Use of Sensors in the Treatment and Follow-up of Patients with Diabetes Mellitus

Glucose control is the cornerstone of Diabetes Mellitus (DM) treatment. Although self-regulation using capillary glycemia (SRCG) still remains the best procedure in clinical practice, continuous glucose monitoring systems (CGM) offer the possibility of continuous and dynamic assessment of interstitial glucose concentration. CGM systems have the potential to improve glycemic control while decreasing the incidence of hypoglycemia but the efficiency, compared with SRCG, is still debated. CGM systems have the greatest potential value in patients with hypoglycemic unawareness and in controlling daily fluctuations in blood glucose. The implementation of continuous monitoring in the standard clinical setting has not yet been established but a new generation of open and close loop subcutaneous insulin infusion devices are emerging making insulin treatment and glycemic control more reliable.

Monitoring switch-type sensors and powering autonomous sensors via inductive coupling: application to removable seats in vehicles

Aquesta tesi explora la possibilitat de fer servir enllaços inductius per a una aplicació de l’automòbil on el cablejat entre la centraleta (ECU) i els sensors o detectors és difícil o impossible. S’han proposat dos mètodes: 1) el monitoratge de sensors commutats (dos possibles estats) via acoblament inductiu i 2) la transmissió mitjançant el mateix principi físic de la potència necessària per alimentar els sensors autònoms remots. La detecció d'ocupació i del cinturó de seguretat per a seients desmuntables pot ser implementada amb sistemes sense fils passius basats en circuits ressonants de tipus LC on l'estat dels sensors determina el valor del condensador i, per tant, la freqüència de ressonància. Els canvis en la freqüència són detectats per una bobina situada en el terra del vehicle. S’ha conseguit provar el sistema en un marge entre 0.5 cm i 3 cm. Els experiments s’han dut a terme fent servir un analitzador d’impedàncies connectat a una bobina primària i sensors comercials connectats a un circuit remot. La segona proposta consisteix en transmetre remotament la potència des d’una bobina situada en el terra del vehicle cap a un dispositiu autònom situat en el seient. Aquest dispositiu monitorarà l'estat dels detectors (d'ocupació i de cinturó) i transmetrà les dades mitjançant un transceptor comercial de radiofreqüència o pel mateix enllaç inductiu. S’han avaluat les bobines necessàries per a una freqüència de treball inferior a 150 kHz i s’ha estudiat quin és el regulador de tensió més apropiat per tal d’aconseguir una eficiència global màxima. Quatre tipus de reguladors de tensió s’han analitzat i comparat des del punt de vista de l’eficiència de potència. Els reguladors de tensió de tipus lineal shunt proporcionen una eficiència de potència millor que les altres alternatives, els lineals sèrie i els commutats buck o boost. Les eficiències aconseguides han estat al voltant del 40%, 25% i 10% per les bobines a distàncies 1cm, 1.5cm, i 2cm. Les proves experimentals han mostrat que els sensors autònoms han estat correctament alimentats fins a distàncies de 2.5cm.

Disseny i implementació d'un sistema de navegació inercial i la seva aplicació a la robòtica mòbil

La UdG desposa de diversos robots mòbils per a finalitats docents i de recerca que utilitzen sistemes de localització incremental mitjançant bàsicament encoders incrementals. Actualment, en el mercat de l’automoció s’ha desenvolupat una sèrie de dispositius electrònics tals com brúixoles electròniques, acceleròmetres, giroscòpics, etc. L’objectiu és dissenyar i construir un sistema de navegació inercial format per un acceleròmetre, un giroscòpic, una brúixola i un microcontrolador encarregat de governar les ordres. El llenguatge utilitzat serà l’assemblador, ja que es pretén una execució molt eficient de les rutines creades. Les dades obtingudes es transmetran a l’ordinador per mitjà del protocol RS-232 i un programa en C emmagatzemarà les dades en un document de text. Aquestes dades seran tractades amb l’entorn MATLAB per tal d’interpretar-les i representar-les gràficament. Per analitzar el funcionament del sistema s’utilitzarà la plataforma PRIM

Functional calibration procedure for 3D knee joint angle description using inertial sensors.

Measurement of three-dimensional (3D) knee joint angle outside a laboratory is of benefit in clinical examination and therapeutic treatment comparison. Although several motion capture devices exist, there is a need for an ambulatory system that could be used in routine practice. Up-to-date, inertial measurement units (IMUs) have proven to be suitable for unconstrained measurement of knee joint differential orientation. Nevertheless, this differential orientation should be converted into three reliable and clinically interpretable angles. Thus, the aim of this study was to propose a new calibration procedure adapted for the joint coordinate system (JCS), which required only IMUs data. The repeatability of the calibration procedure, as well as the errors in the measurement of 3D knee angle during gait in comparison to a reference system were assessed on eight healthy subjects. The new procedure relying on active and passive movements reported a high repeatability of the mean values (offset<1 degrees) and angular patterns (SD<0.3 degrees and CMC>0.9). In comparison to the reference system, this functional procedure showed high precision (SD<2 degrees and CC>0.75) and moderate accuracy (between 4.0 degrees and 8.1 degrees) for the three knee angle. The combination of the inertial-based system with the functional calibration procedure proposed here resulted in a promising tool for the measurement of 3D knee joint angle. Moreover, this method could be adapted to measure other complex joint, such as ankle or elbow.

Sistema per al control de sensors mitjançant P2P

L'objectiu del projecte és la creació d'una aplicació Android que permeti monitoritzar i controlar l'estat de sensors. El projecte ha de definir l'arquitectura del sistema complet tot i que es desenvolupa únicament l'aplicació d'Android i la comunicació peer-to-peer. L'ús de sensors és simulat i queda fora de l'abast d'aquest projecte.

QDIUS2 (Query Device Information Using Specific Sensors)

QDius2 és una aplicació pensada per a persones amb discapacitat visual. Consisteix en realitzar una descripció verbalitzada de l’estat d’un electrodomèstic utilitzant un dispositiu mòbil amb sistema operatiu Android. L’aplicació guiarà verbalment l’usuari perquè pugui enfocar el panell de control de l’electrodomèstic amb la càmera. Es processarà la imatge obtinguda per extreure la seva informació, ja sigui en el mateix mòbil o al núvol, segons les preferències de l’usuari, i es llegirà la informació resultant. Aquest projecte està dividit en vuit memòries, una per a cada integrant del grup.

Non-invasive monitoring of diaphragmatic timing by means of surface contact sensors: an experimental study in dogs

Background: Non-invasive monitoring of respiratory muscle function is an area of increasing research interest, resulting in the appearance of new monitoring devices, one of these being piezoelectric contact sensors. The present study was designed to test whether the use of piezoelectric contact (non-invasive) sensors could be useful in respiratory monitoring, in particular in measuring the timing of diaphragmatic contraction.Methods: Experiments were performed in an animal model: three pentobarbital anesthetized mongrel dogs. The motion of the thoracic cage was acquired by means of a piezoelectric contact sensor placed on the costal wall. This signal is compared with direct measurements of the diaphragmatic muscle length, made by sonomicrometry. Furthermore, to assess the diaphragmatic function other respiratory signals were acquired: respiratory airflow and transdiaphragmatic pressure. Diaphragm contraction time was estimated with these four signals. Using diaphragm length signal as reference, contraction times estimated with the other three signals were compared with the contraction time estimated with diaphragm length signal.Results: The contraction time estimated with the TM signal tends to give a reading 0.06 seconds lower than the measure made with the DL signal (-0.21 and 0.00 for FL and DP signals, respectively), with a standard deviation of 0.05 seconds (0.08 and 0.06 for FL and DP signals, respectively). Correlation coefficients indicated a close link between time contraction estimated with TM signal and contraction time estimated with DL signal (a Pearson correlation coefficient of 0.98, a reliability coefficient of 0.95, a slope of 1.01 and a Spearman's rank-order coefficient of 0.98). In general, correlation coefficients and mean and standard deviation of the difference were better in the inspiratory load respiratory test than in spontaneous ventilation tests.Conclusion: The technique presented in this work provides a non-invasive method to assess the timing of diaphragmatic contraction in canines, using a piezoelectric contact sensor placed on the costal wall.

Front-Crawl propulsive phase detection using inertial sensors

Front crawl is an alternating swimming stroke technique in which different phases of arm movement induce changes in acceleration of limbs and body. This study proposes a new approach to use inertial body worn sensors to estimate main temporal phases of front crawl. Distinctive features in kinematic signals are used to detect the temporal phases. These temporal phases are key information sources of qualitative and quantitative evaluation of swimming coordination, which have been assessed previously by video analysis. The present method has been evaluated upon a wide range of coordination and showed a difference of 4.9% with video based system. The results are in line with video analysis inter-operator variability yet offering an easy-to-use system for trainers.

Quantitative estimation of foot-flat and stance phase of gait using foot-worn inertial sensors.

Time periods composing stance phase of gait can be clinically meaningful parameters to reveal differences between normal and pathological gait. This study aimed, first, to describe a novel method for detecting stance and inner-stance temporal events based on foot-worn inertial sensors; second, to extract and validate relevant metrics from those events; and third, to investigate their suitability as clinical outcome for gait evaluations. 42 subjects including healthy subjects and patients before and after surgical treatments for ankle osteoarthritis performed 50-m walking trials while wearing foot-worn inertial sensors and pressure insoles as a reference system. Several hypotheses were evaluated to detect heel-strike, toe-strike, heel-off, and toe-off based on kinematic features. Detected events were compared with the reference system on 3193 gait cycles and showed good accuracy and precision. Absolute and relative stance periods, namely loading response, foot-flat, and push-off were then estimated, validated, and compared statistically between populations. Besides significant differences observed in stance duration, the analysis revealed differing tendencies with notably a shorter foot-flat in healthy subjects. The result indicated which features in inertial sensors' signals should be preferred for detecting precisely and accurately temporal events against a reference standard. The system is suitable for clinical evaluations and provides temporal analysis of gait beyond the common swing/stance decomposition, through a quantitative estimation of inner-stance phases such as foot-flat.

Estudi del procès evolutiu de la maduració del raïm mitjançant un sistema de sensors de temperatura i humitat

Treball de recerca realitzat per alumnes d’ensenyament secundari i guardonat amb un Premi CIRIT per fomentar l'esperit científic del Jovent l’any 2010. L’objectiu principal d'aquest treball és analitzar i quantificar la relació i influència que podria existir entre alguns paràmetres que defineixen les condicions meteorològiques i l'estat de maduració del raïm en les setmanes prèvies a la verema. En la part introductòria s'estableixen els fonaments biològics i tecnològics, per donar pas a la secció on es duu a terme la implantació tecnològica, i s'explica la metodologia experimental i analítica seguides, per donar lloc a l'anàlisi, estudi i valoració dels resultats obtinguts. En el fons, i al llarg de tot el treball de recerca, es pretén que el lector encuriosit es vegi motivat per extreure les seves pròpies deduccions, conclusions i formular els seus propis dubtes sobre els procediments que es descriuen, així com els resultats finals. S'ha pogut establir a partir dels resultats empírics una equació matemàtica entre l'increment de la concentració dels sucres del raïm (factor principal en la seva maduració) i el nombre d'hores de Sol acumulades.

Non-invasive RF built-in testing using on-chip temperature sensors

This poster shows how to efficiently observe high-frequency figures of merit in RF circuits by measuring DC temperature with CMOS-compatible built-in sensors.