Rapid detection of bacterial resistance to antibiotics using AFM cantilevers as nanomechanical sensors.

The widespread misuse of drugs has increased the number of multiresistant bacteria, and this means that tools that can rapidly detect and characterize bacterial response to antibiotics are much needed in the management of infections. Various techniques, such as the resazurin-reduction assays, the mycobacterial growth indicator tube or polymerase chain reaction-based methods, have been used to investigate bacterial metabolism and its response to drugs. However, many are relatively expensive or unable to distinguish between living and dead bacteria. Here we show that the fluctuations of highly sensitive atomic force microscope cantilevers can be used to detect low concentrations of bacteria, characterize their metabolism and quantitatively screen (within minutes) their response to antibiotics. We applied this methodology to Escherichia coli and Staphylococcus aureus, showing that live bacteria produced larger cantilever fluctuations than bacteria exposed to antibiotics. Our preliminary experiments suggest that the fluctuation is associated with bacterial metabolism.

Spatio-temporal gait analysis in children with cerebral palsy using, foot-worn inertial sensors.

A child's natural gait pattern may be affected by the gait laboratory environment. Wearable devices using body-worn sensors have been developed for gait analysis. The purpose of this study was to validate and explore the use of foot-worn inertial sensors for the measurement of selected spatio-temporal parameters, based on the 3D foot trajectory, in independently walking children with cerebral palsy (CP). We performed a case control study with 14 children with CP aged 6-15 years old and 15 age-matched controls. Accuracy and precision of the foot-worn device were measured using an optical motion capture system as the reference system. Mean accuracy±precision for both groups was 3.4±4.6cm for stride length, 4.3±4.2cm/s for speed and 0.5±2.9° for strike angle. Longer stance and shorter swing phases with an increase in double support were observed in children with CP (p=0.001). Stride length, speed and peak angular velocity during swing were decreased in paretic limbs, with significant differences in strike and lift-off angles. Children with cerebral palsy showed significantly higher inter-stride variability (measured by their coefficient of variation) for speed, stride length, swing and stance. During turning trajectories speed and stride length decreased significantly (p<0.01) for both groups, whereas stance increased significantly (p<0.01) in CP children only. Foot-worn inertial sensors allowed us to analyze gait spatiotemporal data outside a laboratory environment with good accuracy and precision and congruent results with what is known of gait variations during linear walking in children with CP.

3D gait assessment in young and elderly subjects using foot-worn inertial sensors.

This study describes the validation of a new wearable system for assessment of 3D spatial parameters of gait. The new method is based on the detection of temporal parameters, coupled to optimized fusion and de-drifted integration of inertial signals. Composed of two wirelesses inertial modules attached on feet, the system provides stride length, stride velocity, foot clearance, and turning angle parameters at each gait cycle, based on the computation of 3D foot kinematics. Accuracy and precision of the proposed system were compared to an optical motion capture system as reference. Its repeatability across measurements (test-retest reliability) was also evaluated. Measurements were performed in 10 young (mean age 26.1±2.8 years) and 10 elderly volunteers (mean age 71.6±4.6 years) who were asked to perform U-shaped and 8-shaped walking trials, and then a 6-min walking test (6MWT). A total of 974 gait cycles were used to compare gait parameters with the reference system. Mean accuracy±precision was 1.5±6.8cm for stride length, 1.4±5.6cm/s for stride velocity, 1.9±2.0cm for foot clearance, and 1.6±6.1° for turning angle. Difference in gait performance was observed between young and elderly volunteers during the 6MWT particularly in foot clearance. The proposed method allows to analyze various aspects of gait, including turns, gait initiation and termination, or inter-cycle variability. The system is lightweight, easy to wear and use, and suitable for clinical application requiring objective evaluation of gait outside of the lab environment.

Sistema contra incendis

Aquest projecte ha consistit en desenvolupar un sistema contra incendis utilitzant per tal efecte dues motes cou24, emissora, receptora i un ordenador. La mota emissora pren valors dels sensors de temperatura i bateria els envia a la mota receptora per monitoritzar-los, si la bateria baixa d'un límit preestablert enviarà una alarma de bateria baixa a la mota receptora, si la temperatura supera el límit de temperatura preestablert enviarà l'alarma d'incendi a la mota receptora. La mota receptora s'encarrega d'enviar els missatges que provenen de la mota emissora a l'ordenador on estigui connectada i també d'enviar els missatges que provenen de l'ordenador a la mota emissora.S'ha desenvolupat una aplicació amb Java amb la que es monitoritzen els valors dels sensors i les alarmes provinents de la mota emissora, també es poden modificar una sèrie de paràmetres com són: l'interval de temps amb el que es prenen valors dels sensors, interval de temps amb el que s'envien els valors i límit de temperatura amb el que la mota comprovarà l'alarma d'incendi així com, si fos el cas, enviar la confirmació d'alarma d'incendi.

Sistema domòtic basat en sensors inal·làmbrics

L'objectiu d'aquest treball de final de carrera és implementar una aplicació sobre un node de xarxa sense fils equipat amb un microcontrolador, una ràdio i un conjunt de sensors, emprant el llenguatge nesC sobre el sistema operatiu TinyOS. Aquesta proposta consisteix en un sistema domòtic que detecti si un habitacle està ocupat i permeti controlar-ne la temperatura i el nivell de il·luminació per tal de que es mantenguin dins uns valors establerts que poden ser modificats per l'usuari.

Elaboració d'un protocol basat en XML per a una xarxa de sensors

La progressiva reducció de dimensió i cost en els dispositius electrònics, la dràstica retallada de consum elèctric i la independència de què això els dota han fet créixer en els últims temps l'interès de les comunitats científiques i tecnològiques per les xarxes sense fils de petits dispositius. Per altra banda, l'XML (eXtensible Markup Language) és un metallenguatge extensible que ha esdevingut un estàndard per a l'intercanvi d'informació estructurada entre diferents plataformes. L'objectiu d'aquest treball és explorar les possibilitats que pot oferir la introducció de l'XML en les xarxes de sensors amb l'elaboració d'un protocol de comunicació basat en aquest llenguatge i demostrar la transparència en el canvi de plataforma. Per fer-ho, es disposa de dos dispositius amb capacitat de comunicació sense fils equipats amb detectors de temperatura, lluminositat, efecte Hall i nivell de càrrega de la bateria. El projecte constarà de dues parts: una, més extensa, dedicada al desenvolupament del programari per a aquests dispositius, encarregat de obtenir les lectures dels diferents sensors i emetre-les per la xarxa utilitzant el llenguatge XML, i una altra, per recollir aquesta informació present a la xarxa, interpretar-la, salvar-la en una base de dades i exposar-la al món en una plana web. El programari dels dispositius sensors s'escriurà en llenguatge nesC dins el sistema tinyOS que és el sistema operatiu que equipen. La part d'explotació de les dades es desenvoluparà sota la plataforma .NET de Microsoft.

Ús de Sensor Web Enablement per a gestió de dades marines i accés al servei d'observació de sensors a través de client Android

El present treball és un estudi de l'estat de Sensor Web Enablement (SWE) aplicat a l'àmbit marí d'investigació oceanogràfica. Per assolir aquest objectiu s'han avaluat les diferents solucions d'arquitectura de sistemes més adients a la problemàtica indicada i s'ha dissenyat un client de Sensor Observation Service (SOS) per plataforma mòbil Android que permeti consultar la descripció del sensor (SensorML) i conjunts d'observacions mitjançant estàndards oberts de SWE i peticions web (SOAP). Els dissenys anteriorment indicats han permès que quedés palès l'ampli ventall de possibilitats i avantatges que s'obtenen pel fet d'emprar SWE, ja que ens permet integrar fàcilment les dades proporcionades pels sensors i les pròpies descripcions dels sensors en diferents entorns, tal i com és el cas del disseny presentat en Android, a través d'estàndards oberts independents de les múltiples especificacions de cada fabricant, en un entorn, com és l'àmbit de la investigació marina on hi ha una gran heterogeneïtat de sensors i protocols.

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.

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.