Development of textile wearable chemical sensors

In this elaborate, a textile-based Organic Electrochemical Transistor (OECT) was first developed for the determination of uric acid in wound exudate based on the conductive polymer poly(3,4-ethylenedioxythiophene):polystyrene sulfonate (PEDOT:PSS), which was then coupled to an electrochemically gated textile transistor consisting of a composite of iridium oxide particles and PEDOT:PSS for pH monitoring in wound exudate. In that way a sensor for multiparameter monitoring of wound health status was assembled, including the ability to differentiate between a wet-dry status of the smart bandage by implementing impedance measurements exploiting the OECT architecture. Afterwards, for both wound management as well as generic health status tracking applications, a glass-based calcium sensor was developed employing polymeric ion-selective membranes on a novel architecture inspired by the Wrighton OECT configuration, which was later converted to a Proof-of-Concept textile prototype for wearable applications. Lastly, in collaboration with the King Abdullah University of Science and Technology (KAUST, Thuwal, Saudi Arabia) under the supervision of Prof. Sahika Inal, different types of ion-selective thiophene-based monomers were used to develop ion-selective conductive polymers to detect sodium ion by different methods, involving standard potentiometry and OECT-based approaches. The textile OECTs for uric acid detection performances were optimized by investigating the geometry effect on the instrumental response and the properties of the different textile materials involved in their production, with a special focus on the final application that implies the operativity in flow conditions to simulate the wound environment. The same testing route was followed for the multiparameter sensor and the calcium sensor prototype, with a particular care towards the ion-selective membrane composition and electrode conditioning protocol optimization. The sodium-selective polymer electrosynthesis was optimized in non-aqueous environments and was characterized by means of potentiostatic and potentiodynamic techniques coupled with Quartz Crystal Microbalance and spectrophotometric measurements.

Development of a health parameters tracking wearable device for detection of stress episodes and principles of panic attacks

A proof of concept for a wearable device is presented to help patients who suffer from panic attacks due to panic disorder. The aim of this device is to enable such patients manage these stressful episodes by guiding them to regulate their breathing and by informing the care taker. Panic attack prediction is deployed that can enable the healthcare providers to not only monitor and manage the panic attacks of a patient but also carry out an early intervention to reduce the symptom severity of the approaching panic attack. The patient can acquire the help they need, ultimately regaining control. The concept of panic attack prediction can lead to a personalized treatment of the patient. The study is conducted using a small real-world dataset, and only two primary symptoms of panic attack are used. These symptoms include pacing heart rate and hyperventilation or abnormal breathing rate. This thesis project is developed in collaboration with ALTEN italia and all the required hardware is provided by them.

Proof of Location through a Blockchain Agnostic Smart Contract Language: Design and Evaluation over Algorand and Ethereum

Le applicazioni che offrono servizi sulla base della posizione degli utenti sono sempre più utilizzate, a partire dal navigatore fino ad arrivare ai sistemi di trasporto intelligenti (ITS) i quali permetteranno ai veicoli di comunicare tra loro. Alcune di questi servizi permettono perfino di ottenere qualche incentivo se l'utente visita o passa per determinate zone. Per esempio un negozio potrebbe offrire dei coupon alle persone che si trovano nei paraggi. Tuttavia, la posizione degli utenti è facilmente falsificabile, ed in quest'ultima tipologia di servizi, essi potrebbero ottenere gli incentivi in modo illecito, raggirando il sistema. Diviene quindi necessario implementare un'architettura in grado di impedire alle persone di falsificare la loro posizione. A tal fine, numerosi lavori sono stati proposti, i quali delegherebbero la realizzazione di "prove di luogo" a dei server centralizzati oppure collocherebbero degli access point in grado di rilasciare prove o certificati a quegli utenti che si trovano vicino. In questo lavoro di tesi abbiamo ideato un'architettura diversa da quelle dei lavori correlati, cercando di utilizzare le funzionalità offerte dalla tecnologia blockchain e dalla memorizzazione distribuita. In questo modo è stato possibile progettare una soluzione che fosse decentralizzata e trasparente, assicurando l'immutabilità dei dati mediante l'utilizzo della blockchain. Inoltre, verrà dettagliato un'idea di caso d'uso da realizzare utilizzando l'architettura da noi proposta, andando ad evidenziare i vantaggi che, potenzialmente, si potrebbero trarre da essa. Infine, abbiamo implementato parte del sistema in questione, misurando i tempi ed i costi richiesti dalle transazioni su alcune delle blockchain disponibili al giorno d'oggi, utilizzando le infrastrutture messe a disposizione da Ethereum, Polygon e Algorand.

Over the Air Download for Digital Television Receivers Upgrade

Over the air download is an important feature for terrestrial digital television systems. It provides a cheaper option for DTV receiver manufacturers to provide bug fixes and quality improvements to their products, allowing a shorter time to the market. This paper presents a mechanism proposal of an over the air download software update for the Brazilian system. This mechanism was specified considering the Brazilian DTV over the air download specifications, but it was extended considering efficiency, reliability and user transparency as requirements for software update. A proof of concept was implemented on a Linux based set-top box. The mechanism is divided into five main functional parts: download schedule, packets download, packets authentication, installation and error robustness. Some analyses were conducted upon the implementation considering the following criteria: download robustness and maximum downloading rate. (1)

Using multidimensional projection techniques for reaching a high distinguishing ability in biosensing

Recent advances in the control of molecular engineering architectures have allowed unprecedented ability of molecular recognition in biosensing, with a promising impact for clinical diagnosis and environment control. The availability of large amounts of data from electrical, optical, or electrochemical measurements requires, however, sophisticated data treatment in order to optimize sensing performance. In this study, we show how an information visualization system based on projections, referred to as Projection Explorer (PEx), can be used to achieve high performance for biosensors made with nanostructured films containing immobilized antigens. As a proof of concept, various visualizations were obtained with impedance spectroscopy data from an array of sensors whose electrical response could be specific toward a given antibody (analyte) owing to molecular recognition processes. In addition to discussing the distinct methods for projection and normalization of the data, we demonstrate that an excellent distinction can be made between real samples tested positive for Chagas disease and Leishmaniasis, which could not be achieved with conventional statistical methods. Such high performance probably arose from the possibility of treating the data in the whole frequency range. Through a systematic analysis, it was inferred that Sammon`s mapping with standardization to normalize the data gives the best results, where distinction could be made of blood serum samples containing 10(-7) mg/mL of the antibody. The method inherent in PEx and the procedures for analyzing the impedance data are entirely generic and can be extended to optimize any type of sensor or biosensor.

DNA polymorphisms as tools for spinal cord injury research

Study Design: Data mining of single nucleotide polymorphisms (SNPs) in gene pathways related to spinal cord injury (SCI). Objectives: To identify gene polymorphisms putatively implicated with neuronal damage evolution pathways, potentially useful to SCI study. Setting: Departments of Psychiatry and Orthopedics, Faculdade de Medicina, Universidade de Sao Paulo, Brazil. Methods: Genes involved with processes related to SCI, such as apoptosis, inflammatory response, axonogenesis, peripheral nervous system development and axon ensheathment, were determined by evaluating the `Biological Process` annotation of Gene Ontology (GO). Each gene of these pathways was mapped using MapViewer, and gene coordinates were used to identify their polymorphisms in the SNP database. As a proof of concept, the frequency of subset of SNPs, located in four genes (ALOX12, APOE, BDNF and NINJ1) was evaluated in the DNA of a group of 28 SCI patients and 38 individuals with no SC lesions. Results: We could identify a total of 95 276 SNPs in a set of 588 genes associated with the selected GO terms, including 3912 nucleotide alterations located in coding regions of genes. The five non-synonymous SNPs genotyped in our small group of patients, showed a significant frequency, reinforcing their potential use for the investigation of SCI evolution. Conclusion: Despite the importance of SNPs in many aspects of gene expression and protein activity, these gene alterations have not been explored in SCI research. Here we describe a set of potentially useful SNPs, some of which could underlie the genetic mechanisms involved in the post trauma spinal cord damage.

Cursos abiertos en l??nea:?? un escenario para la gesti??n personal del conocimiento?

A partir de uma discuss??o dos antecedentes e caracter??sticas dos cursos on-line, este artigo descreve uma solu????o tecnol??gica de apoio ?? realiza????o deste tipo de curso, baseada no uso de ferramentas p??blicas e de uso gratuito(isto ??, que n??o requerem instala????o em um servidor pr??prio). Esta ?? uma prova de conceito que busca evidenciar as possibilidades e obst??culos associados ?? oferta deste tipo de pr??tica educativa em um contexto latino-americano.

iMap : um mecanismo de inferência para mapas conceituais

Mapas Conceituais são representações gráficas do conhecimento de uma pessoa num dado momento e área de conhecimento. Por sua natureza investigativa, são utilizados como ferramentas de apoio em abordagens pedagógicas que objetivam promover a aprendizagem significativa. No entanto, o processo de avaliação de um mapa tende a ser custoso pois acarreta uma pesada carga de processamento cognitivo por parte do avaliador, já que este precisa mapear os conceitos e relações em busca de nuances de conhecimento alí presentes. Essa pesquisa tem por objetivo aumentar o nível de abstração nas interações entre o avaliador e os mapas conceituais fornecendo uma camada intermediária de inteligência computacional que favoreça a comunicação por meio de perguntas e respostas em linguagem natural, fornecendo ao avaliador ferramentas que lhe permita examinar o conteúdo do mapa conceitual sem exigir deste o mapeamento visual dos conceitos e relações presentes nos mapas avaliados. Uma ferramenta é prototipada e uma prova de conceito apresentada. A análise da arquitetura proposta permitiu definir uma arquitetura final com características que permitem potencializar o uso de mapas conceituais e facilitar diversas operações pedagógicas com estes. Essa pesquisa situa-se na área de investigação de sistemas de perguntas e resposta, aplicando técnicas de processamento de linguagem natural para análise da pergunta e interpretação do mapa conceitual e aplica técnica de inteligência artificial para inferir respostas às perguntas.

Higher-order lazy functional slicing

Program slicing is a well known family of techniques intended to identify and isolate code fragments which depend on, or are depended upon, specific program entities. This is particularly useful in the areas of reverse engineering, program understanding, testing and software maintenance. Most slicing methods, and corresponding tools, target either the imperative or the object oriented paradigms, where program slices are computed with respect to a variable or a program statement. Taking a complementary point of view, this paper focuses on the slicing of higher-order functional programs under a lazy evaluation strategy. A prototype of a Haskell slicer, built as proof-of-concept for these ideas, is also introduced

Projecto timecloud: software de gestão de tempo laboral numa plataforma cloud

O presente projecto tem como objectivo a disponibilização de uma plataforma de serviços para gestão e contabilização de tempo remunerável, através da marcação de horas de trabalho, férias e faltas (com ou sem justificação). Pretende-se a disponibilização de relatórios com base nesta informação e a possibilidade de análise automática dos dados, como por exemplo excesso de faltas e férias sobrepostas de trabalhadores. A ênfase do projecto está na disponibilização de uma arquitectura que facilite a inclusão destas funcionalidades. O projecto está implementado sobre a plataforma Google App Engine (i.e. GAE), de forma a disponibilizar uma solução sob o paradigma de Software as a Service, com garantia de disponibilidade e replicação de dados. A plataforma foi escolhida a partir da análise das principais plataformas cloud existentes: Google App Engine, Windows Azure e Amazon Web Services. Foram analisadas as características de cada plataforma, nomeadamente os modelos de programação, os modelos de dados disponibilizados, os serviços existentes e respectivos custos. A escolha da plataforma foi realizada com base nas suas características à data de iniciação do presente projecto. A solução está estruturada em camadas, com as seguintes componentes: interface da plataforma, lógica de negócio e lógica de acesso a dados. A interface disponibilizada está concebida com observação dos princípios arquitecturais REST, suportando dados nos formatos JSON e XML. A esta arquitectura base foi acrescentada uma componente de autorização, suportada em Spring-Security, sendo a autenticação delegada para os serviços Google Acounts. De forma a permitir o desacoplamento entre as várias camadas foi utilizado o padrão Dependency Injection. A utilização deste padrão reduz a dependência das tecnologias utilizadas nas diversas camadas. Foi implementado um protótipo, para a demonstração do trabalho realizado, que permite interagir com as funcionalidades do serviço implementadas, via pedidos AJAX. Neste protótipo tirou-se partido de várias bibliotecas javascript e padrões que simplificaram a sua realização, tal como o model-view-viewmodel através de data binding. Para dar suporte ao desenvolvimento do projecto foi adoptada uma abordagem de desenvolvimento ágil, baseada em Scrum, de forma a implementar os requisitos do sistema, expressos em user stories. De forma a garantir a qualidade da implementação do serviço foram realizados testes unitários, sendo também feita previamente a análise da funcionalidade e posteriormente produzida a documentação recorrendo a diagramas UML.

Code offloading on real-time multimedia systems: a framework for handling code mobility and code offloading in a QoS aware environment

Actualmente, os smartphones e outros dispositivos móveis têm vindo a ser dotados com cada vez maior poder computacional, sendo capazes de executar um vasto conjunto de aplicações desde simples programas de para tirar notas até sofisticados programas de navegação. Porém, mesmo com a evolução do seu hardware, os actuais dispositivos móveis ainda não possuem as mesmas capacidades que os computadores de mesa ou portáteis. Uma possível solução para este problema é distribuir a aplicação, executando partes dela no dispositivo local e o resto em outros dispositivos ligados à rede. Adicionalmente, alguns tipos de aplicações como aplicações multimédia, jogos electrónicos ou aplicações de ambiente imersivos possuem requisitos em termos de Qualidade de Serviço, particularmente de tempo real. Ao longo desta tese é proposto um sistema de execução de código remota para sistemas distribuídos com restrições de tempo-real. A arquitectura proposta adapta-se a sistemas que necessitem de executar periodicamente e em paralelo mesmo conjunto de funções com garantias de tempo real, mesmo desconhecendo os tempos de execução das referidas funções. A plataforma proposta foi desenvolvida para sistemas móveis capazes de executar o Sistema Operativo Android.

Developing persuasive interfaces

MSCC Dissertation in Computer Engineering

A smart layer for remote laboratories

Commonly, when a weblab is developed to support remote experiments in sciences and engineering courses, a particular hardware/software architecture is implemented. However, the existence of several technological solutions to implement those architectures difficults the emergence of a standard, both at hardware and software levels. While particular solutions are adopted assuming that only qualified people may implement a weblab, the control of the physical space and the power consumption are often forgotten. Since controlling these two previous aspects may increase the quality of the weblab hosting the remote experiments, this paper proposes the useof a new layer implemented by a domotic system bus with several devices (e.g. lights, power sockets, temperature sensors, and others) able to be controlled through the Internet. We also provide a brief proof-of-concept in the form of a weblab equipped with a simple domotic system usually implemented in smart houses. The added value to the remote experiment hosted at the weblab is also identified in terms of power savings and environment conditions.

Linux based mobile: operating systems

Trabalho de Projeto para obtenção do grau de Mestre em Engenharia Informática e de Computadores

Type inference for conversation types

Trabalho apresentado no âmbito do Mestrado em Engenharia Informática, como requisito parcial para obtenção do grau de Mestre em Engenharia Informática