Stima delle forze di reazione piede-suolo durante la corsa tramite sensori inerziali

Per investigare i carichi sopportati dal corpo nella vita di tutti i giorni, è neccesario un metodo semplice per la stima delle forze di reazione piede-suolo (GRFs) . In questo studio viene presentato un modello per stimare l’andamento delle GRFs durante la corsa, a partire dalle accelerazioni misurate tramite sensori inerziali. I due soggetti che hanno partecipato all’esperimento hanno corso a 4 diverse velocità predefinite e indossato cinque sensori: uno su pelvi, due su tibia (destra e sinistra) e due su piede (destro e sinitro). A partire dai dati ottenuti è stato elaborato un modello che stima l’andamento delle GRFs (verticali e anteroposteriori) e i tempi di contatto e volo del passo tramite l’accelerazione assiale tibiale. Per la stima delle forze di reazione viene utilizzato un modello di stima basato sui tempi di contatto e volo, unito ad un modello che prevede la presenza o meno e il modulo degli impact peak sfruttando due picchi negativi individuati nelle accelerazioni assiali tibiali. Sono state utilizzate due pedane di carico come gold standard per valutare la qualità delle stime ottenute. Il modello prevede correttamente la presenza dell'impact peak nell'85% dei casi, con un errore sul modulo compreso fra il 6% e il 9%. Le GRFs verticali massime vengono approssimate con un errore fra l'1% e 5%, mentre le GRFs antero-posteriori con un errore fra l'8% e il 14% del range massimo-minimo del segnale.

Progetto e sviluppo di un middleware per l’interfacciamento di sensori per la domotica in ambiente Java

La diffusione di soluzioni domotiche dipende da tecnologie abilitanti che supportino la comunicazione tra i numerosi agenti delle reti. L’obiettivo della tesi è progettare e realizzare un middleware per sensori distribuiti Java-based chiamato SensorNetwork, che permetta ad un agente domotico di effettuare sensing sull’ambiente. Le funzionalità principali del sistema sono uniformità di accesso a sensori eterogenei distribuiti, alto livello di automazione (autoconfigurazione e autodiscovery dei nodi), configurazione a deployment time, modularità, semplicità di utilizzo ed estensione con nuovi sensori. Il sistema realizzato è basato su un’architettura a componente-container che permette l’utilizzo di sensori all’interno di stazioni di sensori e che supporti l’accesso remoto per mezzo di un servizio di naming definito ad-hoc.

Progetto e sviluppo di una libreria tuProlog per l’interfacciamento di sensori in contesti di pervasive computing

Il termine pervasive computing incarna l’idea di andare oltre il paradigma dei personal computers: è l’idea che qualsiasi device possa essere tecnologizzato ed interconnesso con un network distribuito, costituendo un nuovo modello di interazione uomo-macchina. All’interno di questo paradigma gioca un ruolo fondamentale il concetto di context-awareness, che fa riferimento all’idea che i computer possano raccogliere dati dall’ambiente circostante e reagire in maniera intelligente e proattiva basandosi su di essi. Un sistema siffatto necessita da un lato di una infrastruttura per la raccolta dei dati dall’ambiente, dall'altro di un supporto per la componente intelligente e reattiva. In tale scenario, questa tesi ha l'obiettivo di progettare e realizzare una libreria per l'interfacciamento di un sistema distribuito di sensori Java-based con l’interprete tuProlog, un sistema Prolog leggero e configurabile, scritto anch'esso in Java ma disponibile per una pluralità di piattaforme, in modo da porre le basi per la costruzione di sistemi context-aware in questo ambiente.

Miglioramento della qualità di immagini acquisite da sensori OV7670

Tramite l'ausilio della development board prodotta dalla Xilinx e denominata ZedBoard, è stato utilizzato il protocollo I2C per effetuare una configurazione dei registri interni del sensore OV7670 al fine di migliorare la qualità delle immagini acquisite.

Études psychophysiques de l'apprentissage sensori-discriminatif de la douleur

Mémoire numérisé par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal.

Études psychophysiques de l'apprentissage sensori-discriminatif de la douleur

Mémoire numérisé par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal.

Studio e validazione sperimentale di un nuovo sistema per ultrafiltrazione in emodialisi

La dialisi, le cui basi sono state fondate a metà ottocento dal chimico Thomas Graham, è la terapia, alternativa al trapianto, utilizzata su pazienti affetti da insufficienza renale. Ad oggi tale terapia ha un numero sempre maggiore di utilizzatori, più di 2,5 milioni di persone al mondo, ragione per cui ha un impatto sempre più grande sul sistema sanitario. La terapia, ha come scopo principale quello ripristinare gli equilibri idro-elettrolitico e acido-base del sangue del paziente utilizzando principi quali ultrafiltrazione, convezione e diffusione. Per raggiungere questo obiettivo, il sangue del paziente viene fatto scorrere controcorrente al liquido di dialisi, di composizione nota, ai capi di una membrana semipermeabile. Nel caso dell’emodialisi tutto il processo si svolge in circolazione extracorporea. La dialisi viene eseguita quando i reni del paziente non riescono più a espletare la loro funzione, con conseguente accumulo di tossine e di liquidi, che nel giro di pochi giorni porterebbe alla morte se non si interviene. Data la sua funzione, una parte importante della macchina che esegue l’emodialisi, è il sistema di controllo dell’ultrafiltrazione, che permette di rimuovere in maniera controllata i liquidi che il paziente non riesce a smaltire in maniera autonoma. La rimozione di liquidi avviene mediante la creazione di un gradiente pressorio tra il lato sangue e il lato dializzato, che causa il passaggio di liquidi da una parte all’altra della membrana semipermeabile. Esistono vari metodi che permettono di realizzare questo processo, che si differenziano per la strategia utilizzata per creare i gradienti pressori; ognuno dei quali permette di ottenere una determinata accuratezza. Scopo del mio lavoro di tesi è stato quello di studiare e validare un nuovo sistema di realizzazione e controllo dell’ultrafiltrazione.

Detezione dei parametri temporali tramite sensori inerziali nello sprint: ottimizzazione e confronto di algoritmi proposti in letteratura per la corsa

In questo studio sono stati analizzati ed ottimizzati alcuni algoritmi proposti in letteratura per la detezione dei parametri temporali della corsa, con l'obiettivo di determinare quale, fra quelli proposti, sia il più affidabile per il suo utilizzo nell'analisi dello sprint. Per fare ciò, sono state condotte delle acquisizioni outdoor su cinque atleti differenti, utilizzando tre sensori inerziali IMU EXL-s3 (EXEL S.r.l., Bologna) con frequenza di acquisizione a 200 Hz, posizionati sul dorso dei due piedi e sul tronco (schiena, livello L1). Gli algoritmi confrontati sono stati sviluppati in ambiente MATLAB (MathWorks Inc., USA) e sono stati riferiti al gold standard di telecamera a 250 fps analizzando, per ciascuno, i limits of agreement. L'algoritmo implementato da Bergamini et al. (si veda l'articolo 'Estimation of temporal parameters during sprint running using a trunk-mounted inertial measurement unit') è risultato il migliore, con un bias di circa 0.005 s e limits of agreement entro gli 0.025 s fra i dati da sensore e il riferimento video, dati questi che confermano anche i risultati ottenuti da Bergamini et al.

Analyse comparative du fonctionnement sensori-moteur chez des déficients profonds en fonction de la présence ou de l'absence de troubles lésionnels

Grâce à l'élaboration de sa théorie opératoire du développement cognitif, Jean Piaget fut, sans contredit, l'un des auteurs les plus écoutés dans ce domaine. Il a mis en lumière une série de stades du développement cognitif allant du niveau sensori-moteur en passant par le niveau des opérations concrètes pour finalement aboutir à celui des opérations formelles qui obéissent à des lois précises de construction (Piaget, 1964). Parmi celles-ci, Piaget affirme l'universalité du développement de ces stades en ce sens que tous les sujets passent par la même séquence. Il s'est très peu intéressé aux différences inter-individuelles. Ce qui explique que la très grande majorité de ses travaux ont portés sur l'observation de sujets normaux (Inhelder, 1963). Ce fut donc d'autres chercheurs qui ont tenté d'appliquer la pensée piagétienne à des catégories précises de sujets. Dans cette veine, la présente recherche s'intéresse à l'application de cette pensée aux déficients profonds. C'est là un moyen utile de tester l'universalité de la séquence de développement proposée par Piaget. Le relevé de documentation sur cette question proposée par Klein et Safford (1977) permet de constater qu'il est relativement aisé de trouver des recherches s’intéressant à l'étude du fonctionnement cognitif des déficients mentaux légers atteignant la période des opérations concrètes mais qu'il est beaucoup plus difficile d'en trouver qui s'attardent au fonctionnement cognitif des déficients profonds. Il est pourtant possible d'en trouver quelques-unes (Ciccheti et Sroufe, 1976; Inhelder, 1963; Kahn, 1976; Lambert et Vanderlinden, 1977; Rogers, 1977; Silverstein et al., 1975; Wohlueter et Sindberg, 1975; Woodward, 1959). Les résultats divergent. De plus, une analyse approfondie des méthodologies utilisées suffit à convaincre que le débat demeure ouvert sur cette question. Des améliorations méthodologiques sont apportées dans cette recherche. La présente étude analyse donc le fonctionnement sensori-moteur des déficients profonds en le comparant à celui de sujets normaux de même âge mental qu'eux. Les déficients mentaux sont divisés en deux groupes selon qu'il y ait ou non présence de trouble lésionnel. Tous les sujets font face aux items de l'échelle de la poursuite visuelle et de la permanence de l'objet ainsi que celle des relations entre les objets dans l'espace construits par Uzgiris et Hunt (1975). Les résultats sont ensuite tour à tour présentés et interprétés.

A navigating rat animat

This paper presents a new rat animat, a rat-sized bio-inspired robot platform currently being developed for embodied cognition and neuroscience research. The rodent animat is 150mm x 80mm x 70mm and has a different drive, visual, proximity, and odometry sensors, x86 PC, and LCD interface. The rat animat has a bio-inspired rodent navigation and mapping system called RatSLAM which demonstrates the capabilities of the platform and framework. A case study is presented of the robot's ability to learn the spatial layout of a figure of eight laboratory environment, including its ability to close physical loops based on visual input and odometry. A firing field plot similar to rodent 'non-conjunctive grid cells' is shown by plotting the activity of an internal network. Having a rodent animat the size of a real rat allows exploration of embodiment issues such as how the robot's sensori-motor systems and cognitive abilities interact. The initial observations concern the limitations of the deisgn as well as its strengths. For example, the visual sensor has a narrower field of view and is located much closer to the ground than for other robots in the lab, which alters the salience of visual cues and the effectiveness of different visual filtering techniques. The small size of the robot relative to corridors and open areas impacts on the possible trajectories of the robot. These perspective and size issues affect the formation and use of the cognitive map, and hence the navigation abilities of the rat animat.

Reactive stepping behaviour in response to forward loss of balance predicts future falls in community-dwelling older adults

Background: a fall occurs when an individual experiences a loss of balance from which they are unable to recover. Assessment of balance recovery ability in older adults may therefore help to identify individuals at risk of falls. The purpose of this 12-month prospective study was to assess whether the ability to recover from a forward loss of balance with a single step across a range of lean magnitudes was predictive of falls. Methods: two hundred and one community-dwelling older adults, aged 65–90 years, underwent baseline testing of sensorimotor function and balance recovery ability followed by 12-month prospective falls evaluation. Balance recovery ability was defined by whether participants required either single or multiple steps to recover from forward loss of balance from three lean magnitudes, as well as the maximum lean magnitude participants could recover from with a single step. Results: forty-four (22%) participants experienced one or more falls during the follow-up period. Maximal recoverable lean magnitude and use of multiple steps to recover at the 15% body weight (BW) and 25%BW lean magnitudes significantly predicted a future fall (odds ratios 1.08–1.26). The Physiological Profile Assessment, an established tool that assesses variety of sensori-motor aspects of falls risk, was also predictive of falls (Odds ratios 1.22 and 1.27, respectively), whereas age, sex, postural sway and timed up and go were not predictive. Conclusion: reactive stepping behaviour in response to forward loss of balance and physiological profile assessment are independent predictors of a future fall in community-dwelling older adults. Exercise interventions designed to improve reactive stepping behaviour may protect against future falls.

Ravinnon hiilihydraattien glykemiaindeksin vaikutus keskiglukoosipitoisuuteen ja glukoosikäyrän alaiseen pinta-alaan henkilöillä, joilla on heikentynyt glukoosinsieto

Johdanto Korkeat aterianjälkeiset veren glukoosipitoisuushuiput ovat haitallisia verisuonille jo ennen varsinaisten diabeteskriteerien täyttymistä. Valitsemalla alhaisen glykemiaindeksin (GI) hiilihydraatteja ruokavalioon, voidaan veren glukoosipitoisuutta alentaa diabeetikoilla. Tyypin 2 diabeteksen lisääntymisen takia on tarpeellista etsiä keinoja ehkäistä sairauden puhkeamista riskiryhmissä. Glukoosimonitorilla on mahdollista seurata aiempaa tarkemmin glykemiaindeksin vaikutusta veren glukoosipitoisuuteen. Tavoitteet Selvittää, miten korvaamalla ruokavalion tavanomaiset hiilihydraatit joko korkean tai alhaisen GI:n hiilihydraateilla voidaan vaikuttaa vuorokauden keskiglukoosipitoisuuteen. Lisäksi tavoitteena oli selvittää, voidaanko vain hiilihydraattien laatua muuttamalla, puuttumatta niiden määrään tai muuhun ruokavalioon, vaikuttaa glukoosiaineenvaihduntaan henkilöillä, joilla on heikentynyt glukoosin sieto. Tutkittavat ja menetelmät Tutkimus toteutettiin satunnaistettuna vaihtovuorokokeena, jossa tutkittavina oli 56 51-73-vuotiasta henkilöä, joista naisia oli 41 ja miehiä 15. Tutkittavilla oli heikentynyt glukoosinsieto tai ruokavaliohoitoinen tyypin 2 diabetes. Tutkittavat korvasivat ruokavalionsa päähiilihydraatit 7-10 vuorokauden ajaksi glykemiaindeksiltään joko alhaiseksi (GI = 38) tai korkeaksi (GI = 72) arvioiduilla tutkimushiilihydraateilla. Kolmen viimeisen vuorokauden ajaksi tutkittaville asennettiin glukoosimonitoriin kytketty ihonalainen sensori, joka mittasi kudosnesteen glukoosipitoisuutta ja tutkimusjaksojen lopuksi tutkittaville tehtiin oraalinen glukoosirasituskoe. Tulokset Alhaisen GI:n ruokavaliolla kahden vuorokauden glukoosikäyrien alainen pinta-ala oli pienempi kuin korkean GI:n ruokavaliolla (16487 vs. 17270 mmol/l*48h; p = 0,009, n = 47). Vastaavasti kahden vuorokauden keskiglukoosipitoisuudet olivat 5,7 mmol/l ja 6,0 mmol/l, p = 0,009, n = 47. Glykosyloitunut hemoglobiini oli alhaisen GI:n ruokavalion jälkeen pienempi (5,33% vs. 5,38 %, p = 0,017, n = 53). Tutkittavien paino pieneni kummallakin ruokavaliolla; alhaisen GI:n ruokavaliolla 1,02 kg ja korkean GI:n ruokavaliolla 0,31 kg (p alle 0,001, n = 56). Vaikutusta plasman paastoglukoosiin ja seerumin paastoinsuliiniin ei ollut. Johtopäätökset Korvaamalla ruokavalion päähiilihydraatit alhaisen GI:n hiilihydraateilla, voidaan pitkäaikaista glukoositasoa pienentää ja näin ollen mahdollisesti ehkäistä heikentyneen glukoosinsiedon kehittymistä tyypin 2 diabetekseksi. Koska paastoglukoosipitoisuus ja paastoinsuliinipitoisuus eivät muuttuneet, lienee erityisesti aterianjälkeisillä glukoosihuipuilla merkitystä elimistön pitkäaikaiselle glukoositasolle henkilöillä, joilla on heikentynyt glukoosinsieto.

KLAIR: A virtual infant for spoken language acquisition research

Recent research into the acquisition of spoken language has stressed the importance of learning through embodied linguistic interaction with caregivers rather than through passive observation. However the necessity of interaction makes experimental work into the simulation of infant speech acquisition difficult because of the technical complexity of building real-time embodied systems. In this paper we present KLAIR: a software toolkit for building simulations of spoken language acquisition through interactions with a virtual infant. The main part of KLAIR is a sensori-motor server that supplies a client machine learning application with a virtual infant on screen that can see, hear and speak. By encapsulating the real-time complexities of audio and video processing within a server that will run on a modern PC, we hope that KLAIR will encourage and facilitate more experimental research into spoken language acquisition through interaction. Copyright © 2009 ISCA.

Multi-touch accceptance: perceived disorientation and consequences on task engagement

The research project takes place within the technology acceptability framework which tries to understand the use made of new technologies, and concentrates more specifically on the factors that influence multi-touch devices’ (MTD) acceptance and intention to use. Why be interested in MTD? Nowadays, this technology is used in all kinds of human activities, e.g. leisure, study or work activities (Rogowski and Saeed, 2012). However, the handling or the data entry by means of gestures on multi-touch-sensitive screen imposes a number of constraints and consequences which remain mostly unknown (Park and Han, 2013). Currently, few researches in ergonomic psychology wonder about the implications of these new human-computer interactions on task fulfillment.This research project aims to investigate the cognitive, sensori-motor and motivational processes taking place during the use of those devices. The project will analyze the influences of the use of gestures and the type of gesture used: simple or complex gestures (Lao, Heng, Zhang, Ling, and Wang, 2009), as well as the personal self-efficacy feeling in the use of MTD on task engagement, attention mechanisms and perceived disorientation (Chen, Linen, Yen, and Linn, 2011) when confronted to the use of MTD. For that purpose, the various above-mentioned concepts will be measured within a usability laboratory (U-Lab) with self-reported methods (questionnaires) and objective indicators (physiological indicators, eye tracking). Globally, the whole research aims to understand the processes at stakes, as well as advantages and inconveniences of this new technology, to favor a better compatibility and adequacy between gestures, executed tasks and MTD. The conclusions will allow some recommendations for the use of the DMT in specific contexts (e.g. learning context).