Contribution towards intelligent service management in wearable and ubiquitous devices

Hoy en día asistimos a un creciente interés por parte de la sociedad hacia el cuidado de la salud. Esta afirmación viene apoyada por dos realidades. Por una parte, el aumento de las prácticas saludables (actividad deportiva, cuidado de la alimentación, etc.). De igual manera, el auge de los dispositivos inteligentes (relojes, móviles o pulseras) capaces de medir distintos parámetros físicos como el pulso cardíaco, el ritmo respiratorio, la distancia recorrida, las calorías consumidas, etc. Combinando ambos factores (interés por el estado de salud y disponibilidad comercial de dispositivos inteligentes) están surgiendo multitud de aplicaciones capaces no solo de controlar el estado actual de salud, también de recomendar al usuario cambios de hábitos que lleven hacia una mejora en su condición física. En este contexto, los llamados dispositivos llevables (weareables) unidos al paradigma de Internet de las cosas (IoT, del inglés Internet of Things) permiten la aparición de nuevos nichos de mercado para aplicaciones que no solo se centran en la mejora de la condición física, ya que van más allá proponiendo soluciones para el cuidado de pacientes enfermos, la vigilancia de niños o ancianos, la defensa y la seguridad, la monitorización de agentes de riesgo (como bomberos o policías) y un largo etcétera de aplicaciones por llegar. El paradigma de IoT se puede desarrollar basándose en las existentes redes de sensores inalámbricos (WSN, del inglés Wireless Sensor Network). La conexión de los ya mencionados dispositivos llevables a estas redes puede facilitar la transición de nuevos usuarios hacia aplicaciones IoT. Pero uno de los problemas intrínsecos a estas redes es su heterogeneidad. En efecto, existen multitud de sistemas operativos, protocolos de comunicación, plataformas de desarrollo, soluciones propietarias, etc. El principal objetivo de esta tesis es realizar aportaciones significativas para solucionar no solo el problema de la heterogeneidad, sino también de dotar de mecanismos de seguridad suficientes para salvaguardad la integridad de los datos intercambiados en este tipo de aplicaciones. Algo de suma importancia ya que los datos médicos y biométricos de los usuarios están protegidos por leyes nacionales y comunitarias. Para lograr dichos objetivos, se comenzó con la realización de un completo estudio del estado del arte en tecnologías relacionadas con el marco de investigación (plataformas y estándares para WSNs e IoT, plataformas de implementación distribuidas, dispositivos llevables y sistemas operativos y lenguajes de programación). Este estudio sirvió para tomar decisiones de diseño fundamentadas en las tres contribuciones principales de esta tesis: un bus de servicios para dispositivos llevables (WDSB, Wearable Device Service Bus) basado en tecnologías ya existentes tales como ESB, WWBAN, WSN e IoT); un protocolo de comunicaciones inter-dominio para dispositivos llevables (WIDP, Wearable Inter-Domain communication Protocol) que integra en una misma solución protocolos capaces de ser implementados en dispositivos de bajas capacidades (como lo son los dispositivos llevables y los que forman parte de WSNs); y finalmente, la tercera contribución relevante es una propuesta de seguridad para WSN basada en la aplicación de dominios de confianza. Aunque las contribuciones aquí recogidas son de aplicación genérica, para su validación se utilizó un escenario concreto de aplicación: una solución para control de parámetros físicos en entornos deportivos, desarrollada dentro del proyecto europeo de investigación “LifeWear”. En este escenario se desplegaron todos los elementos necesarios para validar las contribuciones principales de esta tesis y, además, se realizó una aplicación para dispositivos móviles por parte de uno de los socios del proyecto (lo que contribuyó con una validación externa de la solución). En este escenario se usaron dispositivos llevables tales como un reloj inteligente, un teléfono móvil con sistema operativo Android y un medidor del ritmo cardíaco inalámbrico capaz de obtener distintos parámetros fisiológicos del deportista. Sobre este escenario se realizaron diversas pruebas de validación mediante las cuales se obtuvieron resultados satisfactorios. ABSTRACT Nowadays, society is shifting towards a growing interest and concern on health care. This phenomenon can be acknowledged by two facts: first, the increasing number of people practising some kind of healthy activity (sports, balanced diet, etc.). Secondly, the growing number of commercial wearable smart devices (smartwatches or bands) able to measure physiological parameters such as heart rate, breathing rate, distance or consumed calories. A large number of applications combining both facts are appearing. These applications are not only able to monitor the health status of the user, but also to provide recommendations about routines in order to improve the mentioned health status. In this context, wearable devices merged with the Internet of Things (IoT) paradigm enable the proliferation of new market segments for these health wearablebased applications. Furthermore, these applications can provide solutions for the elderly or baby care, in-hospital or in-home patient monitoring, security and defence fields or an unforeseen number of future applications. The introduced IoT paradigm can be developed with the usage of existing Wireless Sensor Networks (WSNs) by connecting the novel wearable devices to them. In this way, the migration of new users and actors to the IoT environment will be eased. However, a major issue appears in this environment: heterogeneity. In fact, there is a large number of operating systems, hardware platforms, communication and application protocols or programming languages, each of them with unique features. The main objective of this thesis is defining and implementing a solution for the intelligent service management in wearable and ubiquitous devices so as to solve the heterogeneity issues that are presented when dealing with interoperability and interconnectivity of devices and software of different nature. Additionally, a security schema based on trust domains is proposed as a solution to the privacy problems arising when private data (e.g., biomedical parameters or user identification) is broadcasted in a wireless network. The proposal has been made after a comprehensive state-of-the-art analysis, and includes the design of a Wearable Device Service Bus (WDSB) including the technologies collected in the requirement analysis (ESB, WWBAN, WSN and IoT). Applications are able to access the WSN services regardless of the platform and operating system where they are running. Besides, this proposal also includes the design of a Wearable Inter-Domain communication Protocols set (WIDP) which integrates lightweight protocols suitable to be used in low-capacities devices (REST, JSON, AMQP, CoAP, etc...). Furthermore, a security solution for service management based on a trustworthy domains model to deploy security services in WSNs has been designed. Although the proposal is a generic framework for applications based on services provided by wearable devices, an application scenario for testing purposes has been included. In this validation scenario it has been presented an autonomous physical condition performance system, based on a WSN, bringing the possibility to include several elements in an IoT scenario: a smartwatch, a physiological monitoring device and a smartphone. In summary, the general objective of this thesis is solving the heterogeneity and security challenges arising when developing applications for WSNs and wearable devices. As it has been presented in the thesis, the solution proposed has been successfully validated in a real scenario and the obtained results were satisfactory.

Managing daily surgery schedules in a teaching hospital: a mixed-integer optimization approach

Background: This study examined the daily surgical scheduling problem in a teaching hospital. This problem relates to the use of multiple operating rooms and different types of surgeons in a typical surgical day with deterministic operation durations (preincision, incision, and postincision times). Teaching hospitals play a key role in the health-care system; however, existing models assume that the duration of surgery is independent of the surgeon's skills. This problem has not been properly addressed in other studies. We analyze the case of a Spanish public hospital, in which continuous pressures and budgeting reductions entail the more efficient use of resources. Methods: To obtain an optimal solution for this problem, we developed a mixed-integer programming model and user-friendly interface that facilitate the scheduling of planned operations for the following surgical day. We also implemented a simulation model to assist the evaluation of different dispatching policies for surgeries and surgeons. The typical aspects we took into account were the type of surgeon, potential overtime, idling time of surgeons, and the use of operating rooms. Results: It is necessary to consider the expertise of a given surgeon when formulating a schedule: such skill can decrease the probability of delays that could affect subsequent surgeries or cause cancellation of the final surgery. We obtained optimal solutions for a set of given instances, which we obtained through surgical information related to acceptable times collected from a Spanish public hospital. Conclusions: We developed a computer-aided framework with a user-friendly interface for use by a surgical manager that presents a 3-D simulation of the problem. Additionally, we obtained an efficient formulation for this complex problem. However, the spread of this kind of operation research in Spanish public health hospitals will take a long time since there is a lack of knowledge of the beneficial techniques and possibilities that operational research can offer for the health-care system.

Service Capacity Reserve under Uncertainty by Hospital’s ER Analogies: A Practical Model for Car Services

We define a capacity reserve model to dimension passenger car service installations according to the demographic distribution of the area to be serviced by using hospital?s emergency room analogies. Usually, service facilities are designed applying empirical methods, but customers arrive under uncertain conditions not included in the original estimations, and there is a gap between customer?s real demand and the service?s capacity. Our research establishes a valid methodology and covers the absence of recent researches and the lack of statistical techniques implementation, integrating demand uncertainty in a unique model built in stages by implementing ARIMA forecasting, queuing theory, and Monte Carlo simulation to optimize the service capacity and occupancy, minimizing the implicit cost of the capacity that must be reserved to service unexpected customers. Our model has proved to be a useful tool for optimal decision making under uncertainty integrating the prediction of the cost implicit in the reserve capacity to serve unexpected demand and defining a set of new process indicators, such us capacity, occupancy, and cost of capacity reserve never studied before. The new indicators are intended to optimize the service operation. This set of new indicators could be implemented in the information systems used in the passenger car services.

Sensitive detection of major food allergens in breast milk: first gateway for allergenic contact during breastfeeding

Food allergy is recognized as a major public health issue, especially in early childhood. It has been hypothesized that early sensitization to food allergens maybe due to their ingestion as components dissolved in the milk during the breastfeeding, explaining reaction to a food, which has never been taken before. Thus, the aim of this work has been to detect the presence of the food allergens in breast milk by microarray technology. We produced a homemade microarray with antibodies produced against major food allergens. The antibody microarray was incubated with breast milk from 14 women collected from Fundación Jiménez Díaz Hospital. In this way, we demonstrated the presence of major foods allergens in breast milk. The analysis of allergens presented in breast milk could be a useful tool in allergy prevention and could provide us a key data on the role of this feeding in tolerance induction or sensitization in children.

The effects of health changes on projections of health service needs for the elderly population of the United States

The 1982–1994 National Long-Term Care Surveys indicate an accelerating decline in disability among the U.S. elderly population, suggesting that a 1.5% annual decline in chronic disability for elderly persons is achievable. Furthermore, many risk factors for chronic diseases show improvements, many linked to education, from 1910 to the present. Projections indicate the proportion of persons aged 85–89 with less than 8 years of education will decline from 65% in 1980 to 15% in 2015. Health and socioeconomic status trends are not directly represented in Medicare Trust Fund and Social Security Administration beneficiary projections. Thus, they may have different economic implications from projections directly accounting for health trends. A 1.5% annual disability decline keeps the support ratio (ratio of economically active persons aged 20–64 to the number of chronically disabled persons aged 65+) above its 1994 value, 22:1, when the Hospital Insurance Trust Fund was in fiscal balance, to 2070. With no changes in disability, projections indicate a support ratio in 2070 of 8:1—63% below a cash flow balance.

Food, nutrition and public health in contemporary Spain, 1900-1936

Within the context of the health reforms introduced in Spain in the early 20th century and the influence of international health organisations on their development, this article analyses the growing interest that surrounded nourishment and food-related problems at that time in relation to healthcare, the diagnosis provided by hygienists of such problems, and the public health measures applied to resolve them. The issue of hygienic diet and the collective aspect of nutritional problems became priorities in the field of healthcare. Two of the most prominent initiatives involved setting up a Department of Nutrition and Food Hygiene and Bromatological Technique during the early years of the Second Republic, as part of the National School of Health, as well as a Food Hygiene Service. Spanish hygienists underlined the importance of education and the dissemination of information about food hygiene, health and nutrition, in order to overcome the qualitative and quantitative deficiencies observed in the average diet of the Spanish population.

Donación voluntaria de sangre de cordón umbilical en el Hospital Universitario Virgen de la Arrixaca (2010-2011). Situación actual e influencia de las variables obstétrico-fetales

Objetivos: A principios de 2010 el Hospital Universitario Virgen de la Arrixaca puso en marcha, en el servicio de partos, el protocolo de donación voluntaria de sangre de cordón umbilical (SCU). Desde la reflexión y la autoevaluación, planteamos un análisis de nuestra situación actual a través del estudio de la influencia de las variables obstétrico-fetales en la calidad de las muestras. Métodos: Con este fin hemos planteado un trabajo de tipo observacional, descriptivo, retrospectivo y de corte transversal desde mayo de 2010 a noviembre de 2011, con el objetivo de aumentar la calidad de las unidades de SCU y optar por una gestión eficiente que haga sostenible el proyecto. Resultados: Se obtuvieron 123 donaciones potenciales de sangre de cordón y del análisis multivariable de las mismas obtuvimos una correlación positiva significativa entre el número de leucocitos, las semanas de gestación y el parto vaginal. El peso inicial de la unidad se incrementó significativamente a mayor peso del recién nacido y paridad de la donante. Conclusiones: Como conclusiones del estudio nos planteamos esbozar posibles factores predictivos que permitan seleccionar las muestras de mayor calidad y sean complemento de los actuales estándares elaborados por el Banco Público de Málaga. En este sentido nuestros resultados sugieren que en los partos con más semanas de gestación, paridad de la gestante y peso del recién nacido, así como en los partos vaginales, encontramos mayores posibilidades de obtener muestras de alta calidad.

Hábitos alimentares durante a gravidez : identificação dos hábitos alimentares e fontes de informação consultadas pelas utentes da consulta pré-natal do Hospital de Santa Maria

Trabalho Final do Curso de Mestrado Integrado em Medicina, Faculdade de Medicina, Universidade de Lisboa, 2014

Les pratiques d’intervention policières auprès des personnes en crise ou atteintes de troubles mentaux : le cas des agents de réponse en intervention de crise du Service de police de la Ville de Montréal

Cette recherche porte sur les pratiques d’intervention des agents de réponse en intervention de crise (RIC), de leur partenaire fixe et des agents en attente de la formation du Service de police de la Ville de Montréal (SPVM) auprès des personnes en crise ou atteintes de troubles mentaux. Les agents RIC sont des patrouilleurs de première ligne qui ont reçu une formation complète sur les principes d’intervention en contexte de crise ou de santé mentale. Ce modèle de réponse spécialisée est une solution proactive qui a pour but d’améliorer l’action policière en situation de crise et de veiller à une meilleure prise en charge de ces personnes par les ressources institutionnelles. La désinstitutionnalisation des soins et des services psychiatriques a eu pour effet une augmentation du nombre de personnes atteintes de troubles mentaux dans la communauté. Par conséquent, cet accroissement a engendré des rapports plus fréquents entre les services policiers et cette clientèle. Les interventions en contexte de crise ou de santé mentale sont particulières et complexes, de même qu’elles requièrent un niveau supérieur de compréhension des crises humaines. Les autorités policières ont admis que ces interventions représentent une part significative de leur travail et que la formation policière traditionnelle ne les prépare pas suffisamment pour intervenir adéquatement auprès de cette population. En réponse à ces considérations et dans l’objectif d’améliorer leur capacité d’agir, les forces policières se sont dotées de modèles de réponse policière spécialisée en intervention de crise. L’approche la plus répandue est l’équipe d’intervention de crise (« crisis intervention team » ou « CIT »), aussi appelée le modèle de Memphis. Il existe plusieurs variantes de ce modèle, mais les composantes principales, c’est-à-dire la formation avancée et la consolidation d’un partenariat avec le système de santé demeurent dans l’ensemble de ces structures. L’objectif de cette recherche consiste à sonder les perceptions des agents RIC, de leur partenaire fixe et des agents en attente de la formation afin de comprendre et de contraster leurs visions et leurs pratiques d’intervention en contexte de crise ou de santé mentale. Chaque groupe a apporté des précisions intéressantes. Nous avons conduit 12 entrevues qualitatives avec des policiers du SPVM. De façon générale, les participants rapportent que leurs pratiques d’intervention auprès des personnes en crise ou atteintes de troubles mentaux sont davantage ancrées dans une perspective de relation d’aide. Ils mentionnent également que la communication, l’écoute et la confiance doivent être privilégiées avant tout autre stratégie dans les situations qui les permettent et que la force doit être employée seulement lorsqu’elle est nécessaire, c’est-à-dire lorsque leur sécurité ou celle d’autrui est en péril ou lorsque la communication n’est pas possible. Puis, ils admettent que le recours à l’expertise des intervenants en santé mentale permet une analyse plus approfondie de la situation et de l’état mental de la personne visée par l’intervention. D’autre part, en ce qui concerne les limites de la formation policière traditionnelle, les candidats ont soulevé qu’il y a un manque de connaissances en matière de santé mentale ainsi qu’une difficulté associée à l’évaluation de l’état de la personne et du besoin de transport ont été soulevés. Sur le plan des apprentissages, les agents RIC disent avoir une compréhension plus globale de la problématique de santé mentale, de meilleures habiletés communicationnelles, une analyse plus approfondie de la situation, de plus grandes connaissances juridiques, une compréhension du fonctionnement des services hospitaliers ainsi qu’une appréciation particulière pour le partage de savoirs et les principes d’endiguement. Ils font part également de l’importance des rapports pour documenter l’évolution de l’état mental d’une personne et ils ajoutent que la dimension temporelle joue un rôle clé dans la résolution définitive de la problématique. Au sujet des partenaires, ils évoquent des retombées similaires. Toutefois, à la suite de la formation, ils reconnaissent davantage l’importance de leur rôle dans la sécurité de leur partenaire et ils y accordent dorénavant une attention marquée lors de ces interventions. Enfin, les agents non formés formulent des attentes relatives au développement d’outils et de compétences, ce qui leur sera rendu dans la formation RIC. Globalement, les agents RIC et les partenaires interviewés ont modifié leurs pratiques pour les arrimer avec la philosophie des interventions en contexte de crise ou de santé mentale. Ils ont également davantage confiance en leurs capacités et habiletés d’intervention auprès des personnes en crise ou atteintes de troubles mentaux grâce aux connaissances acquises dans la formation.

Les pratiques d’intervention policières auprès des personnes en crise ou atteintes de troubles mentaux : le cas des agents de réponse en intervention de crise du Service de police de la Ville de Montréal

Cette recherche porte sur les pratiques d’intervention des agents de réponse en intervention de crise (RIC), de leur partenaire fixe et des agents en attente de la formation du Service de police de la Ville de Montréal (SPVM) auprès des personnes en crise ou atteintes de troubles mentaux. Les agents RIC sont des patrouilleurs de première ligne qui ont reçu une formation complète sur les principes d’intervention en contexte de crise ou de santé mentale. Ce modèle de réponse spécialisée est une solution proactive qui a pour but d’améliorer l’action policière en situation de crise et de veiller à une meilleure prise en charge de ces personnes par les ressources institutionnelles. La désinstitutionnalisation des soins et des services psychiatriques a eu pour effet une augmentation du nombre de personnes atteintes de troubles mentaux dans la communauté. Par conséquent, cet accroissement a engendré des rapports plus fréquents entre les services policiers et cette clientèle. Les interventions en contexte de crise ou de santé mentale sont particulières et complexes, de même qu’elles requièrent un niveau supérieur de compréhension des crises humaines. Les autorités policières ont admis que ces interventions représentent une part significative de leur travail et que la formation policière traditionnelle ne les prépare pas suffisamment pour intervenir adéquatement auprès de cette population. En réponse à ces considérations et dans l’objectif d’améliorer leur capacité d’agir, les forces policières se sont dotées de modèles de réponse policière spécialisée en intervention de crise. L’approche la plus répandue est l’équipe d’intervention de crise (« crisis intervention team » ou « CIT »), aussi appelée le modèle de Memphis. Il existe plusieurs variantes de ce modèle, mais les composantes principales, c’est-à-dire la formation avancée et la consolidation d’un partenariat avec le système de santé demeurent dans l’ensemble de ces structures. L’objectif de cette recherche consiste à sonder les perceptions des agents RIC, de leur partenaire fixe et des agents en attente de la formation afin de comprendre et de contraster leurs visions et leurs pratiques d’intervention en contexte de crise ou de santé mentale. Chaque groupe a apporté des précisions intéressantes. Nous avons conduit 12 entrevues qualitatives avec des policiers du SPVM. De façon générale, les participants rapportent que leurs pratiques d’intervention auprès des personnes en crise ou atteintes de troubles mentaux sont davantage ancrées dans une perspective de relation d’aide. Ils mentionnent également que la communication, l’écoute et la confiance doivent être privilégiées avant tout autre stratégie dans les situations qui les permettent et que la force doit être employée seulement lorsqu’elle est nécessaire, c’est-à-dire lorsque leur sécurité ou celle d’autrui est en péril ou lorsque la communication n’est pas possible. Puis, ils admettent que le recours à l’expertise des intervenants en santé mentale permet une analyse plus approfondie de la situation et de l’état mental de la personne visée par l’intervention. D’autre part, en ce qui concerne les limites de la formation policière traditionnelle, les candidats ont soulevé qu’il y a un manque de connaissances en matière de santé mentale ainsi qu’une difficulté associée à l’évaluation de l’état de la personne et du besoin de transport ont été soulevés. Sur le plan des apprentissages, les agents RIC disent avoir une compréhension plus globale de la problématique de santé mentale, de meilleures habiletés communicationnelles, une analyse plus approfondie de la situation, de plus grandes connaissances juridiques, une compréhension du fonctionnement des services hospitaliers ainsi qu’une appréciation particulière pour le partage de savoirs et les principes d’endiguement. Ils font part également de l’importance des rapports pour documenter l’évolution de l’état mental d’une personne et ils ajoutent que la dimension temporelle joue un rôle clé dans la résolution définitive de la problématique. Au sujet des partenaires, ils évoquent des retombées similaires. Toutefois, à la suite de la formation, ils reconnaissent davantage l’importance de leur rôle dans la sécurité de leur partenaire et ils y accordent dorénavant une attention marquée lors de ces interventions. Enfin, les agents non formés formulent des attentes relatives au développement d’outils et de compétences, ce qui leur sera rendu dans la formation RIC. Globalement, les agents RIC et les partenaires interviewés ont modifié leurs pratiques pour les arrimer avec la philosophie des interventions en contexte de crise ou de santé mentale. Ils ont également davantage confiance en leurs capacités et habiletés d’intervention auprès des personnes en crise ou atteintes de troubles mentaux grâce aux connaissances acquises dans la formation.

Food balances in foreign countries /

Chiefly tables.

Hospital - Out-patient clinic. Sept. 5, 1951 - Construction shot

University of Michigan News Service photo. On verso: U. Hosp. new

Contagious Disease Hospital

Built 1914; removed 1956. Tennis courts removed 1955. Located where east wing of Medical Science I is now. On verso: Hospital, University. Contagious Disease Hospital, August, 1950