Wearable and IoT technologies application for physical rehabilitation

This research consists in the development an IoT Physical Rehabilitation solution based on wearable devices, combining a set of smart gloves and smart headband for use in natural interactions with a set of VR therapeutic serious games developed on the Unity 3D gaming platform. The system permits to perform training sessions for hands and fingers motor rehabilitation. Data acquisition is performed by Arduino Nano Microcontroller computation platform with ADC connected to the analog measurement channels materialized by piezo-resistive force sensors and connected to an IMU module via I2C. Data communication is performed using the Bluetooth wireless communication protocol. The smart headband, designed to be used as a first- person-controller in game scenes, will be responsible for collecting the patient's head rotation value, this parameter will be used as the player's avatar head rotation value, approaching the user and the virtual environment in a semi-immersive way. The acquired data are stored and processed on a remote server, which will help the physiotherapist to evaluate the patients' performance around the different physical activities during a rehabilitation session, using a Mobile Application developed for the configuration of games and visualization of results. The use of serious games allows a patient with motor impairments to perform exercises in a highly interactive and non-intrusive way, based on different scenarios of Virtual Reality, contributing to increase the motivation during the rehabilitation process. The system allows to perform an unlimited number of training sessions, making possible to visualize historical values and compare the results of the different performed sessions, for objective evolution of rehabilitation outcome. Some metrics associated with upper limb exercises were also considered to characterize the patient’s movement during the session.Este trabalho de pesquisa consiste no desenvolvimento de uma solução de Reabilitação Física IoT baseada em dispositivos de vestuário, combinando um conjunto de luvas inteligentes e uma fita-de-cabeça inteligente para utilização em interações naturais com um conjunto de jogos terapêuticos sérios de Realidade Virtual desenvolvidos na plataforma de jogos Unity 3D. O sistema permite realizar sessões de treino para reabilitação motora de mãos e dedos. A aquisição de dados é realizada pela plataforma de computação Arduino utilizando um Microcontrolador Nano com ADC (Conversor Analógico-Digital) conectado aos canais de medição analógicos materializados por sensores de força piezo-resistivos e a um módulo IMU por I2C. A comunicação de dados é realizada usando o protocolo de comunicação sem fio Bluetooth. A fita-de-cabeça inteligente, projetada para ser usada como controlador de primeira pessoa nos cenários de jogo, será responsável por coletar o valor de rotação da cabeça do paciente, esse parâmetro será usado como valor de rotação da cabeça do avatar do jogador, aproximando o utilizador e o ambiente virtual de forma semi-imersiva. Os dados adquiridos são armazenados e processados num servidor remoto, o que ajudará o fisioterapeuta a avaliar o desempenho dos pacientes em diferentes atividades físicas durante uma sessão de reabilitação, utilizando uma Aplicação Móvel desenvolvido para configuração de jogos e visualização de resultados. A utilização de jogos sérios permite que um paciente com deficiências motoras realize exercícios de forma altamente interativa e não intrusiva, com base em diferentes cenários de Realidade Virtual, contribuindo para aumentar a motivação durante o processo de reabilitação. O sistema permite realizar um número ilimitado de sessões de treinamento, possibilitando visualizar valores históricos e comparar os resultados das diferentes sessões realizadas, para a evolução objetiva do resultado da reabilitação. Algumas métricas associadas aos exercícios dos membros superiores também foram consideradas para caracterizar o movimento do paciente durante a sessão

Modelling of a lens antenna receiver system for NASA GUSTO

The radiation at terahertz (THz) frequency range (1 THz = 300 μm in wavelength) provides us a powerful window into cosmic evolution, from the birth and explosion of stars to the evolution of galaxies and the universe itself. The THz is a largely unexplored region in the electro-magnetic spectrum, partly owing to technological constraints and partly due to atmospheric absorption on the Earth. Consequently, THz astronomy observations are best performed from space-based or balloon-borne telescopes, like the proposed NASA balloon GUSTO mission. The observations will be complementary to other space missions like Hershel’s HIFI instrument. In this work, a model of GUSTO’s optical system was proposed and analysed in order to improve its efficiency in detecting three of the most important terahertz lines, [NII], [CII] and [OI], with multi-pixel heterodyne cameras. Moreover, simulations were performed with PILRAP, a antenna simulation software, to study the parameters that affect the optical f# number and radiation pattern of a 5 mm diameter lens system, and to explain the heterodyne sensitivity differences between a 10 mm lens and 3.1 mm lenses. Outcome of my thesis work concludes the feasibility to use smaller lens for GUSTO’s heterodyne arrays

Segmentation of striatal brain structures from high resolution pet images

Dissertation presented at the Faculty of Science and Technology of the New University of Lisbon in fulfillment of the requirements for the Masters degree in Electrical Engineering and ComputersWe propose and evaluate fully automatic segmentation methods for the extraction of striatal brain surfaces (caudate, putamen, ventral striatum and white matter), from high resolution positron emission tomography (PET) images. In the preprocessing steps, both the right and the left striata were segmented from the high resolution PET images. This segmentation was achieved by delineating the brain surface, finding the plane that maximizes the reflective symmetry of the brain (mid-sagittal plane) and, finally, extracting the right and left striata from both hemisphere images. The delineation of the brain surface and the extraction of the striata were achieved using the DSM-OS (Surface Minimization – Outer Surface) algorithm. The segmentation of striatal brain surfaces from the striatal images can be separated into two sub-processes: the construction of a graph (named “voxel affinity matrix”) and the graph clustering. The voxel affinity matrix was built using a set of image features that accurately informs the clustering method on the relationship between image voxels. The features defining the similarity of pairwise voxels were spatial connectivity, intensity values, and Euclidean distances. The clustering process is treated as a graph partition problem using two methods, a spectral (multiway normalized cuts) and a non-spectral (weighted kernel k-means). The normalized cuts algorithm relies on the computation of the graph eigenvalues to partition the graph into connected regions. However, this method fails when applied to high resolution PET images due to the high computational requirements arising from the image size. On the other hand, the weighted kernel k-means classifies iteratively, with the aid of the image features, a given data set into a predefined number of clusters. The weighted kernel k-means and the normalized cuts algorithm are mathematically similar. After finding the optimal initial parameters for the weighted kernel k-means for this type of images, no further tuning is necessary for subsequent images. Our results showed that the putamen and ventral striatum were accurately segmented, while the caudate and white matter appeared to be merged in the same cluster. The putamen was divided in anterior and posterior areas. All the experiments resulted in the same type of segmentation, validating the reproducibility of our results

Peso e importância das Armas Automáticas e Semiautomáticas na Arte Militar na 2ªGuerra Mundial. Estudo de caso: Comparação entre o Exército Americano e o Exército Alemão no começo e no final da 2ª Guerra Mundial (1939 e 1945)

O presente Trabalho de Investigação Aplicada encontra-se subordinado ao tema “Peso e importância das Armas Automáticas e Semiautomáticas na Arte Militar na 2ªGuerra Mundial. Estudo de caso: Comparação entre o Exército Americano e o Exército Alemão no começo e no final da 2ª Guerra Mundial (1939 e 1945) ”. Este trabalho em como objetivo realizar uma comparação entre a Infantaria Motorizada Alemã e a Infantaria Motorizada Americana, de modo a verificar o armamento utilizado por ambas as forças e qual a importância que deram à utilização deste tipo de armamento. Para a realização do presente trabalho foi utilizado o método comparativo, método esse que preconiza a comparação de duas realidades, neste caso a alemã e a americana entre 1939 e 1945. Após definida a questão central foi realizado o levantamento de questões e hipóteses com o intuito de dar resposta à questão central. O trabalho assenta numa pesquisa bibliográfica e documental onde, após a sua análise, se procedeu às respostas das questões levantadas no início do trabalho. Após a realização do presente trabalho concluiu-se que as armas automáticas e semiautomáticas foram utilizadas largamente durante a 2ªGuerra Mundial, tendo sido utilizadas de diferentes formas dependendo da forma de atuar de cada interveniente. Foram realizados importantes avanços nas doutrinas táticas uma vez que foram desenvolvidas unidades motorizadas que dotaram os exércitos de uma maior capacidade de manobra e poder de fogo. O armamento abordado possuiu grande importância durante a 2ªGuerra Mundial, pois o seu uso e desenvolvimento aumentaram significativamente, tendo sido uma das consequências das doutrinas táticas desenvolvidas antes e durante a guerra, além da falta de efetivos e necessidades operacionais existentes.Abstract This study Applied Research presents the theme "Weight and importance of the Automatic and Semiautomatic Weapons in Military Art in the World War 2. Case of study: Comparison between the U.S. Army and the German Army at the beginning and at the end of the World War 2 (1939 and 1945). "This paper aims to make a comparison between the German Motorized Infantry and the American Motorized Infantry to analyze the weaponry used by both forces and the importance they gave to the use of such weapons. To carry out this work it was used the comparative method, which presents the comparison of two realities, in this case the German and the U.S. between 1939 and 1945. Bearing in mind the main question of the survey, other questions and hypotheses were carried out in order to support the central issue. The work is based on a literature and documental research, which allowed the analysis and the answer to all the questions presented at the beginning of the work. At the end of this work it was concluded that the automatic and semiautomatic weapons were widely used during the 2nd World War, but in different ways depending on the mode of acting of both armies. Important advances have been made in the tactical doctrines, as motorized units that have equipped the armies with a greater maneuverability and firepower were developed. The weapons covered in the 2nd World War was of a great importance because its use and development increased significantly, becoming one of the consequences of the tactical doctrines developed before and during the war, besides the existing lack of effective and operational needs

Classification of Building Information Model (BIM) Structures with Deep Learning

In this work we study an application of machine learning to the construction industry and we use classical and modern machine learning methods to categorize images of building designs into three classes: Apartment building, Industrial building or Other. No real images are used, but only images extracted from Building Information Model (BIM) software, as these are used by the construction industry to store building designs. For this task, we compared four different methods: the first is based on classical machine learning, where Histogram of Oriented Gradients (HOG) was used for feature extraction and a Support Vector Machine (SVM) for classification; the other three methods are based on deep learning, covering common pre-trained networks as well as ones designed from scratch. To validate the accuracy of the models, a database of 240 images was used. The accuracy achieved is 57% for the HOG + SVM model, and above 89% for the neural networks.Comment: This work has been submitted to the IEEE for possible publication. Copyright may be transferred without notice, after which this version may no longer be accessibl

Planeamento Operacional: Estimativa de Comando Nacional

Quando se analisa a história de Portugal verifica-se, por vezes, uma falta de orientação relativamente a um planeamento bem e formulado. Também a nível de Marinha se verifica um claro despreendimento relativamente a estas questões. Isto comprova-se pela verificação da doutrina nacional existente que remonta a 1987 (PPA-1). Desta forma, e como é comprovado nesta dissertação é indispensável um planeamento bem estruturado, para o cumprimento adequado das missões, para que não se verifiquem danos, tanto a nível do pessoal, como do material, os quais seriam catastróficos para o futuro. Tendo por base a doutrina nacional existente (1987) e a atual doutrina inglesa (2014), complementado com alguma doutrina NATO pretende-se apresentar e clarificar o processo de Estimativa de Comando. Assim, esta dissertação visa estudar o processo de Planeamento Operacional e Tático utilizado pelo Núcleo Operacional Permanente (NOP) em apoio ao comandante da TG Nacional (POTG) ou ao comandante de uma unidade. Esta tese tem como desígnio propor uma Estimativa de Comando a nível nacional, com aplicação a nível tático de Marinha, com o objetivo de a melhorar, simplificar, atualizar e adapta-la à realidade atual conforme o planeamento da Marinha. Com os conhecimentos adquiridos pretende-se realizar a introdução de um Sistema de Apoio à Decisão que facilite o processo do comandante de uma força ou de uma unidade naval na avaliação da análise de risco, durante a condução de Operações Navais, recorrendo a uma Estimativa de Comando, de modo a que esta siga uma linha de pensamento lógico e que quando realizada tenha um formato predefinido assemelhado à Estimativa de Comando utilizado pela Royal Navy. Assim basear-me-ei num Sistema de Apoio já existente na Marinha Inglesa, designado por Maritime Command Estimate Assistant, que não segue uma linha de ação lógica o que torna o processo de apoio a um comando, lento e de difícil tratamento dos dados que alimentam a Estimativa de Comando.When reviewing Portugal’s history there is, sometimes, a lack of guidance regarding a well formulated plan. Also in the Navy we can verify a clear detachment on these issues. This is proved through the verification of existing national doctrine, which dates back to 1987 (PPA-1). Thus, and as is demonstrated in this dissertation, a well-structured planning is indispensable for the proper accomplishment of the missions, so that no damage occurs at both the personal level, and the material, which would be catastrophic for the future. Based on the existing national doctrine (1987) and the current english doctrine (2014), complemented with some NATO doctrine it is intended to present and clarify the Command Estimate process. Therefore, this dissertation aims to study the process of Tactical and Operational Planning used by the Standing Operational Unit in support of the commander of the National TG (POTG) or the commander of a unit. This dissertation’s purpose is to propose a Command Estimate nationally, applicable in the tactical level of the Navy, in order to improve, simplify, update and adapt it to the current reality according to the planning of the Navy. With the knowledge gained it is intended to introduce a Decision Support System that facilitates the process of the commander of a force or a naval unit in the assessment of risk analysis during the conduction of Naval Operations, using an Estimate command, so that it follows a logical line of thought and that when performed has a predefined format resembling the Command Estimate used by the Royal Navy. So I will base myself on the existing Support System in the Royal Navy, called Maritime Command Estimate Assistant, which does not follow a logical line of action which makes the process of supporting a command, slow and with difficult processing of the data which feeds the Command Estimate

Literacia em saúde no doente diabético tipo 2 e utilização de cuidados de saúde

RESUMO - O aumento das doenças crónicas consiste num dos grandes desafios a que os sistemas de saúde globais estão sujeitos, a sua prevalência e o seu impacto estão a aumentar em todo o mundo. O envelhecimento da população, a alteração dos ambientes nutricionais e os baixos níveis de atividade física têm colocado cada vez mais pessoas em risco de desenvolver diabetes tipo 2, verificando-se um aumento da sobrecarga dos sistemas de saúde associada a esta doença. Na área da diabetes mellitus, o seu conhecimento e formas de prevenção são importantes para a manutenção de saúde da pessoa, ao qual existe é grande importância a relação entre literacia em saúde e diabetes. Sabemos que a sobrecarga da diabetes traz, implicações, não só em termos de custos para a saúde, mas também da deteção e tratamento de complicações. A literacia em saúde apontada como um fator importante para a compreensão da autogestão da diabetes, níveis mais baixos de literacia em saúde, com pior autogestão da doença, pior controlo glicémico e utilização menos eficiente dos cuidados de saúde. A utilização dos cuidados para o tratamento da doença é afetada pelos conhecimentos da diabetes tipo 2, em relação aos níveis de literacia em saúde. Objetivos: Analisar a relação entre a literacia em saúde no doente com diabetes tipo 2 e a utilização dos cuidados de saúde Metodologia: Estudo quantitativo, de delineamento transversal, correlacional, assente na recolha e tratamento estatístico e sistemático dos dados, com recurso a dois instrumentos para a recolha de dados, o instrumento questionário de dados sociodemográficos e de saúde e um questionário sobre literacia em saúde HLQ. Resultados: Os níveis de LS são moderados. Correlações negativas para as complicações da diabetes em relação à LS. Níveis baixos de LS com maior número de complicações. Reporte em mais de 80% dos participantes para consultas de especialidades médicas. Verificou-se que o número de consultas no MGF é superior para indivíduos com baixos níveis de LS. Conclusões: Identificação de áreas de maior força e fragilidade quanto às competências de literacia em saúde de indivíduos com diabetes tipo 2. Os grupos de maior vulnerabilidade em relação às competências de literacia em saúde, indivíduos mais velhos e com menos escolaridade. A análise da associação entre literacia em saúde e utilização de cuidados. As associações encontradas com o número de consultas apontaram domínios específicos da literacia em saúde que poderão ter um papel particularmente relevante no acesso a cuidados de saúde, sugerindo a importância de apoiar os indivíduos a mobilizar recursos de apoio, a avaliar informação de saúde e a compreender a informação.ABSTRACT - The increase in chronic diseases is one of the major challenges facing global health systems, its prevalence and impact are increasing worldwide. The aging of the population, changes in nutritional environments and low levels of physical activity have put more and more people at risk of developing type 2 diabetes, with an increase in the burden of health systems associated with this disease. In the area of diabetes mellitus, their knowledge and ways of prevention are important for maintaining the person's health, to which the relationship between health literacy and diabetes its very important. We know that the burden of diabetes has implications, not only in terms of health costs, but also in the detection and treatment of complications. Health literacy identified as an important factor for understanding self-management of diabetes, lower levels of health literacy, with worse self-management of the disease, worse glycemic control and less efficient use of health care. The use of care to treat the disease is affected by the knowledge of type 2 diabetes, in relation to levels of health literacy. Objectives: To analyze the relationship between health literacy in patients with type 2 diabetes and the use of healthcare Methodology: Quantitative, cross-sectional, correlational study, based on the collection and statistical and systematic treatment of data, using two instruments for data collection, the questionnaire of socio-demographic and health data and a questionnaire on health literacy HLQ. Results: LS levels are moderate. Negative correlations for diabetes complications in relation to LS. Low levels of LS with a higher number of complications. Report to more than 80% of participants for medical specialties. It was found that the number of consultations in FGM is higher for individuals with low levels of LS. Conclusions: Identification of areas of greatest strength and fragility regarding the health literacy skills of individuals with type 2 diabetes. The most vulnerable groups in relation to health literacy skills, older and less educated individuals. Analysis of the association between health literacy and care use. The associations found with the number of consultations pointed to specific domains of health literacy that may have a particularly relevant role in accessing health care, suggesting the importance of supporting individuals to mobilize support resources, to evaluate health information and to understand the information

How to break access control in a controlled manner

The Electronic Medical Record (EMR) integrates heterogeneous information within a Healthcare Institution stressing the need for security and access control. The Biostatistics and Medical Informatics Department from Porto Faculty of Medicine has recently implemented a Virtual EMR (VEMR) in order to integrate patient information and clinical reports within a university hospital. With more than 500 medical doctors using the system on a daily basis, an access control policy and model were implemented. However, the healthcare environment has unanticipated situations (i.e. emergency situations) where access to information is essential. Most traditional policies do not allow for overriding. A policy that allows for Break-The-Glass (BTG) was implemented in order to override access control whilst providing for non-repudiation mechanisms for its usage. The policy was easily integrated within the model confirming its modularity and the fact that user intervention in defining security procedures is crucial to its successful implementation and use

Portugal 2020 e a Integração de Energias Renováveis nos Edifícios

O elevado consumo de energia nos edifícios tem vindo a ser responsável pela publicação de legislação europeia que visa limitar esse consumo, por via da melhoria dos processos construtivos e da adopção de estratégias de redução do consumo em paralelo com a definição de esquemas de certificação energética que permitam ao mercado escolher e por essa via promover a disseminação das melhores práticas. Em Portugal é o RCCTE, actualmente em processo de revisão, que para além dos requisitos mínimos construtivos obriga a colocação de colectores solares térmicos, mas também valoriza a introdução de outras renováveis nos edifícios. Neste texto iremos percorrer de forma sucinta, as várias tecnologias e aspectos de desenho que já se apresentam no terreno ou se perfilam no horizonte próximo e que em conjunto permitem aproximar de zero, o balanço energético dos edifícios