Characterization of Novel Fabry Pérot Filter Arrays for Nanospectrometers in Medical Applications

Optische Spektroskopie ist eine sehr wichtige Messtechnik mit einem hohen Potential für zahlreiche Anwendungen in der Industrie und Wissenschaft. Kostengünstige und miniaturisierte Spektrometer z.B. werden besonders für moderne Sensorsysteme “smart personal environments” benötigt, die vor allem in der Energietechnik, Messtechnik, Sicherheitstechnik (safety and security), IT und Medizintechnik verwendet werden. Unter allen miniaturisierten Spektrometern ist eines der attraktivsten Miniaturisierungsverfahren das Fabry Pérot Filter. Bei diesem Verfahren kann die Kombination von einem Fabry Pérot (FP) Filterarray und einem Detektorarray als Mikrospektrometer funktionieren. Jeder Detektor entspricht einem einzelnen Filter, um ein sehr schmales Band von Wellenlängen, die durch das Filter durchgelassen werden, zu detektieren. Ein Array von FP-Filter wird eingesetzt, bei dem jeder Filter eine unterschiedliche spektrale Filterlinie auswählt. Die spektrale Position jedes Bandes der Wellenlänge wird durch die einzelnen Kavitätshöhe des Filters definiert. Die Arrays wurden mit Filtergrößen, die nur durch die Array-Dimension der einzelnen Detektoren begrenzt werden, entwickelt. Allerdings erfordern die bestehenden Fabry Pérot Filter-Mikrospektrometer komplizierte Fertigungsschritte für die Strukturierung der 3D-Filter-Kavitäten mit unterschiedlichen Höhen, die nicht kosteneffizient für eine industrielle Fertigung sind. Um die Kosten bei Aufrechterhaltung der herausragenden Vorteile der FP-Filter-Struktur zu reduzieren, wird eine neue Methode zur Herstellung der miniaturisierten FP-Filtern mittels NanoImprint Technologie entwickelt und präsentiert. In diesem Fall werden die mehreren Kavitäten-Herstellungsschritte durch einen einzigen Schritt ersetzt, die hohe vertikale Auflösung der 3D NanoImprint Technologie verwendet. Seit dem die NanoImprint Technologie verwendet wird, wird das auf FP Filters basierende miniaturisierte Spectrometer nanospectrometer genannt. Ein statischer Nano-Spektrometer besteht aus einem statischen FP-Filterarray auf einem Detektorarray (siehe Abb. 1). Jeder FP-Filter im Array besteht aus dem unteren Distributed Bragg Reflector (DBR), einer Resonanz-Kavität und einen oberen DBR. Der obere und untere DBR sind identisch und bestehen aus periodisch abwechselnden dünnen dielektrischen Schichten von Materialien mit hohem und niedrigem Brechungsindex. Die optischen Schichten jeder dielektrischen Dünnfilmschicht, die in dem DBR enthalten sind, entsprechen einen Viertel der Design-Wellenlänge. Jeder FP-Filter wird einer definierten Fläche des Detektorarrays zugeordnet. Dieser Bereich kann aus einzelnen Detektorelementen oder deren Gruppen enthalten. Daher werden die Seitenkanal-Geometrien der Kavität aufgebaut, die dem Detektor entsprechen. Die seitlichen und vertikalen Dimensionen der Kavität werden genau durch 3D NanoImprint Technologie aufgebaut. Die Kavitäten haben Unterschiede von wenigem Nanometer in der vertikalen Richtung. Die Präzision der Kavität in der vertikalen Richtung ist ein wichtiger Faktor, der die Genauigkeit der spektralen Position und Durchlässigkeit des Filters Transmissionslinie beeinflusst.

THz Plasma Waves in Field-Effect-Transistors: A Monte Carlo Study

Sensing with electromagnetic waves having frequencies in the Terahertz-range is a very attractive investigative method with applications in fundamental research and industrial settings. Up to now, a lot of sources and detectors are available. However, most of these systems are bulky and have to be used in controllable environments such as laboratories. In 1993 Dyakonov and Shur suggested that plasma waves developing in field-effect-transistors can be used to emit and detect THz-radiation. Later on, it was shown that these plasma waves lead to rectification and allows for building efficient detectors. In contrast to the prediction that these plasma waves lead to new promising solid-state sources, only a few weak sources are known up to now. This work studies THz plasma waves in semiconductor devices using the Monte Carlo method in order to resolve this issue. A fast Monte Carlo solver was developed implementing a nonparabolic bandstructure representation of the used semiconductors. By investigating simplified field-effect-transistors it was found that the plasma frequency follows under equilibrium conditions the analytical predictions. However, no current oscillations were found at room temperature or with a current flowing in the channel. For more complex structures, consisting of ungated and gated regions, it was found that the plasma frequency does not follow the value predicted by the dispersion relation of the gated nor the ungated device.

Structural Dynamics Model of a Cartesian Robot

Methods are developed for predicting vibration response characteristics of systems which change configuration during operation. A cartesian robot, an example of such a position-dependent system, served as a test case for these methods and was studied in detail. The chosen system model was formulated using the technique of Component Mode Synthesis (CMS). The model assumes that he system is slowly varying, and connects the carriages to each other and to the robot structure at the slowly varying connection points. The modal data required for each component is obtained experimentally in order to get a realistic model. The analysis results in prediction of vibrations that are produced by the inertia forces as well as gravity and friction forces which arise when the robot carriages move with some prescribed motion. Computer simulations and experimental determinations are conducted in order to calculate the vibrations at the robot end-effector. Comparisons are shown to validate the model in two ways: for fixed configuration the mode shapes and natural frequencies are examined, and then for changing configuration the residual vibration at the end of the mode is evaluated. A preliminary study was done on a geometrically nonlinear system which also has position-dependency. The system consisted of a flexible four-bar linkage with elastic input and output shafts. The behavior of the rocker-beam is analyzed for different boundary conditions to show how some limiting cases are obtained. A dimensional analysis leads to an evaluation of the consequences of dynamic similarity on the resulting vibration.

On-the-Fly Maintenance of Series-Parallel Relationships in Fork-Join Multithreaded Programs

A key capability of data-race detectors is to determine whether one thread executes logically in parallel with another or whether the threads must operate in series. This paper provides two algorithms, one serial and one parallel, to maintain series-parallel (SP) relationships "on the fly" for fork-join multithreaded programs. The serial SP-order algorithm runs in O(1) amortized time per operation. In contrast, the previously best algorithm requires a time per operation that is proportional to Tarjan’s functional inverse of Ackermann’s function. SP-order employs an order-maintenance data structure that allows us to implement a more efficient "English-Hebrew" labeling scheme than was used in earlier race detectors, which immediately yields an improved determinacy-race detector. In particular, any fork-join program running in T₁ time on a single processor can be checked on the fly for determinacy races in O(T₁) time. Corresponding improved bounds can also be obtained for more sophisticated data-race detectors, for example, those that use locks. By combining SP-order with Feng and Leiserson’s serial SP-bags algorithm, we obtain a parallel SP-maintenance algorithm, called SP-hybrid. Suppose that a fork-join program has n threads, T₁ work, and a critical-path length of T[subscript ∞]. When executed on P processors, we prove that SP-hybrid runs in O((T₁/P + PT[subscript ∞]) lg n) expected time. To understand this bound, consider that the original program obtains linear speed-up over a 1-processor execution when P = O(T₁/T[subscript ∞]). In contrast, SP-hybrid obtains linear speed-up when P = O(√T₁/T[subscript ∞]), but the work is increased by a factor of O(lg n).

SPIP GIS

Presentación del software desarrollado inicialmente por Horacio González Diéguez y Berio Molina Quiroga para el proyecto Escoitar (http://www.escoitar.org); un sitio Web elaborado mediante un mashup que combina la tecnología podcast con los mapas de Google. En breve Escoitar.org lanzará su versión 2.0 desarrollada íntegramente con SPIP, CMS distribuido bajo licencia GNU/GPL de origen francés (http://www.SPIP.net/es). Nuestra contribución a SPIP ha sido un conjunto de plugins que utilizan GeoRSS, tecnología de sindicación con información geográfica, para facilitar la integración de artículos, imágenes, o sonidos, en mapas como los de Google (http://www.SPIP-contrib.net/Plugin-GIS-escoitar). SPIP GIS permite asociar información geográfica a los elementos tradicionales de un gestor de contenidos como artículos, temas o etiquetas. Google Map Api Plugin utiliza dicha información geográfica para construir google maps en los que se integre la información contenida en el sitio Web. La arquitectura de estos dos plugins ha sido desarrollada para posibilitar en un futuro el uso de otras plataformas como los mapas de Yahoo o de OpenStreetMap

La ISO 9000: ¿Seguirá siendo válida en la nueva era de la gestión de la calidad?

Si bien la gestión de la Calidad siempre ha estado presente en nuestro entorno, no es hasta la aparición de la famosa normativa ISO 9000 que su impacto se ha incluso popularizado, tanto a escala nacional como internacional. En la actualidad, cuando las empresas y organizaciones de nuestro país se plantean nuevos retos (modelos de gestión de la calidad total como el EFQM, nuevos estándares de gestión como la ISO 14000, estándares de soporte como la ISO 10000, …), en este artículo nos preguntamos si la ISO 9000 seguirá siendo válida en esta nueva era

Creando valor a través de las TIC: nuevos intermediarios

Este trabajo analiza cómo se puede crear valor a través del uso de las TIC. Para ello se utiliza el Modelo de creación de valor en e-business desarrollado por Amit y Zott (2001) y se aplica a una tipología de nuevos intermediarios que opera en el sector de los contenidos digitales: gregadores de noticias. Para lograr este objetivo, se ha realizado un estudio exploratorio y un estudio de casos a través de entrevistas personales con informadores estratégicos y un análisis del contenido de las páginas web de 56 empresas relacionadas con el sector y cuestionarios, principalmente Se han analizado empresas de EEUU, Canadá, España, Francia, Alemania, Reino Unido y Suiza

UNE 166002:2006: estandarizar y sistematizar la I+D+I: la norma y la importancia de las TIC en su implementación

En este artículo se analiza uno de los primeros estándares para la gestión de la I+D+I a nivel mundial, como es la norma UNE 166002:2006. De esta forma, después de describir brevemente los objetivos de las normas que forman parte de la misma familia de la del objeto de estudio, se analiza la importancia de las Tecnologías de la Información y de la Comunicación (TIC) para una implantación exitosa, sistematizando algunas de las actividades clave del proceso de innovación: vigilancia tecnológica, creatividad, gestión del conocimiento y previsión tecnológica

Laser stripe peak detector for 3D scanners: a FIR filter approach

The accuracy of a 3D reconstruction using laser scanners is significantly determined by the detection of the laser stripe. Since the energy pattern of such a stripe corresponds to a Gaussian profile, it makes sense to detect the point of maximum light intensity (or peak) by computing the zero-crossing point of the first derivative of such Gaussian profile. However, because noise is present in every physical process, such as electronic image formation, it is not sensitive to perform the derivative of the image of the stripe in almost any situation, unless a previous filtering stage is done. Considering that stripe scanning is an inherently row-parallel process, every row of a given image must be processed independently in order to compute its corresponding peak position in the row. This paper reports on the use of digital filtering techniques in order to cope with the scanning of different surfaces with different optical properties and different noise levels, leading to the proposal of a more accurate numerical peak detector, even at very low signal-to-noise ratios

Probabilistic sonar scan matching for an AUV

This paper proposes MSISpIC, a probabilistic sonar scan matching algorithm for the localization of an autonomous underwater vehicle (AUV). The technique uses range scans gathered with a Mechanical Scanning Imaging Sonar (MSIS), the robot displacement estimated through dead-reckoning using a Doppler velocity log (DVL) and a motion reference unit (MRU). The proposed method is an extension of the pIC algorithm. An extended Kalman filter (EKF) is used to estimate the robot-path during the scan in order to reference all the range and bearing measurements as well as their uncertainty to a scan fixed frame before registering. The major contribution consists of experimentally proving that probabilistic sonar scan matching techniques have the potential to improve the DVL-based navigation. The algorithm has been tested on an AUV guided along a 600 m path within an abandoned marina underwater environment with satisfactory results

A review of sensor fusion techniques for underwater vehicle navigation

This work provides a general description of the multi sensor data fusion concept, along with a new classification of currently used sensor fusion techniques for unmanned underwater vehicles (UUV). Unlike previous proposals that focus the classification on the sensors involved in the fusion, we propose a synthetic approach that is focused on the techniques involved in the fusion and their applications in UUV navigation. We believe that our approach is better oriented towards the development of sensor fusion systems, since a sensor fusion architecture should be first of all focused on its goals and then on the fused sensors

Accuracy estimation of a new omnidirectional 3D vision sensor

We present a computer vision system that associates omnidirectional vision with structured light with the aim of obtaining depth information for a 360 degrees field of view. The approach proposed in this article combines an omnidirectional camera with a panoramic laser projector. The article shows how the sensor is modelled and its accuracy is proved by means of experimental results. The proposed sensor provides useful information for robot navigation applications, pipe inspection, 3D scene modelling etc

Overview of coded light projection techniques for automatic 3D profiling

Obtaining automatic 3D profile of objects is one of the most important issues in computer vision. With this information, a large number of applications become feasible: from visual inspection of industrial parts to 3D reconstruction of the environment for mobile robots. In order to achieve 3D data, range finders can be used. Coded structured light approach is one of the most widely used techniques to retrieve 3D information of an unknown surface. An overview of the existing techniques as well as a new classification of patterns for structured light sensors is presented. This kind of systems belong to the group of active triangulation method, which are based on projecting a light pattern and imaging the illuminated scene from one or more points of view. Since the patterns are coded, correspondences between points of the image(s) and points of the projected pattern can be easily found. Once correspondences are found, a classical triangulation strategy between camera(s) and projector device leads to the reconstruction of the surface. Advantages and constraints of the different patterns are discussed

Neptune: a hil simulator for multiple UUVs

This paper overviews the field of graphical simulators used for AUV development, presents the taxonomy of these applications and proposes a classification. It also presents Neptune, a multivehicle, real-time, graphical simulator based on OpenGL that allows hardware in the loop simulations

Dexmedetomidina en pacientes pediátricos con requerimientos de ventilación mecánica y sus efectos sobre el síndrome de abstinencia

INTRODUCCION : Una de las prioridades del manejo en cuidado crítico pediátrico es la prevención y tratamiento del dolor y la ansiedad del paciente que requiere ventilación mecánica, utilizando diferentes alternativas farmacológicas, la más usada en pediatría es la basada en hipnosis que utiliza un opiáceo y una benzodiacepina , usualmente fentanyl y midazolam , pero con un riesgo reportado de producir síndrome de abstinencia cuando es usado de manera prolongada y su suspensión es abrupta1, sin embargo medicamentos como la dexmedetomidina, un alfa dos adrenérgico, pueden disminuir el riesgo de presentación de síndrome de abstinencia cuando esta se asocia al método convencional; si se logra disminuir su presentación se contribuye a la reducción de estancia hospitalaria y a su vez las complicaciones relacionadas, entre otros beneficios para los pacientes y las instituciones. MATERIALES Y MÉTODOS: Se realizó un estudio retrospectivo analítico de casos y controles en una población de 55 casos y 55 controles para buscar la probable asociación de síndrome de abstinencia a la sedación basada en hipnosis convencional ( opiáceo y benzodiacepina) y la posible disminución del mismo cuando se uso hipnosis convencional combinada con un alfa dos adrenérgico como la dexmedetomidina en niños de 1 mes a 18 años que requirieron ventilación mecánica en la unidad de cuidados intensivos pediátricos de la Fundación Cardio Infantil, los casos fueron los pacientes que presentaron síndrome de abstinencia y los controles quienes no lo presentaron. RESULTADOS: La media de la edad de los 110 sujetos fue de 4,9 años con una desviación estándar de 4,6 años, la talla y la edad de toda la población se comporto coherentemente con la edad. (Media del peso 17,52 kg y talla 94,5 Cms). Los pacientes que usaron dexmedetomidina tuvieron una menor probabilidad de desarrollar síndrome de abstinencia comparado con pacientes que no la recibieron con un OR: 0.2527174 un IC valido (0.0916363-0.6638842) y una p significativa de 0,002. CONCLUSIONES: Se encontró diferencia significativa entre el uso de dexmedetomidina y la menor probabilidad de presentación de síndrome de abstinencia en pacientes que requirieron sedación para ventilación mecánica en la unidad de cuidados intensivos pediátricos de la Fundación Cardio Infantil.