Automated Home Oxygen Delivery for Patients with COPD and Respiratory Failure: A New Approach

Long-term oxygen therapy (LTOT) has become standard care for the treatment of patients with chronic obstructive pulmonary disease (COPD) and other severe hypoxemic lung diseases. The use of new portable O-2 concentrators (POC) in LTOT is being expanded. However, the issue of oxygen titration is not always properly addressed, since POCs rely on proper use by patients. The robustness of algorithms and the limited reliability of current oximetry sensors are hindering the effectiveness of new approaches to closed-loop POCs based on the feedback of blood oxygen saturation. In this study, a novel intelligent portable oxygen concentrator (iPOC) is described. The presented iPOC is capable of adjusting the O-2 flow automatically by real-time classifying the intensity of a patient's physical activity (PA). It was designed with a group of patients with COPD and stable chronic respiratory failure. The technical pilot test showed a weighted accuracy of 91.1% in updating the O-2 flow automatically according to medical prescriptions, and a general improvement in oxygenation compared to conventional POCs. In addition, the usability achieved was high, which indicated a significant degree of user satisfaction. This iPOC may have important benefits, including improved oxygenation, increased compliance with therapy recommendations, and the promotion of PA

Procesado y transmisión de señales biomédicas para el diagnostico de trastornos y enfermedades del sueño

El objetivo de esta Tesis Doctoral es la propuesta y estudio de viabilidad de un sistema de uso portátil-domiciliario y de los procedimientos validados asociados, para el análisis y caracterización de diversas señales biomédicas, de las que se extraen parámetros fundamentales para las más novedosas técnicas de diagnóstico. Se trata de reducir el número de sensores y señales relevantes a efectos de diagnosis, respecto de los empleados en la PolisomNografla (PSG), actual estándar de facto para la diagnosis del SAHS. En particular, el estudio se centra en la validación de los resultados proporcionados por en el empleo de un sensor de aceleración, aplicado a la altura de la traquea, en el hueco supraesternal, a un conjunto de pacientes internados en una Unidad del Sueño Hospitalaria, bajo sospecha de padecer SAHS. El análisis sistemático comparativo de sensores multifunción, aplicados a trastornos cardiorrespiratorios, frente a las técnicas convencionales, es un aspecto poco abordado en la literatura. Por ello, en este estudio se propone, mediante técnicas de procesado digital de la señal, extraer las variables cardiorrespiratorias útiles para el diagnóstico de los diferentes tipos de fenómenos respiratorios anonnales durante el sueño o en posición de decúbito. A partir de la segregación, partiendo de una única componente, de la información respiratoria, cardiaca y vinculada al ronquido, se obtienen los parámetros relativos al ritmo cardiaco y su variabilidad, la actividad simpática y parasimpática, el ritmo respiratorio, y la actividad roncadora, y se comparan los resultados obtenidos con los calculados a partir de los sensores cardiorrespiratorios clásicos (termistor, galgas extensiométricas, electrocardiograma y micrófono). Con las técnicas aplicadas se demuestra experimentalmente, que es posible realizar una aproximación eficaz a la valoración de los parámetros anteriores, empleando para ello un sistema de bajo coste y uso sencillo, en sustitución parcial de la electrocardiografla (se obtiene una variante de la fonocardiografla), la valoración respiratoria mediante termistor o cánula, y el micrófono. Además se propone el empleo de técnicas adicionales para la identificación de eventos apneicos o para la discriminación de pacientes. Finalmente, se ha desarrollado un sistema prototipo, para el registro inalámbrico y el análisis de los datos proporcionados por un sensor de aceleración de fácil auto-aplicación. Se persigue la reducción de costes y el aumento de la productividad, índices fundamentales de la futura sanidad electrónica

Evaluación de la aplicación de un juego serio para la mejora de la motivación en el aprendizaje de los sistemas automáticos en edificios inteligentes

Formato artículo para difundir los resultados del proyecto de innovación, titulado "APLICACIÓN DE UN JUEGO SERIO PARA LA MEJORA DEL RENDIMIENTO EN EL APRENDIZAJE DE LOS SISTEMAS AUTOMÁTICOS EN EDIFICIOS INTELIGENTES". El trabajo se enmarca en la búsqueda de alternativas para la docencia práctica en este campo, que permitan al alumno el acceso y manipulación de una instalación domótica simulada en condiciones de hiperrealismo, y habiliten el trabajo en operaciones de optimización de la eficiencia energética, la seguridad y el confort. Se diseñaron y ejecutaron sesiones prácticas sobre el control de un hogar virtual simulado con el software HOME I/O (Real Games), que incluye todos los dispositivos habituales en una vivienda. Para ello se emplearon distintas alternativas tecnológicas: autómatas programables, bus europeo KNX y mediante un sistema de bajo coste basado en la plataforma libre Arduino. Las sesiones de trabajo con los alumnos se evaluaron empleando cuestionarios destinados a valorar la medida del disfrute y el impacto sobre el aprendizaje de las estrategias que aplican la teoría de aprendizaje basado en juegos.Los resultados obtenidos en la pequeña muestra sujetos participantes sugieren que el juego puede emplearse como estrategia de método instructivo y como herramienta de motivación para mejorar ciertas habilidades técnicas de los estudiantes, lo que coincide con estrategias docentes similares recientemente propuestas.En la actualidad, los juegos serios experimentan un auge creciente, con áreas de aplicación que se extienden desde la educación a los sectores militar, sanitario, y empresarial entre otros. El aprendizaje basado en juegos tiene potencial para mejorar la educación y el rendimiento de los estudiantes de ingeniería potenciando la toma de decisiones, los mecanismos deductivos, la libertad de acción y el espíritu de competencia. El presente proyecto de innovación docente se enmarca en la búsqueda de alternativas para la docencia práctica en el campo de la domótica y la inmótica, que permitan al alumno el acceso y manipulación de una instalación domótica simulada en condiciones de hiperrealismo, y habiliten el trabajo en operaciones de optimización de la eficiencia energética, la seguridad y el confort. Se diseñaron y evaluaron sesiones prácticas sobre el control de un hogar virtual simulado con el software HOME I/O empleando distintas alternativas tecnológicas. Las sesiones de trabajo fueron evaluadas empleando cuestionarios de valoración del disfrute y el impacto sobre el aprendizaje. Los resultados obtenidos sugieren que el juego puede emplearse como estrategia de método instructivo y como herramienta de motivación para mejorar habilidades técnicas, lo que coincide con estrategias docentes similares propuestas recientemente.Proyectos de Innovación y Mejora Docente para el curso 2015/2016. Unidad de Innovación Docente.Vicerrectorado de Recursos Docentes y de la Comunicación de la Universidad de Cádiz.Documento que describe las características del proyecto con objeto de facilitar su difusión y su adaptación por otros profesores en otros contextos docentes. 4 páginas

Combining Molecular, Imaging, and Clinical Data Analysis for Predicting Cancer Prognosis

Cancer is one of the most detrimental diseases globally. Accordingly, the prognosis prediction of cancer patients has become a field of interest. In this review, we have gathered 43 stateof- the-art scientific papers published in the last 6 years that built cancer prognosis predictive models using multimodal data. We have defined the multimodality of data as four main types: clinical, anatomopathological, molecular, and medical imaging; and we have expanded on the information that each modality provides. The 43 studies were divided into three categories based on the modelling approach taken, and their characteristics were further discussed together with current issues and future trends. Research in this area has evolved from survival analysis through statistical modelling using mainly clinical and anatomopathological data to the prediction of cancer prognosis through a multi-faceted data-driven approach by the integration of complex, multimodal, and high-dimensional data containing multi-omics and medical imaging information and by applying Machine Learning and, more recently, Deep Learning techniques. This review concludes that cancer prognosis predictive multimodal models are capable of better stratifying patients, which can improve clinical management and contribute to the implementation of personalised medicine as well as provide new and valuable knowledge on cancer biology and its progression

Dry EEG Electrodes

Electroencephalography (EEG) emerged in the second decade of the 20th century as a technique for recording the neurophysiological response. Since then, there has been little variation in the physical principles that sustain the signal acquisition probes, otherwise called electrodes. Currently, new advances in technology have brought new unexpected fields of applications apart from the clinical, for which new aspects such as usability and gel-free operation are first order priorities. Thanks to new advances in materials and integrated electronic systems technologies, a new generation of dry electrodes has been developed to fulfill the need. In this manuscript, we review current approaches to develop dry EEG electrodes for clinical and other applications, including information about measurement methods and evaluation reports. We conclude that, although a broad and non-homogeneous diversity of approaches has been evaluated without a consensus in procedures and methodology, their performances are not far from those obtained with wet electrodes, which are considered the gold standard, thus enabling the former to be a useful tool in a variety of novel applications.This work was supported by Nicolo Association for the R+D+i in Neurotechnologies for disability, the research project P11-TIC-7983, Junta of Andalucia (Spain) and the Spanish National Grant TIN2012-32030, co-financed by the European Regional Development Fund (ERDF). We also thank Erik Jung, head of the Medical Microsystems working group, at the Department of System Integration & Interconnection Technologies, Fraunhofer IZM (Berlin), for his support

Desarrollo de materiales docentes para asignaturas de Bioingeniería

Artículo para difundir los resultados del proyecto de innovación UCA - PI_14_082, titulado "DESARROLLO DE MATERIALES DOCENTES PARA LAS SESIONES PRÁCTICAS EN ASIGNATURAS DE BIOINGENIERÍA".La adaptación hacia el Espacio Europeo de Educación Superior (EEES) está provocando severos cambios en el paradigma de la docencia universitaria. Se están impulsando nuevas metodologías docentes, enfocadas a una participación más activa por parte del alumnado. Nuevas asignaturas relacionadas con la Ingeniería Biomédica y la Telemedicina aparecen en el nuevo máster de Investigación en Ingeniería en la Escuela Superior de Ingeniería de la Universidad de Cádiz. Se requieren por tanto enfoques didácticos adaptados para estas nuevas materias, para las que no se dispone de ningún equipamiento. Por ello, el objetivo que se plantea, de cara a su aplicación en las asignaturas de nueva implantación en el citado Máster, es el desarrollo de prácticas diseñadas para facilitar el aprendizaje de la instrumentación biomédica y del procesado de señales fisiológicas. Para la realización del material docente se ha dispuesto de la plataforma de sensores biomédicos, e-Health Sensor Kit en su versión v2.0. La forma de realizar las sesiones prácticas está pensada siguiendo las pautas de Enseñanza Basada en Problemas (EBP).Convocatoria 2013-14 de Proyectos de Innovación y Mejora Docente.- Unidad de Innovación Docente. Vicerrectorado de Recursos Docentes y de la Comunicación.4 páginas

Mejora en los materiales y aplicación del aprendizaje colaborativo en la docencia práctica vinculada a la Automatización Industrial

Formato artículo para difundir los resultados del proyecto de innovación UCA - PI_13_029, titulado "DESARROLLO DE MATERIALES DOCENTES PARA LA VIRTUALIZACIÓN DE SESIONES PRÁCTICAS EN LABORATORIOS DE AUTOMATIZACIÓN DE PROCESOS".Los proyectos de ingeniería en automática tienen una relevante componente interdisciplinar que integra diversas áreas de conocimiento. El carácter práctico de algunos de los temas tratados requiere de enfoques didácticos diferentes a los clásicos. Por otro lado, el Espacio Europeo de Educación Superior enfoca en el estudiante las principales componentes educativas. El trabajo en equipo emerge como competencia básica ineludible, ligada a los procesos básicos que rigen el desarrollo cognitivo de los alumnos. En este trabajo se presenta las actividades de mejora que se han llevado a cabo en el contexto de dos asignaturas vinculadas al área de conocimiento de la Ingeniería de Sistemas y Automática. Los esfuerzos se han centrado en la puesta en marcha de técnicas docentes de aprendizaje colaborativo, en el desarrollo de materiales que soporten estas técnicas en el laboratorio y en la creación de recursos digitales. Todo ello en el contexto de las sesiones prácticas de laboratorio. El cambio de enfoque en la impartición de prácticas tradicionales de laboratorio, la potenciación de la evaluación continua y la adquisición por los estudiantes de competencias de tipo intelectual y de orden social han sido los objetivos perseguidos

Portable Oxygen Therapy: Is the 6-Minute Walking Test Overestimating the Actual Oxygen Needs?

The appropriate titration for the personalized oxygen needs of patients with chronic obstructive pulmonary disease (COPD) and severe hypoxemia is a determining factor in the success of long-term oxygen therapy. There are no standardized procedures to assist in determining the patient's needs during the physical activities of daily life. Despite that effort tests are a wide broad approach, further research concerning the development of protocols to titrate O-2 therapy is needed. The main objective of this study was to assess whether the level of oxygen titrated through the 6-minute walking test (6MWT) for patients with COPD and exertional hypoxemia is adequate to meet the patients' demand during their activities of daily living. Physiological and subjective variables were estimated for a study population during two walking tests: a 6MWT and a 20-minute walking circuit (20MWC), designed ad-hoc to reproduce daily physical activities more truthfully. The results indicate that in a significant proportion of patients, the 6MWT might not accurately predict their oxygen needs at a domiciliary environment. Therefore, the titration of the portable O-2 therapy could not be optimal in these cases, with the detrimental impact on the patient's health (hyperoxia episodes), the autonomy of the oxygen device, and the decrease of time out of the home

Focal accumulation of aromaticity at the CDRH3 loop mitigates 4E10 polyreactivity without altering its HIV neutralization profile

Broadly neutralizing antibodies (bnAbs) against HIV-1 are frequently associated with the presence of autoreactivity/polyreactivity, a property that can limit their use as therapeutic agents. The bnAb 4E10, targeting the conserved Membrane proximal external region (MPER) of HIV-1, displays almost pan-neutralizing activity across globally circulating HIV-1 strains but exhibits nonspecific off-target interactions with lipid membranes. The hydrophobic apex of the third complementarity-determining region of the heavy chain (CDRH3) loop, which is essential for viral neutralization, critically contributes to this detrimental effect. Here, we have replaced the aromatic/hydrophobic residues from the apex of the CDRH3 of 4E10 with a single aromatic molecule through chemical modification to generate a variant that preserves the neutralization potency and breadth of 4E10 but with reduced autoreactivity. Collectively, our study suggests that the localized accumulation of aromaticity by chemical modification provides a pathway to ameliorate the adverse effects triggered by the CDRH3 of anti-HIV-1 MPER bnAbs.This study was supported by the following Grants: European Commission (790012 SI H2020-MSCA-IF-2017) (E.R.); US NIAID, NIH grant R01 AI143563 (M.B. Z.); James B. Pendleton Charitable Trust (M.B.Z.); JSPS grant 20H03228 (J. M.M.C.); Spanish MCIU (RTI2018-095624-B-C21; MCIU/AEI/FEDER, UE) (J.L.N.), Basque Government (IT1196-19) (J.L.N.). C.E. acknowledges funding from Medical Research Council (grant number MC_UU_12010/unit programs G0902418 and MC_UU_12025), Wolfson Foundation, Deutsche Forschungsgemeinschaft (Excellence Cluster Balance of the Microverse, Collaborative Research Center 1278 Polytarget), Leibniz Association (Leibniz Campus Infectooptics), Wellcome Institutional Strategic Support Fund, Oxford internal funds (EPA Cephalosporin Fund and John Fell Fund), and support from the Micron Oxford Advanced Bioimaging Unit (Wellcome Trust funding 107457/Z/15/Z). This work was also supported by the Platform Project for Supporting Drug Discovery and Life Science Research [Basis for Supporting Innovative Drug Discovery and Life Science Research (BINDS)] from AMED (JP21am0101091). S.I. received a predoctoral fellowship from the BasqueGovernment. P.C. would like to acknowledge the University of the Basque Country (DOCREC18/01), the Basque Government (POS_2018_1_0066) and the European Commission (H2020-MSCA-IF-2019-ST project 892232 FILM-HIV) for funding his position. This research was also supported by the CIFAR Azrieli Global Scholar program (J-P.J.), the Ontario Early Researcher Awards program (J-P.J.), and the Canada Research Chairs program (J-P.J.). Part of the biophysical data presented in this manuscript were collected at the Hospital for Sick Children Structural & Biophysical Core facility supported by the Canada Foundation for Innovation and Ontario Research Fund

5to. Congreso Internacional de Ciencia, Tecnología e Innovación para la Sociedad. Memoria académica

El V Congreso Internacional de Ciencia, Tecnología e Innovación para la Sociedad, CITIS 2019, realizado del 6 al 8 de febrero de 2019 y organizado por la Universidad Politécnica Salesiana, ofreció a la comunidad académica nacional e internacional una plataforma de comunicación unificada, dirigida a cubrir los problemas teóricos y prácticos de mayor impacto en la sociedad moderna desde la ingeniería. En esta edición, dedicada a los 25 años de vida de la UPS, los ejes temáticos estuvieron relacionados con la aplicación de la ciencia, el desarrollo tecnológico y la innovación en cinco pilares fundamentales de nuestra sociedad: la industria, la movilidad, la sostenibilidad ambiental, la información y las telecomunicaciones. El comité científico estuvo conformado formado por 48 investigadores procedentes de diez países: España, Reino Unido, Italia, Bélgica, México, Venezuela, Colombia, Brasil, Estados Unidos y Ecuador. Fueron recibidas un centenar de contribuciones, de las cuales 39 fueron aprobadas en forma de ponencias y 15 en formato poster. Estas contribuciones fueron presentadas de forma oral ante toda la comunidad académica que se dio cita en el Congreso, quienes desde el aula magna, el auditorio y la sala de usos múltiples de la Universidad Politécnica Salesiana, cumplieron respetuosamente la responsabilidad de representar a toda la sociedad en la revisión, aceptación y validación del conocimiento nuevo que fue presentado en cada exposición por los investigadores. Paralelo a las sesiones técnicas, el Congreso contó con espacios de presentación de posters científicos y cinco workshops en temáticas de vanguardia que cautivaron la atención de nuestros docentes y estudiantes. También en el marco del evento se impartieron un total de ocho conferencias magistrales en temas tan actuales como la gestión del conocimiento en la universidad-ecosistema, los retos y oportunidades de la industria 4.0, los avances de la investigación básica y aplicada en mecatrónica para el estudio de robots de nueva generación, la optimización en ingeniería con técnicas multi-objetivo, el desarrollo de las redes avanzadas en Latinoamérica y los mundos, la contaminación del aire debido al tránsito vehicular, el radón y los riesgos que representa este gas radiactivo para la salud humana, entre otros