we used a spectrophotometer on two AMT cruises (AMT19 and AMT22) to continuously measure absorption by particles in the water of the ship's flow-through system. From these optical data continuous total chlorophyll-a concentrations were estimated with high precision and accuracy along each cruise and used to evaluate the performance of ocean-colour algorithms. We conducted the evaluation using level 3 binned ocean-colour products, and used the high spatial and temporal resolution of the underway system to maximise the number of match-ups on each cruise. Statistical comparisons show a significant improvement in the performance of satellite chlorophyll algorithms over previous studies, with root mean square errors on average less than half (~ 0.16 in log10 space) that reported previously using global datasets (~ 0.34 in log10 space). This improved performance is likely due to the use of continuous absorption-based chlorophyll estimates, that are highly accurate, sample spatial scales more comparable with satellite pixels, and minimise human errors. Previous comparisons might have reported higher errors due to regional biases in datasets and methodological inconsistencies between investigators. Furthermore, our comparison showed an underestimate in satellite chlorophyll at low concentrations in 2012 (AMT22), likely due to a small bias in satellite remote-sensing reflectance data. Our results highlight the benefits of using underway spectrophotometric systems for evaluating satellite ocean-colour data and underline the importance of maintaining in situ observatories that sample the oligotrophic gyres.

Underway spectrophotometry along the Atlantic Meridional Transect reveals high performance in satellite chlorophyll retrievals

To evaluate the performance of ocean-colour retrievals of total chlorophyll-a concentration requires direct comparison with concomitant and co-located in situ data. For global comparisons, these in situ match-ups should be ideally representative of the distribution of total chlorophyll-a concentration in the global ocean. The oligotrophic gyres constitute the majority of oceanic water, yet are under-sampled due to their inaccessibility and under-represented in global in situ databases. The Atlantic Meridional Transect (AMT) is one of only a few programmes that consistently sample oligotrophic waters. In this paper, we used a spectrophotometer on two AMT cruises (AMT19 and AMT22) to continuously measure absorption by particles in the water of the ship's flow-through system. From these optical data continuous total chlorophyll-a concentrations were estimated with high precision and accuracy along each cruise and used to evaluate the performance of ocean-colour algorithms. We conducted the evaluation using level 3 binned ocean-colour products, and used the high spatial and temporal resolution of the underway system to maximise the number of match-ups on each cruise. Statistical comparisons show a significant improvement in the performance of satellite chlorophyll algorithms over previous studies, with root mean square errors on average less than half (~ 0.16 in log10 space) that reported previously using global datasets (~ 0.34 in log10 space). This improved performance is likely due to the use of continuous absorption-based chlorophyll estimates, that are highly accurate, sample spatial scales more comparable with satellite pixels, and minimise human errors. Previous comparisons might have reported higher errors due to regional biases in datasets and methodological inconsistencies between investigators. Furthermore, our comparison showed an underestimate in satellite chlorophyll at low concentrations in 2012 (AMT22), likely due to a small bias in satellite remote-sensing reflectance data. Our results highlight the benefits of using underway spectrophotometric systems for evaluating satellite ocean-colour data and underline the importance of maintaining in situ observatories that sample the oligotrophic gyres.