Processat de senyals d'acceleració i metodologia d'ajust zero

L'objectiu d'aquest projecte és dissenyar un sistema per a mesurar en temps real l'acceleració en les tres dimensions basat en un circuit integrat que proporciona senyals d'acceleració. Per a fer-ho, s'ha realitzat un estudi del senyal sensor d'acceleració MXD2125G i s'ha implementat el tractament d'aquest senyal en un microcontrolador MCF5213.

Non-invasive and non-occlusive blood pressure estimation via a chest sensor.

The clinical demand for a device to monitor Blood Pressure (BP) in ambulatory scenarios with minimal use of inflation cuffs is increasing. Based on the so-called Pulse Wave Velocity (PWV) principle, this paper introduces and evaluates a novel concept of BP monitor that can be fully integrated within a chest sensor. After a preliminary calibration, the sensor provides non-occlusive beat-by-beat estimations of Mean Arterial Pressure (MAP) by measuring the Pulse Transit Time (PTT) of arterial pressure pulses travelling from the ascending aorta towards the subcutaneous vasculature of the chest. In a cohort of 15 healthy male subjects, a total of 462 simultaneous readings consisting of reference MAP and chest PTT were acquired. Each subject was recorded at three different days: D, D+3 and D+14. Overall, the implemented protocol induced MAP values to range from 80 ± 6 mmHg in baseline, to 107 ± 9 mmHg during isometric handgrip maneuvers. Agreement between reference and chest-sensor MAP values was tested by using intraclass correlation coefficient (ICC = 0.78) and Bland-Altman analysis (mean error = 0.7 mmHg, standard deviation = 5.1 mmHg). The cumulative percentage of MAP values provided by the chest sensor falling within a range of ±5 mmHg compared to reference MAP readings was of 70%, within ±10 mmHg was of 91%, and within ±15mmHg was of 98%. These results point at the fact that the chest sensor complies with the British Hypertension Society (BHS) requirements of Grade A BP monitors, when applied to MAP readings. Grade A performance was maintained even two weeks after having performed the initial subject-dependent calibration. In conclusion, this paper introduces a sensor and a calibration strategy to perform MAP measurements at the chest. The encouraging performance of the presented technique paves the way towards an ambulatory-compliant, continuous and non-occlusive BP monitoring system.

Sistema d'adquisició de temperatures de 2 canals via R.F.

Poder mesurar i enregistrar diferents tipus de magnituds com pressió, força, temperatura etc. s’ha convertit en una necessitat per moltes aplicacions actuals. Aquestes magnituds poden tenir procedències molt diverses, tals com l’entorn, o poden ser generades per sistemes mecànics, elèctrics, etc. Per tal de poder adquirir aquestes magnituds, s’utilitzen els sistemes d’adquisició de dades. Aquests sistemes, prenen mostres analògiques del món real, i les transformen en dades digitals que poden ser manipulades per un sistema electrònic. Pràcticament qualsevol magnitud es pot mesurar utilitzant el sensor adient. Una magnitud molt utilitzada en sistemes d’adquisició de dades, és la temperatura. Els sistemes d’adquisició de temperatures estan molt generalitzats, i podem trobar-los com a sistemes, on l’objectiu és mostrar les dades adquirides, o podem trobar-los formant part de sistemes de control, aportant uns inputs necessaris per el seu correcte funcionament, garantir-ne l’estabilitat, seguretat etc. Aquest projecte, promogut per l’empresa Elausa, s’encarregarà d’adquirir, el senyal d’entrada de 2 Termoparells. Aquests mesuraran temperatures de circuits electrònics, que es trobaran dintre la càmera climàtica de Elausa, sotmesos a diferents condicions de temperatura, per tal de rebre l’homologació del circuit. El sistema haurà de poder mostrar les dades adquirides en temps real, i emmagatzemar-les en un PC que estarà ubicat en una oficina, situada a uns 30 m de distància de la sala on es farà el test. El sistema constarà d’un circuit electrònic que adquirirà, i condicionarà el senyal de sortida dels termoparells, per adaptar-lo a la tensió d’entrada d’un convertidor analògic digital, del microcontrolador integrat en aquesta placa. Seguidament aquesta informació, s’enviarà a través d’un mòdul transmissor de radiofreqüència, cap al PC on es visualitzaran les dades adquirides. Els objectius plantejats són els següents: - Dissenyar el circuit electrònic d’adquisició i condicionament del senyal. - Dissenyar, fabricar i muntar el circuit imprès de la placa d’adquisició. - Realitzar el programa de control del microcontrolador. - Realitzar el programa per presentar i desar les dades en un PC. - El sistema ha d’adquirir 2 temperatures, a través de Termoparells amb un rang d’entrada de -40ºC a +240ºC - S’ha de transmetre les dades via R.F. Els resultats del projecte han estat satisfactoris i s’han complert els objectius plantejats.

Reconeixement de gestos de la mà amb el sensor Kinect

El reconeixement dels gestos de la mà (HGR, Hand Gesture Recognition) és actualment un camp important de recerca degut a la varietat de situacions en les quals és necessari comunicar-se mitjançant signes, com pot ser la comunicació entre persones que utilitzen la llengua de signes i les que no. En aquest projecte es presenta un mètode de reconeixement de gestos de la mà a temps real utilitzant el sensor Kinect per Microsoft Xbox, implementat en un entorn Linux (Ubuntu) amb llenguatge de programació Python i utilitzant la llibreria de visió artifical OpenCV per a processar les dades sobre un ordinador portàtil convencional. Gràcies a la capacitat del sensor Kinect de capturar dades de profunditat d’una escena es poden determinar les posicions i trajectòries dels objectes en 3 dimensions, el que implica poder realitzar una anàlisi complerta a temps real d’una imatge o d’una seqüencia d’imatges. El procediment de reconeixement que es planteja es basa en la segmentació de la imatge per poder treballar únicament amb la mà, en la detecció dels contorns, per després obtenir l’envolupant convexa i els defectes convexos, que finalment han de servir per determinar el nombre de dits i concloure en la interpretació del gest; el resultat final és la transcripció del seu significat en una finestra que serveix d’interfície amb l’interlocutor. L’aplicació permet reconèixer els números del 0 al 5, ja que s’analitza únicament una mà, alguns gestos populars i algunes de les lletres de l’alfabet dactilològic de la llengua de signes catalana. El projecte és doncs, la porta d’entrada al camp del reconeixement de gestos i la base d’un futur sistema de reconeixement de la llengua de signes capaç de transcriure tant els signes dinàmics com l’alfabet dactilològic.

Introduction of sensor spectral response into image fusion methods. Application to wavelet-based methods

Usual image fusion methods inject features from a high spatial resolution panchromatic sensor into every low spatial resolution multispectral band trying to preserve spectral signatures and improve spatial resolution to that of the panchromatic sensor. The objective is to obtain the image that would be observed by a sensor with the same spectral response (i.e., spectral sensitivity and quantum efficiency) as the multispectral sensors and the spatial resolution of the panchromatic sensor. But in these methods, features from electromagnetic spectrum regions not covered by multispectral sensors are injected into them, and physical spectral responses of the sensors are not considered during this process. This produces some undesirable effects, such as resolution overinjection images and slightly modified spectral signatures in some features. The authors present a technique which takes into account the physical electromagnetic spectrum responses of sensors during the fusion process, which produces images closer to the image obtained by the ideal sensor than those obtained by usual wavelet-based image fusion methods. This technique is used to define a new wavelet-based image fusion method.

The unfolded protein response: integrating stress signals through the stress sensor IRE1α.

Stress induced by accumulation of unfolded proteins at the endoplasmic reticulum (ER) is a classic feature of secretory cells and is observed in many tissues in human diseases including cancer, diabetes, obesity, and neurodegeneration. Cellular adaptation to ER stress is achieved by the activation of the unfolded protein response (UPR), an integrated signal transduction pathway that transmits information about the protein folding status at the ER to the nucleus and cytosol to restore ER homeostasis. Inositol-requiring transmembrane kinase/endonuclease-1 (IRE1α), the most conserved UPR stress sensor, functions as an endoribonuclease that processes the mRNA of the transcription factor X-box binding protein-1 (XBP1). IRE1α signaling is a highly regulated process, controlled by the formation of a dynamic scaffold onto which many regulatory components assemble, here referred to as the UPRosome. Here we provide an overview of the signaling and regulatory mechanisms underlying IRE1α function and discuss the emerging role of the UPR in adaptation to protein folding stress in specialized secretory cells and in pathological conditions associated with alterations in ER homeostasis.

Polyimide/SU-8 catheter-tip MEMS gauge pressure sensor.

This paper describes the development of a polyimide/SU-8 catheter-tip MEMS gauge pressure sensor. Finite element analysis was used to investigate critical parameters, impacting on the device design and sensing characteristics. The sensing element of the device was fabricated by polyimide-based micromachining on a flexible membrane, using embedded thin-film metallic wires as piezoresistive elements. A chamber containing this flexible membrane was sealed using an adapted SU-8 bonding technique. The device was evaluated experimentally and its overall performance compared with a commercial silicon-based pressure sensor. Furthermore, the device use was demonstrated by measuring blood pressure and heart rate in vivo.

Disseny d'un sistema de control del consum d'aigua automàtic

Avui en dia s’ha convertit en una necessitat tenir cura del medi ambient i optimitzar els recursos naturals. En el camp per estalviar energia s’han fet grans progressos i disposem d’un gran ventall de dispositius que ens ajuden i ens faciliten l’optimització del consum d’energia. Però és una realitat que en l’estalvi del consum d’aigua el progrés ha estat molt menor i es limita molt a donar consells i repartir dosificadors d’aigua. Qui no ha vist carrers o jardins o cases inundades amb milers de litres d’aigua? Aquesta realitat m’ha portat a dissenyar i desenvolupar un prototip que em permeti tenir un millor control del consum d’aigua. El prototip, a trets principals, consta d’un sensor, una electrovàlvula i una placa Arduino Atmega. El sensor ens permet mesurar els litres consumits durant un cert període de temps. Passat aquest temps de mostreig es compara els litres consumits amb el consum habitual, en aquell període de temps. En cas de sobrepassar el volum programat es tancarà l’electrovàlvula de forma automàtica i rebrem un SMS al telèfon. L’activació de l’alarma es pot ajustar que sigui al igualar-se els dos valors, litres programats i litres consumits. També es pot programar el percentatge que cal sobrepassar de litres consumits per activar l’alarma, com el temps de mostreig. El fet de poder programar tots aquests valors ens permet fer un ajust ideal per a la instal·lació que es vol tenir controlada. A més, el prototip es pot utilitzar per enviar a la companyia d’aigua el valor del comptador de forma automàtica. D’aquesta forma la companyia d’aigua també optimitza recursos estalviant-se el desplaçament de personal a la instal·lació per fer la lectura corresponent. El prototip està basat amb un Arduino Atmega que ens permet el processament de les dades programades i capturades pel sensor. També s’ha incorporat una pantalla TFT Touch 2’8”, que permet visualitzar i programar els valors d’una forma molt més intuïtiva. Per enviar els SMS s’utilitza una placa d’Arduino Cel·lular Shield - SM5100B, a la qual només cal afegir una targeta SIM. A priori, el prototip té un elevat cost al fabricar una sola unitat i pot semblar poc útil. Però ens pot estalviar alguna sorpresa en les factures d’aigua si tenim una fuita i no ens n’adonem fins a veure el rebut de la companyia. Si es fabriqués a grans quantitats es podria abaratir el preu i fer-lo encara més engrescador.

GacS sensor domains pertinent to the regulation of exoproduct formation and to the biocontrol potential of Pseudomonas fluorescens CHA0.

In the root-colonizing biocontrol strain CHA0 of Pseudomonas fluorescens, cell density-dependent synthesis of extracellular, plant-beneficial secondary metabolites and enzymes is positively regulated by the GacS/GacA two-component system. Mutational analysis of the GacS sensor kinase using improved single-copy vectors showed that inactivation of each of the three conserved phosphate acceptor sites caused an exoproduct null phenotype (GacS-), whereas deletion of the periplasmic loop domain had no significant effect on the expression of exoproduct genes. Strain CHA0 is known to synthesize a solvent-extractable extracellular signal that advances and enhances the expression of exoproduct genes during the transition from exponential to stationary growth phase when maximal exoproduct formation occurs. Mutational inactivation of either GacS or its cognate response regulator GacA abolished the strain's response to added signal. Deletion of the linker domain of the GacS sensor kinase caused signal-independent, strongly elevated expression of exoproduct genes at low cell densities. In contrast to the wild-type strain CHA0, the gacS linker mutant and a gacS null mutant were unable to protect tomato plants from crown and root rot caused by Fusarium oxysporum f. sp. radicis-lycopersici in a soil-less microcosm, indicating that, at least in this plant-pathogen system, there is no advantage in using a signal-independent biocontrol strain.

Estudi per a una interfície d'ajuda a daltònics en la interpretació de mapes de metro

En aquest projecte fem un estudi de diferents mètodes per a la segmentació i extracció de línies de mapes de metro com a suport per a daltònics. Hem aplicat dos mètodes amb intervenció de l’usuari i cinc mètodes automàtics on fem servir K-means per a la segmentació de color i Hough per a l’extracció de línies. Dels mètodes amb intervenció obtenim millors resultats amb un mètode d’assignació aproximada del color, i entre els autoàatics tenim com a millor una solució ad-hoc sense paràmetres aplicada sobre l’espai RGB. D’acord amb els resultats experimentals, aquests mètodes ens permeten fer una bona segmentació i extracció de les línies de metro.

Real-time monitoring of protein conformational changes using a nano-mechanical sensor.

Proteins can switch between different conformations in response to stimuli, such as pH or temperature variations, or to the binding of ligands. Such plasticity and its kinetics can have a crucial functional role, and their characterization has taken center stage in protein research. As an example, Topoisomerases are particularly interesting enzymes capable of managing tangled and supercoiled double-stranded DNA, thus facilitating many physiological processes. In this work, we describe the use of a cantilever-based nanomotion sensor to characterize the dynamics of human topoisomerase II (Topo II) enzymes and their response to different kinds of ligands, such as ATP, which enhance the conformational dynamics. The sensitivity and time resolution of this sensor allow determining quantitatively the correlation between the ATP concentration and the rate of Topo II conformational changes. Furthermore, we show how to rationalize the experimental results in a comprehensive model that takes into account both the physics of the cantilever and the dynamics of the ATPase cycle of the enzyme, shedding light on the kinetics of the process. Finally, we study the effect of aclarubicin, an anticancer drug, demonstrating that it affects directly the Topo II molecule inhibiting its conformational changes. These results pave the way to a new way of studying the intrinsic dynamics of proteins and of protein complexes allowing new applications ranging from fundamental proteomics to drug discovery and development and possibly to clinical practice.

End-tidal carbon dioxide monitoring using a naso-buccal sensor is not appropriate to monitor capnia during non-invasive ventilation.

BACKGROUND: In acute respiratory failure, arterial blood gas analysis (ABG) is used to diagnose hypercapnia. Once non-invasive ventilation (NIV) is initiated, ABG should at least be repeated within 1 h to assess PaCO2 response to treatment in order to help detect NIV failure. The main aim of this study was to assess whether measuring end-tidal CO2 (EtCO2) with a dedicated naso-buccal sensor during NIV could predict PaCO2 variation and/or PaCO2 absolute values. The additional aim was to assess whether active or passive prolonged expiratory maneuvers could improve the agreement between expiratory CO2 and PaCO2. METHODS: This is a prospective study in adult patients suffering from acute hypercapnic respiratory failure (PaCO2 ≥ 45 mmHg) treated with NIV. EtCO2 and expiratory CO2 values during active and passive expiratory maneuvers were measured using a dedicated naso-buccal sensor and compared to concomitant PaCO2 values. The agreement between two consecutive values of EtCO2 (delta EtCO2) and two consecutive values of PaCO2 (delta PaCO2) and between PaCO2 and concomitant expiratory CO2 values was assessed using the Bland and Altman method adjusted for the effects of repeated measurements. RESULTS: Fifty-four datasets from a population of 11 patients (8 COPD and 3 non-COPD patients), were included in the analysis. PaCO2 values ranged from 39 to 80 mmHg, and EtCO2 from 12 to 68 mmHg. In the observed agreement between delta EtCO2 and deltaPaCO2, bias was -0.3 mmHg, and limits of agreement were -17.8 and 17.2 mmHg. In agreement between PaCO2 and EtCO2, bias was 14.7 mmHg, and limits of agreement were -6.6 and 36.1 mmHg. Adding active and passive expiration maneuvers did not improve PaCO2 prediction. CONCLUSIONS: During NIV delivered for acute hypercapnic respiratory failure, measuring EtCO2 using a dedicating naso-buccal sensor was inaccurate to predict both PaCO2 and PaCO2 variations over time. Active and passive expiration maneuvers did not improve PaCO2 prediction. TRIAL REGISTRATION: ClinicalTrials.gov: NCT01489150.

Maneig de les dades d'un escàner làser (LiDAR) per a l'obtenció de paràmetres vegetatius en fruiters (perera) i vinya

Aquest projecte té com a finalitat desenvolupar un sistema no destructiu per a la caracterització de les plantacions de vinya i d’arbres fruiters mitjançant la utilització d’un sensor làser (LiDAR - Light Detection and Ranging). La informació obtinguda ha de permetre estudiar la resposta del cultiu a determinades accions (poda, reg, adobs, etc.); i també realitzar tractaments fitosanitaris adaptats a la densitat foliar del cultiu. La posada a punt del sistema (software i hardware) es va realitzar a escala reduïda mitjançant proves de laboratori sobre un arbre ornamental. Obtenint la configuració del sensor LiDAR més adequada i la calibració de tot el sistema. L’any 2004 van realitzar assajos en plantacions de pomera, perera, cítrics i vinya. L’objectiu era posar a prova el sistema i obtenir dades dels cultius. Amb la introducció de canvis i millores en el sistema i en la metodologia de treball, l’any 2005 es van realitzar nous assajos, però només en perera Blanquilla i en vinya Merlot. En tots els assajos s’escanejaven unes franges de vegetació concretes i posteriorment es desfullaven manualment per a calcular-ne l’Índex d’Àrea Foliar (IAF). Les dades obtingudes amb el sensor LiDAR s’han analitzat mitjançant l’aplicació de la metodologia desenvolupada per Walklate et al.(2002) i s’han obtingut determinats paràmetres vegetatius de cultiu, que posteriorment s’han correlacionat amb l’Índex d’Àrea Foliar (IAF) obtingut de forma experimental. La capacitat de predicció de l’Índex d’Àrea Foliar (IAF) per part dels diferents paràmetres calculats es diferent en cada cultiu, essent necessàries més proves i major nombre de dades a fi d’obtenir un model fiable per a l’estimació de l’IAF a partir de les lectures del sensor LiDAR. L’estudi de la variabilitat de la vegetació mitjançant l’anàlisi de la variabilitat del Tree Area Index (TAI) al llarg de la fila ha permès determinar el nombre mínim necessari d’escanejades acumulades per a l’estimació fiable de l’Índex d’Àrea Foliar. Finalment s’ha estudiat la incidència de l’alçada de col•locació del sensor LiDAR respecte la vegetació.

Sistema d'adquisició de temperatures de 2 canals via R.F.

Poder mesurar i enregistrar diferents tipus de magnituds com pressió, força, temperatura etc. s’ha convertit en una necessitat per moltes aplicacions actuals. Aquestes magnituds poden tenir procedències molt diverses, tals com l’entorn, o poden ser generades per sistemes mecànics, elèctrics, etc. Per tal de poder adquirir aquestes magnituds, s’utilitzen els sistemes d’adquisició de dades. Aquests sistemes, prenen mostres analògiques del món real, i les transformen en dades digitals que poden ser manipulades per un sistema electrònic. Pràcticament qualsevol magnitud es pot mesurar utilitzant el sensor adient. Una magnitud molt utilitzada en sistemes d’adquisició de dades, és la temperatura. Els sistemes d’adquisició de temperatures estan molt generalitzats, i podem trobar-los com a sistemes, on l’objectiu és mostrar les dades adquirides, o podem trobar-los formant part de sistemes de control, aportant uns inputs necessaris per el seu correcte funcionament, garantir-ne l’estabilitat, seguretat etc. Aquest projecte, promogut per l’empresa Elausa, s’encarregarà d’adquirir, el senyal d’entrada de 2 Termoparells. Aquests mesuraran temperatures de circuits electrònics, que es trobaran dintre la càmera climàtica de Elausa, sotmesos a diferents condicions de temperatura, per tal de rebre l’homologació del circuit. El sistema haurà de poder mostrar les dades adquirides en temps real, i emmagatzemar-les en un PC que estarà ubicat en una oficina, situada a uns 30 m de distància de la sala on es farà el test. El sistema constarà d’un circuit electrònic que adquirirà, i condicionarà el senyal de sortida dels termoparells, per adaptar-lo a la tensió d’entrada d’un convertidor analògic digital, del microcontrolador integrat en aquesta placa. Seguidament aquesta informació, s’enviarà a través d’un mòdul transmissor de radiofreqüència, cap al PC on es visualitzaran les dades adquirides. Els objectius plantejats són els següents: - Dissenyar el circuit electrònic d’adquisició i condicionament del senyal. - Dissenyar, fabricar i muntar el circuit imprès de la placa d’adquisició. - Realitzar el programa de control del microcontrolador. - Realitzar el programa per presentar i desar les dades en un PC. - El sistema ha d’adquirir 2 temperatures, a través de Termoparells amb un rang d’entrada de -40ºC a +240ºC - S’ha de transmetre les dades via R.F. Els resultats del projecte han estat satisfactoris i s’han complert els objectius plantejats.