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Peer reviewed: True, Intervals of low-quality photoplethysmogram (PPG) signals might lead to significant inaccuracies in estimation of pulse arrival time (PAT) during polysomnography (PSG) studies. While PSG is considered to be a "gold standard" test for diagnosing obstructive sleep apnea (OSA), it also enables tracking apnea-related nocturnal blood pressure fluctuations correlated with PAT. Since the electrocardiogram (ECG) is recorded synchronously with the PPG during PSG, it makes sense to use the ECG signal for PPG signal-quality assessment. (1) Objective: to develop a PPG signal-quality assessment algorithm for robust PAT estimation, and investigate the influence of signal quality on PAT during various sleep stages and events such as OSA. (2) Approach: the proposed algorithm uses R and T waves from the ECG to determine approximate locations of PPG pulse onsets. The MESA database of 2055 PSG recordings was used for this study. (3) Results: the proportions of high-quality PPG were significantly lower in apnea-related oxygen desaturation (matched-pairs rc = 0.88 and rc = 0.97, compared to OSA and hypopnea, respectively, when p < 0.001) and arousal (rc = 0.93 and rc = 0.98, when p < 0.001) than in apnea events. The significantly large effect size of interquartile ranges of PAT distributions was between low- and high-quality PPG (p < 0.001, rc = 0.98), and regular and irregular pulse waves (p < 0.001, rc = 0.74), whereas a lower quality of the PPG signal was found to be associated with a higher interquartile range of PAT across all subjects. Suggested PPG signal quality-based PAT evaluation reduced deviations (e.g., rc = 0.97, rc = 0.97, rc = 0.99 in hypopnea, oxygen desaturation, and arousal stages, respectively, when p < 0.001) and allowed obtaining statistically larger differences between different sleep stages and events. (4) Significance: the implemented algorithm has the potential to increase the robustness of PAT estimation in PSG studies related to nocturnal blood pressure monitoring.

Pulse photoplethysmography (PPG) is a simple and economical technique for obtaining cardiovascular information. In fact, PPG has become a very popular technology among wearable devices. However, the PPG signal is well-known to be very vulnerable to artifacts, and a good quality signal cannot be expected for most of the time in daily life. The percentage of time that a given measurement can be estimated (e.g., pulse rate) is denoted coverage (C), and it is highly dependent on the subject activity and on the configuration of the sensor, location, and stability of contact. This work aims to quantify the coverage of PPG sensors, using the simultaneously recorded electrocardiogram as a reference, with the PPG recorded at different places in the body and under different stress conditions. While many previous works analyzed the feasibility of PPG as a surrogate for heart rate variability analysis, there exists no previous work studying coverage to derive other cardiovascular indices. We report the coverage not only for estimating pulse rate (PR) but also for estimating pulse arrival time (PAT) and pulse amplitude variability (PAV). Three different datasets are analyzed for this purpose, consisting of a tilt-table test, an acute emotional stress test, and a heat stress test. The datasets include 19, 120, and 51 subjects, respectively, with PPG at the finger and at the forehead for the first two datasets and at the earlobe, in addition, for the latter. C ranges from 70% to 90% for estimating PR. Regarding the estimation of PAT, C ranges from 50% to 90%, and this is very dependent on the PPG sensor location, PPG quality, and the fiducial point (FP) chosen for the delineation of PPG. In fact, the delineation of the FP is critical in time for estimating derived series such as PAT due to the small dynamic range of these series. For the estimation of PAV, the C rates are between 70% and 90%. In general, lower C rates have been obtained for the PPG at the forehead. No difference in C has been observed between using PPG at the finger or at the earlobe. Then, the benefits of using either will depend on the application. However, different C rates are obtained using the same PPG signal, depending on the FP chosen for delineation. Lower C is reported when using the apex point of the PPG instead of the maximum flow velocity or the basal point, with a difference from 1% to even 10%. For further studies, each setup should first be analyzed and validated, taking the results and guidelines presented in this work into account, to study the feasibility of its recording devices with respect to each specific application.

Dos de los principales residuos que se producen en zonas de ganadería y agricultura intensiva son los subproductos de origen animal (harinas cárnicas) y los residuos agrícolas. Actualmente, la gestión de las harinas cárnicas se limita a depositarlas en vertederos o incinerarlas. Respecto a los residuos agrícolas, sus destinos más habituales son la reincorporación directa al suelo, la alimentación animal, la quema y el abandono. La gestión de ambos residuos conlleva un gran impacto medioambiental y, por ello, una de las alternativas de gestión es utilizarlos en la producción de biogás mediante digestión anaerobia.Para mejorar esto, se propone integrar una etapa de pirólisis junto al digestor anaerobio donde se tratan los residuos para producir biogás. En la pirólisis se obtiene un producto gaseoso, un producto líquido y un producto sólido. Este último, denominado char, se pretende usar como sólido adsorbente de bajo coste para contaminantes presentes en el biogás producido en la propia instalación. Así, en este trabajo se pretende profundizar en el estudio de la pirólisis y evaluar la capacidad de adsorción de CO2 de las harinas cárnicas y los residuos agrícolas, analizando el efecto individual de sus componentes mayoritarios, como la celulosa en el caso de residuos agrícolas, e hidroxiapatita y colágeno en el caso de las harinas cárnicas, además de estudiar específicamente estas últimas.Se ha realizado la pirólisis de celulosa, hidroxiapatita, colágeno y harinas cárnicas en un reactor de lecho fijo a tres temperaturas distintas, 350 °C, 550 °C y 750 °C, con la finalidad de comprobar el efecto que tiene sobre los rendimientos a productos y sobre las características del char obtenido, especialmente sobre su capacidad de adsorción.Tras la pirólisis, se lleva a cabo la caracterización del char y el gas de pirólisis. Esto permite conocer los compuestos mayoritarios generados en la pirólisis, el poder calorífico inferior del gas producido, las propiedades texturales del char y los grupos funcionales presentes en su superficie.Por último, se realizan experimentos de adsorción de CO2 en lecho fijo con los char obtenidos en la pirólisis a distintas temperaturas de los materiales mencionados anteriormente. Los ensayos se realizan a temperatura ambiente y se hacen pasar por el lecho diferentes concentraciones de CO2, con el objetivo de obtener la isoterma de adsorción de cada material. La evolución que experimentan los gases durante la adsorción se obtiene mediante un espectrómetro de masas. Los mejores resultados de adsorción se consiguen con el char de celulosa pirolizado a 750 °C, que muestra una capacidad de adsorción de 78,3 ± 0,7 mg CO2/g char. Este char también cuenta con la superficie específica más alta en comparación con el resto de los materiales estudiados. Además de los ensayos mencionados en lecho fijo, se llevan a cabo tanto la pirólisis como la adsorción de CO2 en una termobalanza. De esta forma se puede comparar los resultados obtenidos con ambos procedimientos experimentales y comentar sus diferencias. Las isotermas obtenidas en termobalanza se ajustan a los modelos de Langmuir y Freundlich y se comprueba que ambos describen bien la adsorción de CO2 en los materiales estudiados.Los resultados obtenidos muestran que todos los char son capaces de adsorber CO2, pero dado que en el proceso de obtención de dichos materiales se produce también CO2 es necesario comparar ambas cantidades. A partir de esto, se observa que ningún char es capaz de adsorber más CO2 del que produce en su pirólisis. También se observa que el colágeno, al ser el principal componente de las harinas cárnicas, tiene un efecto determinante en el comportamiento de estas durante su pirólisis y en su capacidad de adsorción. Por último, cabe comentar que la hidroxiapatita no ha mostrado buenos resultados de adsorción dado que apenas se degradada durante la pirólisis a las temperaturas estudiadas.

This study investigates the potential of deep learning methods to identify individuals with suspected COVID-19 infection using remotely collected heart-rate data. The study utilises data from the ongoing EU IMI RADAR-CNS research project that is investigating the feasibility of wearable devices and smart phones to monitor individuals with multiple sclerosis (MS), depression or epilepsy. Aspart of the project protocol, heart-rate data was collected from participants using a Fitbit wristband. The presence of COVID-19 in the cohort in this work was either confirmed through a positive swab test, or inferred through the self-reporting of a combination of symptoms including fever, respiratory symptoms, loss of smell or taste, tiredness and gastrointestinal symptoms. Experimental results indicate that our proposed contrastive convolutional auto-encoder (contrastive CAE), i. e., a combined architecture of an auto-encoder and contrastive loss, outperforms a conventional convolutional neural network (CNN), as well as a convolutional auto-encoder (CAE) without using contrastive loss. Our final contrastive CAE achieves 95.3% unweighted average recall, 86.4% precision, anF1 measure of 88.2%, a sensitivity of 100% and a specificity of 90.6% on a testset of 19 participants with MS who reported symptoms of COVID-19. Each of these participants was paired with a participant with MS with no COVID-19 symptoms., Comment: 34pages, 4figures

The present study addresses the problem of respiratory rate estimation from ECG-derived respiration (EDR) signals during paroxysmal atrial fibrillation (AF). Novel signal-to-noise ratios between various components of the ECG including the influence of respiration, measured by QRS ensemble variance, the amplitude of fibrillatory waves (f-waves), and the QRS amplitude are introduced to characterize EDR performance. Using an improved ECG simulation model accounting for morphological variation induced by respiration, the results show that 1. the error in estimating the respiratory rate increases as a function of the time spent in AF, 2. the leads farthest away from the atria, i.e., $V_{4}, V_{5}, V_{6}$ , exhibit the best performance due to lower f-wave amplitudes, 3. lower errors in leads with similar f-wave amplitude are due to a more pronounced respiratory influence, and 4. the respiratory influence is higher in $V_{2}, V_{3}$ , and $V_{4}$ compared to other precordial leads.

Additional file 3: Figure S1. Diagram of sessions planning based on alertness and mobility parameters. RASS score and the ability to raise autonomously each arm separately with their elbow straight against gravity determined the intensity of stimulation and which exercises to include in each session.

Additional file 4: Table S1. Satisfaction survey scores in healthy volunteers versus critically ill patients. Table S2. Acceptance survey scores in physicians, nurses, and physiotherapists.

El cambio climático es una de las principales amenazas para el desarrollo sostenible con efectos sobre la economía global, la salud y el bienestar social. Por ello, es necesario actuar para reducir las emisiones a la atmósfera de gases de efecto invernadero (GEI). Una de las causas de este problema se encuentra en la utilización de lodos de depuradora y purines como fertilizantes junto con su almacenaje y transporte. Lo que se pretende en este Trabajo Final de Grado es buscar una alternativa para estos residuos e integrarlos en procesos que permitan aprovecharlos para la reducción de contaminantes. Se conoce que, además de su labor como fertilizante, el char obtenido de la pirólisis de estos residuos sirve también como sólido adsorbente. El objetivo principal del estudio es evaluar la capacidad de adsorción de amonio (NH4+), presente en el líquido procedente de la digestión de purines y lodos, de diferentes chars para reducir la contaminación que causa dicho compuesto en el medio ambiente. Para lograr este objetivo se han utilizado chars procedentes de distintos precursores como residuos vegetales, lodos de depuradora y purines de cerdo y vaca. Todos ellos han sido pirolizados a distintas temperaturas y algunos sometidos a diferentes tratamientos de oxidación. Posteriormente se han realizado experimentos de adsorción en un equipo de cromatografía iónica. Esto ha permitido conocer la capacidad de adsorción de los chars y comprobar la influencia que tienen sobre esta algunos parámetros como el pH, los tratamientos de oxidación (tiempo y % O2) y la temperatura de pirólisis. Las mejores capacidades de adsorción se han dado en el char de purín de cerdo pirolizado a 350 °C en un reactor de lecho fijo y el char de purín de vaca pirolizado también a 350 °C. A esta temperatura de pirólisis se desarrollan grupos oxigenados, que desaparecen conforme dicha temperatura aumenta. Además, estos chars tienen valores de pH intermedios, en torno a 8, a los cuales el NH4+ no se convierte en NH3 y puede adsorberse. En concreto, el valor de las capacidades de adsorción de los chars nombrados son, respectivamente, 2,8 ± 0,3 mg/g y 4,3 ± 0,4 mg/g. Realizando adsorciones con chars de lodos de depuradora sometidos a tratamientos de oxidación se ha comprobado que las condiciones óptimas de activación son 13 % de O2 y 200 °C, en las cuales se desarrollan grupos oxigenados sin llegar a quemar excesivamente la materia orgánica. Una vez seleccionados los chars con mejores comportamientos de adsorción, se determinan las isotermas y cinéticas de adsorción de los mismos. De esta manera se conoce qué modelos describen mejor el proceso de adsorción de dichos chars. Por lo general, los datos se ajustan de forma adecuada a las isotermas de Langmuir y/o Freundlich. El equilibrio se alcanza en tiempos alrededor de los 600 minutos. Los resultados obtenidos muestran que el proceso de adsorción de NH4+ en biochar es posible y que se obtiene mejor capacidad de adsorción con un biochar obtenido a partir de purines animales. De esta forma se permite dar un segundo uso al biochar aparte de su aplicación al suelo y utilizar el líquido rico en NH4+ como agua de riego una vez se haya hecho la adsorción.

This work investigates the very low frequency (VLF) modulation of QRS slopes and heart rate variability (HRV). Electrocardiogram (ECG) and respiratory flow signal were acquired from patients with dilated cardiomyopathy and ischemic cardiomyopathy. HRV as well as the upward QRS slope (IUS) and downward QRS slope (IDS) were extracted from the ECG. The relation between HRV and QRS slopes in the VLF band was measured using ordinary coherence in 5-minute segments. Partial coherence was then used to remove the influence that respiration simultaneously exerts on HRV and QRS slopes. A statistical threshold was determined, below which coherence values were considered not to represent a linear relation.