CorpusUL Université Laval
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Caractérisation radio-histologique du vieillissement cérébral normal et pathologique
No full textThèse ou mémoire avec insertion d'articles.Le vieillissement cérébral entraine certaines modifications physiologiques. Lorsque ces changements neurodégénératifs surpassent ou diffèrent de ceux attendus pour l'âge, ils sont souvent accompagnés de manifestations cliniques. On parle alors d'étiologies comme la maladie d'Alzheimer (MA) et la démence vasculaire, causes les plus communes de troubles cognitifs associés au vieillissement, et dont la prévalence augmente avec le vieillissement de la population. Le seuil pathologique entrainant ces maladies est toutefois incertain. Il s'avère donc essentiel d'identifier des biomarqueurs capables de détecter précocement les individus à risque de les développer. De par sa précision, son absence de radiations, et sa disponibilité, l'imagerie par résonance magnétique (IRM) est une modalité de choix pour répondre à ce besoin. L'objectif général de cette thèse est de procéder à la caractérisation radio-histologique du vieillissement cérébral normal et pathologique afin d'en identifier les premiers signes grâce à l'IRM cérébrale in vivo. Ce travail doctoral s'articule autour de deux objectifs plus spécifiques. Le premier est dédié à l'identification de la pathologie associée à la MA à partir de l'IRM cérébrale. Le Chapitre 1 vise d'abord à établir les trouvailles à l'IRM cérébrale pré-mortem et leur corrélat histologique post-mortem dans la MA et ses principales comorbidités. Le Chapitre 2 évalue la performance d'un modèle prédictif de la dégénérescence neurofibrillaire à partir des mesures volumétriques à l'IRM cérébrale. En second, on s'intéresse aux changements cérébrovasculaires qui jouent un rôle important dans le développement des démences, dont la MA. Le Chapitre 3 examine ainsi les lésions histologiques cérébrovasculaires chez les sujets adultes normaux afin de mieux caractériser les changements attendus en fonction de l'âge. Finalement, le Chapitre 4 s'attarde à l'étude des facteurs cliniques prédicteurs du stade pathologique de la maladie cérébrale des petits vaisseaux amyloïde et non-amyloïde, deux entités communes associées au vieillissement et au développement de troubles cognitifs. En sommes, cette thèse contribue à une meilleure définition radio-histologique des lésions cérébrales associées au vieillissement avec une attention particulière portée aux formes communes de démences. Une compréhension bonifiée des mécanismes physiopathologiques à l'origine des troubles cognitifs et une identification précoce des lésions caractéristiques grâce à l'imagerie cérébrale sont des étapes nécessaires à une prise en charge optimale et au développement de thérapies ciblées visant à atténuer le fardeau associé à ces maladies dévastatrices.Brain aging is characterized by various physiological alterations. When these neurodegenerative changes exceed or differ from those normally expected for age, they are often accompanied by clinical manifestations. One talks then of conditions such as Alzheimer's disease (AD) and vascular dementia, the two most common aetiologies of age-related cognitive impairment, and whose prevalence increases as the population ages. However, the pathological threshold for developing these diseases remains uncertain. It is therefore essential to identify biomarkers capable of detecting individuals at risk of developing cognitive disorders early in the disease process. Magnetic resonance imaging (MRI), because of its accuracy, safety and relatively wide availability, seems to be an ideal modality to meet this need. Thus, the main objective of this thesis is to provide radio-histological characterization of normal and pathological brain aging in order to identify signs of decline using in vivo brain MRI. This doctoral work is articulated around two more specific objectives. The first one is dedicated to the identification of AD-related pathology from brain MRI. The article in Chapter 1 aims to establish pre-mortem brain MRI findings and their post-mortem histological correlates in AD and related comorbidities. The second article in Chapter 2 evaluates the performance of a predictive model for neurofibrillary degeneration based on brain MRI metrics. The second part of this thesis focuses on cerebrovascular changes that play an important role in the development of dementias, including AD. The third paper in Chapter 3 therefore examines cerebrovascular histological lesions in normal adults in order to better characterize the expected age-dependent changes. Finally, the fourth article in Chapter 4 examines clinical predictors of pathological amyloid and non-amyloid cerebral small vessel disease, two common entities associated with aging and cognitive decline. Altogether, the results from this thesis contribute to a better radio-histological definition of brain lesions associated with aging in pathological and non-pathological states, with a particular focus on the common forms of dementia, i.e. AD and vascular dementia. A better understanding of pathophysiological mechanisms underlying cognitive disorders and early identification of characteristic lesions are mandatory to warrant optimal management and development of targeted therapies with the ultimate goal to reduce the global burden associated with these devastating diseases
Caractérisation et analyse du plan d'étanchéité du deuxième plan de protection par assemblage mécanique
No full textThèse ou mémoire avec insertion d'articlesLa consommation énergétique lors de la phase d'exploitation des bâtiments est une des phases du secteur de la construction qui contribue le plus aux changements climatiques. Alors que les chercheurs s'efforcent de trouver des innovations pour réduire la consommation énergétique des bâtiments, les demandes du secteur de la construction pour réduire les délais de fabrication et de livraison sont réelles et doivent affecter les méthodes de construction innovantes. De ces méthodes, la préfabrication peut permettre de réduire les délais, compter sur une assurance qualité et diminuer les coûts. Néanmoins, pour maximiser la performance de l'enveloppe et la productivité sur site, le développement de méthodes de scellement aux joints des composantes préfabriqués est essentiel. En ce sens, l'objectif général de ce projet était de concevoir un joint autoscellant pour des murs en ossature bois totalement préfabriqués (MCPB) permettant d'atteindre des standards de performance énergétique élevés et d'accélérer la construction sur chantier. Les matériaux de scellement utilisés pour cette jonction ont été mis à l'essai en laboratoire et leurs performances en étanchéité à l'air ont été comparées à différents scellants. Un assemblage complet utilisant le système de jonction autoscellant a également été mis à l'essai en laboratoire et sur chantier pour évaluer ses performances en termes d'étanchéité à l'air, de comportement thermique et de vitesse d'assemblage. Ces performances ont été comparées à celles générées par un assemblage en ossature légère de bois conventionnel. Des matériaux étudiés, le ruban de butyle a montré les résultats les plus étanches à l'air, permettant à l'assemblage développé d'être plus étanche que la solution conventionnelle. Disposé adéquatement, cet assemblage permet également de limiter les perturbations thermiques lors de pression de vent. Moins rapide à l'assemblage, ce système propose néanmoins une mise en chantier de murs plus achevés que les murs préfabriqués traditionnels. Sur la totalité d'un projet de construction unifamilial, le système développé permettrait en autres de diminuer le délai de construction. Comptant sur une solution en panneau, ce système permettrait également de diminuer les coûts de transports vis-à-vis des solutions modulaires. Contribution rare à la recherche dans ce domaine, ce projet s'inscrit dans une démarche innovante de performance énergétique et d'amélioration de la productivité du secteur de la construction préfabriqué en bois.Energy consumption during the operational phase of buildings is one of the largest contributors to climate change in the construction sector. As searchers seek to find innovations to reduce the energy consumption of buildings, the demands of the construction industry to reduce manufacturing, construction and delivery times are real and must affect innovative construction methods. Of these methods, prefabrication can help reduce time, rely on quality assurance and lower costs. Nevertheless, to maximize the envelope performance and on-site productivity, the development of sealing methods at the joints of prefabricated components is essential. In this sense, the objective of this project was to design a self-sealing joint for totally prefabricated wood-frame walls to achieve high energy performance standards and accelerate on-site construction. The sealant materials used in this joint were tested in the laboratory to compare their airtightness performance to other sealants used in construction industry. A complete assembly using the self-sealing joint system was also tested on-site and in the laboratory to evaluate its performance in terms of airtightness, thermal behavior and assembly speed. These performances were compared to those generated by a conventional light wood-frame assembly. Of the materials studied, the butyl tape showed the tightest results, allowing the developed assembly to be more airtight than the conventional solution. When properly placed, this assembly also limits thermal disturbances under wind pressure. Not as fast to assemble, this system nevertheless offers a more finished wall than traditional prefabricated light wood-frame walls. For a single-family construction project, the system developed could reduce the construction time. Relying on a panel solution, this system could also reduce transportation costs compared to modular solutions. A rare contribution to research in this field, this project is part of an innovative approach to energy performance and productivity improvement in the prefabricated wood construction sector
Green anode paste compaction : experimental investigation, modeling and application
No full textTitre de l'écran-titre (visionné le 8 août 2023)Les anodes de carbone sont des composants essentiels du procédé Hall-Héroult utilisé dans l'industrie de l'aluminium primaire. La mise en forme des anodes par compactage ou vibrocompactage a un impact significatif sur leur qualité et leurs différentes propriétés. La présence de gradients de densité dans les anodes peut causer leur surconsommation dans les cuves d'électrolyse et réduire leur performance. Ce projet vise à étudier le comportement thermomécanique de la pâte d'anode lors de sa mise en forme, à modéliser ce comportement et à examiner l'effet de la géométrie du moule sur la distribution de la densité dans l'anode. L'effet de la température de la pâte d'anode sur son comportement mécanique lors de la compaction a été étudié expérimentalement. Dans ce contexte, des essais de compaction monotones et des essais de friction ont été menés à des températures situées entre 130 °C et 170 °C. Les résultats ont révélé les effets importants de la température sur le comportement non linéaire de la pâte et ont également permis de déterminer les coefficients de friction statique et dynamique de l'interface pâte/acier. Une loi de comportement thermoviscoplastique non linéaire a été développée afin de modéliser le comportement de la pâte d'anode lors de sa compaction. Cette loi est basée sur un cadre thermodynamique, la théorie des grandes déformations et le concept de configuration naturelle. Les paramètres de la loi évoluent durant la compaction en fonction de la densité et de la température. Ils ont été identifiés à l'aide d'une procédure d'identification inverse. La loi de comportement a été implémentée dans le logiciel de simulation par éléments finis Abaqus à travers une sous-routine VUMAT, destinée à l'analyse dynamique explicite. Les simulations par éléments finis portant sur la mise en forme par compaction de géométries complexes ont été en mesure de prédire avec une bonne précision les profils de densité mesurés par tomodensitométrie. L'effet de la température ainsi que de différentes caractéristiques géométriques, telles que des arêtes chanfreinées et arrondies, des tourillons et des rainures de différentes dimensions, ont été étudié à l'aide de simulations par éléments finis. Dans cette optique, de petites anodes ont été compactées par éléments finis afin de déterminer si les paramètres susmentionnés peuvent améliorer l'uniformité de la densité. Par la suite, des simulations par éléments finis ont été réalisées sur une anode industrielle et différentes modifications de la géométrie du moule ont été proposées. Les résultats de ces simulations suggèrent que la réduction de la taille des rainures et la modification de leur géométrie pourraient améliorer de façon significative l'uniformité de la densité des anodes industrielles.Carbon anodes are essential components of the Hall-Héroult process used in the primary aluminium industry. The anode forming process by compaction or vibrocompaction has a significant impact on their quality and properties. The presence of density gradients in the anode can cause carbon overconsumption in the electrolysis cells and negatively affect their performance. This project aims to study the thermomechanical behavior of the anode paste during compaction, to model this behavior and to examine the effect of the mold geometry on the density distribution in the anode. The effect of the anode paste temperature on its mechanical behavior during compaction was studied experimentally. In this context, monotonic compaction tests and friction tests were conducted at temperatures between 130 °C and 170 °C. The results revealed the significant effect of temperature on the nonlinear behavior of the paste and also allowed the determination of the static and kinetic friction coefficients of the paste/steel interface. A nonlinear thermo-viscoplastic constitutive law was developed to model the behavior of the anode paste during compaction and is based on a thermodynamic framework, the finite strain theory and the concept of natural configuration. The constitutive law's material parameters evolve during compaction as a function of density and temperature and were identified using an inverse identification procedure. The constitutive law was implemented in the finite element simulation software Abaqus through a VUMAT subroutine, intended for explicit dynamic analysis. The finite element simulations of the compaction of complex geometries were able to predict with good accuracy the density profiles measured by X-ray computed tomography. The effect of temperature as well as of different geometrical features, such as chamfered and rounded edges, stub holes and slots of different dimensions, was investigated using finite element analysis. To this end, small anodes were compacted through finite element simulations to determine if the aforementioned parameters can improve the density uniformity. Additional finite element simulations were performed on an industrial anode and different modifications to the mold geometry were proposed. The results of these simulations show that reducing the size of the slots and modifying their geometry could improve the density uniformity of industrial anodes
Calcul Stochastique et Modélisation
No full textTitre de l'écran-titre (visionné le 26 avril 2023)Ce mémoire vise à étudier le calcul stochastique et certains schémas et applications numériques dans des problèmes réels. Comme nous le savons, au cours des dernières décennies, il y a eu des demandes importantes d'outils et de stratégies de calcul stochastique dans divers domaines. L'un des domaines qui en a le plus besoin est la finance mathématique, où de nombreuses quantités financières, telles que le prix des actifs, sont des variables aléatoires ; Ainsi, les mathématiques algébriques, qui traitent des variables déterministes et non aléatoires, en finance, ont été moins employées à la place dans les équations différentielles stochastiques en tant que branche des mathématiques stochastiques ont reçu une attention significative dans le domaine de la finance. Tout au long de ce travail, en recueillant quelques faits et informations auxiliaires dans la théorie des probabilités, nous étudions le mouvement brownien, qui peut être observé dans des systèmes perturbés dans divers domaines, dont l'électronique, la physique, la biologie, la gestion et l'économie. Comme l'un des principaux objectifs de ce projet , nous introduisons l'intégration par rapport au mouvement brownien et aux processus associés (processus Itô), ce qui nous permettra de définir les équations différentielles stochastiques (EDSs).This dissertation aims to study stochastic calculus and some numerical schemes and applications in real-life problems. As we know, during the last few decades, there have been significant demands for implements and strategies of stochastic calculus in various fields. One of the fields that has the most need is mathematical finance, where many financial quantities, such as the price of as sets, are random variables; thus, algebraic mathematics, which deals with deterministic and non-random variables, in finance has been employed less and instead in stochastic differential equations as a branch of stochastic mathematics have received significant attention in the field of finance. Throughout this work, by collecting some auxiliary facts and information in the probability theory, we study the Brownian motion, which can be observed in perturbed systems in various fields, including electronics, physics, biology, management, and economics. As one of the main goals of this project, we introduce the integration with respect to the Brownian motion and the related processes (Itô processes), which will enable us to define the stochastic differential equations (SDEs)
La construction de l'identité numérique à l'ère des nouvelles technologies
No full textTitre de l'écran-titre (visionné le 1 mai 2023)L'identité numérique est une notion complexe présente dans de nombreuses composantes de notre vie. Si les philosophes éprouvaient déjà des difficultés à cerner l'identité, le monde juridique s'en empare et l'adapte au monde numérique. Fortement attachée à l'individu, l'identité numérique n'est pas assez protégée sur internet. Usurpation d'identité, piratages ou vols de données minent l'identité numérique et menacent la confiance des individus dans le monde numérique. Les Gouvernements français et québécois développent des moyens d'identité numérique sécurisés et fiables pour permettre aux individus de se connecter sans craintes. Le projet français suit le schéma traditionnel de cartes d'identité adaptées au numérique, tandis que le gouvernement québécois conçoit un projet ambitieux d'identité numérique basée sur la chaîne de blocs qui permettra à chaque citoyen d'avoir un contrôle suprême sur son identité. Outre ces projets, la France et le Québec se réapproprient les fédérations d'identité, qui étaient jusque-là uniquement proposées par des entreprises privées. L'intérêt de la sécurisation de l'identité numérique est dans sa valeur fondamentale pour l'être humain. Miroir de chaque individu, elle est sensible et reflète tout ce qui le touche. Son accessibilité est garantie par les pouvoirs publics, puisqu'elle procure divers avantages sociétaux et économiques. Sa mise en place se fait au regard des standards internationaux afin d'être interopérable partout dans le monde, l'identité numérique ne connaissant pas de frontières, à l'image d'internet. Elle est également insensible au temps, puisqu'elle peut être stockée indéfiniment. Ainsi, des lois sont rédigées afin de contrôler la temporalité des données constituant l'identité numérique afin que l'individu puisse la maîtriser sereinement
Memekueshuat mak Katshimaitsheshuat ka taht innua utassinit
No full textTitre de l'écran-titre (visionné le 1er mai 2023)Cette étude porte sur deux catégories de non-humains : le Memekueshu que l'on retrouve dans le monde algique et le Katshimaitsheshu présent particulièrement chez les Innus ; les deux étant identifiés comme les « êtres de la forêt ». L'objectif principal de cette thèse est de rendre compte du fait que la cosmologie des Innus révèle un monde où les animaux vivent comme des personnes, humaines et non humaines. Pour ce faire, il faut d'abord en comprendre le cadre particulier défini par un ensemble de croyances liées à la conception d'un principe supérieur. Notre recherche, qui emprunte à des sources écrites produites par l'anthropologie et par l'ethnohistoire, aborde la dichotomie qui oppose les épistémologies occidentale et chtonienne. Notre recherche se base sur plusieurs sources ethnographiques et des données empiriques recueillies auprès d'Innus âgés de 30 à 93 ans. Les enquêtes de terrain ont été menées de 2015 à 2019 en Haute et en Basse-Côte-Nord ainsi qu'au Labrador terre-neuvien. Trois générations d'individus sont représentées dans notre corpus. Nous pouvons constater un grand changement de paradigme et des mutations culturelles engendrées par la sédentarisation et la création des réserves. Les témoignages varient selon les générations et l'expérience du nomadisme. Les Innus relatent leurs expériences dans leur langue, l'innu-aimun, et rendent accessibles les grands axes de leur cosmologie. Les orateurs racontent ce qu'ils connaissent des « êtres de la forêt » et leurs expériences avec ces derniers. Notre analyse, supportée par ces récits, les met en perspective avec des schémas théoriques connus sur les entités animales des Innus forestiers. Nous nous interrogeons sur la présence de ces non-humains auxquels aucun culte n'est associé, mais qui persistent dans la cosmologie des Innus contemporains.This study focuses on two categories of other-than-human beings in Aboriginal cosmology: Memekueshu, found in the Algic world, and Katshimaitsheshu, particularly present among the Innu, both of which are identified as "forest beings." The main objective of this thesis is to explore the fact that Innu cosmology reveals a world in which animals live as persons, whether human or other-than-human. To do so, we first need to understand the particular framework defined by a set of beliefs connected to a higher principle. Our research, based on written anthropological and ethnohistorical sources, addresses the dichotomy between Western and chtonian epistemology. Various ethnography informed our collection of empirical data through interviews with Innu between the ages of 30 and 93. Field surveys were carried out from 2015 to 2019 in the Upper and Lower North Shores of Quebec and in Labrador. Two individual generations, if not three, make up our corpus. We bear witness to the great paradigm shift and cultural mutations imposed by sedentarization in the advent of reserves. The generation whose lifestyle was nomadic or semi-nomadic explains in their own language, innu-aimun, the main axes of their cosmology. They also remark that younger generations are moving further and further away from it. The speakers tell us what they know about "forest beings". Our analysis, supported by atypical, often biographical accounts of the Innu of northeastern Canada, compares known theoretical schemas of the animal entities of the forest Innu. We can thus better share the same points of view about these other-than-human beings, which are not associated with any religion but which seem to be the most persistent in contemporary Innu cosmology.Este estudio trata de dos categorías de seres etéreos: El Memekueshu, que se encuentra en el mundo álgico y el Katshimaitsheshu presente particularmente entre los Innus; ambos son identificados como los "seres del bosque". El principal objetivo de esta tesis es reflejar como la cosmología de los Innus revela un mundo en el que los animales viven como personas, humanas y etéreas. Para ello hay que comprender ante todo el marco particular definido por un conjunto de creencias vinculadas a la concepción de un principio superior. Nuestra investigación que se nutre de textos de antropología y de la etnohistoria, aborda la dicotomía que opone la epistemología occidental a la ectoniana. Nuestra investigación parte de varias fuentes etnográficas y de datos empíricos recopilados con Innus cuya edad varía entre 30 y 93 años. Las encuestas de terreno se realizaron entre 2015 y 2019 en la Alta y baja Costa Norte, así como en el Labrador de Terranova. En nuestro corpus se representan tres generaciones de individuos y podemos constatar un gran cambio de paradigma y mutaciones culturales engendradas por la sedentarización y la creación de reservas. Los testimonios varían según las generaciones y la experiencia del nomadismo. Los Innus relatan sus experiencias en su lengua, el Innu-aimun y dan acceso a los grandes ejes de su cosmología. Los oradores cuentan lo que conocen de los "seres del bosque" y sus experiencias con estos últimos. Nuestro análisis apoyado en estos relatos los pone en perspectiva con esquemas teóricos, conocidos, sobre las entidades animales de innus forestales. Cuestionamos la presencia de esos "no humanos" a los cuales no se asocia a ningún culto pero que persisten en la cosmología de Innus contemporáneos.Anite ume atusseunit, nishu auenitshenat ute uauinakanuat, innuat ka uinaht etaniti: Memekueshu anite ka tat mishue eshinniuniti innua mak Katshimaitsheshu anite uin ka tat Innit. Ishi-uinakanuat e nishiht miam « minashkuaunnuat ». Ushkat tshekuan ua katshitaikanit ute atusseunit, tshetshi nukutakanit anitshenat aueshishat eshinniuht miam auenitshenat, innuat kie ma eka ka innuht. Takuan ushkat tshetshi nishtutakanit etenitakuat ne nutim, eshi-tapueienitakanit tshetshi mishkakanit essishuemakak. Ka nanatuapatitshenanut ute, apashtakanipani mashinakana uetshipaniti ka nakatuenitakannit ka ishinniuht auenitshenat mak utipatshimunuau. Mitshetuait utshipanua neni ka ut utinakaniti tipatshimuna, innuat ka nishtunnuepipuneshuht nuash ka tatupipuneshuht peikushteu-tatunnu ashu nishtu kukuetshimakanipanat. Nete mamit itutenanipan 2015 nuash 2019 pipun mak nete Labrador. Tauat anite auenitshenat ka mishta-tshishenniuht kie etatu ka auassiuht. Nukuan anite eshpish mishkutshpanit eshinniunanut eshpish tanut uinipekut, katshi tutakaniti innu-assia. Anitshenat ka nishtuapatahk nakana ka kushpinanut, innu-aimuat. Aiat ait ishinniuht uinuau anitshenat eka ka kushpiht. Anitshenat ka tipatshimuht uitamuat neshtuapamaht nenu minashkuaunnuak mak tipatshimuat ka uapamatau. Ne ka ishi-tshitapatamat tipatshimuna mak nenu ka tipatshimuht innuat ka taht anite tshiuetinit Kanata-assit, tshika tshissinuatshitakannu nenu ashit ka ishi-tshissenitakanit e uauinakaniht anitshenat miam aueshishat ka itenitakushiht. Nika tshi mishkut uitenan tshekuan ne mamu etenitakuak eshi-nishtuapamakaniht anitshenat eka ka itenitakushiht miam innuat mak nasht eka takuak eshi-ishpitenimakaniht, muku nanitam ka taht anite innit
Thermal response following light delivery used to improve deep brain stimulation surgery
No full textTitre de l'écran-titre (visionné le 19 juin 2023)Une approche neurochirurgicale impliquant la stimulation intracérébrale profonde peut être utilisée afin d'atténuer les symptômes moteurs de la maladie de Parkinson lorsque l'efficacité des traitements pharmacologiques diminuent. La précision dans le placement des électrodes de stimulation à l'intérieur du cerveau est critique et les bienfaits cliniques qui découlent de cette chirurgie dépendent directement du positionnement des électrodes. Par conséquent, il est essentiel de mettre en œuvre des méthodes qui pourraient conduire à une meilleure précision du placement des électrodes lors de la chirurgie. Certaines méthodes, telles que l'enregistrement par microélectrode (MER) combiné à l'imagerie par résonnance magnétique (IRM), sont actuellement utilisées par les neurochirurgiens afin d'améliorer la précision du placement des électrodes. Le MER permet d'enregistrer les patrons de décharges d'un seul neurone afin d'identifier la cible et de confirmer l'emplacement des électrodes dans le cerveau. Même si le MER améliore le positionnement des électrodes, il a été démontré que cette méthode augmente le risque de saignement, la durée de l'opération ainsi que la quantité d'anesthésie administrée. Des électrodes contenant une sonde optique guidées grâce à la lumière pourraient être grandement utiles afin d'augmenter la précision durant la chirurgie. La spectroscopie de réflectance diffuse (DRS) est l'une des méthodes qui peut être efficace à cet égard. Cependant, un inconvénient possible de cette méthode est l'endommagement potentiel des tissus qui pourrait être causé par le transfert d'énergie et donc de chaleur vers les tissus. L'objectif général de cette étude est d'évaluer si l'utilisation de techniques de guidage optique utilisant la lumière serait sécuritaire afin d'améliorer la précision des chirurgies DBS. Brièvement, le logiciel PyTissueoptics a été utilisé afin de simuler le transport de la lumière dans le tissu cérébral et de trouver le volume quadratique moyen (RMS) d'absorption d'énergie. Avec ces informations en main, le tissu cérébral a été modélisé dans COMSOL afin de simuler la diffusion de la chaleur et de trouver la fraction de dommage. Dans l'ensemble, nos données suggèrent que l'augmentation de la température induite par l'utilisation de la lumière nécessaire au guidage optique est négligeable et ne serait pas suffisante afin d'induire un dommage significatif au parenchyme cérébral.Deep brain stimulation surgery is commonly used to alleviate motor symptoms of Parkinson's disease (PD) in its late stages when pharmaceutical treatments become less effective. Precision in accurate placement of electrodes in deep brain structures is extremely important in the clinical outcome of the surgery. Therefore, it is essential to implement methods that can provide better accuracy for electrode placement during surgery. Some methods, such as microelectrode recording (MER), following pre-operative MRI trajectory planning, are currently used by neurosurgeons to gain precision during the surgery. MER records single neuron firing patterns in order to identify the target structure and confirm the location of the electrodes in the brain. Even though MER contributes to improved precision in electrode placement, it has been shown to increase bleeding risk, operation time, and either local or general anesthesia. Light-guided probes could be used to gain more precision during surgery. Diffuse reflectance spectroscopy (DRS) is one of the light-guided methods that can be effective in this regard. However, one possible drawback of this method is the potential tissue damage that could be caused by heat transferred to the tissue. The overarching goal of this study is to assess the safety of using light-guided techniques such as DRS, during DBS surgery. To reach this goal, computer simulations have been done with PyTissueoptics to simulate light transport in the brain tissue and find the root mean square (RMS) volume of energy absorbance and heat-up temperature. This information has then been used into COMSOL to simulate heat diffusion in brain tissue. By doing so, we were able to assess the temperature rise, in conjunction with possible fraction of damage that could occur in brain tissue. Using these simulations, we show that light needed for DRS guided surgery induces minimal temperature rise and non-significant damage to brain tissue
A simulation model to analyze different automation scenarios in a mixed-assembly manufacturing line : timber-frame prefabrication industry
No full textAs prefabrication of timber structures in the construction sector becomes part of the solution to overcome the housing and environmental crisis, the lack of efficiency of this industry needs to be addressed. This inefficiency, characterized by low production capacity, high costs, and large workforce, are in part due to the low adoption of automation and robotic technologies, caused by insufficient knowledge and research measuring the impact of these technologies. This paper aims to measure the efficiency of introducing automation in a prefabrication environment of timber-frame structures, through a decision analysis tool. Four layout types with varying automation levels are explored using simulation modeling, while KPIs are exploited to measure the efficiency of each production environment. A sensitivity analysis is conducted to assess the most performing layout if a new type of wall, requiring fewer tasks, is introduced in the product mix. A design of experiments (DOE) is also performed on the fourth layout, a fixed robotic cell with the highest level of automation, to assess the most influential variables. Results show a positive increase in worker, space, and production efficiency as the level of automation increase. This research contributes to the body of knowledge by providing a decision analysis tool supporting the choice of an optimized layout for the prefabrication of timber-frame walls (TFW). The findings and the decision analysis tool should provide solid grounds for future exploration of automation and practice in the field
Supervised recommendations of gas metal arc welding parameters
No full textIn gas metal arc welding, a weld quality and performance depends on many parameters. Selecting the right ones can be complex, even for an expert. One generally proceeds through trial and error to find a good set of parameters. Therefore, the current experts’ method is not optimized and can require a lot of time and materials. We propose using supervised learning techniques to help experts in their decision-making. To that extent, a two-part recommendation system is proposed. The first step is dedicated to identify, through classification, the number of weld passes. The second one suggests the seven remaining parameter values for each pass: layer, amperage, voltage, wire feed rate, frequency offset, trimming and welding speed. After extracting data from historical Welding Procedure Specification forms, we tested 11 different supervised learning algorithms. The recommendation system is able to provide good results for all the different settings mentioned above even if the data is noisy due to the heuristic nature of the experts’ process. The best classification model is CatBoost with 82.22% average F1 Weighted-Score and the best regression models are Extra Trees or a boosting algorithm with a reduced mean absolute percentage error compared to our baseline
Thermodynamic and hydrodynamic studies on bioelectrochemical devices by experiment and simulation
No full textTitre de l'écran-titre (visionné le 24 juillet 2023)Les systèmes bioélectrochimiques (BES) se diversifient dans des applications ciblées, des architectures de dispositifs et des méthodologies pour les étudier. Cette thèse aborde BES dans une perspective large, impliquant à la fois des travaux expérimentaux et des simulations, pour explorer différentes pistes d'optimisation. La thèse commence par une présentation rigoureuse du contexte actuel dans le domaine de recherche du BES au chapitre 1. Puis, au chapitre 2, les concepts pratiques et théoriques utilisés dans ce travail pour étudier le BES sont exposés : à savoir la microfluidique, l'électrochimie et la dynamique des fluides computationnelle. Dans le chapitre 3, des expériences et des simulations sont combinées pour démontrer le transport de masse dans un BES microfluidique à trois électrodes en utilisant différents modes d'écoulement, y compris une nouvelle idée appelée écoulement perpendiculaire. Ensuite, des simulations sont utilisées dans le chapitre 4 pour prédire le transport de masse dans une pile à combustible microfluidique microbienne avec et sans membrane de séparation. Dans le chapitre 5, une nouvelle méthode pour introduire une membrane de séparation dans le MFC microfluidique avec un espacement des électrodes sous-millimétrique est démontrée expérimentalement. Les travaux sont soutenus par d'importants travaux de simulation pour élucider le transport de masse et le potentiel de contamination croisée dans des conditions d'écoulement réalistes, qui incluent des conditions de fonctionnement non optimales telles que des débits déséquilibrés. Les résultats expérimentaux ont montré que même avec l'ajout d'une membrane, la résistance interne pouvait être considérablement réduite par rapport à un dispositif à large espacement interélectrodes sans membrane. L'amélioration connexe des performances de la membrane microfluidique MFC dans ce travail marque une nouvelle référence à haut rendement pour la culture pure microfluidique MFC. Enfin, l'effet des profils de température dynamiques sur les MFC de sol et de liquide est exploré au chapitre 6. Ici, nous montrons expérimentalement que les profils de température dynamiques peuvent améliorer les sorties de puissance et de courant dans un MFC de sol jusqu'à 400 % et 200 %, respectivement. Cependant, de telles améliorations n'ont pas été observées dans le cas d'un liquide de culture pur MFC dans une cellule H. La thèse se termine par une synthèse des travaux et des perspectives.Bioelectrochemical systems (BES) is diversifying in targeted applications, device architectures and methodologies to study them. This thesis looks at BES from a broad perspective, involving both experimental work and simulations, to explore different avenues for optimization. The thesis starts with a rigorous presentation of the current context in the BES research area in Chapter 1. Then, in Chapter 2, practical and theoretical concepts in BES and supporting technologies used to study them in this work, namely microfluidics, electrochemistry, and computational fluid dynamics. In Chapter 3, experiments and simulations are combined to demonstrate mass transport in three-electrode microfluidic BES using different flow-modes, including a new idea called perpendicular flow. Next, simulations are used in Chapter 4 to predict mass transport in a microfluidic microbial fuel cell with and without a separation membrane. In Chapter 5, a new method for introducing a separation membrane into the microfluidic microbial fuel cell (MFC) with sub-millimeter electrode spacing is demonstrated experimentally. The work is supported by significant simulation work to elucidate mass transport and potential for cross-contamination under realistic flow conditions, which include non-optimal operational conditions such as imbalanced flow rates. Experimental results showed that even with the addition of a membrane, the internal resistance could be significantly reduced compared to a wide inter-electrode spaced device with no membrane. Related improvement to the membrane microfluidic MFC performance in this work mark a new high-output benchmark for pure culture microfluidic MFC. Lastly, the effect of dynamic temperature profiles on both soil and liquid MFCs are explored in Chapter 6. Here we show experimentally that dynamic temperature profiles can improve power and current outputs in a soil MFC by up to 400% and 200%, respectively. However, such improvements were not observed in the case of a pure culture liquid MFC in an H-cell. The thesis concludes with a summary of the work and an outlook for the future