Rapid diagnosis in pediatric infectious diseases: The past, the present and the future

The focus of rapid diagnosis of infectious diseases of children in the last decade has shifted from variations of the conventional laboratory techniques of antigen detection, microscopy and culture to that of molecular diagnosis of infectious agents. Pediatricians will need to be able to interpret the use, limitations and results of molecular diagnostic techniques as they are increasingly integrated into routine clinical microbiology laboratory protocols. PCR is the best known and most successfully implemented diagnostic molecular technology to date. It can detect specific infectious agents and determine their virulence and antimicrobial genotypes with greater speed, sensitivity and specificity than conventional microbiology methods. Inherent technical limitations of PCR are present, although they are reduced in laboratories that follow suitable validation and quality control procedures. Variations of PCR together with advances in nucleic acid amplification technology have broadened its diagnostic capabilities in clinical infectious disease to now rival and even surpass traditional methods in some situations. Automation of all components of PCR is now possible. The completion of the genome sequencing projects for significant microbial pathogens, in combination with PCR and DNA chip technology, will revolutionize the diagnosis and management of infectious diseases.

Work domain analysis and sensors I: principles and simple example

In this paper we establish a foundation for understanding the instrumentation needs of complex dynamic systems if ecological interface design (EID)-based interfaces are to be robust in the face of instrumentation failures. EID-based interfaces often include configural displays which reveal the higher-order properties of complex systems. However, concerns have been expressed that such displays might be misleading when instrumentation is unreliable or unavailable. Rasmussen's abstraction hierarchy (AH) formalism can be extended to include representations of sensors near the functions or properties about which they provide information, resulting in what we call a sensor-annotated abstraction hierarchy. Sensor-annotated AHs help the analyst determine the impact of different instrumentation engineering policies on higher-order system information by showing how the data provided from individual sensors propagates within and across levels of abstraction in the AH. The use of sensor-annotated AHs with a configural display is illustrated with a simple water reservoir example. We argue that if EID is to be effectively employed in the design of interfaces for complex systems, then the information needs of the human operator need to be considered at the earliest stages of system development while instrumentation requirements are being formulated. In this way, Rasmussen's AH promotes a formative approach to instrumentation engineering. (C) 2002 Elsevier Science Ltd. All rights reserved.

Linguistic evaluation method for the environmental assessment of infrastructure projects

A soft linguistic evaluation method is proposed for the environmental assessment of physical infrastructure projects based on fuzzy relations. Infrastructure projects are characterized in terms of linguistic expressions of 'performance' with respect to factors or impacts and the 'importance' of those factors/impacts. A simple example is developed to illustrate the method in the context of three road infrastructure projects assessed against five factors/impacts. In addition, a means to include hard or crisp factors is presented and illustrated with respect to a sixth factor.

A uniform white-noise model for fixed-point roundoff errors in digital systems

Fixed-point roundoff noise in digital implementation of linear systems arises due to overflow, quantization of coefficients and input signals, and arithmetical errors. In uniform white-noise models, the last two types of roundoff errors are regarded as uniformly distributed independent random vectors on cubes of suitable size. For input signal quantization errors, the heuristic model is justified by a quantization theorem, which cannot be directly applied to arithmetical errors due to the complicated input-dependence of errors. The complete uniform white-noise model is shown to be valid in the sense of weak convergence of probabilistic measures as the lattice step tends to zero if the matrices of realization of the system in the state space satisfy certain nonresonance conditions and the finite-dimensional distributions of the input signal are absolutely continuous.

Robust model-order reduction of complex biological processes

This paper addresses robust model-order reduction of a high dimensional nonlinear partial differential equation (PDE) model of a complex biological process. Based on a nonlinear, distributed parameter model of the same process which was validated against experimental data of an existing, pilot-scale BNR activated sludge plant, we developed a state-space model with 154 state variables in this work. A general algorithm for robustly reducing the nonlinear PDE model is presented and based on an investigation of five state-of-the-art model-order reduction techniques, we are able to reduce the original model to a model with only 30 states without incurring pronounced modelling errors. The Singular perturbation approximation balanced truncating technique is found to give the lowest modelling errors in low frequency ranges and hence is deemed most suitable for controller design and other real-time applications. (C) 2002 Elsevier Science Ltd. All rights reserved.

Instrumentation used to measure residential magnetic fields and currents

The equipment used to measure magnetic fields and, electric currents in residences is described. The instrumentation consisted of current transformers, magnetic field probes and locally designed and, built signal conditioning modules. The data acquisition system was capable of unattended recording for extended time periods. The complete system was calibrated to verify its response to known physical inputs. (C) 2003 ISA-The Instrumentation Automation Society.

Gobernaciones y nueva gesti??n p??blica en Venezuela

A fines de los ???80, el Estado venezolano inici?? una descentralizaci??n pol??tico-territorial produciendo cambios en las gobernaciones, instancias receptoras de competencias en este proceso, las cuales realizan reformas a trav??s de la estrategia selectiva, incorporando algunas de la propuestas de la nueva gesti??n p??blica. Este trabajo explora estas reformas. Se observan: diferencias entre los servicios sociales y los relacionados directamente con la econom??a; privatizaci??n de ??stos; traspaso a la sociedad civil de algunos servicios sociales, creaci??n de entes descentralizados; automatizaci??n de procesos; flexibilizaci??n laboral; iniciativas con lento avance en rendici??n de cuentas por resultados y capacitaci??n para una nueva cultura administrativa. En conclusi??n: la tendencia es a la conformaci??n de una gesti??n p??blica eficiente sobre la base de la reducci??n del aparato estatal, de costos sociales, as?? como de costos y conflictos laborales y escasa incorporaci??n de las propuestas de participaci??n que permiten profundizar la democracia y promover el bienestar social.

Aprendizagem por imitação através de mapeamento Visuomotor baseado em imagens omnidirecionais

Este trabalho propõe uma metodologia de aprendizagem que permite a um robô aprender uma tarefa adaptando-a e representando-a de acordo com a sua capacidade motora e sensorial. Primeiramente, um mapeamento sensoriomotor é criado e converte informação sensorial em informação motora. Depois, através de imitação, o robô aprende um conjunto de ações elementares formando um vocabulário motor. A imitação é baseada nas representações motoras obtidas com o mapeamento sensoriomotor. O vocabulário motor criado é então utilizado para aprender e realizar tarefas mais sofisticadas, compostas por seqüências ou combinações de ações elementares. Esta metodologia é ilustrada através de uma aplicação de mapeamento e navegação topológica com um robô móvel. O automovimento é utilizado como mapeamento visuomotor, convertendo o fluxo óptico em imagens omnidirecionais em informação motora (translação e rotação), a qual é usada para a criação de um vocabulário motor. A seguir, o vocabulário é utilizado para mapeamento e navegação topológica. Os resultados obtidos são interessantes e a abordagem proposta pode ser estendida a diferentes robôs e aplicações.

Interface Multimodal com Predição de Movimentos para Uso em Reabilitação de Membros Inferiores

Esta dissertação apresenta o desenvolvimento de uma plataforma multimodal de aquisição e processamento de sinais. O projeto proposto insere-se no contexto do desenvolvimento de interfaces multimodais para aplicação em dispositivos robóticos cujo propósito é a reabilitação motora adaptando o controle destes dispositivos de acordo com a intenção do usuário. A interface desenvolvida adquire, sincroniza e processa sinais eletroencefalográficos (EEG), eletromiográficos (EMG) e sinais provenientes de sensores inerciais (IMUs). A aquisição dos dados é feita em experimentos realizados com sujeitos saudáveis que executam tarefas motoras de membros inferiores. O objetivo é analisar a intenção de movimento, a ativação muscular e o início efetivo dos movimentos realizados, respectivamente, através dos sinais de EEG, EMG e IMUs. Para este fim, uma análise offline foi realizada. Nessa análise, são utilizadas técnicas de processamento dos sinais biológicos e técnicas para processar sinais provenientes de sensores inerciais. A partir destes, os ângulos da articulação do joelho também são aferidos ao longo dos movimentos. Um protocolo experimental de testes foi proposto para as tarefas realizadas. Os resultados demonstraram que o sistema proposto foi capaz de adquirir, sincronizar, processar e classificar os sinais combinadamente. Análises acerca da acurácia dos classificadores utilizados mostraram que a interface foi capaz de identificar intenção de movimento em 76, 0 ± 18, 2% dos movimentos. A maior média de tempo de antecipação ao movimento foi obtida através da análise do sinal de EEG e foi de 716, 0±546, 1 milisegundos. A partir da análise apenas do sinal de EMG, este valor foi de 88, 34 ± 67, 28 milisegundos. Os resultados das etapas de processamento dos sinais biológicos, a medição dos ângulos da articulação, bem como os valores de acurácia e tempo de antecipação ao movimento se mostraram em conformidade com a literatura atual relacionada.

Uma contribuição ao estudo de sinais de EEG para avaliar estados emocionais e mentais de crianças com autismo na interação com robô móvel

O Transtorno do Espectro do Autismo (TEA) caracteriza-se por uma série de distúrbios cognitivos e neurocomportamentais e sua prevalência mundial é estimada em 1 criança com TEA a cada 160 crianças com típico desenvolvimento (TD). Indivíduos com TEA apresentam dificuldade em interpretar as emoções alheias e em expressar sentimentos. As emoções podem ser associadas à manifestação de sinais fisiológicos, e, dentre eles, os sinais cerebrais têm sido muito abordados. A detecção dos sinais cerebrais de crianças com TEA pode ser benéfica para o esclarecimento de suas emoções e expressões. Atualmente, muitas pesquisas integram a robótica ao tratamento pedagógico do TEA, através da interação com crianças com esse transtorno, estimulando habilidades sociais, como a imitação e a comunicação. A avaliação dos estados mentais de crianças com TEA durante a sua interação com um robô móvel é promissora e assume um aspecto inovador. Assim, os objetivos deste trabalho foram captar sinais cerebrais de crianças com TEA e de crianças com TD, como grupo controle, para o estudo de seus estados emocionais e para avaliar seus estados mentais durante a interação com um robô móvel, e avaliar também a interação dessas crianças com o robô, através de escalas quantitativas. A técnica de registro dos sinais cerebrais escolhida foi a eletroencefalografia (EEG), a qual utiliza eletrodos colocados de forma não invasiva e não dolorosa sobre o couro cabeludo da criança. Os métodos para avaliar a eficiência do uso da robótica nessa interação foram baseados em duas escalas internacionais quantitativas: Escala de Alcance de Metas (do inglês Goal Attainment Scaling - GAS) e Escala de Usabilidade de Sistemas (do inglês System Usability Scale - SUS). Os resultados obtidos mostraram que, pela técnica de EEG, foi possível classificar os estados emocionais de crianças com TD e com TEA e analisar a atividade cerebral durante o início da interação com o robô, através dos ritmos alfa e beta. Com as avaliações GAS e SUS, verificou-se que o robô móvel pode ser considerado uma potencial ferramenta terapêutica para crianças com TEA.

Kidney targeting and puncturing during percutaneous nephrolithotomy: recent advances and future perspectives

Background and Purpose: Precise needle puncture of the kidney is a challenging and essential step for successful percutaneous nephrolithotomy (PCNL). Many devices and surgical techniques have been developed to easily achieve suitable renal access. This article presents a critical review to address the methodologies and techniques for conducting kidney targeting and the puncture step during PCNL. Based on this study, research paths are also provided for PCNL procedure improvement. Methods: Most relevant works concerning PCNL puncture were identified by a search of Medline/PubMed, ISI Web of Science, and Scopus databases from 2007 to December 2012. Two authors independently reviewed the studies. Results: A total of 911 abstracts and 346 full-text articles were assessed and discussed; 52 were included in this review as a summary of the main contributions to kidney targeting and puncturing. Conclusions: Multiple paths and technologic advances have been proposed in the field of urology and minimally invasive surgery to improve PCNL puncture. The most relevant contributions, however, have been provided by the applicationofmedical imaging guidance, newsurgical tools,motion tracking systems, robotics, andimage processing and computer graphics. Despite the multiple research paths for PCNL puncture guidance, no widely acceptable solution has yet been reached, and it remains an active and challenging research field. Future developments should focus on real-time methods, robust and accurate algorithms, and radiation free imaging techniques

A Methodology for GUI Layer Redefinition Through Virtualization and Computer Vision

Nowadays despite improvements in usability and intuitiveness users have to adapt to the proposed systems to satisfy their needs. For instance, they must learn how to achieve tasks, how to interact with the system, and fulfill system's specifications. This paper proposes an approach to improve this situation enabling graphical user interface redefinition through virtualization and computer vision with the aim of increasing the system's usability. To achieve this goal the approach is based on enriched task models, virtualization and picture-driven computing.

Building intelligence open systems (BIOS)

Os edifícios estão a ser construídos com um número crescente de sistemas de automação e controlo não integrados entre si. Esta falta de integração resulta num caos tecnológico, o que cria dificuldades nas três fases da vida de um edifício, a fase de estudo, a de implementação e a de exploração. O desenvolvimento de Building Automation System (BAS) tem como objectivo assegurar condições de conforto, segurança e economia de energia. Em edifícios de grandes dimensões a energia pode representar uma percentagem significativa da factura energética anual. Um BAS integrado deverá contribuir para uma diminuição significativa dos custos de desenvolvimento, instalação e gestão do edifício, o que pode também contribuir para a redução de CO2. O objectivo da arquitectura proposta é contribuir para uma estratégia de integração que permita a gestão integrada dos diversos subsistemas do edifício (e.g. aquecimento, ventilação e ar condicionado (AVAC), iluminação, segurança, etc.). Para realizar este controlo integrado é necessário estabelecer uma estratégia de cooperação entre os subsistemas envolvidos. Um dos desafios para desenvolver um BAS com estas características consistirá em estabelecer a interoperabilidade entre os subsistemas como um dos principais objectivos a alcançar, dado que o fornecimento dos referidos subsistemas assenta normalmente numa filosofia multi-fornecedor, sendo desenvolvidos usando tecnologias heterogéneas. Desta forma, o presente trabalho consistiu no desenvolvimento de uma plataforma que se designou por Building Intelligence Open System (BIOS). Na implementação desta plataforma adoptou-se uma arquitectura orientada a serviços ou Service Oriented Architecture (SOA) constituída por quatro elementos fundamentais: um bus cooperativo, denominado BIOSbus, implementado usando Jini e JavaSpaces, onde todos os serviços serão ligados, disponibilizando um mecanismo de descoberta e um mecanismo que notificada as entidades interessadas sobre alterações do estado de determinado componente; serviços de comunicação que asseguram a abstracção do Hardware utilizado da automatização das diversas funcionalidades do edifício; serviços de abstracção de subsistemas no acesso ao bus; clientes, este podem ser nomeadamente uma interface gráfica onde é possível fazer a gestão integrada do edifício, cliente de coordenação que oferece a interoperabilidade entre subsistemas e os serviços de gestão energética que possibilita a activação de algoritmos de gestão racional de energia eléctrica.

Automação e controlo de um sistema de armazenamento de bicicletas

A crescente procura da bicicleta como meio de transporte alternativo torna relevante a criação e desenvolvimento de infra-estruturas de apoio, tais como ciclovias e parques para bicicletas. Os sistemas tradicionais de parqueamento de bicicletas com recurso a correntes e cadeados não fornecem segurança nem comodidade. No entanto, começam a surgir, em várias cidades do mundo, parque automáticos onde é possível guardar uma bicicleta em segurança, protegendo-a quer das intempéries quer de actos de vandalismo. Este trabalho apresenta uma proposta para um parque automático de armazenamento de bicicletas, com recurso a caixas individualizadas que garantem a sua segurança, e também de outros bens que podem ser guardados junto da mesma, como por exemplo um capacete ou uma mochila. O sistema proposto no âmbito deste trabalho é um complemento às alternativas existentes. As vantagens apresentadas pelo sistema proposto são: a sua construção modular e personalizada; e a possibilidade de instalação num terreno plano, sem recurso a obras de construção civil. O objectivo foi criar um projecto de automação e controlo de um protótipo, com base na proposta apresentada. O projecto de automação e controlo engloba a escolha dos sensores e dos actuadores. Para o dimensionamento dos motores foi necessário recorrer a um cálculo simplificado da estrutura do robô manipulador. Foi feita a escolha dos sensores, actuadores e do controlador com base nos requisitos funcionais. A programação foi desenvolvida numa linguagem normalizada. O modelo desenvolvido poderá servir de base para um projecto multidisciplinar entre vários departamentos do Instituto e dessa cooperação poderá surgir um novo projecto optimizado para produção e de menor custo.

Protecção contra descargas atmosféricas: aplicação informática de identificação das vulnerabilidades das edificações e de apoio à concepção da protecção

A concepção de instalações eléctricas deve garantir condições de segurança para as pessoas e equipamentos. Para tal é exigida, quer por força de regulamentação ou de normalização, a instalação de dispositivos que garantam a detecção e a protecção contra os defeitos mais comuns nas instalações eléctricas como, por exemplo, as sobreintensidades e as sobretensões. Susceptíveis de criar sobretensões perigosas nas instalações eléctricas, as descargas atmosféricas podem ainda causar danos estruturais elevados, o que, em algumas actividades económicas, torna fundamental a implementação de medidas de protecção contra este fenómeno natural. A protecção contra descargas atmosféricas directas consiste em identificar as vulnerabilidades das estruturas e, nesses locais, implementar dispositivos de captura, direccionamento e escoamento da descarga atmosférica à terra, em condições de segurança. O presente trabalho, desenvolvido no âmbito da dissertação de Mestrado em Engenharia Electrotécnica, visa desenvolver e implementar uma ferramenta computacional, baseada em programas de desenho assistido por computador (CAD) de utilização corrente na área de projecto de arquitectura e de engenharia, que permita, no âmbito de normas internacionais, a análise e implementação de sistemas de protecção em edifícios contra descargas atmosféricas de uma forma rápida e expedita. Baseado num programa CAD 3D, que permite a modelização tridimensional das estruturas a proteger, a ferramenta desenvolvida tentará identificar as suas vulnerabilidades das estruturas às descargas atmosféricas directas, com o intuito de implementar as medidas de protecção mais adequadas do ponto de vista técnico económico. Prevê-se que a ferramenta resultante deste estudo, o Simulador do Modelo Electrogeométrico (SIMODEL), possibilite aos projectistas e particularmente aos alunos das unidades curriculares na área do projecto de instalações eléctricas da Área Departamental de Engenharia de Sistemas e Potencia e Automação (ADESPA) do ISEL, estudar e implementar sistemas de protecção contra descargas atmosféricas (SPDA) baseados na normalização internacional do CENELEC e da IEC, nomeadamente as normas da série 62305.