Lo spazio dodecaedrico di Poincaré

Si descrive lo spazio di Poincaré tramite la sua descrizione come dodecaedro con identificazioni sul bordo. A tal proposito sono analizzate le proprietà di gruppo su S^3 (quaternioni) e le proprietà dei politopi regolari in 4 dimensioni. Infine sono calcolati gruppo fondamentale e omologia dello spazio, si dimostra che è una sfera d'omologia e vengono descritte le sue principali proprietà ponendo l'accento sull'importanza storica e matematica di questo spazio.

Uso combinato di ecografia e stereofotogrammetria per l'analisi delle variazioni architetturali del muscolo in funzione della posizione articolare

Lo scopo di questo lavoro di tesi è stato quello di indagare come differenti angoli all’articolazione di caviglia possono influenzare l’architettura del muscolo Tibiale Anteriore, architettura che sua volta può influenzare la lettura degli elettromiogrammi superficiali. Questo è stato fatto attraverso l’utilizzo combinato di sistemi ecografici e stereofotogrammetrici, che nel loro complesso permettono la ricostruzione del volume della struttura di interesse. Dalle immagini ecografiche 3D è stato possibile valutare le modifiche dell’angolo di pennazione del muscolo, che ha mostrato differenze significative tra due condizioni di osservazione, ovvero passando dalla condizione con caviglia in posizione neutra a dorsiflessa e passando dalla posizione dorsiflessa a quella plantarflessa. Dalla ricostruzione del volume è stato possibile stimare le variazioni di spessore e larghezza del muscolo. Da queste stime sono state riscontrate differenze significative passando dalla condizione con caviglia in posizione neutra a dorsiflessa e passando dalla posizione dorsiflessa a quella plantarflessa, principalmente nella porzione più mediale del muscolo.

Anemometria a filo caldo: studio di un sistema di calibrazione per sonde a due fili con applicazione al "long pipe" in CICLoPE

L’anemometro a filo caldo (in inglese hot wire) é lo strumento maggiormente usato per studiare sperimentalmente la turbolenza. A seconda di quante componenti della velocitá interessa studiare, esistono anemometri a uno, due o tre fili. Questo elaborato di tesi si concentra su sonde a due fili. Per prima cosa, ogni volta che si utilizza questo strumento bisogna effettuare una calibrazione, fase molto importante perché permette di relazionare le tensioni che ogni filo acquisisce con la velocitá reale del flusso. Sono presentati tre differenti metodi utilizzati per sonde a due fili e, dopo averli analizzati, sono stati applicati a dati acquisiti prima al CAT (Coaxial Aerodinamic Tunnel), struttura presente a Forlí, nell’hangar dell’Universitá di Bologna e poi al CICLoPE (Center for International Cooperation in Long Pipe Experiments), Long-Pipe costruito a Predappio, utilizzato per lo studio della turbolenza. La calibrazione per sonde a due fili si puó dividere in due parti, quella di velocitá e quella per gli angoli. Mentre al CAT é possibile effettuarle entrambi, al CICLoPE non é attualmente possibile eseguire la calibrazione angolare perché non esiste alcuno strumento utilizzabile per regolare la sonda all’angolo desiderato. Lo scopo di questo elaborato di tesi è trovare un metodo di calibrazione per sonde a due fili applicabile al CICLoPE eseguendo sul posto solamente una calibrazione di velocitá e adattando quella angolare effettuata precedentemente al CAT. Questo puó provocare dei problemi perché la calibrazione risulta fortemente dipendente da condizioni interne dei fili, come la resistenza, ma anche da condizioni al contorno, come la temperatura e la pressione dell’ambiente esterno. Dopo aver eseguito due campagne sperimentali di test, una al CAT e una al CICLoPE, i dati acquisiti sono stati elaborati per valutare l’efficacia dei vari metodi.

p-gruppi di ordine "piccolo"

La tesi si basa sulla descrizione dei p-gruppi di ordine finito, definiti p-gruppi, cioè quei gruppi che hanno come cardinalità una potenza di un numero primo. Vengono enunciati i teoremi di Sylow e le sue conseguenze. Infine si discute il teorema fondamentale sui gruppi abeliani finiti e la funzione di Eulero.

Studio della cinematica del nuoto a stile libero attraverso sensori inerziali

Analisi cinematica delle fasi del nuoto, velocità in vasca e body roll attraverso l'uso di sensori inerziali. Implementazione di innovativi algoritmi di calcolo con l'utilizzo del filtro di Kalman 3D, matrici di rotazione e quaternioni per la determinazione dei parametri fondamentali del nuoto e della posizione del polso nel sistema di riferimento di torace. Confronto dei risultati ottenuti mediante i diversi algoritmi e loro validazione con quelli ottenuti con l'uso della stereofotogrammetria. Gli algoritmi possono essere generalizzati ad altri gesti motori.

Trigonometria: storia e applicazioni

Nella presente tesi si cerca di tratteggiare lo sviluppo storico della disciplina trigonometrica: da fedele alleata di astronomia e geodesia, appendice naturale di effemeridi e manuali topografici, fino all’emancipazione a scienza autonoma, branca indipendente della matematica pura. Un cammino lungo ed affascinante che attraversa i millenni: dalle prime tracce individuabili nella civiltà egizia ed in quella mesopotamica fino alla definitiva fioritura e successiva sistemazione logica della trigonometria degli archi e delle corde, avvenuta nel mondo greco ed alessandrino. Poi il rinascimento culturale europeo, passando attraverso la tradizione indiana e la mediazione arabo-islamica. Quindi il preludio alla trigonometria moderna grazie al contributo di matematici del calibro di Viète e Napier, sino alla scoperta delle sue innumerevoli applicazioni alla fisica durante la gloriosa Rivoluzione Scientifica. Infine la nascita e lo studio sistematico delle funzioni circolari, colonne portanti dell’analisi, ad opera di Eulero ed ancora la Rivoluzione Francese con Carnot e Fourier. Ampio spazio, inoltre, è dedicato a problemi ed applicazioni pratiche tratte da manuali per la scuola secondaria largamente diffusi intorno alla metà del secolo scorso.

Analisi sperimentale sull'utilizzo del Microsoft Kinect One come sistema di Body Tracking per la realta virtuale in riabilitazione

In questo progetto di tesi sarà innanzitutto presentato il Kinect One e sarà fatta una panoramica sull’uso della realtà virtuale in ambito riabilitativo. In seguito sarà analizzato l’algoritmo di Body tracking, valutandone il comportamento in diverse situazioni pratiche e poi stimandone la precisione in statica. Sarà presentato un filtraggio per limitare il rumore in tempo reale e valutarne i pro ed i contro in funzione delle caratteristiche impostabili. Saranno presentate inoltre le metodologie con cui gli algoritmi integrati del Kinect permettono di ricavare una stima dell’orientamento delle parti anatomiche nello spazio ed alcune considerazioni circa le implicazioni pratiche di tali metodologie, anche in base alle osservazioni sul campo ottenute durante i mesi di realizzazione di questo progetto. Lo scopo è determinare se e come sia possibile utilizzare il Microsoft Kinect One come unico sistema di motion tracking del paziente in applicazioni cliniche di riabilitazione, quali limiti ci sono nel suo utilizzo e quali categorie di scenari e prove potrebbe supportare.

Analisi cinematica dello sci di fondo tramite sensori inerziali

Lo studio di questa tesi è stato incentrato sull'analisi della disciplina sportiva dello sci di fondo, in alcune sue tecniche. L'indagine è stata realizzata con l'ausilio di sensori inerziali e di telecamere per l'analisi video. L'attenzione è stata focalizzata sull'analisi delle articolazioni degli arti inferiori per la stima di parametri utili per sviluppi futuri.

Studio e implementazione di tecniche di Hand Eye Calibration di un Braccio Robotico

La tesi indaga il problema di calibrazione Hand Eye, ovvero la trasformazione geometrica fra i diversi sistemi di riferimento della camera e dell'attuatore del robot, presentando il problema ed analizzando le varie soluzioni proposte in letteratura. Viene infine presentata una implementazione realizzata in collaborazione con l'azienda SpecialVideo, implementata utilizzando l'algoritmo proposto da Konstantinos Daniilidis, il quale propone una formulazione del problema sfruttando l'utilizzo di quaternioni duali, risolvendo simultaneamente la parte rotatoria e traslatoria della trasformazione. Si conclude il lavoro con una analisi dell'efficacia del metodo implementato su dati simulati e proponendo eventuali estensioni, allo scopo di poter riutilizzare in futuro il lavoro svolto nel software aziendale, con dati reali e con diversi tipi di telecamere, principalmente camere lineari o laser.

Continuous Formation and Separation of Calcium-Alginate Capsules Containing Viable Mammalian Cells in Microfluidic Devices

Microfluidic devices can be used for many applications, including the formation of well-controlled emulsions. In this study, the capability to continuously create monodisperse droplets in a microfluidic device was used to form calcium-alginate capsules.Calcium-alginate capsules have many potential uses, such as immunoisolation of cells and microencapsulation of active drug ingredients or bitter agents in food or beverage products. The gelation of calcium-alginate capsules is achieved by crosslinking sodiumalginate with calcium ions. Calcium ions dissociated from calcium carbonate due to diffusion of acetic acid from a sunflower oil phase into an aqueous droplet containing sodium-alginate and calcium carbonate. After gelation, the capsules were separated from the continuous oil phase into an aqueous solution for use in biological applications. Typically, capsules are separated bycentrifugation, which can damage both the capsules and the encapsulated material. A passive method achieves separation without exposing the encapsulated material or the capsules to large mechanical forces, thereby preventing damage. To achieve passiveseparation, the use of a microfluidic device with opposing channel wa hydrophobicity was used to stabilize co-laminar flow of im of hydrophobicity is accomplished by defining one length of the channel with a hydrogel. The chosen hydrogel was poly (ethylene glycol) diacrylate, which adheres to the glass surface through the use of self-assembled monolayer of 3-(trichlorosilyl)-propyl methacrylate. Due to the difference in surface energy within the channel, the aqueous stream is stabilized near a hydrogel and the oil stream is stabilized near the thiolene based optical adhesive defining the opposing length of the channel. Passive separation with co-laminar flow has shown success in continuously separating calcium-alginatecapsules from an oil phase into an aqueous phase. In addition to successful formation and separation of calcium alginate capsules,encapsulation of Latex micro-beads and viable mammalian cells has been achieved. The viability of encapsulated mammalian cells was determined using a live/dead stain. The co-laminar flow device has also been demonstrated as a means of separating liquid-liquidemulsions.

A REPRODUCIBLE RESEARCH TOOLKIT FOR R

We present a collection of R packages for conducting and distributing reproducible research using R, Sweave, and LaTeX. The collection consists of the cacheSweave, stashR, and SRPM packages which allow for the caching of computations in Sweave documents and the distribution of those cached computations via remotely accessible key-value databases. We describe the caching mechanism used by the cacheSweave package and tools that we have developed for authors and readers for the purposes of creating and interacting with reproducible documents.

Learning real-world stimuli in a neural network with spike-driven synaptic dynamics

We present a model of spike-driven synaptic plasticity inspired by experimental observations and motivated by the desire to build an electronic hardware device that can learn to classify complex stimuli in a semisupervised fashion. During training, patterns of activity are sequentially imposed on the input neurons, and an additional instructor signal drives the output neurons toward the desired activity. The network is made of integrate-and-fire neurons with constant leak and a floor. The synapses are bistable, and they are modified by the arrival of presynaptic spikes. The sign of the change is determined by both the depolarization and the state of a variable that integrates the postsynaptic action potentials. Following the training phase, the instructor signal is removed, and the output neurons are driven purely by the activity of the input neurons weighted by the plastic synapses. In the absence of stimulation, the synapses preserve their internal state indefinitely. Memories are also very robust to the disruptive action of spontaneous activity. A network of 2000 input neurons is shown to be able to classify correctly a large number (thousands) of highly overlapping patterns (300 classes of preprocessed Latex characters, 30 patterns per class, and a subset of the NIST characters data set) and to generalize with performances that are better than or comparable to those of artificial neural networks. Finally we show that the synaptic dynamics is compatible with many of the experimental observations on the induction of long-term modifications (spike-timing-dependent plasticity and its dependence on both the postsynaptic depolarization and the frequency of pre- and postsynaptic neurons).

Determination of carbohydrate-deficient transferrin in human serum by two capillary zone electrophoresis methods and a direct immunoassay: comparison of patient data

Data obtained with two CZE assays for determining carbohydrate-deficient transferrin (CDT) in human serum under routine conditions, the CAPILLARYS CDT and the high-resolution CEofix (HR-CEofix) CDT methods, are in agreement with patient sera that do not exhibit interferences, high trisialo-transferrin (Tf) levels or genetic variants. HR-CEofix CDT levels are somewhat higher compared to those obtained with the CAPILLARYS method and this bias corresponds to the difference of the upper reference values of the two assays. The lower resolution between disialo-Tf and trisialo-Tf observed in the CAPILLARYS system (mean: 1.24) compared to HR-CEofix (mean: 1.74) is believed to be the key for this difference. For critical sera with high trisialo-Tf levels, genetic variants, or certain interferences in the beta-region, the HR-CEofix approach is demonstrated to perform better than CAPILLARYS. However, the determination of CDT with the HR-CEofix method can also be hampered with interferences. Results with disialo-Tf values larger than 3% in the absence of asialo-Tf should be evaluated with immunosubtraction of Tf and possibly also confirmed with another CZE method or by HPLC. Furthermore, data gathered with the N Latex CDT direct immunonephelometric assay suggest that this assay can be used for screening purposes. To reduce the number of false negative results, CDT data above 2.0% should be confirmed using a separation method.

Libre Courseware For Bayesian Decision Making

This paper describes the ideas and problems of the Edukalibre e-learning project, in which the author takes part. The basic objective of the project shares the development and exploitation of software components for web-based information systems applied to education as well as organizing of teaching material for them. The paper concerns a problem of the mathematical-oriented courseware and describes the experience in developing LaTeX-supporting online converting tool.

Metabolic control in children and adolescents with diabetes mellitus type I in Berne: a cross-sectional study.

AIMS/HYPOTHESIS In diabetes mellitus type I, good glycaemic control is crucial in preventing long-term diabetic complications. The aim of this study was to determine the current level of metabolic control in children and adolescents in our diabetes outpatient clinic at the University Children's Hospital, Berne. Furthermore, the impact of different factors such as age, pubertal stage, sex, duration of diabetes and insulin regimen on glycaemic control was studied. METHODS In a cross-sectional, prospective study 168 children and adolescents with type I diabetes mellitus (f:m = 87:81; prepubertal 48 [mean age 4.4 years, mean duration of diabetes 2.8 years]; pubertal 120 [mean age 9.4 years; mean duration of diabetes 5.2 years]) were studied for three months. Clinical data and HbA1c levels (latex immunoagglutination test) were recorded, statistically analysed and compared with the international literature. RESULTS In our type I diabetic children and adolescents the overall HbA1c was 8.07 +/- 1.15% (mean +/- SD; test-specific norm for healthy subjects: 4.1-6.1%). Glycaemic control was significantly worse in the pubertal group compared to the prepubertal (HbA1c 8.22 +/- 1.25% vs. 7.81 +/- 0.87%; p < 0.01). In addition, we found better metabolic control in patients with duration of diabetes below 2 years in children and adolescents (HbA1c prepubertal < 2 years: 7.45 +/- 0.67% vs. > 2 years: 8.05 +/- 0.93%, p < 0.05; pubertal < 2 years: 7.62 +/- 0.75% vs. > 2 years: 8.31 +/- 1.29%, p < 0.005). Importantly, sex and insulin regimen did not significantly influence glycaemic control. CONCLUSION/INTERPRETATION The current level of metabolic control in our children and adolescents with diabetes mellitus type I is comparable to the glycaemic control of the intensively treated adolescent group of the DCCT-study, in whom decreased risk of long-term diabetic complications was found. In contrast, our patients were intensively treated in terms of frequent contacts with the diabetes team, but were not necessarily on an intensified insulin regimen. The impact of biopsychosocial support from multidisciplinary diabetes team on good metabolic control in children and adolescents with type I diabetes mellitus and their families seems to be very important.