Estrutura a partir do Movimento em Sistemas Autónomos

Mestrado em Engenharia Electrotécnica e de Computadores - Ramo de Sistemas Autónomos

Embedded system for individual recognition based on ECG biometrics

Biometric recognition is emerging has an alternative solution for applications where the privacy of the information is crucial. This paper presents an embedded biometric recognition system based on the Electrocardiographic signals (ECG) for individual identification and authentication. The proposed system implements a real-time state-of-the-art recognition algorithm, which extracts information from the frequency domain. The system is based on a ARM Cortex 4. Preliminary results show that embedded platforms are a promising path for the implementation of ECG-based applications in real-world scenario.

A atividade dos estabilizadores da omoplata e movimento compensatório do tronco no gesto de alcance em indivíduos pós AVE

Introdução: Lesões como o AVE interferem com a capacidade de recrutar níveis adequados de atividade muscular, podendo levar ao aparecimento de movimentos compensatórios como a excessiva translação anterior do tronco, associada ao gesto de alcance. Objetivos: Descrever a relação entre a atividade dos estabilizadores da omoplata e o movimento compensatório do tronco no gesto de alcance, em 4 indivíduos pós AVE. Pretendeu-se também analisar o papel dos estabilizadores da omoplata na função do membro superior. Métodos: Quatro indivíduos com diagnóstico de AVE, que apresentavam alterações no nível de actividade dos estabilizadores da omoplata contralesional, foram sujeitos a uma avaliação realizada em três momentos, antes (M0), durante (M1) e após (M2) e a um período de intervenção, segundo os princípios do Conceito de Bobath. Recorreu-se à electromiografia de superfície para avaliar a atividade e o timming dos músculos grande dorsal, trapézio superior e trapézio inferior do hemicorpo contralesional e ao software de Avaliação Postural (SAPO) para analisar o deslocamento do tronco no sentido anterior, associados à realização do gesto de alcance. Foram aplicadas as escalas RPS e MESUPES para avaliar as componentes de movimento do gesto de alcance e a função do membro superior, respetivamente. Recorreu-se ao registo fotográfico para análise dos componentes de movimento na posição de sentado e em pé.Resultados: Os dados eletromiográficos registam atividade dos estabilizadores da omoplata unicamente num indivíduo em M2. A análise do deslocamento anterior do tronco revela melhorias em M1 em todos os indivíduos, sendo que em M2 essa evolução positiva não foi observada em três dos participantes. Entre M0 e M2, na escala RPS registam-se melhorias de 7 a 9 pontos no alvo próximo e de 5 a 10 pontos no alvo distante. Na escala MESUPES verificam-se melhorias entre 5 a 18 pontos na sub-escala braço e entre 5 a 8 pontos na sub-escala mão, em M2. A avaliação do registo fotográfico revela modificações nos componentes de movimento dos quatro indivíduos, nomeadamente na integração dos MI na base de suporte, na atividade do tronco inferior e superior e no alinhamento do MS contralesional. Conclusão: A melhoria do nível da atividade dos estabilizadores dinâmicos da omoplata sugere ter influência na diminuição do movimento compensatório do tronco no gesto de alcance e parece ter um papel na melhoria da eficácia distal do MS do mesmo lado.

The malarial impact on the nutritional status of Amazonian adult subjects

The anthropometric (body weight, height, upper arm circumference, triceps and subescapular skinfolds; Quetelet index and arm muscle circunference) and blood biochemistry (proteins and lipids) parameters were evaluated in 93 males and 27 females, 17-72 years old voluntaries living in the malarial endemic area of Humaita city (southwest Amazon). According to their malarial history they were assembled in four different groups: G1-controls without malarial history (n:30); G2 - controls with malarial history but without actual manifestation of the disease (n:40); G3 - patients with Plasmodium vivax (n:19) and G4 - patients with Plasmodium falciparum (n:31). The malarial status was stablished by clinical and laboratory findings. The overall data of anthropometry and blood biochemistry discriminated the groups differently. The anthropometric data were low sensitive and contrasted only the two extremes (G1>G4) whereas the biochemistry differentiated two big groups, the healthy (G1+G2) and the patients (G3+G4). The nutritional status of the P. falciparum patients was highly depressed for most of the studied indices but none was sensitive enough to differentiate this group from the P. vivax group (G3). On the other hand the two healthy groups could be differentiated through the levels of ceruloplasmin (G1G2). Thus it seems that the malaria-malnourishment state exists and the results could be framed either as a consequence of nutrient sink and/or the infection stress both motivated by the parasite.

Evaluation of nutritional status in patients with endemic pemphigus foliaceus

Sixteen patients with endemic pemphigus foliaceus were submitted to nutritional evaluation. Ten had the localized form of the disease (Group G1) and six the disseminated form (Group G2). The patients were submitted to anthropometric measurements (weight, height, Quetelét index, tricipital skin fold, subscapular skin fold, arm circumference, arm muscle circumference, arm area, arm muscle area, and arm adipose area) and to laboratory evaluation by protein electrophoresis. Arm circumference, arm area and arm muscle area showed lower values in G2 than in G1. Weight and arm muscle circumference tended to the lower in G2 than in G1. Protein electrophoresis showed decreased albumin levels in both groups, with lower values in G2. Overall analysis of the results permits us to conclude that patients with endemic pemphigus foliaceus present signs and symptoms of protein, but not calorie, malnutrition and that this malnutrition is more marked in patients with disseminated pemphigus foliaceus.

Studies on human anti-rabies immunization in Brazil: II - Preliminary evaluation of the 2-1-1 schedule for human pre-exposure anti-rabies immunization, employing suckling mouse brain vaccine

This study reports preliminary results of virus neutralizing antibody (VNA) titers obtained on different days in the course of human anti-rabies immunization with the 2-1-1 schedule (one dose is given in the right arm and one dose in the left arm at day 0, and one dose is apllied on days 7 and 21), recommended by WHO for post-exposure treatment with cell culture vaccines. A variant schedule (double dose on day zero and another on day 14) was also tested, both employing suckling mouse brain vaccine. A complete seroconversion rate was obtained after only 3 vaccine doses, and almost all patients (11 of 12) presented titers higher than 1.0 IU/ml. Both neutralizing response and seroconversion rates were lower in the group receiving only 3 doses, regardless of the sample collecting day. Although our results are lower than those found with cell culture vaccines, the geometry mean of VNA is fully satisfactory, overcoming the lower limit recommended by WHO of 0.5 IU/ml. The 2-1-1 schedule could be an alternative one for pre exposure immunization, shorter than the classical 3+1 regimen (one dose on days 0, 2, 4 and 30) with only three visits to the doctor, instead of four.

Sistema de Variação de Lastro para Controlo de Movimento Vertical de Veículo Subaquático

O principal motivo para a realização deste trabalho consistiu no desenvolvimento de tecnologia robótica, que permitisse o mergulho e ascenção de grandes profundidades de uma forma eficiente. O trabalho realizado contemplou uma fase inicial de análise e estudo dos sistemas robóticos existentes no mercado, bem como métodos utilizados identificando vantagens e desvantagens em relação ao tipo de veículo pretendido. Seguiu-se uma fase de projeto e estudo mecânico, com o intuito de desenvolver um veículo com variação de lastro através do bombeamento de óleo para um reservatório exterior, para variar o volume total do veículo, variando assim a sua flutuabilidade. Para operar a grande profundidade com AUV’s é conveniente poder efetuar o trajeto up/down de forma eficiente e a variação de lastro apresenta vantagens nesse aspeto. No entanto, contrariamente aos gliders o interesse está na possibilidade de subir e descer na vertical. Para controlar a flutuabilidade e ao mesmo tempo analisar a profundidade do veículo em tempo real, foi necessario o uso de um sistema de processamento central que adquirisse a informação do sensor de pressão e comunicasse com o sistema de variação de lastro, de modo a fazer o controlo de posicionamento vertical desejado. Do ponto de vista tecnológico procurou-se desenvolver e avaliar soluções de variação de volume intermédias entre as dos gliders (poucas gramas) e as dos ROV’s workclass (dezenas ou centenas de kilogramas). Posteriormente, foi desenvolvido um simulador em matlab (Simulink) que reflete o comportamento da descida do veículo, permitindo alterar parâmetros do veículo e analisar os seus resultados práticos, de modo a poder ajustar o veículo real. Nos resultados simulados verificamos o cálculo das velocidades limite atingidas pelo veículo com diferentes coeficientes de atrito, bem como o comportamento da variação de lastro do veículo no seu deslocamento vertical. Sistema de Variação de Lastro para Controlo de Movimento Vertical de Veículo Subaquático Por fim, verificou-se ainda a capacidade de controlo do veículo para uma determinada profundiade, e foi feita a comparação entre estas simulações executadas com parâmetros muito próximos do ensaio real e os respetivos ensaios reais.

Desenvolvimento de um robô com pernas inspirado no Alfaiate

A elaboração deste trabalho surge no âmbito da unidade curricular de Tese/Dissertação, integrada no Mestrado em Engenharia Eletrotécnica e de Computadores do Instituto Superior de Engenharia do Porto. O trabalho enquadra-se no âmbito da robótica de inspiração biológica, mais concretamente no desenvolvimento de um robô que apresente caraterísticas de locomoção similares ao inseto Alfaiate, modificando para este efeito um robô hexápode já existente. Inicialmente efetuou-se um estudo sobre a biologia do Alfaiate e dos vários tipos de padrões de locomoção adotados pelos animais. De seguida foi realizado um estudo sobre alguns robôs já existentes inspirados neste inseto. Após a realização desta fase de estudo, foram implementadas modificações ao robô hexápode, de forma a este conseguir apoiar-se e movimentar-se sobre a superfície da água. Para tal foram utilizados apoios em esferovite para as pernas, servomotores para a atuação e um sensor de IRPD para orientar o robô na sua trajetória. Em termos de controlo da estabilidade do corpo utilizou-se um giroscópio para permitir ao robô manter o seu corpo horizontal durante a locomoção em águas agitadas. Este trabalho termina com a realização de testes a diferentes padrões de locomoção, de forma a validar o que apresenta a melhor resposta em termos de velocidade.

Validação da antropometria e ultrassonografia do braço, para medição dos respectivos compartimentos, em lactentes nascidos pré-termo : contributo para a avaliação corporal do recem-nascido e do lactente

RESUMO: Contexto: Indicadores fidedignos da composição corporal são importantes na orientação das estratégias nutricionais de recém-nascidos e pequenos lactentes submetidos a cuidados intensivos. O braço é uma região acessível para avaliar a composição corporal regional, pela medida dos seus compartimentos. A antropometria e a ultrassonografia (US) são métodos não invasivos, relativamente económicos, que podem ser usados à cabeceira do paciente na medição desses compartimentos, embora esses métodos não tenham ainda sido validados neste subgrupo etário. A ressonância magnética (RM) pode ser usada como método de referência na validação da medição dos compartimentos do braço. Objectivo: Validar em lactentes pré-termo, as medidas do braço por antropometria e por US. Métodos: Foi estudada uma coorte de recém-nascidos admitidos consecutivamente na unidade de cuidados intensivos neonatais, com  33 semanas de idade de gestação e peso adequado para a mesma, sem anomalias congénitas major e não submetidas a diuréticos ou oxigenoterapia no momento da avaliação. Nas vésperas da alta, foram efectuadas medições do braço, com ocultação, pelos métodos antropométrico, ultrassonográfico e RM. As medidas antropométricas directas foram: peso (P), comprimento (C), perímetro cefálico (PC), perímetro braquial (PB) e prega cutânea tricipital (PT). As área braquial total, área muscular (AM) e área adiposa foram calculadas pelos métodos de Jeliffee & Jeliffee e de Rolland-Cachera. Utilizando uma sonda PSH-7DLT de 7 Hz no ecógrafo Toshiba SSH 140A foram medidos os perímetros braquial e muscular e calculadas automaticamente as áreas braquial e muscular, sendo a área adiposa obtida por subtracção. Como método de referência foi utilizada a RM – Philips Gyroscan ACS-NT, Power-Track 1000 ®, 1.5 Tesla com uma antena de quadratura do joelho. Na análise estatística foram utilizados os métodos paramétricos e não paramétricos, conforme adequado. Resultados: Foram incluídas 30 crianças, nascidas com ( ±DP) 30.7 ±1.9 semanas de gestação, pesando 1380 ±325g, as quais foram avaliadas às 35.4 ±1.1 semanas de idade corrigida, quando pesavam 1786 ±93g. Nenhuma das medidas antropométricas, individualmente, constitui um indicador aceitável (r2 <0.5) das medições por RM. A melhor e mais simples equação alternativa encontrada é a que estima a AM (r2 = 0.56), derivada dos resultados da análise de regressão múltipla: AMRM = (P x 0.17) + (PB x 5.2) – (C x 6) – 150, sendo o P expresso em g, o C e o PB em cm. Nenhuma das medidas ultrassonográficas constitui um indicador aceitável (r2 <0.4) das medições por RM. Conclusões: A antropometria e as medidas ultrassonográficas do braço não são indicadores fidedignos da composição corporal regional em lactentes pré-termo, adequados para a idade de gestação.----------ABSTRACT: Background: Accurate predictors for body composition are valuable tools guiding nutritional strategies in infants needing intensive care. The upper-arm is a part of the body that is easily accessible and convenient for assessing the regional body composition, throughout the assessment of their compartments. Anthropometry and by ultrasonography (US) are noninvasive and relatively nonexpensive methods for bedside assessment of the upper-arm compartments. However, these methods have not yet been validated in infants. Magnetic resonance imaging (MRI) may be used as gold standard to validate the measurements of the upper-arm compartments. Objective: To validate the upper-arm measurements by anthropometry and by US in preterm infants. Methods: A cohort of neonates consecutively admitted at the neonatal intensive care unit, appropriate for gestational age, with  33 weeks, without major congenital abnormalities and not subjected to diuretics or oxygen therapy, was assessed. Before the discharge, the upper-arm was blindly measured by anthropometry, US and MRI. The direct anthropometric parameters measured were: weight (W), length (L), head circumference (HC), mid-arm circumference (MAC), and tricipital skinfold thickness. The arm area (AA), arm muscle area (AMA) and arm fat area were calculated applying the methods proposed by Jeliffee & Jeliffee and by Rolland-Cachera. Using the sonolayer Toshiba SSH 140A and the probe PSH-7DLT 7Hz, the arm and muscle perimeters were measured by US, the arm and muscle areas included were automatically calculated, and the fat area was calculated by subtraction. The MR images were acquired on a 1.5-T Philips Gyroscan ACS-NT, Power-Track 1000 scanner, and a knee coil was chosen for the upper-arm measurements. For statistical analysis parametric and nonparametric methods were used as appropriate. Results: Thirty infants born with ( ±SD) 30.7 ±1.9 weeks of gestational age and weighing 1380 ±325g were included in the study; they were assessed at 35.4 ±1.1 weeks of corrected age, weighing 1786 ±93g. None of the anthropometric measurements are individually acceptable (r2 <0.5) for prediction of the measurements obtained by MRI. The best and simple alternative equation found is the equation for prediction of the AMA (r2 = 0.56), derived from the results of multiple regression analysis: AMARM = (W x 0.17) + (MAC x 5.2) – (L x 6) – 150, being the W expressed in g, and L and MAC in cm. None of the ultrasonographic measurements are acceptable (r2 <0.5) predictors for the measurements obtained by MRI. Conclusions: The measurements of the upper-arm by anthropometry and by US are not accurate predictors for the regional body composition in preterm appropriate for gestational age infants.

Sistema de mapeamento e localização simultânea para inspecção subaquática

A sequente dissertação resulta do desenvolvimento de um sistema de navegação subaquático para um Remotely Operated Vehicle (ROV). A abordagem proposta consiste de um algoritmo em tempo real baseado no método de Mapeamento e Localização Simultâneo (SLAM) a partir de marcadores em ambientes marinhos não estruturados. SLAM introduz dois principais desafios: (i) reconhecimento dos marcadores provenientes dos dados raw do sensor, (ii) associação de dados. Na detecção dos marcadores foram aplicadas técnicas de visão artificial baseadas na extracção de pontos e linhas. Para testar o uso de features no visual SLAM em tempo real nas operações de inspecção subaquáticas foi desenvolvida uma plataforma modicada do RT-SLAM que integra a abordagem EKF SLAM. A plataforma é integrada em ROS framework e permite estimar a trajetória 3D em tempo real do ROV VideoRay Pro 3E até 30 fps. O sistema de navegação subaquático foi caracterizado num tanque instalado no Laboratório de Sistemas Autónomos através de um sistema stereo visual de ground truth. Os resultados obtidos permitem validar o sistema de navegação proposto para veículos subaquáticos. A trajetória adquirida pelo VideoRay em ambiente controlado é validada pelo sistema de ground truth. Dados para ambientes não estruturados, como um gasoduto, foram adquiridos e obtida respectiva trajetória realizada pelo robô. Os dados apresentados comprovam uma boa precisão e exatidão para a estimativa da posição.

Randomized, double-blind trial comparing indinavir alone, zidovudine alone and indinavir plus zidovudine in antiretroviral therapy-naive hiv-infected individuals with CD4 cell counts between 50 and 250/mm3

Treatment with indinavir has been shown to result in marked decreases in viral load and increases in CD4 cell counts in HIV-infected individuals. A randomized double-blind study to evaluate the efficacy of indinavir alone (800 mg q8h), zidovidine alone (200 mg q8h) or the combination was performed to evaluate progression to AIDS. 996 antiretroviral therapy-naive patients with CD4 cell counts of 50-250/mm3 were allocated to treatment. During the trial the protocol was amended to add lamivudine to the zidovudine-containing arms. The primary endpoint was time to development of an AIDS-defining illness or death. The study was terminated after a protocol-defined interim analysis demonstrated highly significant reductions in progression to a clinical event in the indinavir-containing arms, compared to the zidovudine arm (p<0.0001). Over a median follow-up of 52 weeks (up to 99 weeks), percent reductions in hazards for the indinavir plus zidovudine and indinavir groups compared to the zidovudine group were 70% and 61%, respectively. Significant reductions in HIV RNA and increases in CD4 cell counts were also seen in the indinavir-containing groups compared to the zidovudine group. Improvement in both CD4 cell count and HIV RNA were associated with reduced risk of disease progression. All three regimens were generally well tolerated.

Cutaneous protothecosis: report of the second Brazilian case

The present report describes a case of cutaneous protothecosis caused by Prototheca wickerhamii in a non-immunocompromised female from the state of Bahia, Brazil. This is the second case described in Brazil. Dermatological examination revealed diffusely infiltrated erythematous plaques on the flexor aspect of the right arm and forearm. The authors emphasize the pathological aspects that can lead to misdiagnosis this condition. The patient was successfully treated with fluconazole.

Clinical and epidemiological features of definitive and presumed loxoscelism in São Paulo, Brazil

A retrospective study analysed 359 proven or presume cases of loxoscelism seen at the Hospital Vital Brazil, Instituto Butantan, São Paulo, Brazil, between 1985 and 1996. The spider was identified in 14%. The bites occurred predominantly in the urban areas (73%) between September and February. Patients > 14 years were commonest inflicted (92%) and 41% were bitten while getting dressed. Only 11% sought medical care within the first 12 hours post bite. Cutaneous loxoscelism was the commonest form presenting (96%); commonest manifestations were: pain (76%), erythema (72%), edema with enduration (66%), ecchymosis (39%). Skin necrosis occurred in 53% of patients, most frequently seen on trunk, tigh and upper arm, and when patients seek medical care more than 72 hours after bite. Local infection was detected in 12 patients (3%). Hemolysis was confirmed in 4 cases (1.1%). Generalised cutaneous rash, fever and headache were also observed in 48% of the total of patients. None of them had acute renal failure or died. Treatment usually involved antivenom administration (66%), being associated with corticosteroids (47%) or dapsone (30%). Presumptive diagnosis of loxoscelism may be established based on clinical and epidemiological findings. Further investigations are required to prove the value of antivenom and other treatment schedules.

Synthesis about a collaborative project on “Technology Assessment of Autonomous System

The project started in 2009 with the support of DAAD in Germany and CRUP in Portugal under the “Collaborative German-Portuguese University Actions” programme. One central goal is the further development of a theory of technology assessment applied to robotics and autonomous systems in general that reflects in its methodology the changing conditions of knowledge production in modern societies and the emergence of new robotic technologies and of associated disruptive changes. Relevant topics here are handling broadened future horizons and new clusters of science and technology (medicine, engineering, interfaces, industrial automation, micro-devices, security and safety), as well as new governance structures in policy decision making concerning research and development (R

Marine Operations with the SWORDFISH Autonomous Surface Vehicle

IEEE Robótica 2007 - 7th Conference on Mobile Robots and Competitions, Paderne, Portugal 2007