Quantified set inversion with applications to control

This paper describes a new reliable method, based on modal interval analysis (MIA) and set inversion (SI) techniques, for the characterization of solution sets defined by quantified constraints satisfaction problems (QCSP) over continuous domains. The presented methodology, called quantified set inversion (QSI), can be used over a wide range of engineering problems involving uncertain nonlinear models. Finally, an application on parameter identification is presented

Resultados de la campaña para el control de infección nosocomial en la UCI. Clínica San Rafael 2006 - 2007

Las entidades de salud de alta complejidad, atienden pacientes generalmente en condición crítica, requiriendo intervenciones y procedimientos especializados con uso frecuente de las unidades de cuidado intensivo, dado que su condición clínica puede estar seriamente afectada y su pronóstico no siempre ser satisfactorio, generando a la vez altos costos en la atención y prolongación de las estancias. La infección nosocomial constituye un factor relevante que afecta frecuentemente la evolución y el pronóstico de los pacientes en cuidado crítico, que afrontan situaciones como eventos de inmunosupresión, procedimientos invasivos diagnósticos o terapéuticos que los predisponen a adquirir infecciones dentro del hospital.

A Validated Methodology for Genetic Identification of Tuna Species (Genus Thunnus)

Tuna species of the genus Thunnus, such as the bluefin tunas, are some of the most important and yet most endangered trade fish in the world. Identification of these species in traded forms, however, may be difficult depending on the presentation of the products, which may hamper conservation efforts on trade control. In this paper, we validated a genetic methodology that can fully distinguish between the eight Thunnus species from any kind of processed tissue. Methodology: After testing several genetic markers, a complete discrimination of the eight tuna species was achieved using Forensically Informative Nucleotide Sequencing based primarily on the sequence variability of the hypervariable genetic marker mitochondrial DNA control region (mtDNA CR), followed, in some specific cases, by a second validation by a nuclear marker rDNA first internal transcribed spacer (ITS1). This methodology was able to distinguish all tuna species, including those belonging to the subgenus Neothunnus that are very closely related, and in consequence can not be differentiated with other genetic markers of lower variability. This methodology also took into consideration the presence of introgression that has been reported in past studies between T. thynnus, T. orientalis and T. alalunga. Finally, we applied the methodology to cross-check the species identity of 26 processed tuna samples. Conclusions: Using the combination of two genetic markers, one mitochondrial and another nuclear, allows a full discrimination between all eight tuna species. Unexpectedly, the genetic marker traditionally used for DNA barcoding, cytochrome oxidase 1, could not differentiate all species, thus its use as a genetic marker for tuna species identification is questioned

Caracterització de metabòlits produïts per soques de "Pseudomonas fluorescens" efectives en el control biològic de fongs fitopatògens

El principal objectiu d'aquest treball ha estat estudiar la producció de metabòlits amb activitat antibiòtica per soques de l'espècie Pseudomonas fluorescens de la col·lecció EPS, i també avaluar la seva potencialitat com a agents de biocontrol. Es va disposar també de diverses soques de P. fluorescens, cedides per altres investigadors, que van utilitzar-se com a referència perquè algunes són actives en control biològic i produeixen metabòlits secundaris d'interès en el biocontrol de malalties de plantes. La present memòria s'estructura en cinc capítols, que són, introducció al control biològic, descripció de l'etapa de selecció de soques i cerca dels metabòlits produïts, estudi de la producció d'HCN per la soca EPS288, estudi de la producció de l'antibiòtic 2,4-diacetilfloroglucinol (DAPG), i finalment, el darrer capítol, on s'ha estudiat la producció de DAPG sobre material vegetal i la capacitat de colonitzar arrels per diverses soques d'interès. En l'etapa de prospecció, va demostrar-se que un 37% del total de les soques de la col·lecció EPS produïen HCN, totes de l'espècie P. fluorescens, i un 90% d'aquestes provenien de les arrels de plantes. Es va confirmar la producció dels metabòlits secundaris 2,4-diacetilfloroglucinol, àcid fenazina-1-carboxílic, i pirrolnitrina, per diverses soques de la col·lecció EPS seleccionades mitjançant tècniques moleculars. Així, de la col·lecció EPS, les soques EPS317 i EPS808 produeixen DAPG, la EPS263 àcid fenazina-1-carboxílic i pirrolnitrina i, EPS894, EPS895, EPS945 produeixen àcid fenazina-1-carboxílic. La producció d'HCN es va estudiar més exhaustivament en la soca EPS288, seleccionada per la seva activitat antifúngica i candidata a agent de biocontrol contra Stemphylium vesicarium, causant de la estemfiliosi de la perera, i contra Penicillium expansum, causant de la podridura blava en conservació de fruita a postcollita. Per aquest estudi, es va dissenyar i validar un sistema per recollir l'HCN a partir de cultius en medi líquid. S'ha demostrat que la temperatura d'incubació, la concentració cel·lular de sembra i la composició del medi de cultiu afectaven a la producció d'HCN. Els medis complexos i la glicina n'afavorien la síntesi i la font de carboni no afectava. La soca EPS288 va produir més HCN que P. fluorescens CHA0, soca de referència productora d'HCN i descrita com a activa en processos de biocontrol de fongs fitopatògens. En l'estudi de la producció de DAPG, les soques de la col·lecció EPS i de referència, es van comparar en diversos medis de cultiu estudiant l'efecte de la complexitat i consistència del medi, i l'addició de ferro o de glucosa. Va demostrar-se que la producció de DAPG depèn principalment de la soca i de les característiques del medi de cultiu. La glucosa estimula la producció, mentre que el ferro pràcticament no afecta, i en general, el medi sòlid i complex estimula la producció de DAPG. Tanmateix, aquests efectes varien en alguna de les soques assajades donant lloc a comportaments singulars. En el seguiment del creixement amb un sistema automàtic es va comprovar que la velocitat específica de creixement i la concentració cel·lular assolida al final del cultiu, estaven condicionades per la composició del medi de cultiu. En les proves d'antagonisme vers fitopatògens que foren seleccionats com a indicadors, va observar-se que tant l'antagonisme in vitro com la inhibició d'infeccions sobre material vegetal estaven parcialment relacionades amb la producció dels metabòlits secundaris estudiats. La promoció del creixement de portaempelts per aquestes soques depenia de la soca i de l'hoste, però no es pogué establir una relació causa-efecte amb el metabòlits produïts. També es va comprovar que algunes de les soques podien sobreviure en ferides de pomes i de peres, on produïren DAPG. Mutants resistents a rifampicina de diverses soques de la col·lecció EPS i de referència es van inocular en llavors de pomera i de tomatera que es van sembrar i incubar en condicions controlades. Es va fer el seguiment de la població bacteriana total i resistent a rifampicina present a les arrels durant 72 dies. Totes les soques van colonitzar les arrels de les plantes, mantenint una elevada població durant 37 dies, cap d'elles va estimular el creixement ni mostrar efectes fitotòxics, no afectant tampoc signicativament a la població bacteriana espontània de les arrels. La soca EPS808, una de les seleccionades pel treball, va aconseguir uns nivells de producció de DAPG, una velocitat de creixement i una supervivència relativa a les arrels similar a altres soques de referència descrites com a bons agents de biocontrol. En conseqüència, se la considera una candidata a agent de biocontrol que hauria de ser objecte de futurs estudis d'eficàcia.

Operation and control of SBR processes for enhanced biological nutrient removal from wastewater

In the last decades, the awareness of environmental issues has increased in society considerably. There is an increasing need to improve the effluent quality of domestic wastewater treatment processes. This thesis describes the application of the Sequencing Batch Reactor (SBR) technology for Biological Nutrient Removal (BNR) from the wastewater. In particular, the work presented evolves from the nitrogen removal to the biological nutrient removal (i.e. nitrogen plus phosphorous removal) with special attention to the operational strategy design, the identification of possible reactor cycle controls or the influent composition related to the process efficiency. In such sense, also the use of ethanol as an external carbon (when low influent Carbon:Phosphorus (C:P) or Carbon:Nitrogen (C:N) ratios are presented) are studied as an alternative to maintain the BNR efficiency.

Development of molecular monitoring methods and assessment of the environmental fate of the biological control agent of fire blight Pseudomonas fluorescens EPS62e

Pseudomonas fluorescens EPS62e es va seleccionar com a agent de biocontrol del foc bacterià per la seva eficàcia en el control de Erwinia amylovora. En aquest treball es van desenvolupar mètodes de traçabilitat que van permetre la seva detecció específica i quantificació. Mitjançant les tècniques RAPD i U-PCR es van obtenir fragments d'amplificació diferencial per EPS62e que es van seqüenciar i caracteritzar com marcadors SCAR per dissenyar una PCR en temps real. La PCR a temps real es va utilitzar simultàniament amb mètodes microbiològics per estudiar l'adaptabilitat epifítica de EPS62e en pomera i perera. L'ús combinat de mètodes microbiològics i moleculars va permetre la identificació de tres estats fisiològics de EPS62e: la colonització activa, l'entrada en un estat de viable però no cultivable, i la mort cel·lular. Aquest treball mostra que EPS62e està ben adaptada a la colonització de flors a camp, encoratjant la seva utilització dins d'una estratègia de control biològic contra el foc bacterià.

Development of molecular-based techniques for the detection, identification and quantification of food-borne pathogens

La presencia de microorganismos patógenos en alimentos es uno de los problemas esenciales en salud pública, y las enfermedades producidas por los mismos es una de las causas más importantes de enfermedad. Por tanto, la aplicación de controles microbiológicos dentro de los programas de aseguramiento de la calidad es una premisa para minimizar el riesgo de infección de los consumidores. Los métodos microbiológicos clásicos requieren, en general, el uso de pre-enriquecimientos no-selectivos, enriquecimientos selectivos, aislamiento en medios selectivos y la confirmación posterior usando pruebas basadas en la morfología, bioquímica y serología propias de cada uno de los microorganismos objeto de estudio. Por lo tanto, estos métodos son laboriosos, requieren un largo proceso para obtener resultados definitivos y, además, no siempre pueden realizarse. Para solucionar estos inconvenientes se han desarrollado diversas metodologías alternativas para la detección identificación y cuantificación de microorganismos patógenos de origen alimentario, entre las que destacan los métodos inmunológicos y moleculares. En esta última categoría, la técnica basada en la reacción en cadena de la polimerasa (PCR) se ha convertido en la técnica diagnóstica más popular en microbiología, y recientemente, la introducción de una mejora de ésta, la PCR a tiempo real, ha producido una segunda revolución en la metodología diagnóstica molecular, como pude observarse por el número creciente de publicaciones científicas y la aparición continua de nuevos kits comerciales. La PCR a tiempo real es una técnica altamente sensible -detección de hasta una molécula- que permite la cuantificación exacta de secuencias de ADN específicas de microorganismos patógenos de origen alimentario. Además, otras ventajas que favorecen su implantación potencial en laboratorios de análisis de alimentos son su rapidez, sencillez y el formato en tubo cerrado que puede evitar contaminaciones post-PCR y favorece la automatización y un alto rendimiento. En este trabajo se han desarrollado técnicas moleculares (PCR y NASBA) sensibles y fiables para la detección, identificación y cuantificación de bacterias patogénicas de origen alimentario (Listeria spp., Mycobacterium avium subsp. paratuberculosis y Salmonella spp.). En concreto, se han diseñado y optimizado métodos basados en la técnica de PCR a tiempo real para cada uno de estos agentes: L. monocytogenes, L. innocua, Listeria spp. M. avium subsp. paratuberculosis, y también se ha optimizado y evaluado en diferentes centros un método previamente desarrollado para Salmonella spp. Además, se ha diseñado y optimizado un método basado en la técnica NASBA para la detección específica de M. avium subsp. paratuberculosis. También se evaluó la aplicación potencial de la técnica NASBA para la detección específica de formas viables de este microorganismo. Todos los métodos presentaron una especificidad del 100 % con una sensibilidad adecuada para su aplicación potencial a muestras reales de alimentos. Además, se han desarrollado y evaluado procedimientos de preparación de las muestras en productos cárnicos, productos pesqueros, leche y agua. De esta manera se han desarrollado métodos basados en la PCR a tiempo real totalmente específicos y altamente sensibles para la determinación cuantitativa de L. monocytogenes en productos cárnicos y en salmón y productos derivados como el salmón ahumado y de M. avium subsp. paratuberculosis en muestras de agua y leche. Además este último método ha sido también aplicado para evaluar la presencia de este microorganismo en el intestino de pacientes con la enfermedad de Crohn's, a partir de biopsias obtenidas de colonoscopia de voluntarios afectados. En conclusión, este estudio presenta ensayos moleculares selectivos y sensibles para la detección de patógenos en alimentos (Listeria spp., Mycobacterium avium subsp. paratuberculosis) y para una rápida e inambigua identificación de Salmonella spp. La exactitud relativa de los ensayos ha sido excelente, si se comparan con los métodos microbiológicos de referencia y pueden serusados para la cuantificación de tanto ADN genómico como de suspensiones celulares. Por otro lado, la combinación con tratamientos de preamplificación ha resultado ser de gran eficiencia para el análisis de las bacterias objeto de estudio. Por tanto, pueden constituir una estrategia útil para la detección rápida y sensible de patógenos en alimentos y deberían ser una herramienta adicional al rango de herramientas diagnósticas disponibles para el estudio de patógenos de origen alimentario.

Identification of novel expressed sequences, up-regulated in the leucocytes of chronic fatigue syndrome patients

BACKGROUND: Chronic fatigue syndrome (CFS) is an increasing medical phenomenon of unknown aetiology leading to high levels of chronic morbidity. Of the many hypotheses that purport to explain this disease, immune system activation, as a central feature, has remained prominent but unsubstantiated. Supporting this, a number of important cytokines have previously been shown to be over-expressed in disease subjects. The diagnosis of CFS is highly problematic since no biological markers specific to this disease have been identified. The discovery of genes relating to this condition is an important goal in seeking to correctly categorize and understand this complex syndrome. OBJECTIVE: The aim of this study was to screen for changes in gene expression in the lymphocytes of CFS patients. METHODS: 'Differential Display' is a method for comparing mRNA populations for the induction or suppression of genes. In this technique, mRNA populations from control and test subjects can be 'displayed' by gel electrophoresis and screened for differing banding patterns. These differences are indicative of altered gene expression between samples, and the genes that correspond to these bands can be cloned and identified. Differential display has been used to compare expression levels between four control subjects and seven CFS patients. RESULTS: Twelve short expressed sequence tags have been identified that were over-expressed in lymphocytes from CFS patients. Two of these correspond to cathepsin C and MAIL1 - genes known to be upregulated in activated lymphocytes. The expression level of seven of the differentially displayed sequences have been verified by quantifying relative level of these transcripts using TAQman quantitative PCR. CONCLUSION: Taken as a whole, the identification of novel gene tags up-regulated in CFS patients adds weight to the idea that CFS is a disease characterized by subtle changes in the immune system.

Identification of stimulatory and inhibitory inputs to the hypothalamic-pituitary-adrenal axis during hypoglycaemia or transport in ewes

This study used the novel approach of statistical modelling to investigate the control of hypothalamic-pituitary-adrenal (HPA) axis and quantify temporal relationships between hormones. Two experimental paradigms were chosen, insulin-induced hypoglycaemia and 2 h transport, to assess differences in control between noncognitive and cognitive stimuli. Vasopressin and corticotropin-releasing hormone (CRH) were measured in hypophysial portal plasma, and adrenocorticotropin hormone (ACTH) and cortisol in jugular plasma of conscious sheep, and deconvolution analysis was used to calculate secretory rates, before modelling. During hypoglycaemia, the relationship between plasma glucose and vasopressin or CRH was best described by log(10) transforming variables (i.e. a positive power-curve relationship). A negative-feedback relationship with log(10) cortisol concentration 2 h previously was detected. Analysis of the 'transport' stimulus suggested that the strength of the perceived stimulus decreased over time after accounting for cortisol facilitation and negative-feedback. The time course of vasopressin and CRH responses to each stimulus were different However, at the pituitary level, the data suggested that log(10) ACTH secretion rate was related to log(10) vasopressin and CRH concentrations with very similar regression coefficients and an identical ratio of actions (2.3 : 1) for both stimuli. Similar magnitude negative-feedback effects of log(10) cortisol at -110 min (hypoglycaemia) or -40 min (transport) were detected, and both models contained a stimulatory relationship with cortisol at 0 min (facilitation). At adrenal gland level, cortisol secretory rates were related to simultaneously measured untransformed ACTH concentration but the regression coefficient for the hypoglycaemia model was 2.5-fold greater than for transport. No individual sustained maximum cortisol secretion for longer than 20 min during hypoglycaemia and 40 min during transport. These unique models demonstrate that corticosteroid negative-feedback is a significant control mechanism at both the pituitary and hypothalamus. The amplitude of HPA response may be related to stimulus intensity and corticosteroid negative-feedback, while duration depended on feedback alone.

Identification of prebiotic fructooligosaccharide metabolism in Lactobacillus plantarum WCFS1 through microarrays

Short-chain fructooligosaccharides (scFOS) and other prebiotics are used to selectively stimulate the growth and activity of lactobacilli and bifidobacteria in the colon. However, there is little information on the mechanisms whereby prebiotics exert their specific effects upon such microorganisms. To study the genomic basis of scFOS metabolism in Lactobacillus plantarum WCFS1, two-color microarrays were used to screen for differentially expressed genes when grown on scFOS compared to glucose (control). A significant up-regulation (8- to 60-fold) was observed with a set of only five genes located in a single locus and predicted to encode a sucrose phosphoenolpyruvate transport system (PTS), a beta-fructofuranosidase, a fructokinase, an alpha-glucosidase, and a sucrose operon repressor. Several other genes were slightly overexpressed, including pyruvate dehydrogenase. For the latter, no detectable activity in L. plantarum under various growth conditions has been previously reported. A mannose-PTS likely to encode glucose uptake was 50-fold down-regulated as well as, to a lower extent, other PTSs. Chemical analysis of the different moieties of scFOS that were depleted in the growth medium revealed that the trisaccharide 1-kestose present in scFOS was preferentially utilized, in comparison with the tetrasaccharide nystose and the pentasaccharide fructofuranosylnystose. The main end products of scFOS fermentation were lactate and acetate. This is the first example in lactobacilli of the association of a sucrose PTS and a beta-fructofuranosidase that could be used for scFOS degradation.

Identification of hepatic molecular mechanisms of action of alpha-tocopherol using global gene expression profile analysis in rats

The recent discovery that vitamin E (VE) regulates gene activity at the transcriptional level indicates that VE may exert part of its biological effects by mechanisms which may be independent of its well-recognised antioxidant function. The objective of this study was the identification of hepatic vitamin E-sensitive genes and examination of the effects of VE on their corresponding biological endpoints. Two groups of male rats were randomly assigned to either a VE-sufficient diet or to a control diet deficient in VE for 290 days. High-density oligonucleotide microarrays comprising over 7000 genes were used to assess the transcriptional response of the liver. Differential gene expression was monitored over a period of 9 months, at four different time-points, and rats were individually profiled. This experimental strategy identified several VE-sensitive genes, which were chronically altered by dietary VE. VE supplementation down-regulated scavenger receptor CD36, coagulation factor IX and 5-alpha-steroid reductase type 1 mRNA levels while hepatic gamma glutamyl-cysteinyl synthetase was significantly up-regulated. Measurement of the corresponding biological endpoints such as activated partial thromboplastin time, plasma dihydrotestosterone and hepatic glutathione substantiated the gene chip data which indicated that dietary VE plays an important role in a range of metabolic processes within the liver. (C) 2004 Elsevier B.V. All rights reserved.

Robust identification for linear-in-the-parameters models

In this paper new robust nonlinear model construction algorithms for a large class of linear-in-the-parameters models are introduced to enhance model robustness, including three algorithms using combined A- or D-optimality or PRESS statistic (Predicted REsidual Sum of Squares) with regularised orthogonal least squares algorithm respectively. A common characteristic of these algorithms is that the inherent computation efficiency associated with the orthogonalisation scheme in orthogonal least squares or regularised orthogonal least squares has been extended such that the new algorithms are computationally efficient. A numerical example is included to demonstrate effectiveness of the algorithms. Copyright (C) 2003 IFAC.

Identification of Parkinson’s disease tremor onset using artificial neural networks

In this paper we consider the possibility of using an artificial neural network to accurately identify the onset of Parkinson’s Disease tremors in human subjects. Data for the network is obtained by means of deep brain implantation in the human brain. Results presented have been obtained from a practical study (i.e. real not simulated data) but should be regarded as initial trials to be discussed further. It can be seen that a tuned artificial neural network can act as an extremely effective predictor in these circumstances.

A tunable radial basis function model for nonlinear system identification using particle swarm optimisation

A tunable radial basis function (RBF) network model is proposed for nonlinear system identification using particle swarm optimisation (PSO). At each stage of orthogonal forward regression (OFR) model construction, PSO optimises one RBF unit's centre vector and diagonal covariance matrix by minimising the leave-one-out (LOO) mean square error (MSE). This PSO aided OFR automatically determines how many tunable RBF nodes are sufficient for modelling. Compared with the-state-of-the-art local regularisation assisted orthogonal least squares algorithm based on the LOO MSE criterion for constructing fixed-node RBF network models, the PSO tuned RBF model construction produces more parsimonious RBF models with better generalisation performance and is computationally more efficient.