Improving integrated care in chronic kidney failure patients with a standard-based interoperability framework.

This paper introduces the evaluation report after fostering a Standard-based Interoperability Framework (SIF) between the Virgen del Rocío University Hospital (VRUH) Haemodialysis (HD) Unit and 5 outsourced HD centres in order to improve integrated care by automatically sharing patients' Electronic Health Record (EHR) and lab test reports. A pre-post study was conducted during fourteen months. The number of lab test reports of both emergency and routine nature regarding to 379 outpatients was computed before and after the integration of the SIF. Before fostering SIF, 19.38 lab tests per patient were shared between VRUH and HD centres, 5.52 of them were of emergency nature while 13.85 were routine. After integrating SIF, 17.98 lab tests per patient were shared, 3.82 of them were of emergency nature while 14.16 were routine. The inclusion of a SIF in the HD Integrated Care Process has led to an average reduction of 1.39 (p=0.775) lab test requests per patient, including a reduction of 1.70 (p=0.084) in those of emergency nature, whereas an increase of 0.31 (p=0.062) was observed in routine lab tests. Fostering this strategy has led to the reduction in emergency lab test requests, which implies a potential improvement of the integrated care.

Embedding objects into Matlab/Simulink for process supervision

This paper introduces how artificial intelligence technologies can be integrated into a known computer aided control system design (CACSD) framework, Matlab/Simulink, using an object oriented approach. The aim is to build a framework to aid supervisory systems analysis, design and implementation. The idea is to take advantage of an existing CACSD framework, Matlab/Simulink, so that engineers can proceed: first to design a control system, and then to design a straightforward supervisory system of the control system in the same framework. Thus, expert systems and qualitative reasoning tools are incorporated into this popular CACSD framework to develop a computer aided supervisory system design (CASSD) framework. Object-variables an introduced into Matlab/Simulink for sharing information between tools

Improvement of the quality factor of RF integrated inductors by layout optimization

A systematic method to improve the quality (Q) factor of RF integrated inductors is presented in this paper. The proposed method is based on the layout optimization to minimize the series resistance of the inductor coil, taking into account both ohmic losses, due to conduction currents, and magnetically induced losses, due to eddy currents. The technique is particularly useful when applied to inductors in which the fabrication process includes integration substrate removal. However, it is also applicable to inductors on low-loss substrates. The method optimizes the width of the metal strip for each turn of the inductor coil, leading to a variable strip-width layout. The optimization procedure has been successfully applied to the design of square spiral inductors in a silicon-based multichip-module technology, complemented with silicon micromachining postprocessing. The obtained experimental results corroborate the validity of the proposed method. A Q factor of about 17 have been obtained for a 35-nH inductor at 1.5 GHz, with Q values higher than 40 predicted for a 20-nH inductor working at 3.5 GHz. The latter is up to a 60% better than the best results for a single strip-width inductor working at the same frequency.

Integrated random processes exhibiting long tails, finite moments, and power-law spectra

A dynamical model based on a continuous addition of colored shot noises is presented. The resulting process is colored and non-Gaussian. A general expression for the characteristic function of the process is obtained, which, after a scaling assumption, takes on a form that is the basis of the results derived in the rest of the paper. One of these is an expansion for the cumulants, which are all finite, subject to mild conditions on the functions defining the process. This is in contrast with the Lévy distribution¿which can be obtained from our model in certain limits¿which has no finite moments. The evaluation of the spectral density and the form of the probability density function in the tails of the distribution shows that the model exhibits a power-law spectrum and long tails in a natural way. A careful analysis of the characteristic function shows that it may be separated into a part representing a Lévy process together with another part representing the deviation of our model from the Lévy process. This

Integrated methodologies to study human transcriptional regulation from functional genomics data

Abstract : The human body is composed of a huge number of cells acting together in a concerted manner. The current understanding is that proteins perform most of the necessary activities in keeping a cell alive. The DNA, on the other hand, stores the information on how to produce the different proteins in the genome. Regulating gene transcription is the first important step that can thus affect the life of a cell, modify its functions and its responses to the environment. Regulation is a complex operation that involves specialized proteins, the transcription factors. Transcription factors (TFs) can bind to DNA and activate the processes leading to the expression of genes into new proteins. Errors in this process may lead to diseases. In particular, some transcription factors have been associated with a lethal pathological state, commonly known as cancer, associated with uncontrolled cellular proliferation, invasiveness of healthy tissues and abnormal responses to stimuli. Understanding cancer-related regulatory programs is a difficult task, often involving several TFs interacting together and influencing each other's activity. This Thesis presents new computational methodologies to study gene regulation. In addition we present applications of our methods to the understanding of cancer-related regulatory programs. The understanding of transcriptional regulation is a major challenge. We address this difficult question combining computational approaches with large collections of heterogeneous experimental data. In detail, we design signal processing tools to recover transcription factors binding sites on the DNA from genome-wide surveys like chromatin immunoprecipitation assays on tiling arrays (ChIP-chip). We then use the localization about the binding of TFs to explain expression levels of regulated genes. In this way we identify a regulatory synergy between two TFs, the oncogene C-MYC and SP1. C-MYC and SP1 bind preferentially at promoters and when SP1 binds next to C-NIYC on the DNA, the nearby gene is strongly expressed. The association between the two TFs at promoters is reflected by the binding sites conservation across mammals, by the permissive underlying chromatin states 'it represents an important control mechanism involved in cellular proliferation, thereby involved in cancer. Secondly, we identify the characteristics of TF estrogen receptor alpha (hERa) target genes and we study the influence of hERa in regulating transcription. hERa, upon hormone estrogen signaling, binds to DNA to regulate transcription of its targets in concert with its co-factors. To overcome the scarce experimental data about the binding sites of other TFs that may interact with hERa, we conduct in silico analysis of the sequences underlying the ChIP sites using the collection of position weight matrices (PWMs) of hERa partners, TFs FOXA1 and SP1. We combine ChIP-chip and ChIP-paired-end-diTags (ChIP-pet) data about hERa binding on DNA with the sequence information to explain gene expression levels in a large collection of cancer tissue samples and also on studies about the response of cells to estrogen. We confirm that hERa binding sites are distributed anywhere on the genome. However, we distinguish between binding sites near promoters and binding sites along the transcripts. The first group shows weak binding of hERa and high occurrence of SP1 motifs, in particular near estrogen responsive genes. The second group shows strong binding of hERa and significant correlation between the number of binding sites along a gene and the strength of gene induction in presence of estrogen. Some binding sites of the second group also show presence of FOXA1, but the role of this TF still needs to be investigated. Different mechanisms have been proposed to explain hERa-mediated induction of gene expression. Our work supports the model of hERa activating gene expression from distal binding sites by interacting with promoter bound TFs, like SP1. hERa has been associated with survival rates of breast cancer patients, though explanatory models are still incomplete: this result is important to better understand how hERa can control gene expression. Thirdly, we address the difficult question of regulatory network inference. We tackle this problem analyzing time-series of biological measurements such as quantification of mRNA levels or protein concentrations. Our approach uses the well-established penalized linear regression models where we impose sparseness on the connectivity of the regulatory network. We extend this method enforcing the coherence of the regulatory dependencies: a TF must coherently behave as an activator, or a repressor on all its targets. This requirement is implemented as constraints on the signs of the regressed coefficients in the penalized linear regression model. Our approach is better at reconstructing meaningful biological networks than previous methods based on penalized regression. The method is tested on the DREAM2 challenge of reconstructing a five-genes/TFs regulatory network obtaining the best performance in the "undirected signed excitatory" category. Thus, these bioinformatics methods, which are reliable, interpretable and fast enough to cover large biological dataset, have enabled us to better understand gene regulation in humans.

Delayed Cyclic Activity Development on Early Amplitude-Integrated EEG in the Preterm Infant with Brain Lesions.

Background: Maturation of amplitude-integrated electroencephalogram (aEEG) activity is influenced by both gestational age (GA) and postmenstrual age. It is not fully known how this process is influenced by cerebral lesions. Objective: To compare early aEEG developmental changes between preterm newborns with different degrees of cerebral lesions on cranial ultrasound (cUS). Methods: Prospective cohort study on preterm newborns with GA <32.0 weeks, undergoing continuous aEEG recording during the first 84 h after birth. aEEG characteristics were qualitatively and quantitatively evaluated using pre-established criteria. Based on cUS findings three groups were formed: normal (n = 78), mild (n = 20), and severe cerebral lesions (n = 6). Linear mixed models for repeated measures were used to analyze aEEG maturational trajectories. Results: 104 newborns with a mean GA (range) 29.5 (24.4-31.7) weeks, and birth weight 1,220 (580-2,020) g were recruited. Newborns with severe brain lesions started with similar aEEG scores and tendentially lower aEEG amplitudes than newborns without brain lesions, and showed a slower development of the cyclic activity (p < 0.001), but a more rapid increase of the maximum and minimum aEEG amplitudes (p = 0.002 and p = 0.04). Conclusions: Preterm infants with severe cerebral lesions manifest a maturational delay in the aEEG cyclic activity already early after birth, but show a catch-up of aEEG amplitudes to that of newborns without cerebral lesions. Changes in the maturational aEEG pattern may be a marker of severe neurological lesions in the preterm infant.

Cover plants with potential use for crop-livestock integrated systems in the Cerrado region

The objective of this work was to evaluate the effects of lignin, hemicellulose, and cellulose concentrations in the decomposition process of cover plant residues with potential use in no-tillage with corn, for crop-livestock integrated system, in the Cerrado region. The experiment was carried out at Embrapa Cerrados, in Planaltina, DF, Brazil in a split plot experimental design. The plots were represented by the plant species and the subplots by harvesting times, with three replicates. The cover plants Urochloa ruziziensis, Canavalia brasiliensis, Cajanus cajan, Pennisetum glaucum, Mucuna aterrima, Raphanus sativus, Sorghum bicolor were evaluated together with spontaneous plants in the fallow. Cover plants with lower lignin concentrations and, consequently, higher residue decomposition such as C. brasiliensis and U. ruziziensis promoted higher corn yield. High concentrations of lignin inhibit plant residue decomposition and this is favorable for the soil cover. Lower concentrations of lignin result in accelerated plant decomposition, more efficient nutrient cycling, and higher corn yield.

Implementation of an Integrated Activity-Based Costing in a Holistic Database Management System and its Implications for Operations Management

Diplomityössä on tutkittu reaaliaikaisen toimintolaskennan toteuttamista suomalaisen lasersiruja valmistavan PK-yrityksen tietojärjestelmään. Lisäksi on tarkasteltu toimintolaskennan vaikutuksia operatiiviseen toimintaan sekä toimintojen johtamiseen. Työn kirjallisuusosassa on käsitelty kirjallisuuslähteiden perusteella toimintolaskennan teorioita, laskentamenetelmiä sekä teknisessä toteutuksessa käytettyjä teknologioita. Työn toteutusosassa suunniteltiin ja toteutettiin WWW-pohjainen toimintolaskentajärjestelmä case-yrityksen kustannuslaskennan sekä taloushallinnon avuksi. Työkalu integroitiin osaksi yrityksen toiminnanohjaus- sekä valmistuksenohjausjärjestelmää. Perinteisiin toimintolaskentamallien tiedonkeruujärjestelmiin verrattuna case-yrityksessä syötteet toimintolaskentajärjestelmälle tulevat reaaliaikaisesti osana suurempaa tietojärjestelmäintegraatiota.Diplomityö pyrkii luomaan suhteen toimintolaskennan vaatimusten ja tietokantajärjestelmien välille. Toimintolaskentajärjestelmää yritys voi hyödyntää esimerkiksi tuotteiden hinnoittelussa ja kustannuslaskennassa näkemällä tuotteisiin liittyviä kustannuksia eri näkökulmista. Päätelmiä voidaan tehdä tarkkaan kustannusinformaatioon perustuen sekä määrittää järjestelmän tuottaman datan perusteella, onko tietyn projektin, asiakkuuden tai tuotteen kehittäminen taloudellisesti kannattavaa.

Deregulation of Railroads and Future Development Scenarios in Europe - Literature Analysis of Privatization Process Taken Place in US, UK and Sweden

Euroopan unionissa päätettiin jo yli vuosikymmen sitten, että rautatieliiketoiminta vapautetaan kilpailulle. Iso-Britanniasta olimäärä tulla esimerkkivaltio tämän prosessin käyttöönotossa. Pääideana oli säännöstelyn keventäminen, jolloin omistuspohja toimialalla laajenee ja rautateiden infrastruktuuri sekä toiminta parantuvat. Infrastruktuuri on määrä olla yhden organisaation hallinnassa ja raiteiden käyttöoikeus on kaikilla lupaehdot täyttävillä operaattoreilla, jotka kilpailevat keskenään matkustajista ja tavararahdeista. Kuitenkin Yhdysvalloissa ja eräissä Latinalaisen Amerikan maissa kilpailu on vapautettu siten, että rautatieyritys omistaa raideinfrastruktuurin, junat, tavarankuljetus- sekä matkustajavaunut. Iso-Britannian yksityistämistä pidettiin aluksi isonaepäonnistumisena: nopealla aikataululla sovellettiin jäykkiä transaktioperusteisia ulkoistamisstrategioita infrastruktuurin kunnossapitoon, jotka lopulta johtivat junien jatkuviin myöhästymisiin ja muutamaan tuhoisaan onnettomuuteen. Liiketoiminnallisessa mielessäkään ei oikein onnistuttu: infrastruktuurista vastaava yritys jouduttiin listaamaan pois Lontoon pörssistä, ja hallituksen oli pakko luoda tukipaketti pahasti velkaantuneen, vain marginaalisien investointien kohteena olleen yrityksen toimintaa varten (vaikka kapasiteettitarvetta oli markkinoilla). Myös rautatieoperaattorit olivat taloudellisessa ahdingossa ja vain määrätietoisten hallituksen laatimien pelastuspakettien avulla ala nousi syvimmästä kriisistään. Tästä huolimatta näiden negatiivisten sivuvaikutusten ohella koko ala pystyi kasvattamaan kysyntää, niin matkustaja- kuin rahtiliikenteenkin osalta. Vähenevän kysynnän trendi, joka alkoi 1970-luvulla, otti käännöksen parempaan. Toinen eurooppalaismaa, jolla on pitkät kokemukset yksityistämisestä, on Ruotsi. Tämä maatapaus on melko konservatiivinen verrattuna tilanteeseen edellisessä; vain rajattu määrä reittejä on avattu kilpailulle ja sopimukset tehdään kerralla pitkäksi aikaa eteenpäin. Ruotsin säännöstelyn purku osoittautui menestykseksi, koska tuottavuus onollut vakaassa kasvussa ja rautateiden markkinaosuus erityisesti matkustajapuolella on noussut merkittävästi, verrattuna muihin kuljetusmuotoihin. Kuitenkin kilpailua on käytännössä vähän tässä maassa ja parempiatuloksia on lupa odottaa, kun vain säännöstelyn purkaminen jatkuu. Viimeinen tutkimuksemme kohteena oleva maa on Yhdysvallat, joka alistutti rautatiet kilpailulle jo 1980-luvun alussa, käyttäen jo edellä mainittua vertikaalista integraatiota; tämä valinta on taas johtanut hyvin erilaisiin tuloksiin. Vaihtoehtoinen rakenteellinen uudistustapa on suosinut rahtivirtoja matkustajiin nähden, ja lopputuloksena tämä tapaus synnytti yrityksiä huolehtimaan toista näistä kahdesta pääasiakasryhmästä. Viimeaikaiset tulokset tästä yksityistämisprosessista ovat olleet hyviä: jäljellejääneiden yritysten voitot ovat kasvaneet, osinkoja ollaan kyetty jakamaan ja osakkeiden arvostus on noussut. Tässä tutkimusraportissa yritämme kolmen maatapauksen kautta esittää, miten yksityistämisprosessi tulee vaikuttamaan Euroopassa, kun kilpailu rautateillä vapautuu. Me käymmeläpi, mikä näistä kolmesta maaesimerkistä on kaikkein todennäköisin jaesitämme ehdotuksia siihen, miten valtiot voisivat välttää ei-haluttuja sivuvaikutuksia. Kolme maaesimerkkiä, ja lopuksi esitetty lyhyt tilastollinen analyysi osoittavat, että rautateillä on tulevaisuuden potentiaalia Euroopassa, ja kilpailun vapauttaminen on avain tämän potentiaalin realisointiin.

Disc Filter External Models in an Integrated Simulation Environment

Työssä tutkittiin kiekkosuodattimeen liittyviä ulkoisia simulointimalleja integroidussa simulointiympäristössä. Työn tarkoituksena oli parantaa olemassa olevaa mekanistista kiekkosuodatinmallia. Malli laadittiin dynaamiseen paperiteollisuuden tarpeisiin tehtyyn simulaattoriin (APMS), jossa olevaan alkuperäiseen mekanistiseen malliin tehtiin ulkoinen lisämalli, joka käyttää hyväkseen kiekkosuodatinvalmistajan mittaustuloksia. Laitetiedon saatavuutta suodattimien käyttäjille parannettiin luomalla Internetissä sijaitsevalle palvelimelle kiekkosuodattimen laitetietomäärittelyt. Suodatinvalmistaja voi palvella asiakkaitaan viemällä laitetiedot palvelimelle ja yhdistämällä laitetiedon simulointimalliin. Tämä on mahdollista Internetin ylitse käytettävän integroidun simulointiympäristön avulla, jonka on tarkoitus kokonaisvaltaisesti yhdistää simulointi ja prosessisuunnittelu. Suunnittelijalle tarjotaan työkalut, joilla dynaaminen simulointi, tasesimulointi ja kaavioiden piirtäminen onnistuu prosessilaitetiedon ollessa saatavilla. Nämä työkalut on tarkoitus toteuttaa projektissa nimeltä Galleria, jossa luodaan prosessimalli- ja laitetietopalvelin Internetiin. Gallerian käyttöliittymän avulla prosessisuunnittelija voi käyttää erilaisia simulointiohjelmistoja ja niihin luotuja valmiita malleja, sekä saada käsiinsä ajan tasalla olevaa laitetietoa. Ulkoinen kiekkosuodatinmalli laskee suodosvirtaamat ja suodosten pitoisuudet likaiselle, kirkkaalle ja superkirkkaalle suodokselle. Mallin syöttöparametrit ovat kiekkojen pyörimisnopeus, sisään tulevan syötön pitoisuus, suotautuvuus (freeness) ja säätöparametri, jolla säädetään likaisen ja kirkkaan suodoksen keskinäinen suhde. Suotautuvuus kertoo mistä massasta on kyse. Mitä suurempi suotautuvuus on, sitä paremmin massa suodattuu ja sitä puhtaampia suodokset yleensä ovat. Mallin parametrit viritettiin regressioanalyysillä ja valmistajan palautetta apuna käyttäen. Käyttäjä voi valita haluaako hän käyttää ulkoista vai alkuperäistä mallia. Alkuperäinen malli täytyy ensin alustaa antamalla sille nominaaliset toimintapisteet virtaamille ja pitoisuuksille tietyllä pyörimisnopeudella. Ulkoisen mallin yhtälöitä voi käyttää alkuperäisen mallin alustamiseen, jos alkuperäinen malli toimii ulkoista paremmin. Ulkoista mallia voi käyttää myös ilman simulointiohjelmaa Galleria-palvelimelta käsin. Käyttäjälle avautuu näin mahdollisuus tarkastella kiekkosuodattimien parametreja ja nähdä suotautumistulokset oman työasemansa ääreltä mistä tahansa, kunhan Internetyhteys on olemassa. Työn tuloksena kiekkosuodattimien laitetiedon saatavuus käyttäjille parani ja alkuperäisen simulointimallin rajoituksia ja puutteita vähennettiin.

Integrated Project Portfolio Management as a Tool for Strategic Steering and Business Control

Tutkielman päätavoitteena oli tutkia miten projektisalkun hallinnalla voidaan tukea organisaation strategista ohjausta ja liiketoimintaa. Tämän lisäksi avaintavoitteina oli kuvata projektisalkun hallinnan nykytilanne kohdeyrityksessä, paljastaa erityisiä kehitystarpeita ja lopulta luoda kohdeyrityksen projektisalkunhallinnalle tavoitetila. Kirjallisuuskatsauksessa pohdittiin projektisalkun hallinnan roolia ja tavoitteita, projektisalkun hallinnassa käyttävää prosessia, sekä menetelmiä ja tekniikoita, joilla salkkua hallitaan. Työn empiirisessä osassa syvennyttiin tutkimaan projektinsalkun hallintaan liittyviä erityispiirteitä kohdeyrityksessä. Tutkimustulosten huolellinen analysointi osoitti, että aikaisempi kirjallisuus ei riittävästi huomioi kokonaisvaltaisen, integroidun lähestymistavan tarvetta ja viestinnän tärkeyttä projektisalkun hallinnassa. Tutkimuksen johtopäätöksinä luotiin uusi integroitu projektisalkun hallintamalli ja määriteltiin kohdeyritykselle projektisalkun hallinnan tavoitetila sekä ne kehitysaskeleet, joita yrityksen tulisi lähitulevaisuudessa ottaa.

DAI-DEPUR: an integrated and distributed architecture for wastewater treatment plants supervision

The activated sludge process - the main biological technology usually applied towastewater treatment plants (WWTP) - directly depends on live beings (microorganisms), and therefore on unforeseen changes produced by them. It could be possible to get a good plant operation if the supervisory control system is able to react to the changes and deviations in the system and can take thenecessary actions to restore the system’s performance. These decisions are oftenbased both on physical, chemical, microbiological principles (suitable to bemodelled by conventional control algorithms) and on some knowledge (suitable to be modelled by knowledge-based systems). But one of the key problems in knowledge-based control systems design is the development of an architecture able to manage efficiently the different elements of the process (integrated architecture), to learn from previous cases (spec@c experimental knowledge) and to acquire the domain knowledge (general expert knowledge). These problems increase when the process belongs to an ill-structured domain and is composed of several complex operational units. Therefore, an integrated and distributed AIarchitecture seems to be a good choice. This paper proposes an integrated and distributed supervisory multi-level architecture for the supervision of WWTP, that overcomes some of the main troubles of classical control techniques and those of knowledge-based systems applied to real world systems

Process variability-aware proactive reconfiguration technique for mitigating aging effects in nanos scale SRAM lifetime

Postprint (published version)